鯨豚類

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鲸下目
化石时期:始新世 - 全新世 55–0 Ma
Baleine à bosse et son baleineau 2.jpg
座头鲸 Megaptera novaeangliae
科学分类 编辑
界: 动物界 Animalia
门: 脊索动物门 Chordata
纲: 哺乳纲 Mammalia
目: 偶蹄目 Artiodactyla
演化支 全撰类 Artiofabula
演化支 鲸反刍类 Cetruminantia
演化支 鲸凹齿形类 Cetancodontamorpha
亚目: 河马形亚目 Whippomorpha
演化支 鲸形类 Cetaceomorpha
下目: 鲸下目 Cetacea
Brisson, 1762
小目

鲸下目学名:Cetacea)旧称鲸目,是偶蹄目的演化支之一,包含了大约八十多种大型的有胎盘海洋哺乳動物,即鯨魚海豚鼠海豚。鲸下目的现存物种可分为两个小目:齿鲸(Odontoceti)及须鲸(Mysticeti)。齿鲸是有牙齒的鲸魚,有約七十種,包括海豚(其中包括虎鯨)、鼠海豚科白鲸一角鲸抹香鲸剑吻鲸科鬚鯨是有鲸须的鲸魚,有濾料系統,共有三科十五種,其中包括露脊鯨弓頭鯨须鲸科小露脊鯨灰鯨

根據化石相關資料,鲸魚和陸生哺乳動物(河馬)有共同的祖先,是五千萬年前的海洋動物。遠古鯨魚擁有四肢及尾巴,與爬行哺乳類無異。現今鲸魚為哺乳動物中最適應水中生活者,體形成流線型,前肢為鰭,後肢已退化,後肢與脊椎骨並不相連且隱入身體內[1]

鲸下目中的一些動物以其高智商英语Cetacean intelligence聞名。美國科學促進會2012年在加拿大溫哥華的大會中,與會者重申對於鯨類動物權利法案的支持,此權利法案將鯨類動物列為「非人類的人」(non-human persons)[2]

鯨類動物一胎只有一隻,生長期長,又因為其經濟價值遭到人類獵殺,2008年的研究指出四分之一的鲸鱼及海豚受到绝种威胁,其中有9个品种已經到濒危或极度濒危的程度[3]

鬚鯨和齿鲸[编辑]

一般認為鯨下目的鬚鯨(鬚鯨小目、Mysticeti)及齿鲸(Odontoceti)在3400萬年前就已經分化。

鬚鯨沒有牙齒,但有角蛋白材質的鬃毛代替牙齒,可以過濾海水中的磷蝦及其他小型无脊椎动物灰鯨的食物是軟體動物。须鲸科會用喉咙褶來擴張其口部,以便攝取食物及過濾海水。露脊鲸科露脊鯨弓頭鯨)的頭最多會佔其體重的40%。大部份的鬚鯨較喜歡北半球及南半球溫度較低,有許多食物的海水,會游到赤道附近產下後代。在此過程中可以幾個月不吃東西,以其脂肪儲備為能量來源。

鯨下目中的齿鲸包括有抹香鲸,喙鲸,虎鲸,海豚和瓶鼻海豚。一般而言其牙齒是用來捕捉魚、鱿鱼或是其他海洋無脊椎動物英语marine invertebrates,不是為了咀嚼用的,因此進食時是將獵物整個吞進體內。不同種的齿鲸有不同的牙齿,例如圓錐狀(海豚及抹香鲸)、鏟形(鼠海豚科)、钉形(白鲸)、牙形(一角鲸)或其他形狀(雄性喙鲸)。雌喙鲸的牙齒藏在牙龈內,大部份雄喙鲸只有二顆短的牙。雄的一角鲸及15%雌的一角鲸都有殘餘的牙齒,有百萬個細胞可以感測水溫、壓強及鹽度。有些齿鲸(例如虎鯨)會捕食哺乳類,例如鰭足類及其他的鯨魚。

齿鲸的感覺系統相當發達,其視覺及聽覺可以在水中及空氣中運作,而且可以用額隆(頭頂前方的脂肪組織)進行聲納感知英语Animal echolocation。齿鲸的聽覺非常好,甚至有些失明的齿鲸可以只靠聽覺存活。其中有些物種(例如抹香鯨)可以潛在很深的海域。不少齿鲸都有两性异形,雄齿鲸和雌齿鲸的外形不同,可能是為了求偶或是攻擊性的目的。

生理特性[编辑]

循環[编辑]

鯨下目的心臟相當有力,可以將血液中的氧氣有效率的送到全身的各部位,鯨下目是溫血動物,體溫基本上恆定。

呼吸[编辑]

寬吻海豚的噴氣孔

鯨下目物種都需呼吸空氣,因此牠們會週期性地返回水面吸入新鮮的氧氣及呼出二氧化碳。當深潛時,其獨有的噴氣孔會關閉直至其返回水面,其附近的肌肉會重新打開噴氣孔,好讓溫暖的空氣進入其體內。 經歷漫長演化後其噴氣孔的位置在其頭部頂端,以簡化鯨下目物種在波濤洶湧的大海中呼吸的需要。其經呼吸後的空氣被肺部加熱變暖,在噴發時遇到較冷的外圍空氣後迅即凝結,彷如水柱一樣,常被稱作鯨魚噴水。這現象與一般哺乳動物於寒冷天氣時呼出空氣時形成白霧的原理一樣。此一換氣現象會因不同的鯨下目物種而令噴出的形狀、角度及高度等不同,而這是可以作為在遠距離時分辨不同鯨下目物種的有用工具。

鯨下目物種能留在水底的時間遠較其他哺乳動物為長,按不同物種時間可維持在7分鐘至30分鐘以上。其中兩項的研究顯示此目物種其生理結構如何令牠們能留在水中更長時間:

  • 鯨下目物種的血液比例較其他哺乳類多.人的血液約佔體重的7%,而鯨魚血液約佔體重的10-15%[4]
  • 哺乳動物骨骼及肌肉中的肌紅蛋白的濃度差異很大。像在紐西蘭的白兔每100克(3.5盎司)濕重的肌肉中只有0.08克(0.0028盎司) +/- 0.6克(0.021盎司)的肌紅蛋白,但在北瓶鼻鯨中則有6.34克(0.224盎司)。肌紅蛋白的帶氧能力遠較血紅蛋白為強。骨骼肌肉內肌紅蛋白的濃度愈高,其能夠逗留在水底的時間便會愈長。
  • 體型的增加也能夠增加深潛的時間。較大的體形表示有更多的肌肉質量去儲存氧氣,這與克莱伯定律的發現相符。這定律表示動物的基礎代謝率與體重成反比,即以單位質量計算,較大的物種所需的氧氣較較小的個體所需的氧氣為小。

器官[编辑]

鯨下目的胃分為三個腔,第一個是由鬆散腺体和發達肌肉組成的前胃(喙鲸沒有此部位),之前是主胃和幽门,兩部份都有腺體以幫助消化。腸和胃相鄰,只能依组织來區分腸和胃的差異。肝臟很大,且與胆囊分开[5]

鯨下目的腎是長而扁平的。鯨下目血液的濃度遠低於海水的濃度,因此需要腎臟來排泄鹽份。因此鯨下目的動物可以直接喝海水[6]

感覺器官[编辑]

鯨下目的是在頭的兩側,不是在頭的前方。只有有點狀喙的物種(例如海豚)才有良好的双眼视觉,可以往前及往下觀看。鯨下目的泪腺會分泌油脂性的淚液,可以保護眼睛,避免海水進入。水晶體幾乎是球形的,可以在深海中光線最小時有效的聚焦。鯨下目的聽覺非常好[7]

鯨下目中至少有一個物種(南美長吻海豚)可以用電知覺英语electroreception來感測獵物[8]

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生物聲納英语Biosonar

鯨下目的外耳沒有外部可見的耳廓英语Pinna (anatomy),不過仍有狹長的耳道。為了記錄聲音,下颌骨的的后部有薄的侧壁,前側有裝有脂肪墊的凹处。脂肪墊往前可以延伸到扩大的下颌孔英语mandibular foramen,一直到牙齒的下方,並且向後到外鼓膜英语ectotympanic的薄側壁。外鼓膜可以減少鼓膜的附著面積。海豚科的聽覺複合體和顱骨其餘部分的連接處減少了,變成单个的小软骨。

齒鯨的聽覺複合體是被充滿空氣的海綿組織所包圍,不過鬚鯨的聽覺複合體和陸上哺乳類類似,是和顱骨整合。齒鯨的鼓膜(或韧带)形狀和折叠傘類似,從外鼓膜環延伸,在锤骨處變窄(和陸上哺乳類的扁平圆形膜不同)。鬚鯨的鼓膜形成一個大的突起(稱為手套手指),延伸到外耳道,且镫骨比齒鯨要大。有些小抹香鯨的槌骨与外鼓膜融合。

耳部的听小骨硬化英语Pachyosteosclerosis(密而緊實),外形和其他陸上哺乳動物不同(其他水生哺乳動物,例如海牛目及無耳海豹,也沒有耳廓)。鯨下目的T形半规管和其體形的比例要比其他哺乳類動物要小很多[9]

鯨下目的auditory bulla英语auditory bulla和顱骨分開,是由二塊密而緊實的骨骼(圍耳骨及鼓骨)組成,稱為tympanoperiotic complex。此骨聯合位在中耳的空腔中。鬚鯨的空腔被骨突出物分开,壓在外枕骨(exoccipital)及鳞状骨(squamosal)之間。不過齒鯨空腔的空腔很大完全包圍鼓泡,因此鼓泡不連接顱骨(只有抹香鲸总科英语physeterids例外)。齒鯨的空腔中有填充緻密的泡沫,鼓泡是由五條或五條以上的韧带支撐。淺水或河沿物种齒鯨,形成空腔的蝶骨及peribullar竇要比遠洋帶齒鯨要來的發達。齒鯨的複合聽覺結構類似隔音器,像是蝙蝠蝙蝠颞骨中的层状结构一樣[10]

鯨下目可以用許多不同的聲音來彼此溝通[8]

分类[编辑]

鲸下目是偶蹄目的一个次级演化支,属于河马形亚目。在现存物种之中,河马科是鲸豚类的姐妹群

本下目与其它偶蹄目动物的亲缘关系如下:

偶蹄目 Artiodactyla
全撰类 Artiofabula
鲸反刍类 Cetruminantia
河马形亚目 Whippomorpha
鲸下目 Cetacea

须鲸小目 Mysticeti Caperea marginata 3.jpg

齿鲸小目 Odontoceti Orcinus orca cropped.jpg

凹齿下目 Ancodonta Hippopotamus-PSF-Oksmith.svg

反刍亚目 Ruminantia

有角下目 Pecora The book of antelopes (1894) Gazella rufifrons (white background).png

鼷鹿下目 Tragulina Kantschil-drawing white background.jpg

猪形亚目 Suina PotamochoerusAfricanusWolf white background.jpg

胼足亚目 Tylopoda Cambridge Natural History Mammalia Fig 148.jpg

内部分类[编辑]

鲸下目可分为两个小目:

  • 须鲸在其上颌张有角蛋白生成的筛子似的鲸须。它们使用鲸须从海水中过滤浮游生物。须鲸包含了世界上最大的现存动物种类。
  • 齿鲸拥有牙齿来捕获鱼或鱿鱼。这种动物有独特的通过回声定位英语Animal echolocation感知环境的能力。

古鯨小目[编辑]

古鲸小目(Archaeoceti)实际上是个并系群,它包含了已经灭绝的古代鲸类的最后共同祖先,却没有包含其最后共同祖先的所有后代(即现代鲸豚类)。

种系发生学[编辑]

鲸形类 Cetaceomorpha

劳氏兽科 Raoellidae Indohyus BW.jpg外类群

鲸下目 Cetacea

巴基鲸科 Pakicetidae Pakicetus BW.jpg  

步鲸科 Ambulocetidae Ambulocetus BW.jpg  

雷明顿鲸科 Remingtonocetidae Remingtonocetus cropped.png  

原鲸科 Protocetidae Maiacetus NT.jpg  

 

龙王鲸科 Basilosauridae Basilosaurus cropped.png  

矛齿鲸科 Dorudontidae Dorudon cropped.png  

齿鲸小目 Odontoceti Orcinus orca cropped.jpg

须鲸小目 Mysticeti Caperea marginata 3.jpg

古鲸小目 Archaeoceti(并系群

参看[编辑]

參考文獻[编辑]

  1. ^ 羅澤珣,《中國大百科全書》-鯨目
  2. ^ Dolphins deserve same rights as humans, say scientists. BBC News Online. 21 Feb 2012 [22 May 2012]. 
  3. ^ 报告称全球四分之一的鲸鱼海豚濒临绝种. 新浪科技. 2008-08-12 [2013-08-19]. 
  4. ^ 呼吸作用. 中華鯨豚協會. 2007-06-14 [2013-09-07]. (原始内容存档于2014-03-28). 
  5. ^ C. Edward Stevens; Ian D. Hume. Comparative Physiology of the Vertebrate Digestive System. University of Cambridge. 1995: 51 [5 September 2015]. ISBN 978-0-521-44418-7. 
  6. ^ Clifford A. Hui. Seawater Consumption and Water Flux in the Common Dolphin Delphinus delphis. Chicago Journals. 1981, 54 (4): 430–440. JSTOR 30155836. 
  7. ^ Mead, James. Cetacea. Britannica School High. Encyclopædia Britannica, Inc. [2019-06-03]. 
  8. ^ 8.0 8.1 Morell, Virginia. Guiana Dolphins Can Use Electric Signals to Locate Prey. Science. American Association for the Advancement of Science (AAAS). 2011-07. (原始内容存档于2013-05-30).  已忽略未知参数|url-status= (帮助)
  9. ^ Thewissen, J. G. M. Hearing. (编) Perrin, William R.; Wiirsig, Bernd; Thewissen, J. G. M. Encyclopedia of Marine Mammals. Academic Press. 2002: 570–572. ISBN 978-0-12-551340-1. 
  10. ^ Ketten, Darlene R. The Marine Mammal Ear: Specializations for Aquatic Audition and Echolocation. (编) Webster, Douglas B.; Fay, Richard R.; Popper, Arthur N. The Evolutionary Biology of Hearing. Springer. 1992: 717–750.  Pages 725–727 used here.