適應-外部型態 | 環境資訊中心
生物簡介

適應-外部型態

2001年08月29日
編輯室彙編

鯨的外部型態完全反映了水域環境。水較空氣黏稠,故需流線的外型,隨著演化,使鯨的外型與其他的海洋脊椎動物更接近。我們比較一下小型鯨類、鯊魚和已絕種的爬蟲類(Ichtyosaur),牠們的外型明顯地相似,這是一個“趨同演化”的例子。

鯨類比較上,是較大的哺乳動物,大的鬚鯨,如藍鯨(Balaenoptera musculus),最大可達30公尺長,重達170噸,就目前所知,是地球上出現過的最大動物。

這樣大的身體,對鯨類代謝上有很大的優點。鯨和人一樣,常維持37℃的體溫,而海水的溫度卻可低達-1.7℃。在同樣的溫度下,水中散熱數倍於空氣,而散熱的速率,則取決於體積的大小,當體積增大時,表面積會相對的減少,故在極區,鯨類巨大的身體,可減緩熱量的散失速率。

由於鯨是完全水生的,所以,其大小並不完全受限於重力,也就是說,鯨在水中是完全無重量的,所以其四肢並無支撐體重的需要,反而只做為運動及體溫調節的功能。因為水的緻密,前肢的縮小和後肢的完全退化(以發育尾鰭取代)有雙重優點,使的肢體能更有效地做為舵和推進力,同時減少身體表面積。

水的黏性,提供動物向後的反作用力,使其產生向前的衝力,而鯨的推進,則主要靠像槳一樣的尾鰭而來。前肢變得平滑的扁平狀,做為水平舵的功能。

然而,水也是運動的阻力。當動物在水中運動時,皮膚表面與水會產生摩擦力,為減少阻力,身體變得較平滑且流線,同時簡化不必要的突出部分,如外耳、外露的乳腺、外生殖器及毛髮。

若我們用手摸一隻鯨魚的身體,將發現牠的皮膚極光滑,無任何凹陷或洞,也沒有頸部,其輪廓由頭至尾是紡錘形的,這些都可以降低阻力,如瓜頭鯨(Globicephala)的圓頭像彎曲球狀的大小一樣會降低水中的阻力。但這並無法解釋小型鯨類不尋常的游泳速度。

使鯨類能如此高速運動,最主要的是尾鰭產生的層流,通過平滑的身體時,大為降低了阻力,這使得鯨魚能以最少的力量,達到最大的速度。海豚也可經由跳出水面來增加游泳的速度。這種動作,在追趕獵物時是很常見的。而柔軟的皮膚也可以增加速度,雖然,皮膚和鯨油是固定的,但卻非不變的,當海豚改變運動速度和方向時,皮膚會產生皺摺,而這些區域就會產亂流,這種皮膚表面的細微改變,可能可以降低亂流的作用。

另有二種方式,海豚可利用其減少阻力,使牠們前進時比較平順。海豚皮膚的表面細胞,含有油滴和碳水化合物,而這些皮膚會脫落,這也能降低阻力,鯨也含有許多的腺體,產生大量的黏液,由身體延伸到肩部都有,它們的功能,可能類似魚類在游泳時所分泌的黏液。

本文轉載自:海的巨人與精靈 http://whale.zo.ntu.edu.tw/