北半球最古老的鬚鯨!

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Fucaia這一類在演化上屬於早期鯨魚的種類,是一群帶有牙齒、體型相對小,非常迷人的鬚鯨。臺大生科系蔡政修副教授等人最新的研究,發現目前北半球最古老的鬚鯨新種化石——Fucaia humilis。根據地質學、同時期的古生物等研究資料,推斷Fucaia humilis生存於三千四百五十萬年前的始新世晚期。此外,研究團隊提出一個假說:始新世晚期的北太平洋形成一個相對穩定、營養豐富的大型褐藻海洋生態系,這可能促使有牙齒的小型鬚鯨類的演化,有別於南半球的化石紀錄。這項研究告訴我們,不同生態機制和氣候可能在北、南半球分別孕育了截然不同的早期鯨魚的演化歷史。

撰文|孫正涵

圖1:Fucaia humilis悠游、覓食於遠古大型褐藻海洋生態系復原圖|來源:摸背鰭 繪製

 

鯨豚的分類與演化

鯨魚、海豚是我們再熟悉不過的海洋動物,是能夠在海裡生存且體型大小差異相當明顯的海洋哺乳類,例如史上最大的藍鯨 (Balaenoptera musculus) 最大體長可達近30公尺、體重可達近200噸。分類學中,鯨豚 (Cetacea) 這一大類群包含鬚鯨類 (Mysticeti) 、齒鯨類 (Odontoceti) 以及古鯨類 (Archaeoceti) 三個主要的分類群,從名稱大概可聯想到這三個類群是泛指沒有牙齒而有鯨鬚的鯨魚們、有牙齒的鯨魚們和相對古老的鯨魚們。鯨豚這樣高度特化的樣貌、行為,讓人一直很好奇,漫長的演化過程中究竟發生了什麼有趣的事,讓鯨豚們從陸地回到水裡。

說到這裡,你可能會好奇:「演化上,鬚鯨跟齒鯨是怎麼分家的呀?」科學家們也是非常想知道鯨豚演化上的祕密,並持續透過化石紀錄探究這個問題。在鬚鯨類當中,就有一群非常特別的鯨魚——起始鯨科 (Aetiocetidae),牠們是一群帶有牙齒的滅絕鬚鯨們。沒錯,就是有牙齒的鬚鯨!過去所發現的相關化石紀錄大多於三千四百萬~二千三百萬年前的漸新世 (Oligocene),也是地球由炎熱的始新世 (Eocene) 進入寒冷環境的轉捩點,對於鯨魚演化是很重要的發現。

 

早期鯨魚的重大發現:北半球的海洋小精靈

現在的鬚鯨體型似乎都蠻大的,但在過去,同為鬚鯨的起始鯨類,牠們的尺寸就相對小很多,與現生的鼠海豚 (porpoises) 等小型海豚差不多。例如2015年所發表的福卡鯨 (Fucaia) 就是早期鯨魚演化的重大發現,體長大約2公尺2】

2024年4月由臺大生科系蔡政修副教授等人組成的研究團隊,在美國的華盛頓發現一個起始鯨的化石,並在臺灣完成化石清修、形態描述和親緣關係分析等研究工作。這件標本包含部分的頭骨後端、右邊聽骨與下顎骨,除了尺寸相對小以外,也有Fucaia類群特有的關鍵特徵:鱗骨 (squamosal) 上方那淺而圓的第二鱗骨凹窩(the secondary squamosal fossa,可對照圖2中標本示意圖),加上這件化石標本更獨到的特徵,像是聽骨前方更圓滑的邊緣、下顎的冠狀突起形態更為圓而廣闊等,因此作者將其命名為新種—— Fucaia humilis,並發表於《Current Biology》國際期刊1】

圖2:Fucaia humilis的模式標本與地質年代,編號UWBM 109363|來源:參考文獻1

Fucaia是指發現地,humilis則是humble的拉丁文,關於命名的由來研究作者也表示:「humble whale–意味著早期鬚鯨們在北半球早期、和長期不太為人所知的 “humble origin”。」此外,研究團隊也根據化石頭骨的尺寸,根據過去已知的鯨豚體型推估模型,推算Fucaia humilis體長大約2.86~3.06公尺之間,是典型的小型起始鯨類。

有趣的是,這個化石發現顛覆了過去對於鬚鯨類的演化認知。以前僅在南半球發現始新世晚期的鬚鯨類化石(也就是之前最古老的鬚鯨是在南半球所發現),又因始新世晚期的板塊結構形成南極環流,鬚鯨類的演化長期被認為可能是起源自帶有豐富營養的南半球海洋。

有別於南半球的相關化石紀錄,這項研究發現不僅是首次將早期鬚鯨類的演化場景帶到了北半球,更是提出一個假說:始新世晚期的北太平洋形成一個相對穩定、營養豐富的大型褐藻海洋生態系,這可能促進有牙齒的小型鬚鯨類的演化。此外,不同生態機制和氣候可能在北、南半球形成多樣的生態系,分別孕育了截然不同的早期鯨魚類的演化歷史。

 


參考文獻

  1. Tsai, C. H., Goedert, J. L., & Boessenecker, R. W., 2024, “The oldest mysticete in the Northern Hemisphere.”, Current Biology.
  2. Marx, F. G., Tsai, C. H., & Fordyce, R. E., 2015, “A new Early Oligocene toothed ‘baleen’whale (Mysticeti: Aetiocetidae) from western North America: one of the oldest and the smallest.”, Royal Society Open Science, 2(12), 150476.
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