谁束缚了海洋霸主的身材

虽然在童话中老鼠可以“吃大象”，但在现实世界中，小动物吃小猎物，而大动物吃大猎物，这是故事的真实面目。因为身体尺寸的增加取决于从食物中获得的能量和能量消耗之间的微妙平衡。然而，这种模式在海洋中崩溃了——世界上最大的捕食者以微小的猎物为食。

蓝鲸长100英尺，重100多吨。它是地球上最大的生物。其他鲸鱼，如虎鲸，虽然比大多数陆地动物大，但与蓝鲸相比却相形见绌。这两种鲸的区别是什么，是什么阻止了蓝鲸长得更大？

“蓝鲸和抹香鲸体型巨大，是历史上最大的动物之一。它们可以和最重的恐龙媲美，甚至在某些情况下超过它们。但为什么不更大呢？”史密森尼国家自然历史博物馆海洋哺乳动物化石博物馆的馆长尼科尔斯皮森说，一个世纪以来，生物学家一直想知道是什么限制了动物的大小。

因为地球上最大的生物大部分时间生活在海洋表面之下，而且它的行为很难被监控，所以关于什么影响和限制它的身体形状的想法大多是推测性的。但是现在，由派森和斯坦福大学生物学家杰瑞姆·戈尔德博根领导的国际科学家小组已经从数百只鲸鱼身上收集了数据，使它们能够确定不同大小的能源物种在捕获猎物方面投入了多少，以及哪些物种的努力获得了最大的回报。

研究人员在12月12日的《科学》杂志上说，所有鲸鱼的体型都受到猎物数量的限制，但只有滤食性鲸鱼进化出了一种喂养策略，奖励并驱使它们成长为地球生物历史上最大的体型。

体形也是动物王国的焦点。

在陆地食物网络系统中，大小似乎决定了一切。

“在自然生态系统中，捕食者和猎物之间的相互作用形成了一个复杂的食物网，其中捕食者通常比猎物大。食物网理论表明，天然食物网中最高的捕食者与猎物的重量比可能特别重要。”没有参与这项研究的德国弗里德里希·席勒大学教授乌尔里希布罗斯告诉《中国科学》。

为了收集研究数据，由20多名科学家组成的团队搜寻并标记了各种大小的鲸鱼、鼠海豚和海豚，从5英尺长的港湾鼠海豚到巨大的蓝鲸。为了跟踪这些动物的水下活动，研究小组暂时将多传感器标签粘贴在动物的背上。

一旦就位，这些标记装置上的加速度计、压力传感器、摄像机和水听器将报告动物潜入水中进食时的动作。科学家们利用周围水域的声纳设备和以往鲸鱼胃里的猎物记录，还估计了捕食者附近的猎物密度。

该研究小组已经研究了大约300只跟踪鲸鱼十多年，并分析了从格陵兰岛到南极洲的10，000多次捕食事件的数据。他们用这些数据来计算每只鲸鱼觅食的能量成本、收入和总回报。

“能源是所有生命的关键‘货币’。我们想知道在不同体型和进食策略的觅食鲸中，能量增加和消耗的比例是多少。”戈德伯格说，“能量获取与能量消耗的比率揭示了鲸鱼觅食的效率，这将为解释不同的鲸鱼更大而不是更大提供线索。”

你的饮食方式至关重要。

研究人员发现，身体大小和能量回报之间的关系取决于鲸鱼进化出的进食策略——不管它是一种滤食动物，即吞食一群猎物，还是相反，它只是一个像狮子一样捕捉单一猎物的有齿“猎人”。

蓝鲸、座头鲸和其他滤食鲸可以用须鲸从海水中过滤磷虾和其他小猎物。数据显示，它们几乎总是比进食时消耗更多的能量来寻找密集的猎物。然而，对于滤食鲸来说，体型大并不妨碍它们觅食。蓝鲸、长须鲸和座头鲸是研究中最大的鲸鱼，它们在进食过程中获得的能量回报比研究中的任何其他鲸鱼都多。

齿鲸利用回声定位来捕食，一次只能捕食一个猎物。它们还必须比其他鲸鱼潜得更深，才能找到最大、最丰富的猎物，比如深海鱿鱼和鱼。很少有其他温血食肉动物能进入大型齿鲸觅食的水域。平森说，在1000英尺以下，“除了鱿鱼，几乎没有别的东西可吃。”

但是乌贼“跑得很好”，数据显示追逐乌贼需要大量能量，尤其是对于最大的齿鲸。在某些情况下，最大的齿鲸不能吃足够的食物来补充它潜水时所消耗的能量。“在它们回到水中呼吸之前，它们甚至没有足够的食物，更不用说获得更高的能量回报了。”平森说。

抹香鲸可以长达60英尺，不仅比今天的其他齿鲸大，也比它们所有的化石祖先大。此外，今天的抹香鲸确实在挑战生物极限。研究小组的计算显示，如果抹香鲸体型更大，它们将无法找到足够的乌贼来养活自己。换句话说，没有足够大的乌贼来支撑更大的抹香鲸。

相比之下，大型滤食鲸就像齿鲸一样，不受猎物大小的限制。滤食性鲸以微小但非常丰富的磷虾为食，这些磷虾在短时间内在特定的人口密度高的地区繁殖。因此，戈德伯格、平森和他的同事推测，季节性捕食最终限制了像长须鲸和蓝鲸这样的滤食性海洋巨兽的大小。

“刀尖”上的生物

戈德伯格说:“在高纬度地区，最大的须鲸必须在夏季最高的月份从磷虾中获取能量。这种高效的过滤喂养策略意味着这些鲸鱼可以积累脂肪储备，为它们穿越海洋盆地向低纬度繁殖地迁徙提供动力。”

这项新研究强调了所有鲸鱼在其生态系统中的危险位置。“你一定想知道生活在“顶端”的鲸鱼获取足够的能量有多难。”平森说，尤其是面对气候变化、过度捕捞和其他海洋威胁。

自然生态系统是多样而脆弱的。气候变化、污染或外来物种的影响等环境变化很容易使生态系统失衡。

“如果你是蓝鲸，唯一的猎物是磷虾，某种东西会导致磷虾数量下降，那么你就进入了进化的死胡同，因为你不能吃足够的食物来维持自己的生命。”“这是我们试图更好地理解这些捕食者-猎物关系的一个很好的理由，”平森说。

布罗斯提到，如果自然保护被理解为保护自然免受外界干扰的一种方式，那么人们将在保护鲸鱼、鲨鱼和其他水中大型食肉动物以及空中大型猛禽方面取得最大的成功。

加州大学圣地亚哥分校的生态学家TerrieWilliams没有参与这项研究，他在一篇相关评论中说，更好地理解鲸鱼的基本生物学需求对于实施濒危巨型动物的保护措施是必要的。大型鲸鱼已经保持了数百万年的体型。作为大型*食肉动物，它们的天敌及其消失(20世纪由工业捕鲸引起)对它们生活的生态系统产生了巨大影响。

“除了一口吃掉数量惊人的猎物外，它们在食物加工过程中产生的废物也让海洋变得更加肥沃。即使在死后，巨大的身体也为海洋生态系统提供各种营养，从捕食它们的虎鲸到高度灵活的食腐动物，再到吞噬尸体的微生物群落。威廉姆斯告诉《中国科学》，“鲸鱼在全球海洋生态系统的许多方面发挥着至关重要的作用，因此有必要加大努力来保护这些庞然大物。”

相关纸质信息:

https://doi.org/10.1126/science.aax9044

https://doi.org/10.1126/science.aba1128