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本文经微信公众号“星球研究所”授权转载

所有署名摄影师作品均由著作权人授权发表


地球上最伟大的表演

文 | 星球研究所

本文经微信公众号“星球研究所”授权转载

所有署名摄影师作品均由著作权人授权发表


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


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;,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

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;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@Christopher Scotese,星球研究所加工修订


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;制图@Daniel R. Strebe)


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,原视频制作@Matt Owens,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,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@Robert Harding)


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4892米,是南极洲最高峰;摄影师@Kyle Thompson)


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;图片源自@NASA


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;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(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

(2015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

(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


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




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(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;制图@SV Medaris,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

(2010年在Weddell Sea拍摄的桌状冰山,宽度超过300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@Chris J Wilson)


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Elephant Island,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@Clement Vial/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

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,摄影师@David Doubilet)



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

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

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@Uwe kils)


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@Oceanwide Expeditions)



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

(3700万年前的巨企鹅与人类、现在的帝企鹅对比,图片源自@New Scientist)


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@Barbara Harmon,星球研究所标注)


从绅士般的王企鹅

(拍摄于Fortuna Bay,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Half Moon Island,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;影师@Gunther Riehle


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Brown Bluff,摄影师@Lorraine Turci/德迈极地旅行)


它们哺育后代

(帝企鹅,影师@Gunther Riehle)


它们互相依偎

(帝企鹅幼崽在暴雪中挤在一起,摄影师@Gunther Riehle)


在那些宽阔的营巢地

企鹅可以多达十万只

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. Andrews Bay,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@Helen Baird)


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,摄影师@Ari Friedlaender)



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@Jennifer Wressel)


...  The End  ...


星球研究所

一群国家地理控,专注于探索极致风光

来源:星球研究所(xingqiuyanjiusuo)

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