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对不起,我去四川了,别再来找我了...

南极:遍地风流

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2015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1821年2月7日

海豹猎手约翰·戴维斯(John Davis)

驾船登陆它的边缘一角算起

人类与南极的接触不足

200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1895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2012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

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)


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)


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)



2500万年前

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)


它面积高达1400万平方千米

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(Furious Fifties/Screaming Sixties)

(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2012年12月-2013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)


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600-2000千米

深达2-4千米的超级洋流

南极绕极流(Antarctic Circumpolar Current)

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

100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2006年7-12月的南极绕极流)


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)


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4892米,是南极洲最高峰)


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4285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)


当大雪堆积超过千万年

即距今

1400万年前

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2300米

最厚之处可以达到4700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)


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(Katabatic wind)

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;2009年9月16日卫星拍摄的特拉诺瓦湾Terra Nova bay,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

(2015年9月21日的南极海冰范围)


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

(2013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)


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

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)


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”)


冰流继续向前,延伸至海面之上

便会形成冰架(Ice Shelf)

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)


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)


当这种冰架的前缘断裂

所形成的冰山往往呈现桌状

(2010年在Weddell Sea拍摄的桌状冰山,宽度超过300米)


可以高达数百米

(注意冰面上的企鹅)


在海浪、狂风的不断侵蚀下

变得形态万千


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


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)


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



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Pleneau Bay,海水因充满藻类而呈现绿色)



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

 


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



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)


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



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)


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)


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

(3700万年前的巨企鹅与人类、现在的帝企鹅对比)


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)


从绅士般的王企鹅

(拍摄于Fortuna Bay)


到“浑身是戏”的帽带企鹅

(拍摄于Half Moon Island)


再到高大、坚毅的帝企鹅

(拍摄于Gould Bay;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;)


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)


或是双栖双宿、浓情蜜意

(交配中的阿德利企鹅,拍摄于Brown Bluff)


它们哺育后代

(帝企鹅)


它们互相依偎

(帝企鹅幼崽在暴雪中挤在一起)


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)

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


体型臃肿的象海豹

(拍摄于St. Andrews Bay)


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)


胃口巨大的鲸鱼

也时常在南极海域出没

从喜食磷虾、重达200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)




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)


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

将于今年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)


该线路由德迈国际旅行机构组织

德迈于2001年成立

是极地旅行的顶尖品牌

曾累计带领2000人到达南极

而且每年都会邀请各领域名家同行

近期南极线路还包括

南极半岛专线、南极点专线

有史以来,抵达南极点的中国人仅约100人

也许,你也可以成为其中一员

分类:地理科普
标签: 南极

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