一群國家地理控,專注於探索極致世界
這顆星球上
再沒有比南極更特別的土地了
(地球,圖片源自@NASA)
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我們的祖先
從走出非洲的那一刻起
便致力於占領整個星球
包括每一塊大陸
每一片海洋
唯有南極是個例外
(早期人類遷徙路線圖,製圖@張靖/星球研究所,依據《Going global: How humans conquered the world/NewScientist》)
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1959年
美蘇英法等國經過反覆磋商
終於在華盛頓達成一致
凍結對南極的一切領土要求
禁止在南極進行任何軍事活動
這便是著名的
《南極條約》
(南極條約組織的旗幟)
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條約最大限度地
將人類的貪婪限制在南極以外
使得南極成為這顆星球上
最純淨的冰雪世界
(南極視角的地球,圖片源自@Photographer"s Choice/VCG)
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冰雪之中
是完全不同於人類文明的另一種繁榮
包括全球最為獨特的生態系統
全球數量最多、繁衍最成功的動物
它們在極為荒蕪冷酷的自然條件下生生不息
一切
都需要從南極的形成說起
那是一場持續3000多萬年的
“風”“流”往事
Ⅰ 風流雙煞
2億多年前
地球上的陸地主要由兩部分構成
勞亞古陸盤踞北半球
今天的南極、非洲、南美、印度等地
則連成一片
共同構成了南方大陸
岡瓦納古陸(Gondwana)
(聯合古陸,製圖@趙雲鵬/星球研究所)
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雖然同樣位於高緯度地區
但此時的南極遠沒有今天這般寒冷
蕨類、蘇鐵等植物生長茂盛
森林綿延、鬱鬱蔥蔥
各種古獸繁衍其間
物種昌盛、萬象更新
(2億年前南極大陸上的代表性動物水龍獸及其生存環境復原,它身長從0.6米到2.5米不等,上下頜前端可能有喙狀嘴,用來切碎植物,兩顆長牙是其顯著標誌,圖片源自@National Geographic/VCG)
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如若照此發展
也許我們今天看到的南極
與歐亞大陸並不會有太大的差別
但是
1億多年前
關鍵性的轉折出現了
岡瓦納古陸開始分裂
非洲、澳大利亞等陸塊紛紛向北漂移
印度次大陸更是如箭離弦般
向歐亞大陸飛速撞去
只有南極陸塊孤零零地留在極地
(1.4億年前至今的板塊運動示意圖,視頻製作@Christopher Scotese)
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當時間到了3400萬年前
南美洲與南極陸塊的最後連線
也被板塊運動的洪荒之力無情切斷
海水噴涌而入
形成了寬達900千米的
德雷克海峽(Drake Passage)
兩個大陸隔海峽相望
努力勾連的“手指”依依不捨
(德雷克海峽,製圖@張靖/星球研究所,底圖源自@NASA)
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於是
一個以南極點為中心
四面環海、孤立於其他大陸的
南極大陸
誕生了
(以南極大陸為中心地圖,採用皮爾斯梅花投影法製作,可以更好地展現南極與其他大陸的關係,同心閉合的白色曲線是緯線,其它是經線,製圖@Daniel R. Strebe/維基百科)
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它面積高達1400萬平方千米
比中國的陸地面積還大46%
(南極大陸與中國面積對比,製圖@趙雲鵬/星球研究所)
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大陸四周沒有其他陸地、山嶽的阻隔
海面上無遮無攔
“風”率先降臨
它自西向東環繞南極一周
風力時常高達7級以上
人稱咆哮西風帶
(Roaring Fifties/Screaming Sixties)
(咆哮西風帶,源自@Matt Owens/NOAA;西風帶的形成與地球自西向東的自轉等因素有關,南極與其他大陸的分離極大加強了風勢)
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強風吹動海面,形成海浪
海浪又帶動深層海水形成更強大的洋流
洋流環繞南極
同樣無遮無攔
流速越來越快,規模也越來越大
最終形成了一個寬600-2000千米
深達2-4千米的超級洋流
南極繞極流
(Antarctic Circumpolar Current)
這是世界上最大的洋流系統
流量超過全球所有河流總徑流量的100倍
(南極繞極流,視頻源自@NASA;南極繞極流不同位置的流量有差異,此處以德雷克海峽為準計算;南極繞極流的形成原因還包括地球自轉)
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現在
“風流雙煞”皆已登場
狹窄的德雷克海峽上
風雷滾滾、海浪洶洶
成為企圖進入南極者的噩夢
(正在通過德雷克海峽的船隻,圖片源自@VCG)
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更重要的是
“風流雙煞”形成了兩大屏障
將整個南極包裹起來
來自北方的暖流難以進入
內部的寒流亦難外散
內外熱量交換受阻
南極大陸幾乎被“封印”其中
(南極大陸被“封印”示意圖,製圖@趙雲鵬/星球研究所)
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當一片大陸被“封印”
會造成怎樣的後果呢?
Ⅱ 冷酷末日
後果就是
對原本生活在南極大陸上的生命來說
末日降臨了
首先是冷
與沒有被“封印”的北極相比
無論最低溫還是年平均氣溫
南極都要冷20度左右
2013年記錄的最低溫甚至達到-93.2°C
為地球之”冷極“
至冷之中
冰雪紛紛飄落
高山上發育出巨大的冰川
將南極的山峰切割得尖削凌厲
(埃爾斯沃思山脈群山,其中文森峰海拔4892米,是南極洲最高峰,圖片源自@National Geographic/VCG)
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當冰雪堆積超過千萬年
南極98%的陸地
都被巨大的冰川所籠罩
稱為冰蓋(Ice Sheet)
(南極冰蓋,根據衛星圖像合成,冰蓋反射陽光,呈現出一種激動人心的珍珠光澤,圖片源自@NASA)
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原本高聳的山峰
只能露出尖尖的山頂
有如白色海洋上的小島
名為冰原島峰(Nunatak)
(瑟斯頓島上的冰原島峰,圖片源自@NASA/John Sonntag)
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就連那些燥動不安的火山
也不能倖免
(從太空拍攝的南極火山群,下方火山口最突出者為西德利火山,海拔4285米,是南極洲海拔最高的火山;照片上看似狹小的火山口,實際寬度超過5千米;圖片源自@NASA)
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南極大冰蓋集中了全球70%的淡水
如果融化足以令全球海平面上升60餘米
中國沿海及華北平原都將澤國一片
冰蓋平均厚度高達2300米
最厚之處可以達到4700米
相當於將3個泰山海拔的冰雪疊加
巨大的重量壓迫陸地下陷
甚至嚴重低于海平面
(去除冰川後的南極陸地示意圖,一半在海平面以下,圖片源自@NASA)
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另一方面
南極冰蓋如同一頂中間高、四周低的帽子
帽頂的空氣因受冷而密度增大
沿著帽子的斜面急劇下滑
形成下降風(Katabatic wind)
(下降風形成示意圖,製圖@張靖/星球研究所)
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下降風捲起地表的雪粒
遮天蔽日
目前地球上已知最大的風速便在南極
是名副其實的“風極”
(一位科研人員正在南極維加島的風暴中行進,圖片源自@VCG)
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下降風肆虐迅猛
所到之處物毀土崩
它呼嘯著抵達海岸
橫掃大洋
(飛機拍攝的南極菲爾克納冰架附近海面,下降風吹動積雪在海面上留下了清晰的痕跡,攝影師@Linette Boisvert/NASA)
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海洋也跌入酷寒之中
表面的海水被凍結成冰
從太空俯瞰
白色的海冰正向四面八方擴展
似乎要讓藍色星球換改天換地
(2015年9月21日的南極海冰範圍,圖片源自@VCG)
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這些海冰厚達2米
陳年的冰層更是能達到5米
它們互相擠壓摩擦
嘎嘎作響
即便最強大的破冰船也只能擇機而行
(一艘美國破冰船行駛在南極海面,圖片源自@VCG)
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寒冷、冰雪、大風
曾經生機勃勃的動植物
包括陸生動物、大多數魚類都走向了滅絕
南極已經徹底由綠色天地
轉變為萬物肅殺的冷酷世界
生命就這樣結束了嗎?
(喙嘴翼龍化石,曾於1億多年前生活於南極,圖片源自@M0tty/維基百科)
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當然不是
因為一場全新的生命大戲
正在冷酷中孕育
Ⅲ 冰雪生機
南極冰蓋並非靜止不動
而是會從高處向低處流動
形成冰流
(南極冰流示意,視頻源自@NASA)
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當冰流到達海岸
會在海岸邊矗立起巨大的“冰牆”
(帆船與海岸“冰牆”,攝影師@周三哥)
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冰流繼續向前
延伸至海面之上
便會形成冰架(Ice Shelf)
冰架斷裂,在海面上四處漂浮
是為冰山(Iceberg)
(冰架冰山形成示意圖,製圖@趙雲鵬&蘭澤玉/星球研究所;冰山由陸地上的冰川形成,而海冰由海水直接凍結形成)
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南極大陸邊緣74%的海域
都被冰架覆蓋
(2004年3月拍攝的拉森冰架,攝影師@Jim Ross/NASA)
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從海面望去
有如一條連綿不絕的冰雪長城
(請將手機橫屏觀看,攝影師@柳葉刀)
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當這種冰架的前緣斷裂
所形成的冰山往往呈現桌狀
(南極桌狀冰山,圖片源自@VCG)
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可以高達數百米
(注意冰面上的企鵝,圖片源自@VCG)
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在海浪、狂風的不斷侵蝕下
變得形態萬千
(請將手機橫屏觀看,圖片源自@Michael Leggero/VCG)
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然而無論冰山多么巨大
在大洋的洶湧波濤之下
都難逃分崩離析的命運
大量的冰架、冰山不斷融化
為大洋帶來富含氧氣的冷水
再加上劇烈的洋流
將海洋深層的營養物質攪動到海面
冰架、冰山周圍
形成了氧氣與營養物質都極大豐富的海流
一眾生命紛紛登上舞台
但它們又該如何抵抗無情的嚴寒呢?
(上升流和下降流示意圖,製圖@張靖/星球研究所;相比之下,北極海域的營養物質不如南極豐富,赤道海域則是氧含量低於南極;冰山融水帶來的鐵元素也是生命繁衍的關鍵,具體可參見“鐵限制假說”)
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①
首先登場的是
以硅藻為代表的浮游植物
它們個體極小,只能用微米衡量
(硅藻,圖片源自@NASA)
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就是這樣小小的生命
憑藉著異常豐富的種群
將海水、浮冰“染”成綠色
(海水因充滿藻類而呈現綠色,圖片源自@NOAA)
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②
緊接著
以藻類為食的南極磷蝦登場
為了度過漫長而寒冷的冬季
它們能夠忍受超過200天的飢餓
甚至會出現負生長
所以通常2-3年也不過長到5厘米左右
(南極磷蝦,圖片源自@維基百科)
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然而
就是超強的忍耐力
讓這個不起眼的小生命
成為這顆星球上數量最大
繁衍最成功的動物之一
保守估計總量在5億噸以上
相比之外
人類的總體重也才4億多噸
它們喜歡集群活動
找到食物的個體會把信息轉告其他個體
然後一擁而上集體搶食
每立方水體可以聚集幾千到數萬條
之後又在洋流和浮凍的驅動下
流雲般地來去無蹤
(太平洋磷蝦群,謹供參考,圖片源自@VCG)
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③
如此巨大的磷蝦種群
形成整個南極生態系統的基石
可以支撐的生物鏈遠遠超過人們的想像
魚類便是其中之一
最具代表性的是南極冰魚
它極強的“抗凍”能力
源於循環系統中的一種糖蛋白
可以有效防止血液凍結
類似於人類在汽車中使用的防凍劑
(一種南極冰魚,圖片源自@Marrabbio2/維基百科)
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因為南極海域富含氧氣
有的南極冰魚還在演化中
乾脆丟掉了運送氧氣的血紅蛋白
從而使得血液呈現為白色
(一種小型南極冰魚,呈現透明狀,圖片源自@Uwe kils/維基百科)
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④
鳥類也在南極洲大陸邊緣
以及周邊島嶼上繁衍起來
數量多達2億隻
(信天翁,攝影師@林中響箭)
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它們在南極海域的風浪中博擊
以南極磷蝦、魚類、烏賊等為食
(灰背信天翁,攝影師@PETER)
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身形優雅的漂泊信天翁尤其惹人矚目
它的翼展可以長達3.7米
是現存翼展最長的鳥類
(漂泊信天翁,圖片源自@澳大利亞南極事務部)
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不過
真正大紅大紫的鳥類並非信天翁
而是早已失去飛翔能力的企鵝
數千萬年前
企鵝的祖先放棄了天空
它們專注於游泳
以便在大洋中獲得更多的磷蝦、魚類等食物
在它們光滑的羽毛內保留一層空氣層
既可以增加浮力
也有助於隔絕南極冰冷的海水
耳朵、腳等部位則變得更小
以減少熱量流失
(3700萬年前的巨企鵝與人類、現在的帝企鵝對比,製圖@張靖/星球研究所)
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如今
企鵝家族已多達19種
其中居住在南極、亞南極區域的共有8種
(請將手機橫屏觀看;企鵝家族圖譜,目前種數仍有爭議,製圖@張靖/星球研究所)
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從紳士般的王企鵝
(王企鵝,比帝企鵝稍矮,但顏色更鮮艷、嘴部更長,耳後還有個橘紅色的封閉斑紋,圖片源自@VCG)
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到“渾身是戲”的帽帶企鵝
(帽帶企鵝,攝影師@汗斯)
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再到紅嘴的金圖企鵝
(金圖企鵝,攝影師@陳小琳)
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而高大、堅毅的帝企鵝
則最有最強的抗寒能力
它擁有所有企鵝中最大的體重
減少了相對表面積和熱量損失
帝企鵝還能夠控制血液流向四肢
防止肢體凍結
(帝企鵝,圖片源自@VCG)
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而通過抱團取暖
更是可以在零下數十度的低溫環境中
讓體溫上升到38°C
同時它們還會不斷變換位置
以確保每隻帝企鵝都有機會進入最溫暖的中心區域
(抱團取暖的帝企鵝幼崽,圖片源自@VCG)
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⑤
大型的海洋哺乳動物也繁盛起來
海豹、海獅、海象以厚厚的皮毛著稱
具有極佳的禦寒、防水性能
其中
有著細小耳朵的海狗
是海獅科的一個亞科
(海狗,圖片源自@VCG)
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體型臃腫的象海豹
雄性體長可達6.5米
體重約4噸
“青春年少”便已經是一個大胖子
(象海豹幼崽,圖片源自@VCG)
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喜歡鑿洞的威德爾海豹
經常從冰洞中伸出小而圓的腦袋
盡情呼吸
(威德爾海豹,圖片源自@VCG)
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胃口巨大的鯨魚
也時常在南極海域出沒
從喜食磷蝦、重達200噸的藍鯨
到常以優美姿勢躍出水面的座頭鯨
再到頂級掠食者虎鯨
它們擁有厚厚的脂肪層
可以提供足夠禦寒的能量
(座頭鯨,圖片源自@VCG)
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就這樣
“風流雙煞”封印了南極
卻又創造出了獨特的生態系統
從單細胞的硅藻到成群的磷蝦
從優雅的信天翁到最引人矚目的企鵝
從種類眾多的海豹到上百噸重的巨鯨
萬物競發、生機勃勃
(南極生態系統示意圖,製圖@張靖/星球研究所)
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而對於人類來說
這裡依然是難以踏足的禁區
畢竟沒有防水的皮毛
沒有厚實的脂肪
沒有蓬鬆的羽毛
更沒有永不冰凍的血液
要在世界最寒冷的地方生存下去
只能依靠足夠專業的技術和裝備
P.S. 主要參考文獻:劉小漢《南極大陸的演化與科學探索》、陳良標《南極魚類——冰海里演化出的奇蹟》、吳福星/張正旺《南極四季話鳥獸》
... The End ...