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——为什么恒温和变温的海洋食肉动物生活在世界的不同地方?
关键词：洞察力、视野、海洋哺乳动物
（图为一只企鹅和一只海豹迎面相遇）
背景
鲨鱼、长嘴鱼、鲸鱼和企鹅，这些耳熟能详的海洋中最大的食肉动物总是可以吸引我们的眼球。在海洋中，它们胃口大，活动范围广。
从生命之树上寻找它们，我们可以发现它们从截然不同的起点进化到相似的体型。大型海洋捕食者之间的进化趋同不仅仅是表面现象;海洋生命中有相当一部分的祖先是从陆地上进化而来的，它们在陆地上有祖先的动物，如海洋哺乳动物和海鸟，已经独立地进化出一系列分子和组织专门化，以最大化氧气和热量。
除了这些奇异的特征之外，海洋食肉动物还拥有巨大的体型和营养体系，这使它们成为海洋食物网中生态上重要的消费者。
鲨鱼群
在这篇文章中，我们将跟随科学家Grady等人的视野去探索为什么这些有相同特征的顶级的海洋捕食者物种并没有在世界的不同地区同时被发现的原因。
一、发现问题提出假设
长期以来，研究海洋食肉动物的宏观生态学家就知道，在形态上的趋同不会在地理空间上产生类似的生态分布。大多数海洋哺乳动物都生活在高纬度地区，而鲨鱼和鱼类则生活在赤道附近。温血海洋哺乳动物在极地和温带海域也最为丰富。
这种纬向分布与几乎所有其他海洋动物群形成了鲜明的对比，这些动物群在赤道至温带海域的分布最为明显。
为什么会有这样的差异呢?通过将分类学广义数据库分析与功能生态学理论联系起来可以解决这个问题，并从中找出了一个可能的答案:新陈代谢的基本不对称使恒温动物在更冷、猎物更丰富的水域狩猎时具有优势。
二、数据分析（1）?
Grady等人编制了种顶级海洋食肉动物的地理分布数据库，其中不仅包括鲸和鲨鱼，还包括硬骨鱼类、游动的海鸟和海龟等海洋爬行动物。
海龟
基本分布图显示，全球顶级捕食者的栖息地存在惊人的差距。例如，尽管印澳群岛是海洋生物多样性的中心，但是这个地区依然缺乏海洋哺乳动物。
除此之外，Grady等人在研究温血捕食者物种与冷血捕食者物种的比例时发现，在较冷的水域中，沿海和远洋类群的数值都较高而且在较冷的水域中也有明显的被恒温动物占据的趋势。
图为一只海豹在南极洲外的一只企鹅上扑来，这是高纬地区的超食肉模式的一个例子。
（2）
如果要解释这种地理格局，我们需要重新审视用来描述顶级掠食者捕食猎物的成本效益权衡的模型。根据它的第一理论，我们不难得到结论：“恒温性掠食者在不同纬度上保持一致的新陈代谢，而在较冷的水域，冷血掠食者的新陈代谢骤然下降，这将影响相对的觅食性能。”
再将其扩展到生态系统水平，在那里猎物的产量是相对统一的，每一种温血和冷血性捕食者物种在不同纬度地区的消费率应该有很大的差异，而这一切都是由水温作为一个主要的结构因素所驱动的。
（3）
Grady等人使用海洋捕食者文献中关于运动和其他核心感觉功能的组织代谢的数据对该模型进行了测试：使用全球范围内的鳍足鲸和小齿鲸的丰度和消费率数据与水温和海洋生产力的代数相比较。结果发现虽然鳍足鲸和小齿鲸在海上捕食的方式不同，但它们在极地地区的年消费量要比在温带地区高出许多数量级。
这种地理上的不对称也可能是高纬度地区海洋哺乳动物物种形成的进化驱动因素，在高纬度地区，猎物的丰富性使它们可以特化成超食肉模式，例如海豹和虎鲸。
就像进化趋同现象一样，生理上的不对称可以在异速生长尺度上构建生物多样性，正如Grady等人所指出的那样，还可以在地理尺度上构建生物多样性。
海豹
三、再次思索
之前科学家已经提出了可能是新陈代谢的基本不对称性导致这种海洋顶级捕食者的地理分布格局，可是仅仅是代谢不对称就足以解释这种海洋差异的起源吗?
溯源顶级掠食者的进化史，它们之间的系统发育差异已有数亿年的历史。许多鲨鱼和多骨鱼类谱系在其整个历史上都是恒温动物，然而，海洋四足食肉动物的祖先曾多次入侵海洋生态系统，而海洋生态系统大多处于不对称的生态变迁中。此外，这些入侵似乎几乎只发生在赤道到温带海域。
这究竟是历史和板块构造的偶然事件，还是说它们反映了脊椎动物更基本的东西，比如空气和水之间的传热不对称?更多的数据，尤其是来自化石记录的数据，可能会更好地检验这些问题，依然存在的很大的空白需要被填满。
四、新的想法
生物测井技术也可能为测试这些想法提供另一个数据集，特别是对滤食鲸来说，但遗憾的是这次研究中并没有这样的数据。根据已有的资料分析已知，齿鲸似乎遵循和滤食海豹和鲸鱼相同的趋势,但是由于20世纪人类捕鲸，它们的丰度,尤其是在南半球大大减少。捕鲸减少了数百万吨的高纬度地区生态系统的生物量。
尽管如此,滤食性鲸的生物标记技术的不断进步，有望使人们对觅食过程中的能量权衡有更多的了解，尤其是对包含附近猎物密度地图的数据集。
最后，如果水温也是影响长须鲸数量的一个重要因素，那么Grady等人的发现预示着有史以来最大的海洋食肉动物将面临一个充满挑战的世界。因为随着全球气候变暖的影响，水温也必将受到影响。这一切，都会让我们对未来的挑战.
参考文献
??NicholasD.Pyenson,Wheretofindfantastic??beasts?atsea?,?Science,(）.?
N.P.Kelley,N.D.Pyenson,Science,aaa().
J.M.Gradyetal.,Science,eaat().
END
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文：
??柳云凤??生物学类18级
??瞿玉笛??社会学17级
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?指导教师：姜晓东
图源：网络
排版：瞿玉笛??
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