课外地理南极遍地风流
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本文由星球研究所授权发布 地球上最伟大的表演 文 星球研究所 从走出非洲 到占据每一块大陆、每一座海岛 现代人类对地球的开拓已经超过 7万年 我们一代代繁衍、一代代生息 一代代大刀阔斧重塑地球 这颗星球上的任何一处地方 我们都有足够的理由将其称为 人类家园 （7万年是以智人走出非洲为起点计算；下图为年10月12日NASA月球勘测轨道飞行器LRO拍摄的“地出”画面，拍摄点为月球轨道，画面下方为月球康普顿环形山，画面上方的地球恰好展现出人类起源的非洲） ▼ 唯有位于地球最南端的 南极大陆 是个例外 从年2月7日 海豹猎手约翰·戴维斯（JohnDavis） 驾船登陆它的边缘一角算起 人类与南极的接触不足 年 它生存环境极为恶劣 至今没有永久性居民 更像是一个被人类刚刚闯入的 异星世界 （关于人类第一次登陆南极大陆的时间，学界仍有争议，没有争议的登陆记录是年，相比之下又晚了70多年；因为对南极洲存在领土主张，阿根廷、智利等国曾安排女性在南极生产，诞生所谓的“南极宝宝”，至今已超过10人，但国际社会一般不认可其永久居民的身份；下图为南极洲位置示意图，纯白色为南极大陆及冰架，浅白色为年海冰覆盖范围，绿色大陆为南美洲，图片源自 NASA）▼ 然而就是这样一个不宜居住的异域 却孕育出了完全不同于人类世界的另一种繁华 它拥有全球最为独特的生态系统 包括全球数量最大、繁衍最成功的动物 在极为荒芜、冷酷的自然条件下生生不息 堪称地球上最伟大的表演 这一切并非与生俱来 而是要从南极大陆的“风”“流”说起 Ⅰ 2亿年前 地球上的陆地主要由两部分构成 劳亚古陆（Laurasia）盘踞北半球 南极、非洲、南美洲 印度、澳大利亚等地则连成一片 共同构成了南方大陆 冈瓦纳古陆（Gondwana） （图片源自 维基百科）▼ 虽然同样位于极地 但此时的南极远没有今天这般寒冷 而类似于今天从北京到漠河的气候 银杏、松柏、蕨类、苏铁等植物生长茂盛 森林绵延、绿草如茵 各种古兽繁衍其间 甚至大批恐龙也在之后迁徙而来 一时间物种昌盛、万象更新 （下图为水龙兽，是2亿年前南极大陆上的代表性动物，身长从0.6米到2.5米不等，上下颌前端可能有喙状嘴，用来切碎植物，两颗长牙自上颌延伸出来，成为它的显著标志；图片源自 Dinopedia）▼ 如若照此发展 也许我们今天看到的南极 与亚欧大陆并不会有太大的差别 但是 1亿多年前 关键性的转折出现了 冈瓦纳古陆开始分裂 澳大利亚、非洲、南美洲等陆块纷纷向北漂移 印度次大陆更是如箭离弦般 向亚欧大陆飞速撞去 只有南极陆块孤零零地留在原地 （1.4亿年前至今的板块运动示意图，原视频制作 ChristopherScotese，星球研究所加工修订）▼ 万年前 随着南美洲与南极洲最后勾连的手指 被板块运动的洪荒之力无情切断 一个以南极点为中心 四面环海、特立独行的大陆 南极大陆 诞生了 （下图中：南美大陆与南极大陆各自向对方伸出了一条细长的陆地，仿佛是刚刚分离的手指，两个手指之间即是德雷克海峡；与我们平常所见的地图不同的是，它采用皮尔斯梅花投影法制作，可以更好地展现南极与其他大陆的关系；白色曲线分别为经线、纬线；制图 DanielR.Strebe）▼ 它面积高达万平方千米 比中国或美国的国土面积还要高出50% （南极大陆与美国本土对比图，图片源自 NASA）▼ 南极大陆四周没有其他陆地、山岳的阻隔 “风”率先降临 它自西向东环绕南极一周 无遮无拦的海面上风力时常高达7级以上 人称咆哮西风带（FuriousFifties/ScreamingSixties） （西风带的形成与地球自西向东的自转等因素有关，南极与其他大陆的分离极大加强了风势；下图为年12月-年3月环绕南极的西风带示意图，数据源自美国国家海洋和大气管理局NOAA，原视频制作 MattOwens，星球研究所加工修订）▼ 强风吹动海面，形成海浪 大小海浪又汇聚为更强大的洋流 洋流环绕南极，同样无遮无拦 流速越来越快，规模也越来越大 最终形成了一个宽-0千米 深达2-4千米的超级洋流 南极绕极流（AntarcticCircumpolarCurrent） 这便是“流” 它是世界上最大的洋流系统 流量超过全球所有河流总径流量的 倍 （南极绕极流不同位置的流量有差异，此处以德雷克海峡为准计算；南极绕极流的形成原因还包括地球自转；下图为6年7-12月的南极绕极流，原视频制作 NASA）▼ 咆哮西风带、南极绕极流 共同构成了南极大陆的外围屏障 风雷滚滚、海浪汹汹 至今仍是许多南极航海家、旅行者的“噩梦” （正在通过德雷克海峡的船只与巨浪，是世界上最危险的航道之一，摄影师 RobertHarding）▼ 更重要的是 “风”与“流”两大屏障将整个南极包裹在内 来自北方的暖流难以进入 内部的寒流亦难外散 内外热量交换受阻 南极大陆几乎被“封印”其中 气候开始加速变冷 大量降雪纷纷飘落、终年累积 高山上率先发育出巨大的冰川 将山峰切割得尖削凌厉 （北极要比南极温暖得多，墨西哥湾暖流可以直抵北冰洋，北纬78度全球最靠北的城市斯瓦尔巴冬季温度比南极同纬度高出20度；下图为埃尔斯沃思山脉群山，其中文森峰海拔米，是南极洲最高峰；摄影师 KyleThompson）▼ 就连那些燥动不安的火山 也被冰雪包围 （从太空拍摄的南极火山群，下方火山口最突出者为西德利火山，海拔米，是南极洲海拔最高的火山；照片上看似狭小的火山口，实际宽度超过5千米；图片源自 NASA）▼ 当大雪堆积超过千万年 即距今 万年前 南极98%的陆地 都被巨大的冰盖所笼罩 （超大面积的冰川像盖子一样覆盖陆地，是为冰盖；下图为NASA根据卫星图像合成的南极冰盖图，冰盖反射阳光，呈现出一种激动人心的珍珠光泽，大陆伸出的一角为南极半岛，大陆中部巨大山脉为横贯南极山脉） ▼ 冰盖平均厚度高达米 最厚之处可以达到米 相当于将3个泰山高度的冰雪叠加 巨大的重量压迫陆地下陷 甚至严重低于海平面 （冰盖厚度数据为现今的数据；下图为去除冰川后的南极陆地示意图，约50%的陆地将被海水淹没；图片源自 NASA）▼ 另一方面 覆盖南极大陆的冰盖 如同一顶中间高、四周低的帽子 帽顶的空气因受冷而密度增大 沿着帽子的斜面急剧下滑 “风”再次形成 它名为下降风（Katabaticwind） 是地球上威力最大的风暴之一 其肆虐迅猛，所到之处物毁土崩 它呼啸着抵达海岸，横扫大洋 （目前地球上测得的最大风力便在南极，因此它又被称为风极；9年9月16日卫星拍摄的特拉诺瓦湾TerraNovabay，下降风在海面上留下了清晰的痕迹，图片源自 NASA）▼ 下降风极为寒冷 再加上其他诸多因素 海洋也跌入酷寒之中 从太空俯瞰 地球开始上演一场壮观的“新装发布会” 白色的海冰正向四面八方扩展 似乎要让蓝色星球换新颜 （年9月21日的南极海冰范围，图片源自 NASA）▼ 海冰厚达2米 陈年的冰层更是能达到5米 它们互相挤压摩擦，嘎嘎作响 即便最强大的破冰船也只能择机而行 （年中国南极科考船雪龙号曾被海冰围困，最后在风向转变海冰散开后，才得以脱身；下图为澳大利亚的一艘破冰船在南极麦克默多湾行驶的画面） ▼ 冰封的大陆、冻结的海水 南极已经彻底由绿色天地 转变为万物肃杀的冰雪世界 曾经生机勃勃的动植物 包括陆生动物、大多数鱼类都走向了灭绝 （下图为畸齿龙化石，曾于1亿年前生活于南极；图片源自 维基百科）▼ 贫瘠荒芜，一片死寂 生命就这样结束了吗？ （南极徒步者，摄影师 周哲峰/德迈极地旅行）▼ 当然不是 因为一场“风”与“流”造就的生命大戏即将上演 南极便是生命的秀场 Ⅱ 覆盖南极的巨大冰盖并非静止不动 而是会从高处向低处流动 形成冰流 （南极冰流示意，原视频制作 NASA）▼ 当冰流到达海岸 会在海岸边矗立起巨大的“冰墙” （帆船与海岸“冰墙”，摄影师 黄国伟/德迈极地旅行）▼ 冰流继续向前，延伸至海面之上 便会形成冰架（IceShelf） 冰架断裂，在海面上四处漂浮 是为冰山（Iceberg） （冰架冰山形成示意图，以南极罗斯海为例；注意冰山与海冰不同，冰山由陆地上的冰川形成，而海冰由海水直接冻结形成；制图 SVMedaris，星球研究所标注）▼ 南极大陆边缘74%的海域 都被连绵不绝的冰架覆盖 （请将手机横屏观看，摄影师 柳叶刀）▼ 当这种冰架的前缘断裂 所形成的冰山往往呈现桌状 （年在WeddellSea拍摄的桌状冰山，宽度超过米，图片源自 德迈极地旅行）▼ 可以高达数百米 （注意冰面上的企鹅，摄影师 ChrisJWilson）▼ 在海浪、狂风的不断侵蚀下 变得形态万千 （第1张图，摄影师 郭际；第2张图，摄影师周三哥）▼ 有时冰层中还会混入大量的沉积物、岩石 冰山因而呈现出巧克力蛋糕般的外观 （拍摄于ElephantIsland，冰上为企鹅） ▼ 然而无论冰山多么巨大 在大洋的汹涌波涛之下 都难逃分崩离析的命运 （拍摄于拉美尔水道，冰上黑点为企鹅，摄影师 ClementVial/德迈极地旅行）▼ 大量的冰架、冰山不断融化 为大洋带来富含氧气的冷水 再加上剧烈的洋流 将海洋深层的营养物质搅动到海面 冰架、冰山周围 形成了氧气与营养物质都极大丰富的上升流 地球上最伟大的表演正式开始 1 首先登场的是 以硅藻为代表的浮游植物 它们个体极小，只能用微米衡量 （北极海域的营养物质不如南极丰富，赤道海域则是氧含量低于南极；冰山融水带来的铁元素也是生命繁衍的关键，具体可参见“铁限制假说”；下图为硅藻的一种，图片源自 NASA）▼ 就是这样小小的生命 凭借着异常丰富的种群 将海水、浮冰“染”成绿色或棕色 （拍摄于PleneauBay，海水因充满藻类而呈现绿色，摄影师 DavidDoubilet）▼ 2 紧接着 南极磷虾登场 它们以藻类为食 体长只有5厘米左右 却是这颗星球上数量最大、繁衍最成功的动物 保守估计总量超过5亿吨 （图片源自 维基百科）▼ 它们喜欢集群活动 每立方水体可以聚集几千到数万条 在洋流和浮冰的驱动下 流云般地来去无踪 （图片源自 MarineBiology）▼ 3 如此巨大的磷虾种群 可以支撑的生物链远远超过人们的想像 鱼类便是其中之一 （一种小型南极冰鱼，呈现透明状，图片源自 Uwekils）▼ 与其他大洋的鱼类相比 南极鱼进化出了极强的“抗冻”能力 最具代表性的南极鳕鱼 它的循环系统中含有一种糖蛋白 可以有效防止血液冻结 类似于人类在汽车中使用的防冻剂 （图片源自 OceanwideExpeditions）▼ 4 鸟类也在南洲大陆边缘 以及周边岛屿上繁衍起来 数量多达2亿只 它们以南极磷虾、鱼类、乌贼等为食 （下图为黑眉信天翁，利用最小的气流就可以在南大洋上空滑翔；图片源自 澳大利亚南极事务部）▼ 身形优雅的漂泊信天翁尤其惹人瞩目 它的翼展可以长达3.7米 是现存翼展最长的鸟类 （漂泊信天翁，图片源自 澳大利亚南极事务部）▼ 不过 真正大红大紫的鸟类并非信天翁 而是早已失去飞翔能力的企鹅 数千万年前 企鹅的祖先放弃了天空 它们专注于游泳 以便在大洋中获得更多的磷虾、鱼类等食物 （万年前的巨企鹅与人类、现在的帝企鹅对比，图片源自 NewScientist）▼ 如今，企鹅家族已多达19种 其中居住在南极、亚南极区域的共有8种 （请将手机横屏观看；企鹅家族图谱，目前种数仍有争议；制图 BarbaraHarmon，星球研究所标注）▼ 从绅士般的王企鹅 （拍摄于FortunaBay，摄影师 黄国伟/德迈极地旅行）▼ 到“浑身是戏”的帽带企鹅 （拍摄于HalfMoonIsland，摄影师 梁沛文/德迈极地旅行）▼ 再到高大、坚毅的帝企鹅 （拍摄于GouldBay；帝企鹅比王企鹅更高大，王企鹅颈部的黄色比帝企鹅更明显，这是简单分辨二者的关键；摄影师 GuntherRiehle）▼ 南极为它们提供了最适宜的舞台 它们或是独自顶风冒雪 （巴布亚企鹅，摄影师 阿刘）▼ 或是双栖双宿、浓情蜜意 （交配中的阿德利企鹅，拍摄于BrownBluff，摄影师 LorraineTurci/德迈极地旅行）▼ 它们哺育后代 （帝企鹅，摄影师 GuntherRiehle）▼ 它们互相依偎 （帝企鹅幼崽在暴雪中挤在一起，摄影师 GuntherRiehle）▼ 在那些宽阔的营巢地 企鹅可以多达数十万只 成为南极大陆上最壮观的景象之一 （南乔治亚岛上的王企鹅，摄影师 黄国伟/德迈极地旅行）▼ 5 大型的海洋哺乳动物也接踵而来 例如有着细小耳朵的海狗 （摄影师 黄国伟/德迈极地旅行）▼ 体型臃肿的象海豹 （拍摄于St.AndrewsBay，摄影师 黄国伟/德迈极地旅行）▼ 还有喜欢凿洞的威德尔海豹 以及豹形海豹、食蟹海豹、罗斯海豹等等 （一只捕获猎物的威德尔海豹正钻出冰洞，摄影师 HelenBaird）▼ 胃口巨大的鲸鱼 也时常在南极海域出没 从喜食磷虾、重达吨的蓝鲸 到常以优美姿势跃出水面的座头鲸 再到顶级掠食者虎鲸 （座头鲸，摄影师 AriFriedlaender）▼ Ⅲ 就这样 “风”与“流”冰封了白色大陆 却又创造出了独特的生态系统 从单细胞的硅藻到成群的磷虾 从优雅的信天翁到最引人瞩目的企鹅 从种类众多的海豹到上百吨重的巨鲸 万物竞发、生机勃勃 堪称地球上最伟大的表演 （南极生态系统简化示意图） ▼ 而我们人类 只需要做一名安安静静的看客 （按照规定，人类需要与企鹅保持5米以上距离，此时旅行者已经停下脚步，仿佛一次会晤；摄影师 JenniferWressel）▼ 关于去南极旅行 不应只是浮光掠影、一看而过 我们建议大家选择有地理学家同行的旅行线路 中国长城站的建立者之一、曾16次赴南极考察的 中科院青藏高原研究所副所长 刘小汉研究员 在年11月11日带队奔赴南极三岛 （南极三岛包括福克兰群岛、南乔治亚岛、南极半岛，是南极与亚南极生物景观、冰山景观最密集的区域之一；下图为此次南极探索活动专属邮轮：庞洛） ▼ 有史以来，抵达南极点的中国人仅约人 也许，你也可以成为其中一员 星球研究所 一群国家地理控，专注于探索极致风光 感谢星球研究所 地理蹊 地理爱好者的家园 |
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