◆ 河馬經常需要整個身體浸沒在水中,並穩固地在河床上行走。網上圖片
◆ 哺乳類動物骨頭的外面是密度較高的「硬骨頭」,包圍中間質地像海綿的骨頭內部。 網上圖片
◆ 弓頭鯨游速緩慢,皮下有大量鯨脂來保暖和儲藏能量。網上圖片

之前跟大家討論過鯨魚的龐大食量及牠們與生態環境的關係,鯨魚碩大的體型其實也值得探索,特別是近年發現一種龐大的鯨魚化石,更驅使了不少科學家反思動物體型背後的意義。

從鯨魚去了解動物體型

不難想像,要研究古代脊椎動物,科學家們會偏向關注骨頭化石。一般來說,哺乳類動物骨頭的橫切面看起來像法國麵包:外面是較結實、密度較高的「硬骨頭」,包圍着中間較低密度、質地像海綿的骨頭內部。

不過「外部」和「內部」骨頭的比例因動物的種類而異,例如河馬經常需要整個身體浸沒在水中,並穩固地在河床上行走,因此需要較多密度高的外部骨頭,因此總體來說河馬的骨頭較重。這類較重的骨頭,在海牛、弓頭鯨等等行動緩慢的海洋哺乳類動物身上也頗為常見。不過其他鯨魚的情況,又有點兒不一樣:牠們需要靈活運動去捕捉獵物,所以骨頭會比較輕。因此骨頭的輕重,可以反映出動物生活的模式。

古代鯨魚的化石,又反映出什麼呢?巨像秘魯鯨(Perucetus colossus)的化石,於2010年在秘魯發現,所以有如此的名稱。分析顯示,化石來自3千9百萬年前,體型極度龐大。巨像秘魯鯨的骨頭主要由結實的「外部骨頭」組成,因此出奇地重;科學家們估計,巨像秘魯鯨可能跟河馬相類,不必追逐快速跑動的獵物,甚至有可能以食腐肉為生。

在陸地上或是在水中生活,也會影響動物的身體成分。在陸地上生活的動物,身體所有的體重都要由四肢支撐,無形中限制了動物體型的大小;在水中生活的動物,可以善用水的浮力來分擔部分體重,因而體型龐大也不成問題,反而因為要利用海水浮力,身體中密度小的組織(比如說脂肪)就要有一定的分量,才可以有足夠的浮力來承托整個身體的重量,好讓動物自由地在水中暢泳。

跟其他哺乳類動物不同,鯨魚在青春期以後還會繼續生長,所以一般來說,年齡愈大的鯨魚體重會愈高。藍鯨、長鬚鯨是快速、有韌力的游泳家,不時進行長距離的遷移。和整個身體的重量相比,牠們骨頭的重量不大會跟隨歲數改變,代表在不同的成長階段,牠們都以適當的身體骨頭比例來增加游泳的效率。

弓頭鯨游速緩慢,皮下有大量鯨脂來保暖和儲藏能量;體型較大的弓頭鯨,身體骨頭的比例反而會偏低。科學家們估計,巨像秘魯鯨的生活習性應該跟弓頭鯨相類,被發現的巨像秘魯鯨骨頭化石已經十分龐大沉重,牠們整體的體重就可能更加龐大,或者比現今世上體型最大的動物藍鯨更重;同時科學家也認為,巨像秘魯鯨的體重相當不易估算,其中一個原因是巨像秘魯鯨可能擁有大量的鯨脂,這有助於平衡龐大骨骼帶來的重量,因此單憑骨骼重計算體重不見得準確。

小結

體型龐大的動物,驅使我們更進一步思考動物的身體結構和生活模式。巨像秘魯鯨在鯨魚的演化史中又代表了什麼?牠們處於鯨脂演化中的哪一環?這些都有待科學家們的進一步研究。

◆杜子航 教育工作者

早年學習理工科目,一直致力推動科學教育與科普工作,近年開始關注電腦發展對社會的影響。