鲨鱼生存的秘诀

2020-05-18 09:18浅草
科学之谜 2020年1期
关键词:陆地鲨鱼牙齿

浅草

鲨鱼的牙齿

鲨鱼是海洋里处于食物链顶端的掠食者,它有很多种类。作为一个群体,鲨鱼已经存在了至少4.2亿年。这意味着它在“五大灭绝事件”逃过了四次。这使得它比人类、比珠穆朗玛峰、比恐龙甚至比树木更古老。

鲨鱼能存在至今,部分归于幸运,部分归于自身素质。在过去几年里,科学家发现,鲨鱼拥有一些不寻常的素质,使它面对变化时表现出超强的适应性。

现在,人类活动正在引发第六次大灭绝。鲨鱼的这些素质能帮助它逃过这一劫吗?

惊人的消化本领和不挑剔的食谱

鲨鱼,连同鳐鱼和银鲛,组成了一类叫“软骨鱼”的群体,以软骨骨骼为其特征。鲨鱼起源于大约4.4亿年前开始的志留纪。当时地球气候温暖,海平面很高。从那时起,成千上万种形态各异的鲨鱼进化出来,在大约3.6亿年前达至鼎盛,它们统治着海洋。时至今天,海洋中仍有超过450种鲨鱼,从著名的大白鲨和锤头鲨,到一些稀奇古怪的种类,如哥布林鲨、雪茄达摩鲨和日本须鲨等。

当然,许多鲨鱼种类现已灭绝——请不必为此惊讶,据估计,灭绝是99%以上曾经生活过的动植物的命运。我们倒是要问一下:鲨鱼作为一个群体为何能存活至今?

研究鲨鱼的生态学家从鲨鱼粪便中发现了一条线索:当鲨鱼排便时,排出来的几乎没有固体物,更像是一种透明的粘液。这表明它们拥有一个高效的消化系统,能够处理几乎所有的食物。如果食物变得稀缺,这可能会对它们很有帮助。例如,发生在2.52亿年前的第三次大灭绝事件——也是最大一次灭绝事件——导致超过96%的海洋生物消失,其原因就是环境破坏,食物匮乏。

除了不让营养物质浪费掉之外,鲨鱼还是个不挑剔的掠食者。大白鲨是处于海洋食物链顶级的掠食者,按常理,它应该吞食次一级的掠食动物,如海豹和海狮等;但科学家惊讶地发现,它似乎同样乐于吞食其他更下等的猎物,如鱿鱼等。一种叫窄头双髻鲨的鲨鱼甚至是杂食性的,平常还大量食用海草。这种饮食上的灵活性,在食物匮乏期同样对它们的生存有利。

一生都在换牙

能证明鲨鱼超强适应性的,还有它们那副牙齿。

与它们的软骨骨骼不同,鲨鱼的牙齿非常坚硬。常见的鲨鱼牙齿是尖尖的,就像三角形一样,边缘还带有锯齿,十分锋利。

鲨鱼的牙齿并不是用来嚼东西的,而是用来撕咬猎物的。和人的牙齿不同,鲨鱼的牙齿只是浅浅地嵌在牙龈上,而没有固定在颌骨里,因此很容易脱落,但鲨鱼能通过不停地换牙齿来弥补其不足。

人的一生只换一次牙,但鲨鱼一生都在换牙。像大白鲨,一生可以换上万颗牙齿,而且换牙也不影响捕猎。

它是怎么做到换牙、捕食两不误的呢?原来,鲨鱼一般都会准备好5~6排牙齿,除了第一排牙是直立的,后面的牙齿都仰卧着,一层叠一层。平时鲨鱼只用最外排的牙齿进行撕咬,当它们脱落后,里面一排就会挨个前移,替补上来。一些鲨鱼每隔10天就得换一次牙。

鲨鱼的牙齿坚硬,使得它们容易被保存在化石记录中,为科学家研究古代鲨鱼的生活习性提供便利。

例如,在加拿大西北部的古老的沉积物中,科学家发现了一批沙虎鲨的牙齿。它们的年龄可追溯到始新世(距今5300万至3800万年)。当时地球气温比现在还高9~14℃。两极冰盖全融化了,淡水注入海洋。这使得海水的含盐量降低,这对于需要特定含盐量才能生存的很多海洋物种构成极大的挑战。

但这一情况似乎并没有影响到始新世的沙虎鲨。它们牙齿的化学成分表明,它们生活在其中的海水,比起现在的海水来,盐分更少,但它们似乎生活得很好。这是证明它们超强适应性的又一个例子。

不过,这里要澄清一个谣言。從1970年代始,鲨鱼被很多人认为是唯一不会得癌症的动物,甚至说吃鲨鱼软骨可有效对抗癌症。这种说法又把鲨鱼神话了。事实上,到目前为止,科学家已经在至少23种鲨鱼身上发现了肿瘤。此外,现有证据也并不支持服用鲨鱼软骨制品可以作为癌症、骨质疏松症或其他疾病的治疗手段。

环境巨变难不倒鲨鱼

当今,地球再次面临气温变暖,海平面上升的环境巨变,这对鲨鱼的生存会有什么影响呢?

让人惊讶的是,由于鲨鱼物种在相对温暖的水域养育幼崽,随着海洋温度上升,它们的繁育地范围反而扩大了。这是有利它们生存的一面。

说句题外话。鲨鱼似乎喜欢呆在水温高的地方。比如,太平洋上所罗门群岛附近的卡瓦基海底火山,从热液喷口直接喷出的水,温度超过400℃,周围的水温,少说也有50~60℃,但海洋科学家在探索这座海底火山时,在黑暗深处竟然发现了锤头鲨和丝鲨。

鲨鱼喜欢“逛”火山的习性可能跟这一物种的古老有关。在鲨鱼还没进化出来之前,海底火山就已存在,并且相对比较稳定。所以作为一种古老的物种,鲨鱼祖祖辈辈跟其打交道,对于海底火山的环境应该学会了适应和利用。2018年,科学家发现,同样是软骨鱼类的鳐,在海底火山附近产卵。鲨鱼说不定也有类似的习性。

当然,鲨鱼的个别物种也难逃灭绝的命运。即使是有史以来最大的鲨鱼——巨齿鲨,最终也消失了。巨齿鲨可以长到17米长,以鲸鱼为食。它是在大约260万年前灭绝的,存活了2000万年。

此外,其他物种的大规模灭绝也会影响到鲨鱼物种。事实上,鲨鱼所经历的第一次灭绝事件(地球上第二次大灭绝事件,大约始于3.75亿年前),重塑了鲨鱼这个群体最显著的特征。

在这场灾难发生之前,大多数鲨鱼的骨骼是硬骨质的;后来,硬骨鲨鱼在灾难中灭绝了,留下的大多数鲨鱼都是软骨的了。幸存下来的鲨鱼起初很小,通常不到10厘米长。

这次大灭绝事件改变了世界,鲨鱼也随之改变,免受了灭顶之灾。同样,我们有理由乐观地相信,这次由人类活动引发的气候变化和物种大规模灭绝,就其本身而言,也不会对鲨鱼的生存造成太大的威胁。

全新的挑战

但是有一样危险鲨鱼是不容易躲避的:人类。人类的过度捕捞是它们今天面临的主要风险。

国际上,对捕捞鲨鱼的限制越来越严格了。然而,在某些地方,人们仍然为了获取鱼翅,继续滥捕鲨鱼。与此同时,随着深海拖网捕鱼越来越普遍,更多的鲨鱼也被意外地捕捞上来。

重新放回海洋并不总能拯救它们。鲨鱼这个物种很敏捷,但也很脆弱。当它们被渔网捕获时,仅仅紧张挣扎就足以致它们于死命。据统计,人类每年杀死的鲨鱼超过1亿条。

如今的许多鲨鱼相较它们的祖先,块头都较大。更大的块头意味着要花更长的时间才能达到生育年龄。如果人类把鲨鱼变成鱼翅汤的速度快于它们的繁殖速度,那么它们的数量必然会减少。

今天,大约16%的鲨鱼物种被国际自然保护联盟列为濒危物种。作为一个群体,鲨鱼拥有特殊的能力,单纯的气候和环境的变化都不能使它们灭绝;但是,人类的过度捕捞对它们是一个全新的挑战,我们若不有意识地加以保护,鲨鱼这一古老的物种很可能从地球上消失。

人类的过度捕捞是当今所有鲨鱼物种面临的最大威胁,包括窄头双髻鲨(中图)和日本须鲨(右图)

拓展阅读

地球上五大灭绝事件

第一次大灭绝事件:奥陶纪大灭绝

发生时间:距今4.4亿年前

灭绝规模:地球85%的生物物种

灭绝的代表物种:大型鹦鹉螺、大部分三叶虫

自寒武纪大爆发之后,到奥陶纪,广阔的海洋已经成为生命的乐园。但到了奥陶纪末期,一场巨变正在悄然到来,位于南部的冈瓦纳大陆渐渐向南进入南极,陆地改变了海洋和大气环流,这导致地球的温度迅速下降,寒冷的冰川期到来了。降低的气温冻结了海水,海平面开始下降,这使得原来生机勃勃的浅海成为不毛的陆地,生物纷纷死亡。

奥陶纪大灭绝的规模在五次大灭绝事件中排名第二。

第二次大灭绝事件:泥盆纪大灭绝

发生时间:距今3.65万至3.55亿年前

灭绝规模:地球82%的海洋生物物种

灭绝的代表物种:盾皮鱼类、无颌鱼类

泥盆纪被称为“鱼类的时代”,此时鱼类出现并且进化出不同的门类,此外陆地上出现了植物,最早的两栖类也已经爬上了陆地。

泥盆纪末期,大陆再次发生漂移,像奥陶纪大灭绝一样,全球温度下降,海平面随之下降,海洋生物大量死亡。泥盆纪大灭绝主要打击了海洋中的生命,相比之下,陆地上的生命受到的冲击就要小得多。

泥盆纪大灭绝的规模在五次大灭绝事件中排名第四。

第三次大灭绝事件:二叠纪大灭绝

发生时间:距今2.5亿年前

灭绝规模:地球95%的生物物种

灭绝的代表物种:三叶虫、板足鲎、许多鱼类、许多两栖动物、许多爬行动物

二叠纪是爬行动物的时代,此时的陆地已经连成一片,形成了超级大的联合古陆,海洋的面积已经被压缩到最小。

到二叠纪末期,巨大的陆地改变了地球的大气循环,大陆内部开始变得干燥,气温甚至超过40℃。不断攀升的气温造成了海洋含氧量降低,海洋中不需要氧气的细菌大量繁殖,它们释放出致命的硫化氢,对于其他动物来说简直就是剧毒。有毒的硫化氢不但毒杀着海洋和陆地上的生命,它们上升到大气中还破坏了臭氧层,紫外线无遮无拦的烘烤着大地。就在气温上升,空气毒化的同时,大规模的火山爆发加剧了环境的恶化,地球犹如地狱一般,要将所有的生命都赶尽杀绝。

二叠纪大灭绝的规模在五次大滅绝事件中排名第一,在这次大灭绝之后,生命花了500万年的时间才恢复了原样。

第四次大灭绝事件:三叠纪大灭绝

发生时间:2亿年前

灭绝规模:地球76%的生物物种

灭绝的代表物种:大量爬行动物

经过二叠纪大灭绝之后,地球上的生命缓慢恢复。与二叠纪一样,三叠纪时陆地仍然连在一起,甚至更大,气候依然干燥炎热。三叠纪最具代表性的事件就是爬行动物崛起。

到三叠纪末期,连在一起的大陆开始分裂,这导致一系列剧烈的火山喷发和相关的地质运动。火山喷发放出大量的二氧化碳,产生了温室效应,让地球的温度再次升高。高温带来了一系列的灾难,陆地上的植物大量死亡,大地变成一片荒芜,海洋因为缺氧也是一片死寂。

三叠纪大灭绝的规模在五次大灭绝事件中排名第五。

第五次大灭绝事件:白垩纪大灭绝

发生时间:6600万年前

灭绝规模:地球80%的生物物种

灭绝的代表物种:非鸟恐龙、翼龙、海生爬行动物

白垩纪时期联合古陆早已不复存在,各大洲也已经有了今天的样子,当时气候温暖湿润,形成了明显的四季更替。当时的地球是恐龙的家园,翼龙和沧龙则分别占据了天空和海洋。除了恐龙,被子植物开始取代裸子植物,哺乳动物继续进化,原始鸟类也出现在天空中。

白垩纪终结于一颗来自外太空的彗星,这颗直径10千米的彗星撞击地球,引发了海啸、地震、火山爆发等一系列灾难,短时间内杀死了地球上的大量生命。撞击产生的灰尘进入大气层,遮住了阳光,导致地球温度急剧下降。没有了阳光,植物就无法进行光合作用,动物就没有了食物,食物链的崩溃造成了更大规模的灭绝。

作为第五次大灭绝,白垩纪大灭绝的规模在五次大灭绝事件中排名第三。

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