为什么鲸是哺乳动物,鲨鱼是鱼?(作者:暮晖熠熠)

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为什么鲸是哺乳动物,鲨鱼是鱼?(作者:暮晖熠熠)

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每个孩子都是问题的宝库,特别是视力有障碍的孩子,就像作者小时候一样,由于探索能力的限制,尤其喜欢通过向别人提问来获得难得的知识。

有一次,作者跟泰安特殊教育中心六年级的学生们闲谈,一个学生问过我这样一个问题:

“为什么鲨鱼是鱼,而鲸鱼是哺乳动物?或者说,为什么鲨鱼是鱼?”

长肢领航鲸Globicephala melas(图片来自whaleopedia.org)

长鳍真鲨Carcharhinus longimanus(图片来自tropicalherping.com)

鲸属于哺乳动物,这似乎是一个人尽皆知的“常识”,但却很少有人会这样“质疑”。他的言外之意其实是“为什么我们会把鲨鱼当成哺乳动物?”

于是小作者提出了一个问题:

下面的四种动物,哪一种跟其他三个关系很远,或者说不是同类?

A. 鲈鱼

B. 鲨鱼

C. 鳄鱼

D. 鲸

蠕线鳃棘鲈Plectropomus pessuliferus(图片来自robertosozzani.it)

一位同学选择了鳄鱼,因为鳄鱼四条腿,而其他三种没有腿。

鳄形目是现存所有动物中和鸟类关系最近的一个类群,然而答案并不是它,而是鲨鱼。因为除鲨鱼之外的其他三种都在硬骨鱼总纲(Osteichthyes)这条演化分支上,鳄鱼和鲸都是硬骨鱼类的“后代”,而只有鲨鱼属于软骨鱼类。

可爱的密河鳄Alligator mississippiensi,一种广义上的鳄鱼 (图片来自Arkive)

我们面临着一个“愚蠢”的问题:鱼是什么?

现在的鱼大致上分为无颌鱼、软骨鱼和硬骨鱼。无颌鱼现存种类只剩下了各种七鳃鳗和盲鳗,软骨鱼就是鲨鱼和鳐鱼等。除此之外,现在地球上所有的鱼都可以叫“硬骨鱼”。

陆地上所有的脊椎动物都是硬骨鱼类的后代,包括正在刷微信的我们,因为我们都属于四足动物(Tetrapods)。别看我们只有两条腿、两只脚,但我们的胳膊和手都是腿和脚演变而来的。同理,鸟类的翅膀也是它们前肢的特化。蛇虽然没有四肢,但它们的祖先其实是一类蜥蜴,蜥蜴有四条腿,因此蛇也是四足动物。

提塔利克鱼——最早登上陆地的鱼类之一——的复原图(图片来自Wikipedia)

所以,从某种角度上讲,就像说鸟类是“现代的恐龙”一样,鲸其实也算是广义的鱼。

狭义的鱼基本可以作为“非四足脊椎动物”的通称。课本上给出的定义是“生活在水中,体表常有鳞片覆盖,用鳃呼吸,通过尾部和躯干的摆动以及鳍的协调作用游泳的变温脊椎动物”。

然而,这些特征都不具备的动物也可以叫鱼。比如攀鲈亚系合鳃目黄鳝属的红鳝Monopterus rongsaw,不生活在水中,体表没有鳞片覆盖,不用鳃呼吸,在软泥土里钻洞生活,不游泳。但没人说它不是鱼,因为它同属的“亲戚”黄鳝是常见的食用鱼(真的好吃!)。

此外,鱼类中还有其他的一些“异类”,比如没有脊柱的盲鳗以及温血的月鱼等。

红鳝长得像一根有嘴的绳子,不知道会不会咬人(图片来自researchmatters.in)

但是,这些特征鲨鱼都符合:鲨鱼显然是用鳃呼吸的,并且生活在水里(个别的种类可以在海边沙滩上“走几步”),也通过尾部和躯干的摆动以及鳍的协调作用游泳。

那么,鲨鱼有鳞片吗?大部分鲨鱼都有角质的鳞片,它们身上的鳞片叫“盾鳞”,外观看上去像鲸一样光滑无鳞,但其实摸上去像砂纸一样。有人推断鲨鱼之所以叫鲨鱼,就是因为它们皮肤像砂纸。不仅如此,前文说到过鲨鱼属于软骨鱼,它们连真正的骨头都没有,怎么会是哺乳动物呢?

放大之后的盾鳞(图片来自SciTech Daily)

另一个被误解的原因就是大家认为鲨鱼都很大。一些种类的鲨鱼确实挺大的,但是也有很多小型种。最小的鲨鱼是宽尾拟角鲨Squaliolus aliae,体长只有20厘米左右,跟我们经常吃的小鲫鱼差不多大。海边人经常食用的条纹斑竹鲨、大吻斜齿鲨、日本半皱唇鲨等也是体长不超过1米的小型种类,所以鲨鱼并不都很大。

条纹斑竹鲨Chiloscyllium plagiosum是我国南方常见的食用鱼(图片来自oceanlight.com)

把鲨鱼当成哺乳动物的原因还可能是,鲨鱼如各种纪录片上所说,是直接产下小鱼而非产卵的“胎生”或者“卵胎生”动物。正好纪录片又大肆宣传鲸是哺乳动物,这就给了人们一种错觉:鲨鱼长得像鲸,所以鲨鱼也是哺乳动物喽?

当然,确实不少鲨是胎生或卵胎生的,比如我们熟知的大白鲨、鲸鲨、绞口鲨等,卵在体内孵化,直接生出活蹦乱跳的小鲨鱼。

真鲨科(Carcharhinidae)以及双髻鲨科(Sphyrnidae)物种胚胎的卵黄囊演化成了类似哺乳动物胎盘的结构,一般被称作卵黄胎盘或者假胎盘。这类鲨鱼妈妈通过这个结构把自身的营养传送给鲨鱼宝宝。小鲨鱼肚子上还有个“营养孔”,很像我们的肚脐眼。

虽然这个能力和哺乳动物的胎生非常相似,但还是有本质的不同的,因此以往被人们称作“假胎生”。但后来“假胎生”这个词被植物拿去用了,比如红树科植物还有睡莲等的种子在母体上长成小植株。

此外,还有大量种类的鲨鱼是卵生的,会产下卵而不是直接生下幼体。

柠檬鲨是卵胎生的(图片来自Arkive)

鲸属于鲸偶蹄目(Cetartiodactyla)哺乳动物,有真正的羊膜卵和真正的胎盘,并且显而易见是会哺乳的:雌鲸有两个乳头,长在生殖孔的两侧,平时埋藏在厚皮的乳裂中,只有哺乳时才会伸出来,所以很难被人发现。哺乳时乳头从乳裂中伸出,鲸宝宝衔住乳头之后,鲸妈妈便把大量乳汁喷射进鲸宝宝口中。

鲸需要呼吸空气,而吮吸乳汁需要一段时间,如果时间过长便可能造成危险。鲸一次射乳仅需几秒钟,解决了这个问题。而用鳃呼吸的鲨鱼是不会哺乳的,它们并不会去照顾后代。

正在哺乳的鲸(图片来自scienceinfo.net)

另一个经常让人疑惑的地方就是为什么鲨鱼的尾巴是纵向的,而鲸的尾巴是横向的。

鱼的尾巴都是纵向的,这是来自祖先的特征。而鲸的尾巴之所以上下摆动,其实与自身骨骼有很大关系。最早有尾鳍的水生脊椎动物就是左右摆动尾巴的,大部分鱼类的脊椎棘突发达,后半身比较侧扁,适合左右摆动,而作为哺乳动物的鲸类脊椎跟人一样更适合上下而非左右弯曲,很难重新演化出类似鱼龙的“典型”尾巴。

唯一一类左右摆尾游泳的哺乳动物是生活在非洲,有着鳗鱼尾一样的尾巴的獭鼩科(Potamogalidae)动物。

有人怀疑鲸的尾巴是后腿演变而来的,这是个错误的想法。鲸的尾巴就是尾巴。

有着侧扁尾巴的獭鼩(图片来自Wikipedia)

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