南极冰下都有啥?那里的百合都会跳舞!

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  作者:王自磐(自然资源部第二海洋研究所)

  来源:《知识就是力量》杂志

  46亿年前地球海洋诞生,从此生命的摇篮孕育出万物。从极地到赤道,海洋世界生机勃勃,形态各异。但长期以来人类对极地海洋知之甚少,在人们的想象中,只有温暖的海洋才能孕育出万紫千红的生命世界,而在两极冰雪之下的大海深处,怕是不会有多少生命之物了。但近几十年来,随着极地海域考察范围的逐渐扩大,尤其在南极海洋深处的研究增多,许多新物种不断被发现,过往的传统观念正在被科学新知所修正。有关南极海洋保护的理念,也在这个过程中得到更多的发展和完善。

  我曾17次赴南、北极参加考察探险活动,其中8次随“极星”号等国外考察船赴极地,在南极地区,我曾领略过“冰下草原”的奇幻景色,也曾见过形形色色的海底生物。接下来就让我们一起走进南极海底,探索鲜为人知的海底世界。

  “冰下草原”生物大聚会

  南极位于南半球高纬度极端寒区,也是全球最寒冷和暴风雪最频繁的地区,通常一年中有8~9个月的时间被茫茫浮冰和积雪所覆盖。长期以来人们一直认为,与热带品类繁多的海洋生物世界相比,南极海洋不仅生物多样性相对较低,其海洋食物链的结构也会相对简单。然而,近十几年中,随着许多新的物种不断被发现,这种传统观念正在受到严重的挑战。如此天寒地冻,海里还会有多少生命?飞鸟以及企鹅与海豹们又吃什么?其实,当你透过厚厚的冰层,就会惊奇地发现:绿色的海藻连片依附在崎岖不平的冰底,酷似肥美的“冰下草原”,冰下一片生机盎然的景象,与冰面上所见的寒风凛冽、荒芜萧条,给人以难以置信的巨大反差,一个充满奇幻景象的生命世界就此诞生。

  南极海底浅表层的底质环境通常以软泥底质、砂石混合底质或岩石类硬性底质环境为主。相比于岩石和砂石,沉降到海底的有机碎片和颗粒物更容易与海底淤泥混合,形成富含营养物质的软底层,进而为海藻、低等单细胞动植物,甚至大型生物等各种底栖生物提供生命活动所需的栖息环境和营养物质。因而,在软泥层底质结构的海底,更容易形成种类较多、密度也较大的生物分布景观。

  海洋中肉眼难以观察到的硅藻、蓝藻和绿藻、金藻等微型、微微型单细胞浮游植物,作为初级生产者的它们处于海洋生物地球化学过程的前哨,担负着直接从海水中吸收、利用溶解碳和其它物质与能量,并转化为生物物质,继而向生态系统更高层次传递和输送的第一道关卡。海水单细胞微藻密度大小影响到水体溶解二氧化碳的饱和度,由此影响海气界面二氧化碳的动态平衡,进而对温室效应起到调控作用。以原生动物和鞭毛藻为代表的异养单细胞生物,和桡足类、端足类、南极磷虾等以海洋微藻为食,作为低等次级生产者,绿色海藻为物质和能量进一步向高级消费群的转化、输送起到接力作用。

  南极海冰区,“冰下草原”——海洋真光层生物地球化学过程示意图。(供图/王自磐)

  夏季,是南极生命的黄金季节,更赋予海洋以旺盛的生命气息。威德尔海豹、象海豹、阿德雷企鹅,以及数以千万计的海鸟由北方回到它们的南方故地。它们虽然都在南极海岸栖息地繁衍生息,传宗接代,却永远不会离开有着养育之恩的大海的怀抱。灿烂的阳光为南极海洋初级生产者——浮游植物进行光合作用提供了充足的能量,海洋中的二氧化碳依靠它们吸收和转化。浮游硅藻的大量繁殖,为磷虾等次级生产者提供了丰富的食物。南极磷虾之所以被美誉为建造南极海洋生物金字塔的关键,完全是因为这些貌似平常的海洋小精灵,不仅是许多鱼类、头足类等处于食物链低端消费者的主要饵食,同时还担当着养活南大洋中包括海洋巨无霸——鲸类、海豹等哺乳动物,以及无数企鹅、贼鸥、燕鸥、信天翁等南极海鸟在内的高端消费群的生计。

  由于磷虾行踪诡秘,人类迄今仍不能确切测算出它的资源量。科学家们估算南极磷虾的储量可能在6.5亿~10亿吨。这一数字表明,磷虾的资源量是相当有限的,它可以捕捞,但必须严加控制。所以,当人们张开大网,在南大洋肆意捕捞磷虾之时,也要考虑到鲸类、海豹、鱼类和海鸟等以磷虾为食的大型南极动物们所构建的食物链及南极的生态平衡。

南极海洋生物金字塔,南极海洋食物链基本结构

  “另辟蹊径”的捕猎艺术

  如果我们再往南极的海底深处探寻,基于不同类型的地质结构,我们就会发现这又是一个由不同物种、群落和密度构成的生命世界。生活在这个食物链中的南极海洋底栖动物,也在这漫长的时间里进化出了许多“另辟蹊径”的捕猎艺术。蠕虫类的线虫、环节动物多毛类(沙蚕)、海参和海胆、贝类、等足类生物和虾、蟹等甲壳动物以营养丰富的软泥底质环境作为自己的“安乐窝”,进而吸引来其他以它们为食的肉食性动物,比如棘皮动物(海星、蛇尾、海参和海百合)以及大型贝类、底栖鱼类等。

  海底的智多星1号——南极栉水母

  南极栉水母的捕食撒手锏是它那能从反口端两侧释放出的两条长长的触手,触手侧肢上的粘细胞使其表面充满粘液,如果游走在南极栉水母的桡足类生物一不小心粘上了,它们就再也无法逃脱,最终成为南极栉水母的“盘中餐”。

  用毒液“守株待兔”的水螅‍

  除了依靠力量和智慧主动出击的捕食者,也有一些动物选择“守株待兔”,比如水螅。水螅舞动的触手就像在海中撒下的渔网,无论是鱼子鱼卵、还是水蚤,它们一旦触碰到这些触手就会被黏住,进而被水螅触手刺细胞释放的“注射毒剂”所麻痹,而后水螅便慢慢吞噬整个猎物,从此猎物便永无出头之日。

  淡水环境中,水螅用有毒刺的触手捕获游过身旁的水蚤,毒刺会将捕获物杀死,然后慢慢撕成碎片,吞噬、消化吸收。

  自带超凡的抗冻能力的伯纳奇冰鱼‍

  在罗斯海保护区冰冷的海底,生活着T·伯纳奇冰鱼,T·伯纳奇冰鱼血液中的糖蛋白分子含有一种能阻止血液冰晶生长的糖肽结构,能保持其体内的血液循环,避免其机体被冻结。而这种抗冻特性,确保这种鱼在冰冻环境中得以生存和保持一定的活力,并能穿梭于冰凌缝隙,捕捉它们爱吃的腔肠动物和小型软体动物等。

  留下人类最后一片净土

  全球气候变暖加速两级冰川退缩和冻土消融,导致海平面不断上升和海水盐度的稀释,加上海洋重大泄(漏)油事件频发和工业有害物质污染等,这些因素都能将海洋生态系统推入万劫不复的灾难,而最先遭遇不测的就是那些对海水温度、盐度变化和海水化学成分改变十分敏感的海洋微藻与低等生物群。这对极地海洋食物链而言无异于釜底抽薪,并直接导致海洋生态系统的瘫痪。海洋生物正遭遇巨大的生存危机,生命的绝唱通过食物链由低端向高端的蔓延,已一次次向人类发出种种警示!

  回溯我们对南极海洋的了解过程,本以为贫瘠的极地海洋,其实孕育着丰富和独特的生命体系。即使在科技飞速发展的今天,我们对海洋的了解仍只是沧海一粟。因此建立一个有效的全球海洋保护体系,保护已知的具有特殊生态意义的海域,毫无疑问是至关重要的。我们坚信,只有重视全球海洋生态环境保护,才能给全人类带来持续向善向好的发展。期待中国今后在全球建立海洋保护区方面,继续贡献大国力量。

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