海豚是如何从陆地进化到水中的?

5000万年前,现代鲸鱼开始从陆地上类似狼的祖先进化而来。它们完全进化成水生巨兽用了6.5438+0.5亿年,这个过程有完整的化石记录。来自印度和巴基斯坦的一系列保存完好的化石帮助科学家了解鲸鱼是如何进化出四肢、牙齿、肾脏和其他器官来适应海洋压力的。新发现的小而完整的耳骨化石首次揭示了鲸鱼和海豚的祖先是如何进化出微妙而敏锐的水下听觉的。对于鲸鱼来说,它们必须具备水下听觉和准确判断声音方向的能力。

俄亥俄大学医学院的进化生物学家汉斯·塞维森说:“听觉是现代鲸鱼最重要的功能。像海豚这样的齿鲸依靠听觉的回声定位来捕捉食物。一只失明的海豚很容易找到食物,而一只失聪的海豚只能挨饿。”然而,水下声音传播的距离更远,速度更快,这对陆地上的动物进化出适应海洋环境的听觉是一个很大的挑战。

在陆地上,声音通过充满空气的外耳道触及哺乳动物的耳膜。当哺乳动物潜入水中,耳道充满水时,耳膜传递声音的能力逐渐降低。水下听觉的另一个挑战是听觉的失真。水中的声音可以很容易地通过动物的身体传播,并通过头骨组织到达耳朵。导致声音同时碰撞双耳,无法找出声音的方向和来源。我们人类通过声音到达每个耳朵的容量和速度来确定声音的方向。)

现代鲸鱼已经有很强的适应能力来克服这些困难,这些特征是如何进化的已经不是秘密,直到新的石头被发现。

据研究小组称,来自巴基斯坦的四组早期鲸鱼化石可以解释鲸鱼耳朵在适应水下生活的同时发生的进化。在具有5000万年历史的沉积物中发现的最早的鲸鱼祖先与现代鲸鱼几乎没有共同之处。最早的鲸鱼祖先是类似狼的陆地食肉动物,与牛、猪、羚羊等一些有蹄类动物关系密切,但它们的头骨特征充分证明了它们是鲸鱼的祖先。新的化石表明,最早的鲸鱼祖先的耳朵与陆地哺乳动物的耳朵非常相似,它们的水下听觉能力极差。

研究人员最近发现了4300-4600万年前的鲸鱼沉积物化石,这些化石进化出了现代鲸鱼耳朵的一些特征。从化石分析可知,当时的鲸鱼腿短、尾长、嘴长,体型与海獭相似;一些鲸鱼有强壮的后腿。这些鲸鱼应该是第一批分散在世界热带海洋中的鲸鱼,但它们都有一个共同的特点,即它们都进化出了一个系统,可以检测水下声音的振动,并通过下颚的一层脂肪传递到耳朵,但它们仍然保留了外耳道,用于在陆地上进行听觉。

通过对4000万年前的鲸鱼物种进行分析,研究人员发现它们已经进化出了现代鲸鱼耳朵的关键特征之一。这些巨大的蛇形鲸鱼只有微小的后腿,它们的生活已经离不开水了。

这些身长18米的哺乳动物终于有了气囊,可以隔离每只耳朵的声音。这种适应性使它们能够高精度地定位水下声音。鲸耳的进化显示了从陆生哺乳动物到水生动物的巨大转变,而现代鲸的听觉机制也是最近十年才被破译,因为有足够的化石证据。(秋雅)