海蛇與海的“奇遇記”

“揮別”四肢：爬行大師的演化史

“畫蛇添足”“杯弓蛇影”“打草驚蛇”“人心不足蛇吞象”與“牛鬼蛇神”等成語(yǔ)似乎印證了人類對(duì)蛇的不喜和畏懼。

蛇類起源于距今約1.2億年前的早白堊紀(jì)，從蜥蜴類爬行動(dòng)物逐漸演化而來，因此蛇類的祖先曾在白堊紀(jì)時(shí)期與恐龍共同生存，遠(yuǎn)早于由部分學(xué)者提出的人類21萬(wàn)年前走出非洲的時(shí)間。因此，蛇類曾見證并“陪伴”著人類短暫的演化歷史。

脊椎動(dòng)物的演化總體趨勢(shì)是從水生到陸生，從魚類開始演化，到兩棲動(dòng)物開始初步適應(yīng)陸地環(huán)境，再到爬行動(dòng)物擺脫對(duì)水環(huán)境的依賴，發(fā)展出強(qiáng)有力的附肢，從而更好適應(yīng)陸地生活。

蛇類是脊椎動(dòng)物中物種多樣性極為豐富的類群，它們的適應(yīng)能力很強(qiáng)，成功拓殖了世界上絕大多數(shù)惡劣的環(huán)境。世界上絕大多數(shù)的蛇類都順應(yīng)了這種從水到陸的演化趨勢(shì)，然而確有一些蛇類特立獨(dú)行，它們面對(duì)廣袤的海洋環(huán)境，從陸棲性祖先狀態(tài)再次返回海洋中，這一現(xiàn)象稱為“次生性水棲適應(yīng)”。這些特殊的海洋生活的蛇類都表現(xiàn)出對(duì)海洋環(huán)境不同程度的適應(yīng)性與依賴性，它們的尾部多少呈扁平的槳狀，這些蛇類被統(tǒng)稱為海蛇。

會(huì)游泳的海蛇

“眨眼”間的“逆襲”

在演化方面，雖然海蛇和鯨類、海龜一樣，都屬于次生性返回水中的類群，但是海蛇的演化在時(shí)間尺度上卻要“年輕”很多。脊椎動(dòng)物從水生到陸生的演化經(jīng)歷了上億年的時(shí)間，而海蛇從陸生到水生卻僅僅經(jīng)過了數(shù)百萬(wàn)年，從漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史和生命演化的尺度來看，海蛇從陸地到水中的逆襲真可算是“一眨眼的工夫”。

鄰水而居：扁尾海蛇類

扁尾海蛇屬（Laticauda）大約起源于1600萬(wàn)年前，在距今800萬(wàn)～1000萬(wàn)年間各物種開始陸續(xù)分化。

扁尾海蛇屬物種主要生活在多石的沿岸沙灘或海島巖礁環(huán)境附近，主要以鰻魚為食，還保持有良好的陸地運(yùn)動(dòng)能力，可以算得上是陸棲和完全海棲的中間類型。

Q：所有的海蛇都生活在海洋里嗎？

A：答案是否定的。扁尾海蛇類可以在咸水和淡水環(huán)境中切換自如，但不能完全脫離淡水環(huán)境；真海蛇類終生生活在海洋中，卻也因?yàn)楦叨忍鼗鵁o(wú)法適應(yīng)淡水并失去了陸地運(yùn)動(dòng)能力。大部分海蛇主要生活在海水、海岸邊潮間帶等地方，也就是在距離大陸或海島不遠(yuǎn)的沿岸近海周邊或河口附近，而定居在海中的海蛇，也會(huì)頻繁到海面上“一游”。

依水而居：真海蛇類

真海蛇類相對(duì)于扁尾海蛇可謂是“砌墻的磚頭——后來居上”，它們的最近共同祖先時(shí)間出現(xiàn)在距今約600萬(wàn)～1000萬(wàn)年前，并且在最近的500萬(wàn)年間，受到海平面波動(dòng)的影響，真海蛇類至少分化出了40個(gè)物種。

真海蛇類的所有物種均為完全水棲性物種，其體形側(cè)扁，尾巴成槳狀，腹鱗和相應(yīng)的肌肉退化導(dǎo)致這類海蛇已經(jīng)喪失了陸地運(yùn)動(dòng)能力。多數(shù)物種的頭體長(zhǎng)為0.75～1.5米。盡管它們主要以魚類為食，但真海蛇類捕食往往會(huì)刻意避開無(wú)脊椎動(dòng)物。

不斷進(jìn)化 征服廣袤蔚藍(lán)

海洋環(huán)境與陸地環(huán)境存在巨大的差異，從陸棲到半水棲或完全水棲生活需要海蛇克服巨大的阻礙。

靠扁平的尾部游動(dòng)

海蛇并沒有四肢，其前進(jìn)的推動(dòng)力主要來自尾部向后推水的反作用力。海蛇的尾巴為側(cè)扁狀，尾部扁平而高，扁平化程度隨著海棲程度的增加而增大，部分海蛇宛如一張垂直的紙帶在水中游動(dòng)。

靠體表鱗片活動(dòng)

腹鱗是蛇類軀干腹面、肛鱗之前正中的一行較寬大的鱗片，與扁平狀身體相適應(yīng)，對(duì)它們的運(yùn)動(dòng)能力有重要的作用。

不單單是腹鱗，海蛇背鱗的排列方式也很多樣，絕大多數(shù)的蛇類背鱗都是覆瓦狀排列，然而部分海蛇的背鱗特化為近似六邊形呈平砌狀排列，平頦海蛇腹鱗兩側(cè)的數(shù)行體鱗還會(huì)凸起呈刺狀。

“一身都是肺”

與魚類用鰓呼吸不同，海蛇用肺進(jìn)行呼吸，海蛇的肺尤其發(fā)達(dá)，縱貫整個(gè)軀干，可謂“一身都是肺”。也許是為了適應(yīng)長(zhǎng)條狀的身體，蛇類的內(nèi)臟器官大多呈前后排列或一側(cè)退化而另一側(cè)發(fā)達(dá)。海蛇的左肺不太發(fā)達(dá)，但右肺極為發(fā)達(dá)，分別為負(fù)責(zé)氣體交換的血管部（前部）和儲(chǔ)存氧氣的貯氣部（后部）。

不同于陸棲蛇類，海蛇的外鼻孔位于頭頂面且開口向上，這使得它們可以在海面僅露出鼻孔進(jìn)行呼吸，鼻孔中的瓣膜，可在吸氣時(shí)打開并在呼吸間隔期間閉合。

海蛇的皮膚也同樣有重要的呼吸作用，這意味著部分海蛇可以通過皮膚從周圍的水中獲取氧氣，再將氧氣運(yùn)送至大腦。

極強(qiáng)的毒性

海蛇與其他眼鏡蛇科（Elapidae）的物種相同，都是具前溝牙的毒蛇。海蛇的蛇毒主要是神經(jīng)毒素和肌肉毒素，海蛇牙痕較小，人被咬后傷口不紅不痛，但會(huì)在被咬后30分鐘至數(shù)小時(shí)內(nèi)迅速發(fā)病。

有感光能力的尾巴

此前人們就發(fā)現(xiàn)海蛇、盲鰻、七鰓鰻和海棲蠑螈類的皮膚具有感光性，最明顯的就是它們通常會(huì)把尾部藏在洞穴、河床、珊瑚或者石頭下面暗光的地方。近些年來，研究人員研究發(fā)現(xiàn)部分劍尾海蛇屬（Aipysurus）物種尾部的光感受器對(duì)藍(lán)光和綠光的敏感性最高，這初步證明了少部分海蛇尾部能感知周圍環(huán)境的整體光線強(qiáng)弱情況。

會(huì)被“渴”死

為什么海蛇生活在海洋中，還有被“渴”死的風(fēng)險(xiǎn)呢？

原來，海蛇和人類一樣需要飲用淡水維持生命，海水含鹽量高，而海蛇不具備從中提取淡水的能力。

與此同時(shí)，生命機(jī)體內(nèi)需要維持滲透壓平衡，長(zhǎng)期生活在高滲溶液——海水中，海蛇體內(nèi)的水會(huì)不斷析出體外。若吞飲海水，甚至還會(huì)越喝越渴。因此，為了避免被渴死，海陸兩棲的扁尾海蛇類，必須返回陸地飲用淡水，而終生海棲的真海蛇類就只能等待下雨，才能喝到海洋表面的淡水。

另一方面，在海洋中生活只能食用高鹽分的食物，而腎臟又不能代謝掉過多的鹽分，為了保持自身的滲透壓，就需要額外的鹽腺來排出過多的鹽分。海蛇會(huì)通過位于舌下的鹽腺將鹽分排出體外，從而維持體內(nèi)的滲透壓平衡。

海蛇是脊椎動(dòng)物進(jìn)化史上一個(gè)極為年輕且成功的案例。近年來，科學(xué)家已經(jīng)陸續(xù)使用基因組手段綜合解析了海蛇很多適應(yīng)性的奧秘，期待未來更多關(guān)于海蛇的謎題被解開。

（責(zé)任編輯/王佳璇美術(shù)編輯/周游）