比恐龍還早出現的海洋生物,從幾億年前到現在幾乎都沒進化過!

2020-11-23 宇宙探索百科

那是大約4億年前的事了,地球正處在地質上的奧陶紀到志留紀,海洋廣布,珊瑚礁林立,氣候炎熱乾燥,整個地球上的造山運動十分強烈。就在這種海洋環境中,從脊索動物中逐漸演化出更高等的脊椎動物,魚類包括最原始的鯊魚——古鯊出現了。於是,鯊魚的前世、當今鯊魚的老祖宗遊弋在海洋中,開始了漫長的生命之旅。

前世古鯊

我們的祖先很早就認識了鯊魚。戰國時的《山海經》中就有關於「鮫」的記載。李時珍在《本草綱目·鱗四·鮫魚》中註解說「古曰鮫,今曰鯊,是一類而有數種也,東南近海諸郡皆有之」,「皮皆有沙,如珍珠斑」。這種描繪相當準確。顧名思義,鯊魚的主要特徵之一便是皮膚上帶有齒狀鱗片,叫做皮齒,如同砂紙一般。

當然,三四億年前的鯊魚與它們的現代同類有很多差異。比如,古鯊的嘴和鼻突為圓形,今天的鯊魚則是尖嘴和尖鼻突;古鯊的牙齒平滑、有的無法再生,如今的鯊魚牙齒呈鋸齒狀、定期脫落更新;古鯊的大腦遠較現代的小、背鰭也不如現代的柔韌靈活等等。

目前已知的最古老鯊魚是一種裂口鯊,其化石發現於美國俄亥俄州的古生代地層中。體長2米,背刺前長有2個背鰭,尾形對稱但骨骼不對稱,牙齒呈磨平狀,距今約4億年。迄今發現最多的鯊魚化石則是巨齒鯊和大白鯊的牙齒和脊椎。

大白鯊是當今世界上體型最大的鯊魚之一,也是海洋中的「霸主」。但是,在大白鯊之前,海洋中曾經有過遠較大白鯊更為「霸氣」的「巨無霸」——巨齒鯊、史前鯖鯊和喜穴鯊。

巨齒鯊出現於何年何月已無法考證。但可以肯定的是,它們滅絕於距今250萬年至200萬年之間。目前發現其牙齒化石的最大傾斜長度為19.4釐米,因此被命名為巨齒鯊。其體型巨大,牙齒帶有鋸齒紋,中間帶有琺瑯帶。根據最近幾年的研究,有的科學家認為巨齒鯊是大白鯊的近親,但對該說法的質疑不斷。

研究表明,喜穴鯊與巨齒鯊可能源自同一祖先,歷經數千萬年,演變為獨立的兩支。喜穴鯊成年個體長達八九米,分布數量較少。

史前鯖鯊出現於中新世早期,牙齒窄小,這表示它們那時的體型並不大。但到了中新世中期以後,史前鯖鯊中某些個體的牙齒迅速變得寬大並且邊緣開始出現鋸齒,這就意味著其體型也迅速變大。一般認為,史前鯖鯊和大白鯊均由5000萬年前始新世時期的同一種鯊魚(Isurus Precursor)進化而來。

帶有鋸齒紋的牙齒更為鋒利,有利於以較小的能量切開並撕碎獵物。因此,到了上新世時期,史前鯖鯊中的這些個體終於演化成現今的大白鯊。大白鯊是溫血動物,速度快,勇於與幼巨齒鯊爭奪鯨、豚等鰭腳類食物。幼巨齒鯊不是大白鯊的對手,難以長大成「人」,因而巨齒鯊最終滅絕。大白鯊從而成為海洋中的新「霸主」。

總的來說,鯊魚的進化主要體現在牙齒的形狀、尺寸和可否更換上,至多還包括體型的大小。除此以外,鯊魚與它們的遠古祖先並無太大變化。換句話說,鯊魚早已較好地適應了周圍環境,其隨後的進化策略便是以不變應萬變。

家族龐大

上面只是簡要地敘述了最主要的幾種鯊魚的進化。其實鯊魚家族十分龐大,「花名冊」上登記的種類實在很多,很難一一說清其來龍去脈。古鯊有2000多種,倖存到現在的也有8個目、30個科、380餘種。

翻看鯊魚家族的「族譜」,其中最主要的8個目及其科、屬、種數是:六鰓鯊目1科3屬4種,如灰六鰓鯊、哈那鯊;虎鯊目1科1屬8種,如牛頭鯊;鼠鯊目8科20屬48種,如灰鯖,鯊、大白鯊、姥鯊、大嘴鯊;真鯊目7科49屬210種,如雙髻鯊、青鯊、斑星鯊、公牛鯊;角鯊目3科21屬87種,如星鯊、花斑鯊;鋸鯊目1科2屬5種,如六鰓鋸鯊、日本鋸鯊;扁鯊目1科1屬13種,如太平洋扁鯊、硬棘小鯊。另外還有皺鰓鯊1科1屬1種,通常也可以單獨列為1目。上述目錄中,真鯊目的「人丁」最為興旺,獨佔了鯊魚種類的56%。

鯊魚的家族成員形形色色,彼此之間差異巨大。目前,鯨鯊是鯊魚中體形最大者,也是全世界魚類中體形最龐大的。鯨鯊的最大個體可達20米以上、重量可達數十噸。侏儒鯊則是最小的「袖珍」鯊魚,成魚體長僅20~26釐米,體重不足0.46千克。

體徵和特性

如前所述,所有鯊魚的共同體徵是皮膚上帶有砂紙一般的齒狀鱗片,叫做皮齒。皮齒的結構確實與牙齒類似,齒狀鱗片的威力可想而知——隨便刮蹭一下就會讓你鮮血淋淋。也就是說,鯊魚已經「武裝」到了皮膚。

此外,鯊魚還具有下面這些體徵和特性:

牙齒取之不盡用之不竭。所有鯊魚的牙齒都定期推陳出新——舊牙定期老化鬆動並被後面的一排新牙取代。鯊魚的任何一顆牙齒脫落,都會有已經長好的備用牙自動補充上來大白鯊一生中要更換數千乃至1萬多顆牙齒。因此,在其生命中的任何時刻,都有大約1/3的牙齒處於更換過程中。

鯊魚的牙齒不僅數目眾多,而且強勁有力、鋒利無比。例如,有些鯊魚的牙齒長得利如剃刀,可以用來切割食物;有的牙齒生成鋸齒狀,可以用來撕扯食物;有的牙齒呈扁平臼狀,可以用來壓碎食物外殼和骨頭等。不同種類的鯊魚,其牙齒大小、形狀和功能幾乎都不相同。因此,魚類學家只要從鯊魚牙齒的形狀和大小,就能判別出它是屬於哪個目、屬、科。

可以說,正是鯊魚牙齒的上述特點,造就了其驚人的咬食力。曾有人用藏在魚餌中的金屬咬力器來測定一條體長8英尺鯊魚的咬食力大小,經測定得知其咬食壓力每平方英寸高達18噸,在所有海洋動物中是最強有力的,所以有些商輪在航海日誌上曾記載過輪船推進器被鯊魚咬彎、船體被鯊魚咬出破洞的事故,也就不稀奇了。

骨架軟中有硬。鯊魚的骨架是由軟骨構成的,而非硬骨。但在其骨架的關鍵部位卻「安裝」著被稱為嵌片的特殊板狀物,能對骨架起加固作用,如同筋板。板狀物十分堅硬,已經鈣化。

運動就是生命。最讓鯊魚遺憾的是,它沒有作為「氣囊」使用的魚鰾,也就不能隨意「停」在水中「歇息」。而且鯊魚的比重大於水,所以必須不停遊動才能保持浮力,否則便會沉底。

胃口好身體就好。由於鯊魚要不停地遊動,需要補充更多的熱量,這就要有一副「鐵」胃口。事實上,大多數鯊魚確實在不停地吃,尤其喜食海豚、海獅、海龜之類的高脂肪食物。鯊魚的胃口強大,可以膨脹十幾倍以儲藏食物。其胃的內壁特別堅韌,很難受到傷害。飢不擇食的時候,鯊魚不分青紅皂白連垃圾也會吞進。據說曾經在亞德裡亞海捕到一條鯊魚,腹中竟有三件大衣、一件雨衣和一塊汽車牌

子。然而不太餓的時候,鯊魚也會挑食。吞下不合口味的東西時會吐出來,吃了螃蟹後還會把蟹殼吐出來。

異常敏銳的嗅覺。鯊魚的嗅覺異常靈敏,在水中甚至超過了眾所周知的狗。日本科學家發現,它們能嗅出水中1ppm(百萬分之一)濃度的血腥味,尤其容易嗅出喜歡或厭惡的氣味;在1萬噸的水中僅僅溶解1克的微量胺基酸,大白鯊也能很快覺察出來。以礁鯊為例,它們僅需幾秒鐘,便能夠嗅到數千米以外受傷的金槍魚的血腥味,並立刻發起攻擊。

最新研究表明,鯊魚不只依靠鼻子來感知氣味。它們的整個身體其實就是一個巨大的鼻子,甚至可以辨別出氣味的「形狀」。這是因為,鯊魚身體兩側各有一條貫穿前後的神經線,人們稱其為側線。這個敏感的器官可以感知水中生物的細微顫動。不過,人們原來並不知道側線也可以辨彆氣味。更令人驚嘆的是,它們還可以感知氣味的一種立體「流」——類似在濃霧或濃重的水汽中揮一下手所造成的那種效果。沒有了側線,鯊魚就會喪失捕獵能力。鯊魚還能根據各種氣味來判別自己的孩子,區別敵人和朋友,使自己經常保持與群體的聯繫,並能雌雄鯊魚相約去產卵和排精。

視力極佳,眼睛的構造也非常科學。由於鯊魚的兩眼長在頭部的兩側,所以它幾乎可以感覺到各個方位的光線。其視網膜的後面有一層獨特的反射層,相當於一面反射鏡。外面光線強時,入射光直接在視網膜上成像。外面光線弱時,入射光先穿過視網膜、再被反射鏡向前反射,之後才成像在視網膜上,等於入射光被放大或兩次成像。因此它們可以輕鬆應對海水中或海面上的各種光線條件,同時讓觀察更為清晰。另外,其眼球外面長著一層保護性眼瞼——瞬膜。打鬥或攻擊的瞬間,瞬膜會自動張開,像幕布一樣將眼球遮住,以免眼球受到損傷。

鯊魚的啟示

從仿生學的角度來看,鯊魚給了人類很多有益的啟示,是我們的「良師益友」。

為了零距離地考察鯊魚的生態習性,法國海洋探險家製造了仿生機械鯊魚,混跡於鯊群之中進行科學研究。早在1989年,吉恩·麥可已經成功製造出世界上第一條機械鯊。但因工藝、材料等方面不過關,這條假鯊魚下水不久便被真鯊魚們「識破」,頃刻之間即被撕碎。2005年起,吉恩·麥可的兒,子法比恩·考斯圖耗資11.5萬英磅,打造了第二條名為「特洛伊鯊」的小型仿生潛艇。目前,法比恩·考斯圖駕駛「特洛伊鯊」完成了從墨西哥灣到澳大利亞的首航,成功地混跡於鯊群之中,已經有了許多新發現。作為跟蹤鯊魚的絕妙科研器材,「特洛伊鯊」也許可以破解人類未知的許多鯊魚之謎。

在工業上,人們仿照鯊魚優雅的流線體型和靈巧的水中動作,製造了各種仿鯊型汽車。這種汽車的車頭採用鯊魚頭形,引擎蓋的弧度仿照鯊魚。車身的比例和線條也模仿鯊魚,行駛中的阻力果然減少了許多,靈巧性也相對提高。

在軍事上,可以攻擊航空母艦的仿生魚雷則是又一個模仿鯊魚的成功範例。仿生魚雷又叫水下飛彈,其外殼以矽橡膠和高分子材料製作,採用鯊魚皮的齒狀結構,再塗覆以特殊塗料,不但大大較少了阻力,而且能吸收敵方偵聽聲納的波束。敵艦往往誤以為是一條真鯊魚,因此就吃了大虧。

潛艇上仿生消音瓦的隱形效果極為優異。它採用了類似鯊魚皮的結構,可以吸收噪音、大大削弱敵方的聲納探測聲波,使潛艇隱形。前不久,美國和日本以為有人將這些機密洩露給中國,還為此大作文章。

在運動中,「連體鯊魚裝」已是眾所周知的高科技仿生成果。它模仿鯊魚皮的齒狀結構,以粗糙的齒狀突起有效引導水流;以適當的張力避免人體皮膚和肌肉的振顫;又以適當的彈性減少水的阻力,使遊泳運動員如虎添翼。「連體鯊魚裝」也因此大獲成功。

鯊魚與人類同為地球村的居民,既是我們的「良師益友」,也是我們的野蠻鄰居。最近,美國路易斯安娜大學的科學家阿爾伯特發現,使鯊魚獲得第六感和感知電信號的基因,竟與控制人類頭部發育的基因屬於同種。

今生堪憂

古鯊和魚類出現以後,又經過了3億多年漫長的歲月,某些魚類中才漸次進化成兩棲類、爬行類、哺乳類和鳥類,最終由哺乳類中的一支進化成人類。在人類出現之前的1億多年,鯊魚早已是現在這個樣子了。因此,鯊魚完全稱得上是地球上的老前輩。

可是,在人類的殘忍殺戮之下,鯊魚這個老前輩瀕臨絕境。據聯合國糧農組織(FAO)對各國的統計,全球每年有39萬噸鯊魚被捕殺。但是,美國夏威夷大學和英國帝國理工學院的科學家根據香港3年中魚翅的進口數據推算,全球每年平均宰殺的鯊魚應為3800萬條左右,重量在170萬噸以上,這一數字竟是FAO數據的4倍以上。很明顯,有更多的鯊魚慘遭非法黑手的殺戮或「活體取翅」。對此,世界野生救援協會主席史蒂夫·川特先生沉痛地說:過去20年中,許多種類的鯊魚數量驟然減少了99%,幾乎滅絕。若不立即採取有力的保護措施,鯊魚將很快消失在海洋中。

這就是鯊魚今生面臨的絕境。

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