海豚可以用嘴巴呼吸?

圖一:紐西蘭特有的赫氏矮海豚。圖片來源:Gregory "Slobirdr" Smith @Flickr (CC BY-SA 2.0)
圖一:紐西蘭特有的赫氏矮海豚。圖片來源:Gregory "Slobirdr" Smith @Flickr (CC BY-SA 2.0)

■感冒鼻塞吸不到空氣時 ,只好改用嘴巴呼吸──這樣的惱人呼吸道阻塞經驗,相信大家都經歷過。為什麼 「鼻塞」的海豚改用嘴巴呼吸,會讓海洋哺乳動物學家們眼睛為之一亮呢?

撰文|陳瑩

紐西蘭特有種赫氏矮海豚 (Hector's dolphin, Cephalorhynchus hectori),成年個體身長約一米五,分布範圍僅限於紐西蘭近岸海域。由於近岸漁業自1970年代開始流行使用刺網、圍網、拖網等等漁具,短短數年間造成為數眾多的海豚冤死,總數量從上萬隻銳減到只剩七千多隻。為了保育赫氏矮海豚,紐國將牠們列為瀕危物種,並接連成立數個海洋保護區,並委由當地的科學家和環保團體,透過野地觀察、採集標本等等方式,監控海豚的族群動態。

位於紐西蘭南島東岸的班克斯半島 (Banks Peninsula) 周邊的海域,是紐國為了保育赫氏矮海豚所劃設的第一個海洋保護區。研究人員從1986年起就定期出海觀察海豚,用相機記錄每隻海豚的外觀,追蹤每隻海豚的活動情況。從2014年起,研究人員觀察到其中有一隻海豚,在浮上水面換氣的時候嘴巴總是開開,覺得事有奚蹺。

在幾次近距離觀察中,研究人員觀察到這隻海豚在浮出水面換氣的時候,位在額頭頂部的噴氣孔 (blowhole) 並沒有正常開闔,而海豚浮出水面開口的同時,總是伴隨著吐氣造成的水花以及換氣的聲響。因此幾乎可以確定這隻海豚是因為噴氣孔無法正常運作,所以改用嘴巴換氣呼吸。造成這隻海豚的噴氣孔不能開闔的原因並不清楚,研究人員推測可能是控制噴氣孔開關的肌肉發生病變,或是癌症腫膿導致其會厭 (epiglottis) 破損,或是因為感染、腫瘤或外傷造成咽喉肌肉發生病變,或是鼻腔系統某部分被腫瘤或外物阻塞,導致海豚不能用正常的方式呼吸。

用嘴巴呼吸的赫氏矮海豚:

鼻子不通了就改用嘴巴呼吸,不只有人類,連狗狗貓貓,甚至連馬也會這招實用的生存小技巧。為什麼發生在海豚身上,反而讓研究員驚呼連連呢?

原因是鯨豚的咽喉構造,和人、貓、狗、馬等動物相當不同。鯨豚的咽喉處有著特化的會厭,使氣管穿過食道直通鼻咽 (nasopharynx),與噴氣孔相連。所鯨魚海豚從嘴裡吸入海水,再從噴氣孔噴出水氣這樣的卡通情節,在真實世界不大可能出現。

圖二:鯨豚頭部解剖卡通解說圖。橘色箭頭表示食物進入腸胃道的路徑,藍色箭頭表示空氣進入肺部的路徑。圖片來源:筆者自繪,參考Dawson et al. (2016) Figure 3,左上方海豚圖取自維基百科。
圖二:鯨豚頭部解剖卡通解說圖。橘色箭頭表示食物進入腸胃道的路徑,藍色箭頭表示空氣進入肺部的路徑。圖片來源:筆者自繪,參考Dawson et al. (2016) Figure 3,左上方海豚圖取自維基百科。

鯨豚的呼吸管道和消化管道雖然在正常狀態下互不相通,但這並不代表鯨豚不會因為吃太快太急而噎到。鯨豚在吞嚥大型食物團塊的時候,會讓會厭暫時離開原來的位置,以便食物通過。過去曾經有瓶鼻海豚因為硬吞了一隻體型過大的羊鯛 (Archosargus probatocephalus),結果魚卡在喉頭,導致會厭異位過久無法呼吸,最後窒息而死的案例。此外,在人為圈養環境之下,有些鯨豚可以做出以噴氣孔吸氣,再用嘴巴吐出泡泡的「特技」,顯示鯨豚應該可以以自主意識操作會厭在咽喉的位置,控制空氣在咽喉的流動方向。過去有研究報告描述過插管麻醉結束的海豚會在一開始會用口呼吸一兩次,之後就轉為使用噴氣孔正常呼吸;像紐西蘭這隻赫氏矮海豚這樣經常使用嘴巴呼吸的情況,還是第一次被觀察到。

由於這隻海豚除了呼吸以外,並沒有其他行為或健康上的異常狀況,三年來一直都很活潑好動,所以目前看來應該不需要額外人為醫療行為介入治療。俗話說「生命會找到自己的出口」,這隻海豚靠著行為可塑性 (behavior plasticity) 突破生理構造上限制繼續生存下去,不禁讓人想起鯨豚在遠古時代的老祖宗,當初也是因為某個契機改變了嘴巴的咬合方式,造就了今日鯨豚能以哺乳類動物之姿稱霸海洋食物鏈高層的榮景。雖然單單一隻海豚的行為變化,未必能為一個物種的演化帶來顯著性的貢獻,但是保護這份演化的潛力,使其不受人為活動干擾而受損,確實是身為地球過客的我們,應該努力的課題。

參考資料:
1. Dawson, S. M., Fordyce, R. E., Ridgway, S. H., Brough, T. E., & Slooten, E. (2016). Observations of a New Zealand dolphin (Cephalorhynchus hectori) breathing via its mouth. Marine Mammal Science. Early View. 24 August 2016.
2. Gerard Hutching, 'Dolphins - Hector's and Māui's dolphins', Te Ara - the Encyclopedia of New Zealand.
3. Gormley, A. M., Slooten, E., Dawson, S., Barker, R. J., Rayment, W., du Fresne, S., & Bräger, S. (2012). First evidence that marine protected areas can work for marine mammals. Journal of Applied Ecology, 49(2), 474-480.
4.Reeves, R.R., Dawson, S.M., Jefferson, T.A., Karczmarski, L., Laidre, K., O’Corry-Crowe, G., Rojas-Bracho, L., Secchi, E.R., Slooten, E., Smith, B.D., Wang, J.Y. & Zhou, K. 2013. Cephalorhynchus hectori. The IUCN Red List of Threatened Species 2013: e.T4162A44199757. http://dx.doi.org/10.2305/IUCN.UK.2013-1.RLTS.T4162A44199757.en. Downloaded on 01 September 2016.
5. Thewissen JGM, Sensor JD, Clementz MT, Bajpai S. 2011. Evolution of dental wear and diet during the origin of whales. Paleobiology 37:655-669
6. Watson, A., and L. E. Gee. 2005. Laryngeal displacement and asphyxiation by a beheaded sheepshead (Archosargus probatocephalus) in a bottlenose dolphin (Tursiops truncatus).Aquatic Mammals 31:447–452.

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作者:陳瑩 臺大生態與演化生物學碩士、現於英國德倫大學生命科學與生物醫學研究所就讀博士班、以海洋哺乳動物族群遺傳學為論文研究主題。現為科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。

 

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