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南极洲的生命交响曲

发布时间:2009年07月27日  编辑:黄满荣

bet36365线路检测中心 黄满荣

南极洲,七大洲中最后一个被人类发现、唯一没有土著人居住的大陆。那里气温很低,寒风呼啸,终年冰雪覆盖,一片银白色,这一点“地球人都知道”。具体说来,南极洲是世界上最冷的地区,年平均气温为零下25度,最冷月平均温度只有零下62。到目前为止,地球上观测到的自然状态下最低气温为零下89.6,这是19837月在新西兰南极观测站“万达”记录到的。在这样的低温下,如果把一杯水泼向空中,落下来的会是一片冰晶。南极洲也是世界上风暴最频繁、风力最大的地区,年平均风速19.4/秒,相当于8级风力。法国迪尔维尔站曾观测到风速达100/秒的飓风,是迄今世界上记录到的最大风速。此外,南极年降雪或降雨量不足50毫米,因此,南极也是地球上最大的“沙漠”和干燥地区。也许有人会问,南极不是到处都是冰吗?怎么说它是沙漠和干旱呢?这个问题的答案在于沙漠的定义。根据定义,只要一个地区的年降水量小于254毫米就可以称之为沙漠,大家所熟知的撒哈拉沙漠的年降水量为不足100毫米。此外,从生物学的角度来看,固状水是不能为生物所利用的,而南极的低温,又使得冰很难融化成水,因此即使拥有如此巨大的水资源,也只能望“冰”兴叹,不得不面临干旱的困境。

低温、风暴及干旱使得动植物在南极大陆极难生存,但是,这并不意味着那里就是生命的禁区。事实上,科学家发现的化石表明,南极在三千万年前是个气候温和、草木丰茂的大陆,但到了两千八百万年前,南极冰盖逐渐形成,绝大多数的动植物便相继灭绝。

逝者已矣,来者可追。虽然,开花植物如今仅分布于南极半岛北端和南极大陆周围的海洋性岛屿上,而大陆已不存在开花植物,但是仍然有大量的其他动植物类群,在那里展示顽强的生命力,谱写生命的赞歌。其中最为引人注目的就是地衣。

地衣是由真菌和藻类或蓝细菌几种截然不同的生物共生而成的复合体。这里说的蓝细菌就是大家熟知的蓝藻,现代分类学研究证明,它们属于细菌。因此,严格地说,地衣并不属于植物界;在现代分类系统中,它们属于真菌界。但是,为了行文的方便,本文仍按传统观点,将其视为植物。

在所有的植物中,地衣是最适应极地极端环境的。地衣在南极繁茂生长的客观原因是那里没有苔藓和高等植物的竞争,并且远离人类社会的工业污染;主观原因则是它们对极端环境的适应性,而这是最重要的。地衣体中的共生菌为复合体吸取水分和盐分,交织的菌丝通常将共生藻或蓝细菌包围,从而为它们提供机械保护。有些共生藻或蓝细菌适应在弱光照下生长,强光则对其造成损害,菌丝可以适当地降低光照强度,从而有利于这些藻或蓝细菌的生命活动。共生藻或者蓝细菌则负责有机营养(比如碳水化合物)的合成,有些蓝细菌还可以固定大气中的氮以供地衣和其他植物利用,因而增加土壤肥力。这种近乎完美的分工合作机制,使得地衣可以在最艰苦的环境中生存,因而被称之为“先锋植物”。

地衣在南极的生存策略是营造小小的“绿洲”。在南极这样干旱的情况下,它们选择在相对潮湿的微环境中生长,如岩石的凹槽或者岩石之间的缝隙处。由于有地衣生长的缘故,岩石凹槽等处会增加对阳光的吸取,增加局部的温度。当雪片或冰晶掉落在岩石凹槽或缝隙处的时候,它们就容易被融化,从而为地衣带来甘汁。

具备如此美妙的合作机制和生存策略,地衣成为了南极大陆最成功的陆地植物,是那里的优势类群和地表植被的主要组成部分,一些地衣种类甚至生长在离南极点仅有400公里的地方,从而在冰冷的地带形成了一条亮丽的风景线。目前,研究人员已经从南极描述了380个地衣分类群,其中常见的松萝,地衣体黄绿色或金黄色,通常高数厘米,具有树杈状的分枝,很像一簇簇漂亮的盆景。它们着生于岩石上,每年大约只有120天合适生长,因此生长速度非常缓慢,每年只有0.011毫米。长到5厘米的高度,就要漫长的数百年甚至上千年。为了生存,生命竟是如此的隐忍!

除了地衣,在大陆的地表还顽强的生长着大约90种苔藓。相对于地衣,苔藓的生长和繁殖离不开水。因此,苔藓通常聚集在一起以收集和保持尽量多的水分。它们将因蒸发而丧失的水分降低到最小程度,同时,当环境中出现了可用水的时候,它们会以最快的速度利用它。在具备了合适条件的数小时内,苔藓就可以进行光合作用,并在很短的时间内完成生活史。

相对于南极陆地,南极海洋的环境则不存在前述的问题,因此生物在这里充分发育起来。根据“海洋生物普查”项目(请参见本刊2008年第3期“深海物种发现之旅”一文)今年发布的数据,南极海域目前已编目的仅动物就达75000种,其中至少有235种是南极海域和北极海域共有的。丰富的生物多样性形成复杂的食物链。藻类等浮游植物是南极海域食物链的基础。到了春天和早夏的时候,它们的数量快速增加,为包括磷虾在内的浮游动物提供食物,后者则又是鱼类、海豹、鲸鱼和企鹅的食物来源。

“南极海洋生物普查”子项目的科研人员收集了来自近百万个地点的生物学数据。数据分析表明,南极海底的生命世界可能代表了一个独立的、特殊的生物区系。除了丰富的生物多样性之外,科学家利用新的分子生物学方法揭示出,在数百万年的冰川进退循环中,南极还有可能是新物种的“孵化基地”。调查发现,数种章鱼总是重复地扩散至深海,它们的迁徙路线正好与三千万年间冰川消退的路线相符。科学家现在相信,许多现在生活在稍北面海域的海蜘蛛、等足目动物和其他类群中的新物种,就是来自南极。当冰川扩张,将南极封闭起来的时候,这些物种被隔离并进化成新的物种;当冰川消退的时候,它们就沿着现在章鱼迁徙的路线向北面的海域扩散。在这样冰川进退的过程中,不断有新的物种补充到外沿海域中。

说到南极生物,不能不提到大家熟知的企鹅。在进化的长河中它们已经适应了南极的严寒和狂风,并成为南极的象征。这种憨态可掬的鸟,早已失去了飞行的能力,但是它们却是游泳健将。要在8级以上大风中飞行,的确不是件容易的事情,因此放弃飞行实在是很明智的选择。而到了春季和早夏,当海域中的浮游动植物开始繁荣的时候,那里就是它们宣示活力的舞台,在那里,它们可以尽情地展现各种娴熟的泳技和优雅的泳姿。此外,每年的春季,会有30多种鸟类会光临南极,其中大部分的类群会造访自己相对固定的地点。它们,与其他的生物一道,在最艰苦的环境中,奏响生命的凯歌。

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