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南极无冰区发现数百只企鹅木乃伊 谁是害死它们的元凶

来源:科技日报    发布日期:2018-09-25

    憨态可掬的企鹅,受到很多人的喜爱。

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视觉中国

    作为企鹅的一种,在南极无冰区繁殖的阿德雷企鹅却面临诸多生存困难。夏季的暴雨、冰山的阻隔,现代生态学研究表明,这些都可能酿成企鹅幼鸟大量死亡的惨剧。

    此类事件在历史上是否存在?很不幸,中国科学技术大学极地环境研究室孙立广-谢周清教授小组的最新研究显示,上述惨剧曾经上演。过去千年里,两场大规模天气灾害,引发企鹅幼鸟大规模死亡的生态灾难事件。相关研究发表在最近出版的国际著名学术期刊《地球物理研究杂志:生物地球科学》上。

    这项研究的初衷是什么?研究的意义在哪?难度在哪?科技日报记者就此采访了相关人士。

    两项测试结果带来意外发现

    中国科学技术大学极地环境研究室开展企鹅研究已有20年历史。

    此次再探东南极,环南极企鹅生态环境深度研究成为新目标,作为团队新生代,论文第一作者、中国科学技术大学极地环境研究室博士生高月嵩的任务是研究历史上岛屿东、西方位上的企鹅聚居地是否发生过迁移,以及地形对迁移的影响。

    为了完成这项研究,高月嵩和澳大利亚的生态学家,在长半岛不同位置采集了一些粪土沉积剖面,希望通过碳-14测年和标型元素重建企鹅活动的年代范围。

    野外采样过程中,高月嵩注意到遍布半岛各处的废弃企鹅聚居地和数量惊人的小企鹅干尸,这后来被孙立广形象地比作企鹅“墓园”和木乃伊。

    事后高月嵩坦言,当时自己对此并不重视。

    “我认为每年有上万对企鹅在这繁殖,大量小企鹅难以养活是正常现象,这些木乃伊的年代应该很年轻。”高月嵩告诉记者,自己当时一心想要研究最初设定的问题,因此按照实验室惯常的研究流程做了碳-14测年和标型元素测试。

    大量测年结果表明,多个沉积剖面发育时代为2000年前到近3500年前,但剖面表层多有一个厚约20厘米的沉积物,它们是在距今750年同时产生的。

    “这是非常奇怪的。如果没有极端干湿事件,正常天气状态下沉积序列应该有均匀的沉积速率,也就是说,每沉积一定厚度消耗的时间相近。”高月嵩说。但剖面研究发现,地表20厘米以下每沉积1厘米需几十年到几百年,而20厘米以上的沉积,所消耗的时间近似为0。

    这表明,750年前当地的环境一定发生了很不寻常的事件。

    另一个测试指标——标型元素的含量分析结果也很不寻常。

    四个剖面中有三个剖面的顶部沉积物里都富集了磷和硫等企鹅粪土层的标志性元素。通常,这标志着企鹅种群数量的突然增高。其中一个剖面在顶部20厘米层位,不同寻常地发现了保存十分完整的小企鹅尸体。

    这是研究室20年研究中没有出现过的新情况。利用碳-14补测地表企鹅尸体年龄,证明大都距今750年。

    考察同时发现,长半岛另一块地方也有大片小企鹅木乃伊。年龄测试发现,它们均距今200年,可能经历了相同的灾难过程。

    强降雨事件引发小企鹅大规模死亡

    “墓园”中的小企鹅是饿死、淹死还是冻死的?条带状平行排列是生前排列还是死后保存?孙立广找到刑侦方面的专家,期待他们帮助找到导致企鹅死亡的“真凶”。遗憾的是,由于年代久远,目前技术可能无法对其进行解剖和精确辨识。

    在浏览高月嵩拍摄的数百张照片时,其中一张引起孙立广注意。照片上企鹅木乃伊和企鹅筑巢用的石子呈明显条带状平行排列,而且企鹅脑袋一致下偏,有着被强烈的水流冲刷过的痕迹。

    研究人员猜测,降水导致生态灾难。

    这种猜想并非毫无依据。未经换羽的小企鹅羽毛缺少油性物质,被雨水浸湿后极易被冻伤乃至死亡。

    但他们需要寻找更多证据来支持“降水假说”。

    一次偶然机会,高月嵩看到一篇文献提到,法国生态学家发现,2013年—2014年几场连续的降雪和南极罕见的降雨,导致法国站企鹅繁殖地当年孵化的几万只小企鹅无一生还。这确认了降雨会导致生态灾难。

    与此同时,他调研了大量资料,不仅证明强降雨导致小企鹅死亡的灾难事件,还连带证明,在距今750年前后,南极洲边缘部分地区曾经发生过降水量增大的过程。这是冷暖交替过程中发生的极端天气事件。

    按照猜想,如果历史上该地区发生过强降水,那就不可能是孤立事件,临近地区同样也会有降雨发生,一定能在附近的湖泊沉积中找到证据。

    在中山站站区20年的研究积累,为研究人员提供了水动力加强的证据,表明该地区发生过强降雨事件。

    合理预测可应对企鹅生存风险

    在孙立广看来,该研究的另一重要意义是发出警示,在全球气候变暖背景下,极端气候事件频发的可能性加大,尤其是降雨、降暴雨的概率增加,企鹅将面对新的生存挑战。

    因为现代全球气候正处于剧烈变化时期,气温、降水、极地海冰、天气现象等在短时间里频繁出现异常,寻找其规律,是现代气候学家一直探索的问题。

    长时间尺度的气候变化对企鹅生态的影响,是研究中一个非常重要的问题,研究发现长尺度的气候冷暖变化、大气环流、冰盖进退等气候环境因素,对企鹅聚落的繁荣和衰落有着不可抗拒的影响,由于长时间尺度的变化相对缓慢,一般不称之为“灾难事件”。

    与长时间尺度相比,短时间尺度的灾难性生态事件证据往往很难保存,因为灾难“作案现场”很容易被清除。

    “历史上发生过的气候事件与生态事件,一定会在海洋湖泊的沉积记录和冰芯里留下证据。”谢周清说,未来几年内,小组还要通过“以古论今”手段,在环南极范围内广泛寻找过去生态灾难事件记录,并对比研究其与气候事件的关系,认识气候变化对企鹅及南极生态系统所产生的影响,然后对未来气候、生态变化作出合理的预测和应对。“通过了解全球变化背景下,极端气候与生态事件的关系,才能有效地评估当今企鹅所面临的风险,这是一个长期的目标。”

编辑:蔡思颖
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