神奇的抹香鯨(Sperm Whale) 2012-12-23

 

神奇的抹香鯨(Sperm Whale)2012-12-23

抹香鯨是動物界的潛水冠軍！能潛入深海達3,000公尺，牠們是如何辦到的？ 約1％抹香鯨的腸道中曾經發現龍涎香(Ambergris)！號稱是動物界四大名香之一(另外三種動物產生的名香分別是麝香、靈貓香、海狸香)，龍涎香這又是怎麼一種香呢？

抹香鯨屬於動物界(Kindom Animalia)

脊索動物門(Phylum Chordata)

哺乳綱(Class Mammalia)

鯨目(Order Cetacea)

齒鯨亞目(Suborder Odontoceti)

抹香鯨科(Family Physeteridae)

                       抹香鯨屬(Genus Physeter)

                         抹香鯨種(Species Physeter macrocephalus)

種名 macrocephalus 源自拉丁文，意為「大頭」。
抹香鯨另有一個種名Physeter catodon。

抹香鯨是現今全世界體型最大的齒鯨；也是腦容量最大的動物。

現生抹香鯨只有下頜生長著20～26對而呈圓錐狀的牙齒，環繞下頜10幾公分長。而現生抹香鯨上頜的牙齒是包埋在上顎內，由外觀是看不見上頜的牙齒的，只看得見被下頜牙齒刺成的一個個圓錐形的小洞，因此只能吞噬獵物。
但2010年3月《Nature》上報導，發現於秘魯(Peru)的史前(1,200～1,300萬年前)抹香鯨化石，上下顎都有巨大的牙齒，所以那時的抹香鯨能咬碎、撕裂獵物。為何抹香鯨的牙齒要如此演化(上顎的牙齒由史前巨大的牙齒，演化成包埋在上顎之中)？顯然又是考驗古生物專家的一道難題！

圖1. A.B.C.為史前抹香鯨化石上的牙齒(最大直徑12公分；高36公分)D.為現生抹香鯨的牙齒E.為現生虎鯨的牙齒。(Three teeth (A, B and C) from a prehistoric sperm whale, along with one from a modern sperm whale (D) and a modern killer whale (E).)

圖文來源：http://www.nytimes.com/2010/07/06/science/06obwhale.html?_r=0

    2004年1月一頭17公尺長，體重達60噸的抹香鯨擱淺死亡於台南海邊，當時研究人員請了50名工作人員、花了13小時終於將抹香鯨放上貨櫃拖板車，要送回實驗室解剖研究，行經台南市時，造成了不小的轟動。

圖2. 置於貨櫃拖板車(tractor-trailer)上的抹香鯨，尾部仍懸掛在車外，可見抹香鯨之巨大！

圖文：http://seawayblog.blogspot.tw/2008/03/day-when-sperm-whale-exploded-in.html

     抹香鯨能潛至3,000公尺深海的原因：

     1. 血量(Blood Volume)較高：人的血量佔體重7％；抹香鯨血量佔體重20％。血量高，血液的紅血球中血紅素含量也較多→能攜帶較多的氧氣下潛。

　　　2.鯨蠟器官(Spermaceti organ)：有一種說法認為跟牠頭部巨大的鯨蠟器官(Spermaceti organ)有關。鯨蠟器官中富含脂肪，當抹香鯨往下潛時，因溫度降低，流經鯨蠟器官的血液減少，鯨蠟器官變成固體狀，增加頭部的重量，使抹香鯨能以每分鐘約300公尺的速度下潛，以捕食生長於於深海的神秘動物─巨大烏賊(giant squid)。

    反過來，抹香鯨在深海捕食一段時間後，因運動身體代謝增加，體溫昇高，流經鯨蠟器官(Spermaceti organ)的血液增加，鯨蠟器官變成液體狀，而增加了頭部的浮力，使抹香鯨能快速上升。

圖3. 許多鯨魚頭部多有一個稱為頭部腔窩(MELON)的器官，而頭部腔窩(MELON)器官體積與鯨魚體積的相對大小，都在5％以下，相信與回音定位(Echolocation)有關；只有抹香鯨牠的MELON器官(也就是鯨蠟器官(Spermaceti organ)與鯨魚體積的相對大小是23％，有學者因此認為除了回音定位也與抹香鯨的快速浮沉有關。(Diagram of the anatomy of the head of the sperm whale Physeter macrocephalus. The relative size and position of the two oil-containing compartments of the spermaceti organ, the spermaceti and junk, are shown in relation to the skull. Modified from Clarke (1979).)

圖文來源：http://jeb.biologists.org/content/205/12/1755.full.pdf+html

    　3.產生潛水反射(diving reflex)：另外潛水動物潛水時，都能產生潛水反射(diving reflex)，反射的結果：心跳率明顯下降(在虎鯨、灰鯨，太平洋瓶鼻海豚，實驗數據報導心跳率於潛水時，由90下每分鐘（beat per minute, bpm）降至12下每分鐘，抹香鯨，則可降至1～2下每分鐘。)

抹香鯨潛水時，心跳下降至1～2下每分鐘，是根據英國Channel 4 2011年《Inside Natures Giants─Sperm Whale》節目的數據。

明顯的心跳率下降的目地為何？必須請網友複習一下心血管生理學的基本觀念。一個動物心臟一分鐘打出的血量稱為心輸出量(Cardiac Output簡稱C.O.)C.O.是兩個相關因子的乘積：

心輸出量(Cardiac Output)＝心博量(Stroke Volume簡稱S.V.) × 心跳率 (Heart Rate簡稱H.R.)

心博量(Stroke Volume)是心臟每跳動一次打出之血量，在成年人休息狀態約70～75 ml；而成年人休息狀態時心跳率約70下→兩者相乘→所以我們說成人休息時的心輸出量接近五升。

圖4. 影響心輸出量(cardiac output)的一些因素。

圖片來源：http://www.biosbcc.net/doohan/sample/htm/COandMAPhtm.htm

抹香鯨的心臟大小約130公斤(文字來源：http://www.enchantedlearning.com/subjects/whales/species/Spermwhale.shtml)，心輸出量比人大得多了！可是心血管生理學的基本觀念是一樣的→C.O.＝S.V.× H.R.所以當潛水時抹香鯨等動物心跳率(Heart Rate)明顯下降；而心博量(Stroke Volume)不變→則心輸出量(Cardiac Output)也明顯下降，而心輸出量是用來運送動物存活所必需血液中的含氧，心輸出量明顯下降，結果使每分鐘運送的血液量也下降→減少了抹香鯨等潛水動物每分鐘的耗氧量→於是抹香鯨能潛水至驚人的1.5小時。

潛水反射(Diving Reflex)⇒心跳率減緩 & 血液只流向重要器官⇒減少耗氧量⇒以增加潛水動物潛水的時間。

圖5. 抹香鯨潛水時的一些調適(Adaptations)。

圖6. 抹香鯨(Sperm Whale)─動物界的潛水冠軍。

潛水動物是指：抹香鯨(Sperm Whale)、南方象鼻海豹(Southern Elephant Seal)、海獅(sea lion)等，人類非潛水動物。

但像以前日本的採珠女Woman Pearl Fisher from the Island of Hekura, Japan，因為世世代代的潛水，在海水滯留的時間，明顯的長於一般人。

圖7. 日本的採珠女(women pearl fisher from the island of Hekura,Japan) 圖片來源：http://www.elite-view.com/Vintage_Photography_People_Vintage_Photography/450020.html龍涎香(Ambergris)：

   多數的龍涎香都是在抹香鯨的大腸中發現。體內含有龍涎香的抹香鯨比例約僅1%，一般認為它是槍烏賊的嘴喙(beak)在腸道消化後剩餘的殘渣，嘴喙不會被胃酸消化，膽囊分泌膽汁進入腸中將這些嘴喙包裹住而形成，但確實的形成原因目前仍待研究。

    龍涎香的外觀呈暗褐色，內部則為淺黃至灰色，重量由0.1至10公斤不等，形狀如馬鈴薯(potato)。已知最大的龍涎香是於1953年12月21日，由一頭在南半球捕殺的14.9公尺長的雄抹香鯨體內取得，重達420公斤，直徑1.65公尺。龍涎香的比重約0.73至0.95，因此被抹香鯨排出體外後會浮在海面上，偶然情況下會如傳聞般被海浪沖上沙灘，不過目前有留下記錄的龍涎香絕大多數都是商業捕鯨時代由抹香鯨體內取得的。

   最神奇的是，剛取出時的龍涎香臭味難聞，存放一段時間後逐漸發香，是能使香水保持芬芳的最佳物質，故用於高級香水的定香劑。

為何只有約1％的抹香鯨體內具有龍涎香？唯一曾對每隻抹香鯨都進行徹底檢查的捕鯨場是在葡萄牙亞速爾群島的聖米格爾島(the island of San Miguel in the Azores)，時間是1934～1953年間，當時檢查了1,933隻抹香鯨只在19隻身上發現腸內有龍涎香，比例為百分之一。(Clarke 2006)

形成龍涎香的原因，目前仍待進一步研究，Robert Clarke於2006年出刊的《The Origin of Ambergris》一文中提出一個假設：最初是因為有無法消化的物質[例如魷魚嘴喙(beak)]嘗試通過十二指腸，而逐漸形成龍涎香。一般來說抹香鯨會經由胃而吐出這些嘴喙，但當這些嘴喙堵住腸道時，腸壁或膽囊會分泌黏稠液體包圍它，然後慢慢從中吸收水份，使之固化；若此過程周而復始，物體逐漸變大，而形成一層層同心圓的層面，大小一般如馬鈴薯的「龍涎香」。

圖8. 龍涎香(Ambergris)具有同心圓的層面。

圖片來源：http://big5.cri.cn/gate/big5/gb.cri.cn/18604/2012/08/31/6671s3833058_2.htm

    為何只有百分之一的抹香鯨腸內有龍涎香(Ambergris)？是其餘99％的抹香鯨都在排遺(defecation)時將龍涎香排光了嗎？這樣推論，似乎又有點不合情理？拿人來講排遺後大腸內多多少少總有些餘便的，顯然又是一個謎！

 

  

參考文獻(References)：

1.  卡哈特（Yves Cohat）著，蔡鴻濱譯，《鯨魚生與死 : 海上帝王的生命之歌》，時報文化，1994 [民83] ISBN 957-13-1083-2

2.  馬克‧卡沃達著；馬丁‧卡姆繪圖；陳順發翻譯，《鯨與海豚圖鑑》，貓頭鷹出版社，1997 [民86]：80-81、86-89頁。 ISBN 957-9684-16-2

3.  Clarke , R. ( 2006 ). The Origin of ambergris . L atin  Am. J. Aquat. Mamm. Vol. 5  , pp. 7 – 21 .