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象海豹以长长的象鼻而闻名,雄象海豹长达4米,体重3吨。雌象海豹的身型较小,体重大约600公斤。
对象海豹来说,回到陆地上是件辛苦的事。体重使它们很笨拙,不过在水里,它们的行动迅速而优美。(图1)
一年中象海豹会回到陆地两次,一次在10月上岸生育和生育后的交配;另一次是1月份到陆地上蜕皮毛。人们不太清楚其他10个月里它们如何在海洋中度过,这正是科学家要探索的秘密。
克里斯多弗(法国科学家)发起了揭示这些秘密的研究。每年12月来临时,他离开寒冷的法国,前往正值夏季的南半球。他们驶入印度洋的“40度风暴带”,向凯尔盖朗群岛进发。
在距离陆地数千公里的地方,位于印度洋上的岛屿是所有需要依托陆地生存的海洋动物的福地。而凯尔盖朗正是这样的岛屿,它为世界第二大象海豹群提供了栖息地。
克里斯多弗希望通过了解象海豹的生活,可以解释20世纪70年代那场象海豹灾难之谜。那时,到凯尔盖朗产仔大约有8万头雌象海豹,15年后减少到不足4万头。什么原因造成了象海豹的锐减?
之所以选择这个季节是因为象海豹此时将返回陆地蜕皮毛,此时,科学家们可以在它们身上安放记录装置,这些记录设备可以在象海豹身上保留一年左右。
象海豹是潜水能手。此前测量到的记录显示,它们最深可潜到水下1500米。象海豹一生中95%的时间生活在海平面以下,甚至睡眠中也能潜水。
象海豹潜水的深度、在海中停留的时间、精确数据的记录与实时传输等都是这一研究的重点。
克里斯多弗的团队在技术方面取得了重大进展,他们开始使用新一代阿戈斯信标。这种信标不仅可以跟踪象海豹,还可以全程记录象海豹的潜水动作。他们把阿戈斯信标安装在象海豹头部,测量它们游过水域的盐度和温度。这样,就可以知道象海豹在海洋中的生活和捕食区域。
克里斯多弗要找到体重300公斤～600公斤的年轻雄象海豹或成熟的雌象海豹。
麻药注射后,克里斯多弗有20分钟的时间执行任务,这期间他要严密观察研究对象的呼吸状况。
一个信标只有象海豹体重0.5%的重量,这不会影响它们的捕鱼能力。象海豹能很快适应信标的存在。
一只取名波波的象海豹犹豫了几秒钟后,开始执行任务,一次惊心动魄的大洋科考开始了。(图2)
2002年中国科技大学地理环境研究室主任孙立广教授,曾带领学生数出了36万根海豹毛,用来研究海豹的兴衰和环境变化之间的关系。
孙立广说,这些海豹毛是在沉积的地层中发现的,下面的年代老一些,上面的新一些。每个层次都有很多海豹毛,海豹毛的多少,反映了当时海豹的数量。
每一层里多少不一样,有的几百根,有的几千根。24位同学,4天时间数出36万根海豹毛。
根据海豹毛的数量变化,可以探讨1500年之内象海豹的数量变化。更重要的是通过分析海豹毛里汞的含量,可以得出人类文明发展的历史记录。
因为人类在文明发展过程中,发现、发展了冶金技术,其中金银的冶炼使用了汞。
比如发现美洲大陆后,开采了很多金矿,在冶炼黄金时,汞就向大气中挥发。汞被很多动物吸收,并在它们的毛中富集起来。等到独立战争开始后,这些矿都废弃了,冶金也就减少或停止了。大气、海水中汞含量就会减少,海豹毛中的汞含量就随之减少了很多。
在人类历史长河中,基督教文明、伊斯兰文明、距今2000年的意大利时期,以及工业化初期,冶金活动繁荣,汞的排放量显著增加。通过测算对比图,可以看出来它们之间的变化规律。
接下来的10个月里,克里斯多弗要实时监测波波的行动。
与此同时,在数千公里以外,其他的特殊服务者也开始加入到这次探险中。
在南太平洋,澳大利亚的马克·希戴尔已经注意到象海豹数量的减少,与上世纪70年代出现的情况相似。1970年～1985年这里也发生过与凯尔盖朗群岛相同的事件,占总数一半的25000头雌象海豹在麦夸里岛消失。
同一时期,在临近合恩角的南乔治亚岛上,世界上最大的象海豹群数量却没有任何改变。是什么原因让它们躲过了这场灾难?
只有对这3座岛同时进行调查研究才能回答这个问题,因此科学家们携手工作。
从波波那里返回的第一组数据肯定了象海豹卓越的潜水能力。这种能力可以帮助象海豹逃离它们的主要天敌——虎鲸。因为虎鲸只能潜到水下200米的深度。
象海豹的幼仔有时在第一次潜水前就遭遇天敌。它们是虎鲸可轻易获得的食物。
科学家并没有把虎鲸当作20世纪70年代象海豹大量消失的嫌犯。象海豹不会因为这种巨型海豚科动物的捕食而大量减少。
看到波波携带的信标回馈的数据,克里斯多弗十分放心。他们利用风暴前这短暂的平静时刻来装备最后一批“特殊服务者”。
不断发生的风暴经常迫使人们返回船舱,提醒他们这里为什么被称为“40度风暴带”。
在这一区域,冰冷的南极水流遭遇温暖的北方水流,两个巨大的水流交汇,这一海流温度的对抗被称为海洋锋。
这一区域有两个海洋锋,并且非常接近——亚南极锋和大洋锋。在相隔仅几公里的水域内,温度从16℃迅速降到4℃。
巨大的涡旋把冰冷的水流牵引到海面,有的则反方向运动,把温暖的水流推向水底。
冷水所携带的氧和营养物质促使藻类、浮游生物和鱼类的繁荣。鸟类、鲸鱼、海狮和象海豹都因此得到充足的食物。
1997年,凯尔盖朗群岛和克罗兹岛附近温度的升高引起大洋锋南移。
此时,科学家们通过近距离监视克罗兹岛的企鹅,发现气候变化对它们产生了灾难性影响。(图3)
企鹅被迫行程更远、潜水更深,到达大洋锋海区的时间更长,而给小企鹅带回的食物有所减少,70%的幼仔在它们的父母返回前就饿死了。
象海豹会不会像这些企鹅一样,也是海洋锋移动的受害者呢?20世纪70年代发生的气候变化会不会就是杀害凯尔盖朗象海豹的凶手?如今30年过去了,无法再找到证据来证明这一推断。
事实上,这种假设几乎是不成立的,因为象海豹的行为很快就证明这是错误的导向。
已经出发20天的麦夸里岛象海豹并没有在大洋锋停留,而是一直向南方前进。而凯尔盖朗象海豹也没有对大洋锋表示丝毫的兴趣。它们究竟要去哪里?凶手如果不是海洋锋,又会是什么?问题仍然没有答案。
孙立广在极地考察期间,和海豹有过近距离接触。
他们在南极一下飞机,第一眼看到的就是海豹,它们慵懒地躺在雪地上。南极的夏天,阳光灿烂,海豹在冰山上躺着,悠闲而潇洒。但它们打起架来也很厉害,互相追逐。
海豹发情期为了争夺配偶,一只雌海豹后面会跟着一群雄海豹。这是生存的竞争,是进化的需要,胜利者才能把它的基因传递下去。(图4)
象海豹争夺交配的争斗,主要靠身体相撞比高低。有时也会发出吼叫,进行威慑,浑厚的吼声,几公里外都能听得到。吼声越大,对雌海豹的魅力也就越大。
信息不断从波波和其他“特殊服务者”那里传来。
在澳大利亚的马克·希戴尔研究了服务者的轨迹后,得出了令人吃惊的结论。
一路象海豹沿着同一条轨迹快速前进,而另一路却在打盹。显然,它们的食物比较充足。
当象海豹开始寻找食物的航行时,就会消耗能量,而这些能量基本靠脂肪提供。象海豹会因此变瘦,漂浮力越来越低。而当象海豹找到食物后,它们会尽可能地增长脂肪,象海豹越肥,漂浮力就愈大。(图5)
马丁的工作成果显示那些前往大洋锋的象海豹会变肥,而那些继续南下的最多只能保持体重。很明显,它们的目标是前进得更远些。它们到底要去哪里呢?
当波波家族的部分成员还在岸上蜕皮的时候,勇敢的波波已经游了很远。
从波波那里传回的数据显示,它正潜入海下2200米的深度,这引起了大家的注意。
这是以往从未得到过的数据,这让科研人员根据相关数据,能准确判断出海洋上层热含量和淡水含量在较长时期内的变化。
克里斯多弗利用他的英国同事设计的制图法,实时跟踪波波和其他服务者的位置。
它们的前进轨迹只能用壮观来形容。最初的四周,它们从凯尔盖朗沿着南极海岸线游了3000公里,平均每天前进120公里。
海洋学者们非常兴奋。象海豹已经到达了人类很少涉足的海域。冬季由于冰原,船只无法抵达那一区域,而卫星图像则受到云层和冰面反射的严重干扰。所有放置在那里的探测装置都会在冰层形成的时候遭到破坏。
对技术困难一无所知的波波和伙伴们在冰水中勇往直前,那里丰富的鱼类资源让它们充满动力。
了解这一地区的自然规律对解读全球气候变化非常重要。
每年4月,北极进入漫漫长夜,海水温度下降到零下1.8℃,达到海水结冰点。大块的冰开始出现,最终连接成片,形成冰原。(图6)
海冰形成的过程中会排出盐分。这些盐集中在冰层底部,从而使那里的水比重增大。
因为重力,这些水开始缓缓下降,最后加速,直到大陆架边缘。
在水下4000米,巨大的冰水流开始千百年来不变的循环,在海平面和海床之间翻转。
这些洋流如何变化,它们在气候变化中的作用,以及这些变化怎样影响其他洋流。海洋学者希望数据可以告诉他们答案。
我们无法一天就了解这些现象。需要经过很长时间,通过庞大的数据量才能够得出有意义的结论。然而,象海豹已经为我们展现了光明的前景。到目前为止,只有它们才能增加这些至关重要的信息。
海豹属于海洋生物,是从陆地进入海洋生活的,它的祖先是什么样的呢?
达尔文的《进化论》提出,海洋里的哺乳动物来自于陆地。2009年4月28日英国《自然》杂志发表了一篇文章,加拿大科学家们在加拿大北极地区,发现了2000万年前一具行走的海豹骨架化石。
化石表明它可以行走,有强劲的腿、脚、五趾,但它的五趾是平的,趾之间可能有蹼,表明它既可以行走,又可以在水里游动。
这是一个重要的发现,再次证明了达尔文进化论的科学性。科学家推想,当初海豹在淡水河流、湖泊中靠行走抓鱼。当冰期到来的时候,河面、湖面冰封了,海豹逐渐走向海洋。在这个漫漫过程中,逐渐学会游泳,慢慢进入海洋世界。
孙立广说,生命都是从海洋走向陆地的,然后海豹再从陆地上回到海洋去。它的四只脚变成了鳍。更神奇的是为了生存,它不仅在水面游泳,用肺呼吸,也可以钻入海面下600米深处,长达一个小时。
若想取得象海豹在南极的捕食数据,要使用一种间接的方法。分析数百头象海豹的血液、爪印和胡须,这是信标无法提供的信息。
这些分析数据从哪里寻找线索呢?从碳和氢的稳定同位素。这些元素可以在动物的各种组织内找到。
海洋中的二氧化碳以两种形式存在,一种是碳-12,另一种是碳-13。它们是碳的两种稳定同位素。地点的不同,两种碳的组成比例会发生变化。越靠近南极,碳-13的含量就会越低。
藻类吸收碳元素,从而进入食物链,因此我们可以在象海豹的组织细胞里找到它。通过分析碳元素,我们可以得知象海豹在什么地方捕食。而分析氢元素我们能够知道它们捕获的是何种食物。
爪子、胡须和血液只能为科学家们提供两年内的信息,然而象海豹的寿命长达15年。
从哪里才能获得象海豹生命中全部的信息呢?牙齿。没有人会从活的动物嘴里拔牙,解决方法是找到有象海豹遗骸的地方。这个地方就是莱特曼诺夫主岛的东海岸沙滩。
走在四处分散的象海豹群里,克里斯多弗可以看到一些健壮的、处于繁殖期的雄象海豹,它们的体重大约2000公斤。它们在3个月前抵达这里,在激烈的争斗中捍卫与大约50头雌象海豹的交配权。
获得交配权要耗费巨大的能量,有时甚至会丧命。克里斯多弗希望能找到那些不幸者的遗骸。
同位素分析工作正在地球的另一侧,法国的南部展开。碳同位素的研究很快给我们带来惊人的消息。
雄象海豹和雌象海豹的食物类型在3岁或4岁之前是完全相同的。而从那以后,雄象海豹的食物发生变化,它们的体重成倍增长。
分析结果还显示,雌象海豹会食用一种很特殊的灯笼鱼。这种鱼生活在含氧量十分低的大海深处。
灯笼鱼用这种生活方式躲避那些靠水中氧生存的捕食者、其他鱼类或是乌贼。但是灯笼鱼为了适应这种缺少氧的生活,不得不减缓新陈代谢的速度,这使它们成为象海豹轻易就可捕到的美食。
研究者还发现,象海豹所食鱼类生活在它们能够寻找到的最冷水域,-2℃,比海水的结冰点还要冷五分之一摄氏度。(图7)
这么低温的水来自冰山之下。-10℃的冰山使下面的水温降低,因为冰山的压力这些水仍然会保持液体状态。科学家们猜测雄象海豹在那里捕鱼是因为低温会改变被捕鱼类的生理特性,让象海豹更容易捕捉到。
回到法国,克里斯多弗继续监测波波和其他服务者的航行。所有在2月抵达南极的象海豹仍旧停留在那里,它们已经在那里驻留了3个月。然而随着南极冬季的来临,克里斯多弗注意到这些象海豹的行为出现了异常。
雌象海豹们跟随北上的浮冰前进,而波波和其他年轻的雄象海豹仍沿海岸游行,冒着找不到可供呼吸冰洞的危险在冰下捕鱼。
克里斯多弗猜想,那些几个月后将要产仔的雌象海豹可能不想冒这样的风险。
在任何情况下,冰在象海豹的生活中都具有重要的影响力。广阔的冬季浮冰决定了来年春天生物种类的丰富性。在太阳回来之前,藻类利用冰层生长。而藻类养育了磷虾。浮冰层越厚,来年春天磷虾的数量会越多,各种鱼类也就会有更加充足的食物。
法国实验室的分析结果终于出来了。碳同位素的研究结果肯定了信标回传的数据。凯尔盖朗群岛和麦夸里岛的绝大多数象海豹前往南极捕食。克里斯多弗最终解释了上世纪70年代那场象海豹灾难:
大量数据表明,来自南乔治亚群岛的象海豹很少在南极捕食,绝大多数在大洋锋区域捕食。与此相反的是,来自凯尔盖朗和麦夸里岛的象海豹则大部分沿南极大陆海岸捕食。对南极的依赖性使它们更容易受南极气候变化的影响。灾难发生时,麦夸里群岛新生象海豹的存活率几乎是零,因为它们无法在南极海洋找到充足的食物而死亡,从而导致凯尔盖朗和麦夸里群岛象海豹数量的减少。
气候变化竟然会对极地环境和野生动物造成如此迅速而巨大的影响让我们不禁十分担忧,而目前观测到的数据丝毫不能确保将来不会再出现同样的灾难。象海豹(其他海豹很快也会加入它们之列),成为帮助人类了解我们的星球和预测气候变化的珍贵媒体。但实现这一目标还要经过很长一段时间。
希望我们的波波们别在执行任务时遭受损失。
数万头象海豹的死亡,完全是因为地球气侯变暖而造成的,让人甚感意外。除了这个气侯的影响之外,对海豹生存产生重大威胁的,还有哪些其它的因素?
比如栖息地的减少。很多科学家发现,原来海豹是全球性覆盖的,全世界已发现海豹18种,南极有5种,其它的都在北半球。海豹的数量和种类的减少,是在人类大量活动的最近1000年开始的。在1000年前,海豹的种类和数量可能非常多。
孙教授发现上世纪50年代到60年代禁止捕杀海豹后,海豹的数量突变,上升了,至今保持稳定的高值。这个成果将在《科学通报》发表,明确指出象海豹的数量变化与人类捕杀是有关系的。善待海豹,海豹数量增加;人类虐杀海豹,海豹数量就会减少。不但如此,从它的食谱里,吃的东西里面也反映出来:当人类大肆捕杀它的时候,它吃不下,就像人一样,心情不好胃口就不好,胃口不好导致了它碳同位素的营养基下降。
现在北极附近依然还有捕杀海豹的习俗。这里是爱斯基摩人的领地,捕杀海豹是他们的生存方式。从另一个角度看,由于全球气候变暖,北极熊减少,导致了海豹数量增加,如果不捕杀一部分海豹,也会形成生态灾难,过多的海豹也会对环境不利,它们的排泄物会污染海域。海水污染后,营养盐增加,可以导致浮游植物大量增加,破坏生态平衡。
对象海豹来说,回到陆地上是件辛苦的事。体重使它们很笨拙,不过在水里,它们的行动迅速而优美。(图1)
一年中象海豹会回到陆地两次,一次在10月上岸生育和生育后的交配;另一次是1月份到陆地上蜕皮毛。人们不太清楚其他10个月里它们如何在海洋中度过,这正是科学家要探索的秘密。
克里斯多弗(法国科学家)发起了揭示这些秘密的研究。每年12月来临时,他离开寒冷的法国,前往正值夏季的南半球。他们驶入印度洋的“40度风暴带”,向凯尔盖朗群岛进发。
在距离陆地数千公里的地方,位于印度洋上的岛屿是所有需要依托陆地生存的海洋动物的福地。而凯尔盖朗正是这样的岛屿,它为世界第二大象海豹群提供了栖息地。
克里斯多弗希望通过了解象海豹的生活,可以解释20世纪70年代那场象海豹灾难之谜。那时,到凯尔盖朗产仔大约有8万头雌象海豹,15年后减少到不足4万头。什么原因造成了象海豹的锐减?
之所以选择这个季节是因为象海豹此时将返回陆地蜕皮毛,此时,科学家们可以在它们身上安放记录装置,这些记录设备可以在象海豹身上保留一年左右。
象海豹是潜水能手。此前测量到的记录显示,它们最深可潜到水下1500米。象海豹一生中95%的时间生活在海平面以下,甚至睡眠中也能潜水。
象海豹潜水的深度、在海中停留的时间、精确数据的记录与实时传输等都是这一研究的重点。
克里斯多弗的团队在技术方面取得了重大进展,他们开始使用新一代阿戈斯信标。这种信标不仅可以跟踪象海豹,还可以全程记录象海豹的潜水动作。他们把阿戈斯信标安装在象海豹头部,测量它们游过水域的盐度和温度。这样,就可以知道象海豹在海洋中的生活和捕食区域。
克里斯多弗要找到体重300公斤～600公斤的年轻雄象海豹或成熟的雌象海豹。
麻药注射后,克里斯多弗有20分钟的时间执行任务,这期间他要严密观察研究对象的呼吸状况。
一个信标只有象海豹体重0.5%的重量,这不会影响它们的捕鱼能力。象海豹能很快适应信标的存在。
一只取名波波的象海豹犹豫了几秒钟后,开始执行任务,一次惊心动魄的大洋科考开始了。(图2)
2002年中国科技大学地理环境研究室主任孙立广教授,曾带领学生数出了36万根海豹毛,用来研究海豹的兴衰和环境变化之间的关系。
孙立广说,这些海豹毛是在沉积的地层中发现的,下面的年代老一些,上面的新一些。每个层次都有很多海豹毛,海豹毛的多少,反映了当时海豹的数量。
每一层里多少不一样,有的几百根,有的几千根。24位同学,4天时间数出36万根海豹毛。
根据海豹毛的数量变化,可以探讨1500年之内象海豹的数量变化。更重要的是通过分析海豹毛里汞的含量,可以得出人类文明发展的历史记录。
因为人类在文明发展过程中,发现、发展了冶金技术,其中金银的冶炼使用了汞。
比如发现美洲大陆后,开采了很多金矿,在冶炼黄金时,汞就向大气中挥发。汞被很多动物吸收,并在它们的毛中富集起来。等到独立战争开始后,这些矿都废弃了,冶金也就减少或停止了。大气、海水中汞含量就会减少,海豹毛中的汞含量就随之减少了很多。
在人类历史长河中,基督教文明、伊斯兰文明、距今2000年的意大利时期,以及工业化初期,冶金活动繁荣,汞的排放量显著增加。通过测算对比图,可以看出来它们之间的变化规律。
接下来的10个月里,克里斯多弗要实时监测波波的行动。
与此同时,在数千公里以外,其他的特殊服务者也开始加入到这次探险中。
在南太平洋,澳大利亚的马克·希戴尔已经注意到象海豹数量的减少,与上世纪70年代出现的情况相似。1970年～1985年这里也发生过与凯尔盖朗群岛相同的事件,占总数一半的25000头雌象海豹在麦夸里岛消失。
同一时期,在临近合恩角的南乔治亚岛上,世界上最大的象海豹群数量却没有任何改变。是什么原因让它们躲过了这场灾难?
只有对这3座岛同时进行调查研究才能回答这个问题,因此科学家们携手工作。
从波波那里返回的第一组数据肯定了象海豹卓越的潜水能力。这种能力可以帮助象海豹逃离它们的主要天敌——虎鲸。因为虎鲸只能潜到水下200米的深度。
象海豹的幼仔有时在第一次潜水前就遭遇天敌。它们是虎鲸可轻易获得的食物。
科学家并没有把虎鲸当作20世纪70年代象海豹大量消失的嫌犯。象海豹不会因为这种巨型海豚科动物的捕食而大量减少。
看到波波携带的信标回馈的数据,克里斯多弗十分放心。他们利用风暴前这短暂的平静时刻来装备最后一批“特殊服务者”。
不断发生的风暴经常迫使人们返回船舱,提醒他们这里为什么被称为“40度风暴带”。
在这一区域,冰冷的南极水流遭遇温暖的北方水流,两个巨大的水流交汇,这一海流温度的对抗被称为海洋锋。
这一区域有两个海洋锋,并且非常接近——亚南极锋和大洋锋。在相隔仅几公里的水域内,温度从16℃迅速降到4℃。
巨大的涡旋把冰冷的水流牵引到海面,有的则反方向运动,把温暖的水流推向水底。
冷水所携带的氧和营养物质促使藻类、浮游生物和鱼类的繁荣。鸟类、鲸鱼、海狮和象海豹都因此得到充足的食物。
1997年,凯尔盖朗群岛和克罗兹岛附近温度的升高引起大洋锋南移。
此时,科学家们通过近距离监视克罗兹岛的企鹅,发现气候变化对它们产生了灾难性影响。(图3)
企鹅被迫行程更远、潜水更深,到达大洋锋海区的时间更长,而给小企鹅带回的食物有所减少,70%的幼仔在它们的父母返回前就饿死了。
象海豹会不会像这些企鹅一样,也是海洋锋移动的受害者呢?20世纪70年代发生的气候变化会不会就是杀害凯尔盖朗象海豹的凶手?如今30年过去了,无法再找到证据来证明这一推断。
事实上,这种假设几乎是不成立的,因为象海豹的行为很快就证明这是错误的导向。
已经出发20天的麦夸里岛象海豹并没有在大洋锋停留,而是一直向南方前进。而凯尔盖朗象海豹也没有对大洋锋表示丝毫的兴趣。它们究竟要去哪里?凶手如果不是海洋锋,又会是什么?问题仍然没有答案。
孙立广在极地考察期间,和海豹有过近距离接触。
他们在南极一下飞机,第一眼看到的就是海豹,它们慵懒地躺在雪地上。南极的夏天,阳光灿烂,海豹在冰山上躺着,悠闲而潇洒。但它们打起架来也很厉害,互相追逐。
海豹发情期为了争夺配偶,一只雌海豹后面会跟着一群雄海豹。这是生存的竞争,是进化的需要,胜利者才能把它的基因传递下去。(图4)
象海豹争夺交配的争斗,主要靠身体相撞比高低。有时也会发出吼叫,进行威慑,浑厚的吼声,几公里外都能听得到。吼声越大,对雌海豹的魅力也就越大。
信息不断从波波和其他“特殊服务者”那里传来。
在澳大利亚的马克·希戴尔研究了服务者的轨迹后,得出了令人吃惊的结论。
一路象海豹沿着同一条轨迹快速前进,而另一路却在打盹。显然,它们的食物比较充足。
当象海豹开始寻找食物的航行时,就会消耗能量,而这些能量基本靠脂肪提供。象海豹会因此变瘦,漂浮力越来越低。而当象海豹找到食物后,它们会尽可能地增长脂肪,象海豹越肥,漂浮力就愈大。(图5)
马丁的工作成果显示那些前往大洋锋的象海豹会变肥,而那些继续南下的最多只能保持体重。很明显,它们的目标是前进得更远些。它们到底要去哪里呢?
当波波家族的部分成员还在岸上蜕皮的时候,勇敢的波波已经游了很远。
从波波那里传回的数据显示,它正潜入海下2200米的深度,这引起了大家的注意。
这是以往从未得到过的数据,这让科研人员根据相关数据,能准确判断出海洋上层热含量和淡水含量在较长时期内的变化。
克里斯多弗利用他的英国同事设计的制图法,实时跟踪波波和其他服务者的位置。
它们的前进轨迹只能用壮观来形容。最初的四周,它们从凯尔盖朗沿着南极海岸线游了3000公里,平均每天前进120公里。
海洋学者们非常兴奋。象海豹已经到达了人类很少涉足的海域。冬季由于冰原,船只无法抵达那一区域,而卫星图像则受到云层和冰面反射的严重干扰。所有放置在那里的探测装置都会在冰层形成的时候遭到破坏。
对技术困难一无所知的波波和伙伴们在冰水中勇往直前,那里丰富的鱼类资源让它们充满动力。
了解这一地区的自然规律对解读全球气候变化非常重要。
每年4月,北极进入漫漫长夜,海水温度下降到零下1.8℃,达到海水结冰点。大块的冰开始出现,最终连接成片,形成冰原。(图6)
海冰形成的过程中会排出盐分。这些盐集中在冰层底部,从而使那里的水比重增大。
因为重力,这些水开始缓缓下降,最后加速,直到大陆架边缘。
在水下4000米,巨大的冰水流开始千百年来不变的循环,在海平面和海床之间翻转。
这些洋流如何变化,它们在气候变化中的作用,以及这些变化怎样影响其他洋流。海洋学者希望数据可以告诉他们答案。
我们无法一天就了解这些现象。需要经过很长时间,通过庞大的数据量才能够得出有意义的结论。然而,象海豹已经为我们展现了光明的前景。到目前为止,只有它们才能增加这些至关重要的信息。
海豹属于海洋生物,是从陆地进入海洋生活的,它的祖先是什么样的呢?
达尔文的《进化论》提出,海洋里的哺乳动物来自于陆地。2009年4月28日英国《自然》杂志发表了一篇文章,加拿大科学家们在加拿大北极地区,发现了2000万年前一具行走的海豹骨架化石。
化石表明它可以行走,有强劲的腿、脚、五趾,但它的五趾是平的,趾之间可能有蹼,表明它既可以行走,又可以在水里游动。
这是一个重要的发现,再次证明了达尔文进化论的科学性。科学家推想,当初海豹在淡水河流、湖泊中靠行走抓鱼。当冰期到来的时候,河面、湖面冰封了,海豹逐渐走向海洋。在这个漫漫过程中,逐渐学会游泳,慢慢进入海洋世界。
孙立广说,生命都是从海洋走向陆地的,然后海豹再从陆地上回到海洋去。它的四只脚变成了鳍。更神奇的是为了生存,它不仅在水面游泳,用肺呼吸,也可以钻入海面下600米深处,长达一个小时。
若想取得象海豹在南极的捕食数据,要使用一种间接的方法。分析数百头象海豹的血液、爪印和胡须,这是信标无法提供的信息。
这些分析数据从哪里寻找线索呢?从碳和氢的稳定同位素。这些元素可以在动物的各种组织内找到。
海洋中的二氧化碳以两种形式存在,一种是碳-12,另一种是碳-13。它们是碳的两种稳定同位素。地点的不同,两种碳的组成比例会发生变化。越靠近南极,碳-13的含量就会越低。
藻类吸收碳元素,从而进入食物链,因此我们可以在象海豹的组织细胞里找到它。通过分析碳元素,我们可以得知象海豹在什么地方捕食。而分析氢元素我们能够知道它们捕获的是何种食物。
爪子、胡须和血液只能为科学家们提供两年内的信息,然而象海豹的寿命长达15年。
从哪里才能获得象海豹生命中全部的信息呢?牙齿。没有人会从活的动物嘴里拔牙,解决方法是找到有象海豹遗骸的地方。这个地方就是莱特曼诺夫主岛的东海岸沙滩。
走在四处分散的象海豹群里,克里斯多弗可以看到一些健壮的、处于繁殖期的雄象海豹,它们的体重大约2000公斤。它们在3个月前抵达这里,在激烈的争斗中捍卫与大约50头雌象海豹的交配权。
获得交配权要耗费巨大的能量,有时甚至会丧命。克里斯多弗希望能找到那些不幸者的遗骸。
同位素分析工作正在地球的另一侧,法国的南部展开。碳同位素的研究很快给我们带来惊人的消息。
雄象海豹和雌象海豹的食物类型在3岁或4岁之前是完全相同的。而从那以后,雄象海豹的食物发生变化,它们的体重成倍增长。
分析结果还显示,雌象海豹会食用一种很特殊的灯笼鱼。这种鱼生活在含氧量十分低的大海深处。
灯笼鱼用这种生活方式躲避那些靠水中氧生存的捕食者、其他鱼类或是乌贼。但是灯笼鱼为了适应这种缺少氧的生活,不得不减缓新陈代谢的速度,这使它们成为象海豹轻易就可捕到的美食。
研究者还发现,象海豹所食鱼类生活在它们能够寻找到的最冷水域,-2℃,比海水的结冰点还要冷五分之一摄氏度。(图7)
这么低温的水来自冰山之下。-10℃的冰山使下面的水温降低,因为冰山的压力这些水仍然会保持液体状态。科学家们猜测雄象海豹在那里捕鱼是因为低温会改变被捕鱼类的生理特性,让象海豹更容易捕捉到。
回到法国,克里斯多弗继续监测波波和其他服务者的航行。所有在2月抵达南极的象海豹仍旧停留在那里,它们已经在那里驻留了3个月。然而随着南极冬季的来临,克里斯多弗注意到这些象海豹的行为出现了异常。
雌象海豹们跟随北上的浮冰前进,而波波和其他年轻的雄象海豹仍沿海岸游行,冒着找不到可供呼吸冰洞的危险在冰下捕鱼。
克里斯多弗猜想,那些几个月后将要产仔的雌象海豹可能不想冒这样的风险。
在任何情况下,冰在象海豹的生活中都具有重要的影响力。广阔的冬季浮冰决定了来年春天生物种类的丰富性。在太阳回来之前,藻类利用冰层生长。而藻类养育了磷虾。浮冰层越厚,来年春天磷虾的数量会越多,各种鱼类也就会有更加充足的食物。
法国实验室的分析结果终于出来了。碳同位素的研究结果肯定了信标回传的数据。凯尔盖朗群岛和麦夸里岛的绝大多数象海豹前往南极捕食。克里斯多弗最终解释了上世纪70年代那场象海豹灾难:
大量数据表明,来自南乔治亚群岛的象海豹很少在南极捕食,绝大多数在大洋锋区域捕食。与此相反的是,来自凯尔盖朗和麦夸里岛的象海豹则大部分沿南极大陆海岸捕食。对南极的依赖性使它们更容易受南极气候变化的影响。灾难发生时,麦夸里群岛新生象海豹的存活率几乎是零,因为它们无法在南极海洋找到充足的食物而死亡,从而导致凯尔盖朗和麦夸里群岛象海豹数量的减少。
气候变化竟然会对极地环境和野生动物造成如此迅速而巨大的影响让我们不禁十分担忧,而目前观测到的数据丝毫不能确保将来不会再出现同样的灾难。象海豹(其他海豹很快也会加入它们之列),成为帮助人类了解我们的星球和预测气候变化的珍贵媒体。但实现这一目标还要经过很长一段时间。
希望我们的波波们别在执行任务时遭受损失。
数万头象海豹的死亡,完全是因为地球气侯变暖而造成的,让人甚感意外。除了这个气侯的影响之外,对海豹生存产生重大威胁的,还有哪些其它的因素?
比如栖息地的减少。很多科学家发现,原来海豹是全球性覆盖的,全世界已发现海豹18种,南极有5种,其它的都在北半球。海豹的数量和种类的减少,是在人类大量活动的最近1000年开始的。在1000年前,海豹的种类和数量可能非常多。
孙教授发现上世纪50年代到60年代禁止捕杀海豹后,海豹的数量突变,上升了,至今保持稳定的高值。这个成果将在《科学通报》发表,明确指出象海豹的数量变化与人类捕杀是有关系的。善待海豹,海豹数量增加;人类虐杀海豹,海豹数量就会减少。不但如此,从它的食谱里,吃的东西里面也反映出来:当人类大肆捕杀它的时候,它吃不下,就像人一样,心情不好胃口就不好,胃口不好导致了它碳同位素的营养基下降。
现在北极附近依然还有捕杀海豹的习俗。这里是爱斯基摩人的领地,捕杀海豹是他们的生存方式。从另一个角度看,由于全球气候变暖,北极熊减少,导致了海豹数量增加,如果不捕杀一部分海豹,也会形成生态灾难,过多的海豹也会对环境不利,它们的排泄物会污染海域。海水污染后,营养盐增加,可以导致浮游植物大量增加,破坏生态平衡。