狗和海豹是“远房亲戚”,但体重相差悬殊。海豹的体重能超过500千克,而吉娃娃的体重一般不超过3千克,但他们的确处于相近的演化组群。大多数海洋哺乳动物都比它们在陆地上的亲戚重得多,难道是因为水里的限制比陆地上的限制少,所以海洋哺乳动物都“野蛮生长”了?最新研究发现和我们的预估正相反:水生哺乳动物面临的束缚也许更多。
之所以说水生哺乳动物很可能比陆地上的亲戚面临更大束缚,是因为水的比热容高,这意味着水很容易带走动物的体温。例如,橄榄油的比热容是1.97,而水的为4.19。所以烧水大概要用加热橄榄油两倍的热量。这意味着海水可以从漂浮在其中的动物身上吸走大量热量,而不怎么改变自身温度。如果你周围的水很快变暖,你就会被一薄层的温水包裹而不会那么快地丢失热量。但现实并非如此,你的身体只会在水里持续变冷。
所以简单来说,一只哺乳动物必须要长出庞大的体型才不至于把所有热量散失在水中。很多海洋哺乳动物演化出了表皮下的脂肪层来防止热量流失,同时,它们也变得更大了。根据研究者的估算,水中体型的最小值比陆地的最小值大三个数量级。
过去流传甚广的观点是,钻进海洋的动物们只是不再被可恶的重力与有限的空间所约束才变大的。如果这些动物的体型是整体增大的结果,我们应当会看到水中与陆上有着同等多样化的体重。但我们没看到。我们看到趋同,而不仅是增大,这说明关于浮力与栖息地大小的旧理论——至少是——比我们原先以为的重要性更小。
研究人员观察了3859种现存哺乳动物和2999种化石物种,发现大部分海洋哺乳动物体重都刚好稍高于500千克体重线,不管和它关系最近的陆生哺乳动物多大。500千克大到足以保暖,但又不至于太大到需要摄取巨量食物来维持新陈代谢。就算是那些食谱近似于海豚和海豹的大鲸,这一条也是成立的。你必须耗费很多精力来搜寻食物,没准还找不到多少,所以在水里长成庞然大物有风险的。
如果不发展出新的进食策略,抹香鲸似乎是能够达到的最大体型(雄性平均长16米,重达41吨;雌性平均长11米,重达14吨)。
须鲸就改变了进食方法。当它们从有牙齿转变为有鲸须时,才得以演化出巨大的身形。那些大型过滤网似的东西使须鲸们能在吸进海洋生物的同时排出海水,只留下磷虾和小鱼吞进肚子。这是个高效得多的进食方式,因为猎食过程简直太轻松。这就让须鲸们能够比有牙的兄弟们长得更大。
水獭就是个谜了。它们仅有45公斤重——比它在陆地上的对应生物鼩鼱要大,但远远比不上海豹。研究者不确定为什么会这样,虽然他们怀疑这可能是因为水獭不是完全的水生动物。它们生活在河岸和沿海地带,大量时间是在陆地上,即使它们是游泳高手并且在海中长期生活。脚踩两个阵营可能让水獭们最终有了介于两者之间的体型。
了解海里的庞然大物们有什么用?类似的研究帮助我们更好地了解生命为什么这样或为什么不这样。这些知识可能在某一天将连本带利地转化为仿生设计,比如宇宙飞船、潜水服或者潜水艇。或者,是为了知识本身。不管哪种都很好。