下海5000多万年,为什么鲸鱼没有进化出鳃?

发布时间:
2025-04-27 11:01
阅读量:
0

因为,一代版本一代神。


鳃,的确是一大神器,使得鱼类在海洋繁荣了4亿年。

鳃呼吸原理:简单粗暴

但你换了地图,当然需要新的神器,匹配新机制。

肺这个新神器不仅版本最强。

厉害就厉害在,只需要略微调整一下,就可以适应旧地图。

哺乳动物的肺泡往往多达数亿个,气体交换面积,可以达到数十平方米。

而且,空气中的氧含量是水中氧含量的25倍。

氧气在空气中的扩散速度,更是在水中的1万倍。

巨大的氧气交换效率差距,甚至你在空气中强制打开鱼鳃,就能使鱼保持持续呼吸。

  • 通过弓鱼这种方法,可以使鱼离水存活长达10个小时以上。

建瓯弓鱼术

  • 这也算是旧版神器,强制开挂,勉强兼容新版地图了。

鱼鳃其实在水流中才能完全打开,弓鱼时,其实只能打开部分的鳃。而且鱼无法吞咽,仅仅空气自然流动,就已经使鱼能够充分的呼吸。

这些都彰显了,直接呼吸空气的高效。

也正是因为鳃的呼吸效率低,在早期硬骨鱼类出现,运动能力增强时,它们在消化道内发展出了一个特殊的气囊。这个气囊,可以吞咽空气辅助呼吸,也能调节浮力。

后来辐鳍鱼对低氧的水环境进一步适应,优化了鳃,提升了一定的效率。早期的气囊,开始专一调节浮力,最终发展成了鱼鳔。

肉鳍鱼这一支,则一步步适应高氧的空气环境,最终实现登陆,发展成了四足动物,退化了的鳃。

早期的气囊则一步步强化,最终发展成了肺[1] [2]

氧气是生物的动力之源,高氧交换,使陆生脊椎动物的运动能力得到全面的提升。

无论嗅觉、四肢、心、肺都得到了全面的升级:

总之,肺这个强大的新版供氧神器,是远远碾压旧版神器鳃的。

回看过去3亿年海爬演化史,我们能更加直观地体验新版神器的强大统治力。

3亿年前的二叠纪,羊膜动物才全方面适应陆地不久,中龙(Mesosaurus)便重返海洋(一说高盐湖[3]),带给了当时水生动物一点点小小的震撼。

中龙捕食小型动物或浮游动物

2.5亿年前,与鳞龙和主龙具有亲缘关系的一支爬行动物(同属新双弓类 )重返海洋,横扫三叠纪水域,晋升为全新霸主——海龙类(Thalattosauria)和鱼龙类(Ichthyopterygia)[4]

他们凭借肺等新版本神器,适应海洋,对鱼类进行降维打击,实现全面统治。

海龙主要统治中层生态位。

而鱼龙遍及中、高,以及顶级海洋生态位[5]

最大可以达到20米,以西卡尼萨斯特鱼(Shastasaurus)龙为代表。

通俗秀尼鱼龙(绿)VS 西卡尼萨斯特鱼龙(红)

同样在二叠纪,比鱼龙出现的时间稍后,与主龙具有亲缘关系(同属主龙形下纲)的一支动物重返海洋,演化成鳍龙类(Sauropterygia)。

同样用肺等新版本神器适应旧地图。

2亿年前,鳍龙类逐渐接管鱼龙类的统治地位。

其中蛇颈龙(Plesiosauria)长期占据中、高生态位,长盛不衰[6]

虽然它们的最大体型物种,比不过鱼龙和后来的沧龙,但依旧可达15米长。

  • 从海龙、鱼龙(最上红色)→蛇颈龙(最下)的海爬演化树[7]

鳞龙(蛇和蜥蜴祖先)因为早期合弓纲和后期主龙类的压制,在陆地上地位一直不显,长期处于中低生态位。

1亿年前,其中一支重返海洋,化身沧龙(Mosasauria),晋升为顶级海洋霸主。

同样用新版本神器,吊打旧版本。

虽然沧龙也有中小体型的,但大多超过3米,最大的霍夫曼沧龙(Mosasaurus hoffmannii[8]体长可以达到17m。

在沧龙崛起的同时,鱼龙也走向类灭绝。

除了有环境的原因,历代大灭绝的影响,还有就是这一时期的海洋实在是太卷了。

从小到巨大体型的海爬各个都有新版神器加持,

6600万年前,天降陨石,带走恐龙的同时,也带走了蛇颈龙和沧龙为首的海爬动物。

哺乳动物的一支,重走早期海爬之路,最终再次发展出了全新的海洋霸主——鲸类(Cetaceamorpha)。

它们同样遍及中、高、顶级生态位,对鱼类实现了降维打击。

可以看出,不仅仅是鲸类,过去的中龙、鱼龙、海龙、蛇颈龙、沧龙都是用肺呼吸。

哪怕是陆生脊椎动物,肺也是随着运动能力以及恒温的出现,呼吸能力不断提升的。

这也是后来重返海洋的动物,淘汰前辈的生理基础。

或许因为海洋环境和生态位的变迁,又或许因为哺乳动物拥有强大的肺,再次重返海洋的鲸,也发展出了史上最大的动物——蓝鲸(Balaenoptera musculus)。

所以,不仅仅是鲸5000万年没有进化出鳃,更是陆生脊椎动物3亿年来都没有进化出鳃。

但或许,你又会反过来想。

肺强大是强大,就不能在拥有肺的同时,再次出现鳃吗?

毕竟鳃是非常简单的器官,甚至5亿年前的原始动物身上就已经出现。

高等脊椎动物鳃不能再次出现,主要可以通过两点来说明:

首先,鳃“献祭”了自己,发展成了高等脊椎动物的其它组织、骨骼,甚至是器官。

鳃演化而来或有渊源的组织器官有:

下颌、颊部、嘴唇、舌头(及相关软组织和肌肉)、口腔前庭、耳管、中耳、咽喉(及相关软骨和肌肉)、三叉神经下颌支、部分面部迷走神经、舌咽神经、喉返神经等等。
同时鳃动脉还与大动脉弓、肺动脉、锁骨下动脉、内外颈动脉的形成有关。
而与内分泌有关的上皮小体、胸腺、鳃后体则是鳃囊发展而来。

也就是说,从人的上颌画一条线一直到中耳,然后一直往下到肺部,这个范围内绝大多数的组织和器官,都是来源于鳃[9] [10]

人类鳃弓发育

这些结构复杂且重要,鳃自然不可能再返祖。

其次,之所以无法额外发展出这种简单的水下滤氧器官,还在于高版本的肺,通过高氧兼容,完全足以在海洋里生存(鲸最长潜水时间达3小时以上)。

即便是同等体型,如果鲸类要出现一个能完全持续续航的腮,也比鱼类的大得多。不仅有着更大的演化成本和生理负担,也可能成为其它动物攻击的弱点。

只要肺这个器官,依旧能让高等脊椎动物在海洋里进行降维打击,无论它们返回海洋多少次,都没有演化压力,使它们再次发展出简陋低效的鳃。

最后一句话总结:

演化无法走回头路,你有更高级/特化的器官适应环境,就不会再出现更原始器官。

END