科学探索|一半食物一半海水，鲸鱼用餐时不被“淹死”的秘密找到了一半食物一半海水，鲸鱼用餐

海中“大胃王”鲸鱼一天能吃数吨磷虾等小型动物，它们进食时常常张开大嘴“一口吞”，因此也会同时摄入大量的海水。问题来了，为啥鲸鱼一口气喝那么多水却不会被淹死呢？近日科学家们终于找到了答案。
▎药明康德内容团队编辑

文章图片

原来，须鲸类鲸鱼的口腔内有一个独特的“口塞（oral plug）”结构，能够防止水进入肺部。这是一颗肌肉和脂肪组成的球状物，属于软腭的一部分。在进食过程中，“口塞”移动封闭住上呼吸道，喉部则会闭合关上下呼吸道。
该论文第一作者、来自加拿大不列颠哥伦比亚大学（University of British Columbia）的Kelsey Gil博士解释道，这有点像当人类进食时，悬雍垂（uvula，俗称“小舌”，悬挂于口腔内软腭处）会向上收缩，堵住食物从鼻腔进入气管的通道；我们的气管在吞咽食物时也会通过会厌（咽喉中舌头下方的组织瓣）关闭，让食物乖乖进入食道，避免我们被呛到。

文章图片

▲人类口腔示意图（图片来源：Lamiot，CC BY-SA 3.0，，via Wikimedia Commons）
蓝鲸、座头鲸等须鲸类鲸鱼采用弓步进食（Lunge-feeding）的方式吃东西，指的是它们高速水平或垂直加速猛扑向猎物，借助冲力张嘴“一口兜”大量食物和海水，再合上巨口，慢慢将海水通过须状物排出。
研究小组通过解剖、从商业捕鲸站回收组织、将可生物降解小摄像机扔进吃奶鲸鱼嘴里等方式，专门研究了采用弓步进食的长须鲸（fin whale）。

文章图片

【科学探索|一半食物一半海水，鲸鱼用餐时不被“淹死”的秘密找到了】他们发现，当吞食时，长须鲸的“口塞”需要朝后脑勺的方向往上移动，堵住它们的鼻腔；与此同时，它们喉部入口处的软骨关闭，喉囊肌肉也向上移动以封闭下呼吸道，防止食物或水进入气管。
Gil博士表示：“我们在其他动物中都没有观察到这种保护机制。过去我们对鲸鱼、海豚的很多了解都来自齿鲸类，而它们的呼吸道是完全分开的。”
但如前文所述，人类有一个类似的系统。我们的喉咙和口腔中分别有会厌和软腭、软骨‘盖’和肌肉皮瓣的结构，可以让食物在不进入肺部的情况下吞咽进食。

文章图片

▲会厌所处的位置（图片来源：Pearson Scott Foresman，，via Wikimedia Commons）
因此，Gil博士推断，人类很可能也可以在水下进食，“但这就像在水里朝着一个汉堡高速游去，并在接近目标时张大嘴吞咽，很难不让我们的肺部充血。”
研究人员指出，鲸鱼的“口塞”和闭合的喉部是演化出弓步进食的核心，也是支持这些生物巨大体型的关键基石。

文章图片

该论文通讯作者、Robert Shadwick教授评论道：“这种大规模过滤进食法对于磷虾群为食的鲸鱼来说十分高效，也是提供如此庞大体型所需大量能量的唯一途径。如果没有我们发现的这种特殊解剖学特征，是不可能做到的。”
研究团队还将继续探索与鲸鱼咽部有关的机制，比如它们是如何在不到一分钟的时间内，将数百公斤磷虾快速运送到胃部小食道的。通过了解鲸鱼具体的进食机制与摄入食物量，将有助于保护这些“庞然大物”及相关生态系统。