「科學放大鏡」恐龍、藍鯨、哥斯拉,動物大小的極限在哪?

2020-12-25 中國科學技術館

號外!號外!

「世界上最長的動物」記錄刷新了,

管水母勇奪第一,摘得桂冠。

這隻管水母就像一條漂浮在水中的巨型彩帶圈,初步估計其最外一圈約長47米,總長約119米,被研究人員稱為世界上最長的動物。

神秘的海洋,不僅有世界最長的動物,還有世界上最大的動物——藍鯨。人類目睹最大的藍鯨體長可達33米,體重高達180噸。

藍鯨為什麼能長那麼大,和恐龍比如何,又是什麼「神秘力量」在左右著動物的大小?

01

重返海洋讓藍鯨成「地球上最大的動物」

它的心臟和一輛小汽車一樣大,巨大的口腔能容納50個人,剛出生的幼鯨比一頭成年大象還重,一天就要喝下400升母乳,一晝夜可增加90千克體重……

藍鯨的進化史可謂傳奇。6500萬年前,第五次生物大滅絕發生了,給當時的生物包括恐龍在內帶來了不可磨滅的損傷,同時,也為後來哺乳動物的繁盛提供了契機。

這個關鍵時刻,個別生物卻萌生了重返海洋家園的念頭。

這個不走尋常路的傢伙,就是鯨類的先祖——紅鯨。再往前追溯,鯨是從一種叫中獸,外形似牛犢一樣的哺乳動物進化而來的。DNA檢測證明,鯨的基因與駱駝或牛的基因最接近。

大約3000萬年前,鯨基本完成了重歸大海的所有逆向進化。而它們能有日後的巨無霸身材,就與重返海洋息息相關。

現代科學證明,生物的體量和壽命的長短,是由遺傳基因和環境因素共同決定的。藍鯨能長到上百噸,是因為海水的浮力極大地抵消了巨大體型帶來的體重問題,再加上鯨的特有基因,才使它成為地球上體型最大的哺乳動物。

跟體重成正比的是食量。藍鯨是個「大胃王」,一次就可以吞食200萬多隻鱗蝦,每天可以吃掉4000~8000千克,如果胃中的食物少於2000千克,藍鯨就會感到飢餓。

小小的鱗蝦是藍鯨最愛的一道菜,只要張開大嘴,藍鯨就可以把海水連同磷蝦小魚一齊吞了,然後海水會從須板中間過濾出來,留下的磷蝦小魚就進了肚子。

藍鯨之大,有人目睹,那在無法看見的遠古時代,有能和藍鯨一較高下的動物嗎?

02

曾經的「地球霸主」,恐龍會更大嗎

在遙遠的中生代,無數恐龍在地球上自由的生活著,其中的蜥腳類恐龍,就以體型巨大而著稱。馬門溪龍、梁龍、阿根廷龍、震龍、腕龍……都是其中一員。

蜥腳類恐龍曾是陸地上最大的動物,最長可以超過30米。在所有已發現的化石和現存陸生動物中,無人能及。

超過30米的身長,和藍鯨比不遑多讓。接下來就看體重了。可恐龍早已滅絕,該如何稱重呢?

在挖到一副恐龍骨骼化石後,科學家會測量已有骨骼的長度,再根據身體各部分比例推算總長。化石越多推算的越準確。

當零散化石組裝成骨架後,通過360度的雷射掃描可以建立三維模型。最後,再利用專門的軟體測算出恐龍的體重,這叫「雷射測量法」

新疆發現的中加馬門溪龍,被認為是亞洲最大的恐龍,體重有50~60噸;南美發現的阿根廷龍體重最大100噸左右;「走一步,地抖三抖」的震龍,最大體重依然只在130噸左右……

在體重這一回合,藍鯨「守擂」成功。

但和非洲象(現代最大的陸生動物)比,蜥腳類恐龍就甩它「幾條街」了。那麼,是什麼在影響動物的大小呢?

動物的體型與環境息息相關,大氣構成、溫度高低、食物構成都可能會對動物體型演化存在潛在影響。然而,不同動物大型化的環境原因各有不同,不是用一個或者一組環境因素就可以解釋的,恐龍也是如此。

那麼,可以從蜥腳類恐龍自身去探索其巨型化的原因嗎?

科學家發現,蜥腳類恐龍具有的小型頭部、加長的頸部、骨骼發育廣泛的氣腔化、無咀嚼的進食行為和發達的胃磨功能,這些可能對於蜥腳類巨型化起了至關重要的作用。

蜥腳類恐龍都「吃素」,靠大量營養不高的植物維持生存。在有限的時間內能否吃得足夠多,以滿足身體需要,是決定動物體型的一個重要因素。

不是正在吃,就是去吃的路上。非洲象每天花近18個小時吃掉200千克植物。即使蜥腳類恐龍是變溫動物,每天只要進食體重1%的食物,那數量也很可觀了。

所幸,它們「吃飯」很特別——直接吞咽,壓根沒想著嚼一下。而且長長的脖子,就算站著不動,覓食範圍也很寬。

更神奇的是,它們也有「迷你版」。剛出生的馬門溪龍比人類嬰兒還要輕。

處於孵化時期的小馬門溪龍

可架不住「風」一般的新陳代謝速度啊。人類嬰兒增加1倍體重需要5個月,而蜥腳類恐龍僅需5天。20歲以前,它們每年可以增加2噸,之後生長速度會減緩,但體重仍在增長,一直持續到30歲左右。

03

動物可以無限制的生長嗎?

還記得「童年陰影」——大怪獸哥斯拉嗎?

它的外表很像恐龍,但體重可比恐龍誇張多了,連藍鯨在它面前都「不值一提」。

從誕生至今,這個熒幕怪獸一直在變大:50米2萬噸、80米5萬噸、118.5米9.2萬噸、300米10萬噸……

動物可以像哥斯拉一樣無限制的增長嗎?

答案顯而易見,現實中所有動物都是不會無限制的生長的,對於每一類動物而言,都有一種或多種條件去限制其體型的增長。如咀嚼、運動、食物來源、繁育方式等。

早在19世紀,英國古生物學家愛德華.柯伯就注意到一個現象:一個物種的動物在進化過程中傾向于越變越大。從進化上講,個體越大,就越難以被捕食者侵犯,同時也更容易在尋找食物和配偶時打敗敵手。

「天下沒有免費的午餐」,與小型動物相比,大型動物食量大,繁殖又慢,當遇到食物短缺的年代,滅絕的概率就更高。

所以,一方面自然選擇鼓勵動物越長越大,但另一方面,它們最終要為此付出代價。這兩股力量相互制約,使得大多數陸生動物很少超過10噸。

影響動物體型的因素很多,可歸根到底,動物的演化是為了達到對自然環境的最佳適應。地球環境在對生物提出挑戰的同時,生物也在為了更好地生存而不斷進化,也因此才有了我們多姿多彩的地球。

地球還有很多我們未曾了解的秘密,

你覺得會有比藍鯨更大的動物嗎?

快來評論處告訴我們吧!

創作:中國科技館新媒體團隊

審核:冉浩 新媒體團隊特邀專家

本文來自:中國數字科技館

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