鯨豚從何而來？─ 鯨魚演化史

鯨類演化解說圖板-說明由陸返海的過程

文圖/陳勇輝
國立海洋生物博物館科學教育組 助理研究員

引言

您曾因行程匆匆，無法詳看本館「世界水域館」展區的所有介紹嗎?在「世界水域館」海爬劇場後的展區，透過解說圖版、擬真代表性模型與動畫的跨時空介紹，展現出鯨類由陸返海的精彩演化歷程。

深海的巨人

物種如何誕生是一個令人著迷的演化謎題，全世界體型最大的動物－鯨的演化就是一個典型的案例。鯨豚是海洋哺乳類，全世界大約有90種，依照攝食器官的構造差異可分為兩大類：鬚鯨目與齒鯨目。鬚鯨目在嘴的上顎兩側各有一排鯨鬚版片，以過濾海洋表層中的浮游生物如蝦類為食，露脊鯨、大翅鯨就是典型的代表；齒鯨目則是嘴中上下各有一排銳利的尖齒以捕捉獵物，瓶鼻海豚或是虎鯨都是這一家族的成員，海生館的白鯨亦隸屬齒鯨大家族。




重返海洋

目前科學家從掌握的證據推測：鯨豚類最原始的祖先與陸生偶蹄類動物（如鹿）有親密的演化關係，而非之前推測能水陸兩棲的河馬。但為何登上岸的哺乳類動物要重返海洋？目前有許多假說理論尚待確定，其中包括水中食物豐富、逃避陸地天敵等等，但都沒有得到完整的科學資料去證實，反倒是由陸地重返海洋展開水中生活的演化過程，有許多化石與基因序列上的科學資料可佐證此可能性。

鯨豚類最原始的祖先與陸生偶蹄類動物（如鹿）有親密的演化關係

邁入水中的第一步 ── 長蹼的腳

被科學家認為鯨魚重返海洋的起點，是這些本來已經爬上岸生活的古代哺乳類物種，因為棲息在有湖泊的沼澤環境中而常有親水的機會而再度入水生活。推測這些生物起初進入水中時，由於腳爪並無蹼的構造，游泳方式可能接近狗爬式，就是在水中划水走路，效率低且泳速緩慢。代表性的物種就是巴基鯨（pakicetus），如狗一般大小的巴基鯨，有流線形的身軀和延長的頭部，身體構造仍適合陸地生活，只有內耳結構與現生鯨類相類似，目前認為巴基鯨是出現在地球的第一條鯨魚(first whale)。

鯨魚的原始雛型是如狗大小般的巴基鯨

隨著長時間接觸水中的環境，這些物種可能逐漸演化出有蹼的腳，體型更加修長尾巴也變長了，在水中的運動效率提高許多，嘴型亦如鱷魚嘴般突出更適合在水中捕捉小型獵物如魚等，生活型態逐漸由全陸生活慢慢地轉變為半陸生活，倚賴水中生活的時間可能比在陸上多，這就是科學家推測的步行鯨(walking whale)型態與生活。

半陸生的古鯨(步鯨)演化出流線的體型與有蹼的腳

全海洋生活的古代鯨-多乳齒鯨

當物種的生活型態完全轉變為全水生活時，身體變成流線型，前腳演化轉變成船槳狀的鰭，原本在頭部前端的鼻孔轉移至頭上方成為呼吸孔，更有利於換氣的效率，原本的尾巴已經變成扁平狀的尾鰭，用來擺動產生推進力，此時的古代鯨可以說是完全適應水中的生活，已具備現今海洋鯨豚類的基本雛形了。

古代水中鯨魚(多乳齒鯨) 已演化具有現代鯨類的雛形

最後一哩路-回聲定位系統的發展

讓鯨豚不致於迷失在汪洋大海中的迴聲定位系統，除了是導航系統還具有視覺與語言系統。鯨類頭骨結構性的變化，可以接收分辨水中聲音所帶來的訊息，如鯨群都有自己獨特的聲音特色，科學家戲稱為鯨豚的「方言」；鯨豚可以從遠方傳來的聲音中辨別找到自己的群體；生殖季節雄鯨所唱的情歌各有特色，期望自己能夠受到吸引雌鯨的注意。

鯨豚骨骼系統顯示前肢演變成魚鰭，且後肢已經消失了

海豚則有自己的獨特聲紋好像人的名字一樣，個體之間除了用聲音溝通之外，也可透過個別聲紋的辯識得知是誰在說話。海豚也會利用回聲系統找出躲在沙中的獵物，讓獵物無所遁形，回聲系統是大幅度提升鯨豚適應海中生活的利器。

為能夠適應海中生活，鯨類有別於陸生的祖先在形態與生理上產生一系列為適應水中環境的演變，唯獨仍保有陸生動物呼吸的器官－肺，但肺易受水壓高度的擠壓並不合適深海潛水，然而鯨類發展出高含氧量的血液與高濃度的血紅素，大幅提升血液保存氧氣的功能，又利用肌肉儲藏氧氣，大幅拉長鯨類在水中停留的時間，這些適應能力讓鯨類成為海中的巨人。

以代表性物種模型搭配動畫展現鯨魚演化之歷程(海生館版權)