抹香鲸方形的额头有特殊作用吗？

源济

抹香鲸方形的额头有特殊作用吗？

作者 / 喵鱼酱

抹香鲸体型最明显的特征就在于它巨大的方形大脑，其头部长约占体长的三分之一至四分之一，一般雄性脑袋占的比例会比雌性的更大些。而鲸脑油主要就贮存在抹香鲸头部称为“抹香鲸脑油器”（Spermaceti Organ 或称 Case）的腔室中。一头抹香鲸的头部可能含有 1000 升以上的鲸脑油。

↑抹香鲸成体的头部矢状截面及横截面图解

事实上鲸脑油在抹香鲸头部主要储存于两处。一处是上文说的“抹香鲸脑油器”、“鲸油囊”（Spermaceti Sac），所谓的鲸油囊是一个大型纵向分布的、半子弹形的结构，由又软又白的海绵组织构成，其上部和周边都被极其坚韧的纤维状组织包围着；腹侧由结缔组织包围，后侧则是鼻囊的憩室。剩下的鲸脑油则储存于一系列直角梯形块的组织中（称为 junk），这些组织被许多坚韧的纤维状结缔组织所分离成一格一格的状态（见上图绿圈）。

下图是真实的抹香鲸头部皮肤被剥离后露出的结构，隐约可看到上图图画的直角梯形组织。

鲸脑油是一种白色的蜡状物质，实际熔点接近或略高于抹香鲸的体温，其密度变化受温度与压强共同影响。关于鲸脑油在抹香鲸体内的作用，主要有以下两种说法。

一、帮助抹香鲸调节自身上浮与下潜

当鲸脑油温度与抹香鲸体温相近时，鲸脑油呈现出液态流动状，而冷却到室温的时候，其能够凝固成类似石蜡的固态，但硬度不如石蜡。一般认为抹香鲸会通过增加局部血流量或吸入冰冷海水的方式，调节鲸脑油腔室内的温度，让鲸脑油溶解或凝固，从而改变比重，由此作为其浮力调节剂。据 Clarke 在 1978 年的文献中记载，抹香鲸只需将鲸脑油的温度往下调节 3°C 左右，就能够使鲸脑油的密度变化到能够使整个个体在 200 米的水深以下保持中性浮力的状态。一直以来人们认为抹香鲸在所有已知的鲸类当中下潜深度最大、时间最长，不过这一记录已于 2014 年被 Schorr 等人的研究结果刷新，柯氏喙鲸勇夺潜水桂冠（见文章：First Long-Term Behavioral Records from Cuvier’s Beaked Whales (Ziphius cavirostris) Reveal Record-Breaking Dives）。尽管如此，抹香鲸的下潜能力之强我们有目共睹。

二、校准和聚焦抹香鲸发出与接收的声波

抹香鲸是当前世界上发现的最大齿鲸。齿鲸声音的发声机理是通过挤压空气进入一个称为“声唇”（‘Museau de singe’，法语，”猴唇“之意）的类似人类鼻腔的结构而产生的（见上图蓝圈）。有假说称抹香鲸能够利用鲸脑油聚焦高频声波，并发出声波震晕猎物。此说法还具有争议。但是经研究发现，鲸脑油的声音传播速度的确会在特定压强随着温度的升高而下降，在特定温度随着压强的升高而增加，而且声速值与变化规律与声音在海水中的传播速度是相近的。

↑上下两图分别为两份鲸脑油样品中测出的鲸脑油中声速与温度、压强的关系

所以总的说来抹香鲸方形的额头主要是为了储存帮助它调节浮力和进行回声定位的物质，而且方形额头内部的结构也有助于更好地行使这两项功能。尽管小型齿鲸也有回声定位的能力，但是小型齿鲸的额隆体积一般只有整体体积的 5%左右（见下图），而抹香鲸用于回声定位的结构体积之所以这么大，据推测或许与它们捕食最喜爱的食物——海洋中深层的大型鱿鱼——的习性有关系。

↓这是小型齿鲸（此处以白海豚为例）的骨架图，它的头骨上方也有一块空的地方，这里就是它的额隆所在之处。（图源：Dolphin skeletons）