北半球的夏至日,在南極洲是啥樣?

  新華社上海6月21日電(記者 張建松)6月21日是北半球夏至之日,也是南極洲最重大的節日——仲冬節。與北半球相反,過了今日,南極的黑夜與日遞減,白天漸次遞增。仲冬節,成為各國南極考察隊員約定俗成的共同節日。

廣袤的冰雪家園

神奇的南極「極晝月色」

  偏居在地球最南端的南極洲,由於獨特的地理位置,寒冷、乾燥、風速大、風暴頻繁、冰雪貯藏量多,是平均海拔最高的大陸。長久以來,生活在南極地區的生物,包括陸地、淡水、冰雪和海洋中的生物,是這片大陸的真正主人。

  在廣袤洪荒的極寒之地,極地生物在漫長的演化適應過程中,練就了哪些神奇本領?

  據上海交通大學海洋學院院長周朦教授介紹,在南極圈以內,即南緯66度33分以南的廣大區域,一年之中平均有3個月左右的極夜。在南緯90度處,則是半年極夜、半年極晝。在生命的漫長演化過程中,獨特的環境會孕育獨特的生物,造就生物的多種適應性。南極生物對環境的適應表現在多方面,主要有耐黑暗、抗低溫、耐高鹽、抗乾燥、抗紫外線輻射等。

帝企鵝的「幼兒園阿姨」

  例如,南極最著名的「形象大使」企鵝,之所以能在冰雪大陸世代生存繁衍,離不開適應低溫的特殊形態結構和特異生理功能。企鵝身披的羽毛分為內外兩層:外層為細長的管狀結構,內層為纖細的絨毛,對外能防止冷空氣侵入,對內能阻止熱量散失,絨毛層還能吸收貯存微弱的紅外線能量;企鵝體內厚厚的脂肪層,也為其保持體溫、抵抗寒冷提供了主要能源。

  企鵝是溫血動物,體溫一般恆定在37℃,為了適應嚴寒防止體溫散失,還進化出「同體異溫」本領,即身體的溫度比腳的溫度高。這是因為腳通常站在溫度較低的冰雪上,腳的溫度低,可降低熱量散失的速度。研究發現,隨著氣候變化,企鵝的棲息地面臨風雪及鄰近海域中生物種群分佈變化的挑戰,不得不出現大規模遷移。

Aldridge利企鵝(上)金圖企鵝(中)帽帶企鵝(下)

  南極磷蝦是南大洋生態系統中初級生產的主要消費者,同時又是魚類、烏賊、海豹、海鳥和鯨類的主要食物,在南極生態系統中起著至關重要的作用。到目前為止,科學家們仍不完全清楚南極磷蝦是如何度過南大洋寒冷、黑暗而漫長的冬季的。

  由於南大洋的冬季非常漫長,浮游植物缺少陽光而停止生長,南極磷蝦在相當長的時間內,難以獲得維持生命所需要的餌料。科研人員的現場觀測結果發現,南極磷蝦在沒有海藻的時候,能轉向捕食中小型浮游動物;實驗室進行培養實驗的結果還表明,南極磷蝦在沒有餌料的情況下,能存活200天左右的時間;在食物極其匱乏的情況下,南極磷蝦的身體能變小,出現「負生長」,靠消耗自己體內的脂肪來維持生命。

不懼嚴寒的南極海燕

單純可愛的南極海豹

壯觀的南大洋「海鳥部隊」

  南極冰藻是生長在南極海冰、海冰邊緣或海水中的一種微生物,是南極磷蝦在冬季的重要食物來源。嚴酷的極地環境,也造就了南極冰藻特殊的生物學特徵。

  海冰為南極冰藻的生長提供了合適的棲息地。在海冰形成過程中,海水中的南極冰藻從海水中析出,結合到冰中。許多種類的南極冰藻都能夠抵禦這種變化,形成明顯的海冰生物群落。在海冰的形成、冰體的生長和海冰融化的季節性周期中,南極冰藻必須經受光照輻射、溫度和鹽度巨大的梯度變化,才能成功生存下來。儲藏在海冰中的冰藻,在冬天成為南極磷蝦的「糧倉」。

  「許多在極端嚴酷的環境中成功生存的微生物,是依賴於一種或多種極端物化因子的極端生命形式,它們構成了地球生命形式的『獨特風景線』。其存在的原理與意義,為我們更好地認知生命現象、發展生物技術,提供了寶貴的知識源泉。」周朦說。

脆弱的南極生態

正在融化的冰山

  為「解碼」南極生命,加強對南極生態研究,上海交通大學和中國極地中心已簽署協議,合作籌建極地生態保護研究所。依託雙方高水平研究基地,聚焦南極生命、資源、環境、技術等內容開展科學研究。主要致力於開展極地環境和生命研究,冰下湖、深海和深冰中微生物生命和種群類型、代謝與演化過程與生態環境研究;全球氣候變化下生物種群遷移、適應及選擇與競爭機制研究;環境與生物協同演化機制及其與時空尺度的對應關係等。

  「深入研究南極等極端環境下的生命現象,有助於揭示生命起源、生命極限、生命本質、其他生命形式等一些重大問題,解碼其特殊的生理機制與分子基礎,今後或將對一些經典的生物學理論提出挑戰。」周朦說。

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