成为鸟类中最会游泳的，它都经历了什么？

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成为鸟类中最会游泳的，它都经历了什么？

大雁为什么既会飞又会游泳 大雁的简单介绍

企鹅的生活习性和特点

不会飞会游泳的鸟就是企鹅的最初形态吗，是怎么进化的？

一、成为鸟类中最会游泳的，它都经历了什么？

文 ｜ 《中国科学报》记者 胡珉琦 实习生 滕文钰

陆地脊椎动物祖先从海洋登上陆地，鸟类的祖先又从陆地飞向了蓝天。

而企鹅作为鸟类，却在约6000万年前抛弃蓝天，再一次适应了海洋生态系统，成为了鸟类中的最强潜泳者，并成功地在地球上最极端的环境中生存下来。

我国科学家领衔的中外联合团队通过多学科联合的方式重建了企鹅的起源与演化过程，并揭示了环境变化、气候及地质事件对企鹅物种形成的影响，找到了一系列关键性状的分子基础，解释了企鹅如何二次适应海洋生态环境。

7月19日，相关研究成果发表于《自然—通讯》。

生活在南极大陆的帝企鹅 深圳华大生命科学研究院供图

多学科联合解谜

在过去相当长的时间里，企鹅家族的演化历史扑朔迷离。

科学家困惑于企鹅六大支脉之间的关系，始终没能完全厘清企鹅物种之间的关系。

而已经知晓的企鹅化石有32个属，更是增加了理顺企鹅演化关系的难度。

不能理解企鹅内部的演化关系，就无法了解企鹅是如何逐渐演化出现今的形态和特征的，也无法准确理解企鹅如何在极地环境的塑造下发生演化，更无法回答企鹅的飞鸟祖先为何会向海洋进行二次适应。

在这项研究中，科学家首次在全球范围收集了包括化石物种在内的几乎所有已知74种企鹅的形态及地理等数据，构建了全部24种现存企鹅和近代灭绝的3种企鹅的高质量基因组数据集。

“这是首次在全球范围内公开所有近代企鹅物种的高质量基因组，包括亚种、地方支系以及近期灭绝的企鹅物种。”论文第一作者和共同通讯作者之一、丹麦生物多样性基因组研究中心博士后特蕾莎·科尔介绍，“这项研究还融合了基因组学和古生物学等手段，综合了灭绝物种和现生类群进行比较分析，厘清了企鹅成员之间的演化关系，也为演化基因组研究提供了许多新方法。”

重建企鹅家族演化历程

大约在6500万年前，白垩纪生物大灭绝事件后不久，企鹅的祖先在古西兰地区出现。

当时的古西兰已孤悬于大陆之外，南半球各个大陆分布也已接近今天的位置，只有南极大陆仍然通过陆桥与南美大陆相连。

古企鹅正是从古西兰地区向古陆桥附近扩散的。

4000万年前，连接南极和南美两块大陆的陆桥断开，陆桥残存的部分成为了今天的南极半岛。

从此，南极洲完全处在海洋的包围之中。随着海峡的逐渐打开，环绕南极的洋流开始形成，南极大陆的气候变得更加寒冷。

3400万年前，南极冰盖形成。在相当长的历史时期，企鹅主要分布在古西兰、南极半岛和南美洲南部海岸及其附近海域。

这个时期出现了不少巨型企鹅物种，如约2米高的卡氏古冠企鹅是迄今所知的最大型企鹅。

直到约1400万年前，现代企鹅的共同祖先出现在了古南美洲。

它们向南极洲扩散并首先分化形成了王企鹅属，之后，其他现代企鹅分支也先后出现。

“现生企鹅的共同祖先出现在大约1400万年前，之后气候环境的变化推动了企鹅物种的快速分化，在分化过程中还伴随着复杂的基因流动。这对现生企鹅形态多样性的塑造造成了巨大影响。”论文通讯作者之一、浙江大学生命演化研究中心教授张国捷告诉《中国科学报》。

距今大约260万年前，地球的气候又发生了剧烈变化。随着第四纪冰期的到来，企鹅家族也发生了快速演化事件，在较短的时间内分化出大部分的现生物种。

它们的分布范围大为扩展，覆盖了南极洲和南半球其他各主要大陆的南部海岸，基本奠定了今天的物种格局，企鹅成为南冰洋最主要的海鸟。

在这个过程中，逐渐增强的南极绕极流很可能为企鹅的传播提供了重要助力。

“在过去6000多万年的漫长时间里，企鹅经历了巨大的环境变化，尤其是从温暖亚热带到‘寒冰地狱’的变迁，但是每次环境剧变后都有企鹅支系能脱颖而出、繁荣兴盛。这提示企鹅有极强的演化适应能力，让我们对于这些神奇动物的未来感到乐观。”中国科学院动物研究所研究员张德兴告诉《中国科学报》。

环境如何塑造企鹅

从演化的尺度上观察企鹅，研究团队发现，它们的体形逐渐趋向小型化；喙、四肢等形态特征逐渐转变为更适合海洋环境；由于冰期事件的影响，企鹅的物种数目也与温度呈现了相反的变化趋势。

“传统上认为热带或温带生物相对极地生物会有更快的演化速率。”论文共同第一作者之一、深圳华大生命科学研究院周程冉博士提到，“但我们发现帝企鹅等高纬度企鹅具有比低纬度企鹅更快的演化速率。这意味着南极环境引起的压力与历史气候波动等因素一同推动了企鹅的扩散与分化，也在一定程度上促进了高纬度物种对极地环境的适应。”

此外，研究团队还找到了一系列关键基因，汇总了企鹅适应寒冷环境以及水下生活的“基因秘诀”。

例如，水下视觉能力。相比空气，海水的透光性要差得多。由于海水的吸收作用，光被迅速削弱，仅有少许蓝光等短波长光能到达水下约200米的深度。

“水下视力一直是潜鸟面临的巨大挑战。而在企鹅中，一些光敏感相关的基因发生了突变，影响了光传导通路，促进了对蓝光、紫外光的识别，让企鹅具备了水下及暗光环境下的敏锐视觉。”论文共同第一作者之一、深圳华大生命科学研究院生物信息分析师方妙全说，正是凭借多视觉基因改变的方式，企鹅获得了更好的水下视力。

再如，作为具有最强潜泳能力的鸟类，企鹅的血红蛋白和肌红蛋白具有显著区别于其他鸟类的保守位点，王企鹅属也有区别于其他企鹅的保守位点。

“这些特征使得企鹅能更高效地利用血液中的氧气，使其自身成为‘高效富氧舱’，延长了潜水时间。”方妙全说。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41467-022-31508-9

一、大雁为什么既会飞又会游泳 大雁的简单介绍

1、因为大雁属于游禽，所以既会飞又会游泳。

2、不过虽然它可以浮在水面上，但是它不能在水下游泳，可以和天鹅一样在水面上游。大雁会飞，大雁不但会飞，而且还是出色的空中旅行家。大雁的飞行速度很快，每小时能飞68～90公里。

3、大雁是雁属鸟类的通称，共同特点是体形较大，喙的基部较高，长度和头部的长度几乎相等，上颌的边缘有强大的齿突，上颌硬角质鞘强大，占了上颌的全部。额部无肉瘤，呈流线型。颈部较粗短，翅膀长而尖，尾羽一般为16～18枚。体羽大多为褐色、灰色或白色。

二、企鹅的生活习性和特点

企鹅以海洋浮游动物，主要是南极磷虾为食，有时也捕食一些腕足类、乌贼和小鱼。企鹅的胃口不错，每只企鹅每天平均能吃0.75公斤食物，主要是南极磷虾。

企鹅的性情憨厚、大方，十分逗人。尽管企鹅的外表气度不凡，显得有点高傲，甚至盛气凌人，但是，当人们靠近它们时，它们并不望人而逃，有时好像若无其事，有时好像羞羞答答，不知所措，有时又东张西望，交头接耳，唧唧喳喳。

企鹅是典型的海鸟，它虽然不会飞，但是游泳的本领在鸟类中是超级选手。许多水鸟游泳是靠长有蹼的双脚在水中划动而前进，企鹅的脚虽然也长有蹼，却只用来当做控制方向的舵，前进的力量全靠那双船桨般的翅膀，在水中振翅飞翔。

扩展资料：

生活史因种的体形大小不同以及地理分布而异。同一种类的繁殖周期还与纬度有关。有的种长途迁移到内陆的祖传营巢区去产卵，斑嘴环企鹅和小蓝企鹅一年繁殖2次，大多数种一年仅繁殖1次。

而王企鹅则三年内繁殖2次。王企鹅和帝企鹅每次产卵1枚，而其他种则产2枚，偶为3枚。大多数企鹅在南半球的春夏季繁殖。巴布亚企鹅的某些种群也在冬季繁殖。帝企鹅发育时间长，故在秋季开始繁殖，以使幼雏在成活率机会最大的夏季产出。

三、不会飞会游泳的鸟就是企鹅的最初形态吗，是怎么进化的？

南极洲进在入11月，冰原逐渐融化。过不了多久，帝王企鹅就会群起出海捕鱼。值此南国的夏日时分，它们会游进严寒的南大洋，潜入超过450米深的海洋深处，搜寻鱼类、乌贼和磷虾大快朵颐，以准备踏上前往内陆的长征，抵达冬天的繁殖地。等到出发的时刻来临，它们会跳出水域、回到冰上，于是在海与冰之间的那段短暂时刻，是唯一能让企鹅体验到大多数鸟类视为理所当然的行为——在空中飞行——的时间。

的确，帝王企鹅和其他企鹅都是很奇特的鸟类。它们像所有鸟类一样，拥有羽毛、翅膀、嘴喙，也会产卵；不过企鹅又展现出另一些特点，使它们明显地有别于其他鸟类：它们的翅膀已演化成鳍肢以便游泳；如同晚礼服羽色可提供伪装效果，以躲避来自上方与下方的掠食者；致密的骨骼可为潜水时提供“压舱物”；粗短的双脚可在水中操控身体的行进方向，也让它们在陆地上摇摇摆摆，走得好可爱（也可以有效节能）。多亏有这些特点，企鹅才能征服海域，其中的许多种类（包括帝王企鹅）能够克服地球上最严酷的环境之一。

长久以来古生物学家一直很想知道，这些奇特的鸟类究竟在何时演化出来？又是如何扩及整个南半球？而过去10年间研究化石所得的新发现，有助于重建出企鹅的演化历程。研究发现，企鹅的许多特点是在很温和的环境中形成的，而非人们想到企鹅时总会联想到的恶劣、酷寒环境；但是有那样的演化史。并不能使企鹅在面对未来的暖化气候时提高存活的机会。由上述的新发现可以清楚看出，企鹅有这样的生物特质和地理分布，反映出过去数千万年来大陆漂移、气候变迁和天择之间的复杂交互作用，也凸显出面对快速的气候变迁效应，现代的企鹅是很脆弱的。

大灭绝的幸存者

科学家在150余年前就找到企鹅化石，但早期发现的多半只是残余碎片，无法为企鹅的来历提供太多信息。最早鉴定出来的企鹅化石只有一块骨头，是由不知名的毛利人在新西兰的石灰岩中采得的。化石最后到了英国解剖学家赫胥黎手中，他鉴定出这块碎片是一种已经灭绝企鹅的踝骨，它的体型比帝王企鹅还大——帝王企鹅已有将近90厘米高、40千克重，是现今最大的企鹅。赫胥黎将之命名为南极古冠企鹅，学名意为“南方的古代善潜者”。随后的几十年间，又有更多的巨型企鹅化石在新西兰和其他地方出土，但都和赫胥黎鉴定的踝骨一样是零星碎片，很难判别。科学家依然困惑，很想知道这些巨型企鹅如何生活及为何走向灭绝，又在较大的企鹅演化图像中居于何种地位。

20世纪70年代末，企鹅的化石记录开始有了进展。当时，佛岱斯在新西兰南方的威马特附近，偶然发现了一块破碎的腿骨，从一片砂岩峭壁面凸出来。小心剔除它周围的岩石后，佛岱斯又发现了更多骨头，它们都属于一只生存于2700万年前的大型企鹅。这副不完整的骨架提供了新的角度，使科学家深入了解到古代企鹅的身体架构。

但是，它还是不够古老，无法透露企鹅的演化起源。直到20世纪八九十年代，符合需求的化石终于出现了。当时在新西兰的威帕拉地区出现了好几个样本，能够说明企鹅的最早期演化阶段。这些骨骸的定年结果介于6200万～5800万年前，显示早期企鹅的外表非常像鸬鹚，有着长而窄的嘴喙和柔韧可弯的翅膀。经过仔细检视，科学家发现它们已发展出典型的企鹅特征，例如上翅骨又扁又宽，很像现代的企鹅，而且踝骨短且粗，多数骨头也比会飞的鸟类致密许多。

分析过这些原始企鹅化石后，新西兰奥塔哥大学的佛岱斯、他的研究生安藤达郎与新西兰地质及核子科学研究所的琼斯，把它们划入一个新的威玛努企鹅属（在毛利语中是“水鸟”之意），并且分为两个物种：体型较大的是曼纳林威玛努企鹅，接近帝王企鹅的大小，约有90厘米高；另一种是第一威玛努企鹅，站立时约为75厘米高，比现代的黄眼企鹅稍大一点。这两种企鹅似乎不会在空中飞，倒是都善于在水中推动自己前进。

威玛努企鹅是已知最古老的企鹅，也是现代鸟类谱系之中最古老的代表种类之一。

这些企鹅在6500万年前的大灭绝事件后短暂生活了一段时间（大灭绝事件终结了白垩纪，也灭绝了恐龙和许多生物）。有些专家认为，大灭绝事件也几乎让所有鸟类都灭绝了，或许只有少数谱系存活下来。而这样的局面意味着：企鹅谱系和其他现代鸟类谱系都是在大灭绝之后的短短几百万年间，由单一的祖先系统快速演化而来的。不过，根据一些可靠线索，包括化石和现代鸟类的DNA指纹，科学家给出一种比较可信的解释，也就是早在史诗般的大灾难摧毁一切之前，许多现代鸟类谱系就已演化出来，而且想尽办法撑了下来，而恐龙则没能撑过去。

因此，最早的企鹅出现在新西兰很可能并非巧合。时至今日，许多企鹅都住在新西兰的沿海地带。在人类抵达那里之前（不到1000年前），位于南太平洋和南大洋边缘的这些气候温和的岛屿成为海鸟的天堂，那里没有陆生的掠食性哺乳动物，鸟群享有足够的繁殖空间，而周围海域更可为它们提供丰富的食物。

由地质证据可知，这个地区在白垩纪末期同样适合海鸟生活，因此企鹅可能就在那时演化出来（尽管也可能有其他原因）。如今，新西兰是西兰迪亚这个水底迷你大陆露出海面的最大部分（西兰迪亚大约是在8500万年前从冈瓦纳超大陆分裂出来的）。分裂开来以后，西兰迪亚带着许多动植物，包括恐龙，向北漂进太平洋，最后大约在南极和热带地区之问的中点停下来。在这段漂移过程中，西兰迪亚的气温逐渐降低，也逐渐下沉，于是浅海淹没了陆地，在边缘形成一片宽阔的大陆架。尽管西兰迪亚独立于其他板块之外，却也没能毫发无伤地逃过白垩纪末期的大灭绝，它上面的许多海洋和陆生生物都在灭绝事件中相继死去。然而，那些生物的厄运却成为企鹅好运的开始。