地球上最偉大的表演
文章來源：星球研究所 文 | 星球研究所
從走出非洲到佔據每一塊大陸、每一座海島現代人類對地球的開拓已經超過7萬年
我們一代代繁衍、一代代生息一代代大刀闊斧重塑地球這顆星球上的任何一處地方
我們都有足夠的理由將其稱為人類家園
（7萬年是以智人走出非洲為起點計算；下圖為2015年10月12日NASA月球勘測軌道飛行器LRO拍攝的“地出”畫面，拍攝點為月球軌道，畫面下方為月球康普頓環形山，畫面上方的地球恰好展現出人類起源的非洲）
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唯有位於地球最南端的
南極大陸
是個例外
從1821年2月7日
海豹獵手約翰·戴維斯（John Davis）
駕船登陸它的邊緣一角算起
人類與南極的接觸不足
200年
它生存環境極為惡劣
至今沒有永久性居民
更像是一個被人類剛剛闖入的
異星世界
（關於人類第一次登陸南極大陸的時間，學界仍有爭議，沒有爭議的登陸記錄是1895年，相比之下又晚了70多年；因為對南極洲存在領土主張，阿根廷、智利等國曾安排女性在南極生產，誕生所謂的“南極寶寶”，至今已超過10人，但國際社會一般不認可其永久居民的身份；下圖為南極洲位置示意圖，純白色為南極大陸及冰架，淺白色為2012年海冰覆蓋範圍，綠色大陸為南美洲，圖片源自@NASA）
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然而就是這樣一個不宜居住的異域
卻孕育出了完全不同於人類世界的另一種繁華
它擁有全球最為獨特的生態系統
包括全球數量最大、繁衍最成功的動物
在極為荒蕪、冷酷的自然條件下生生不息
堪稱地球上最偉大的表演
這一切並非與生俱來
而是要從南極大陸的“風”“流”說起
Ⅰ
2億年前
地球上的陸地主要由兩部分構成
勞亞古陸（Laurasia）盤踞北半球
南極、非洲、南美洲
印度、澳大利亞等地則連成一片
共同構成了南方大陸
岡瓦納古陸（Gondwana）
（圖片源自@維基百科）
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雖然同樣位於極地
但此時的南極遠沒有今天這般寒冷
而類似於今天從北京到漠河的氣候
銀杏、松柏、蕨類、蘇鐵等植物生長茂盛
森林綿延、綠草如茵
各種古獸繁衍其間
甚至大批恐龍也在之後遷徙而來
一時間物種昌盛、萬象更新
（下圖為水龍獸，是2億年前南極大陸上的代表性動物，身長從0.6米到2.5米不等，上下頜前端可能有喙狀嘴，用來切碎植物，兩顆長牙自上頜延伸出來，成為它的顯著標志；圖片源自@Dinopedia）
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如若照此發展
也許我們今天看到的南極
與亞歐大陸並不會有太大的差別
但是
1億多年前
關鍵性的轉折出現了
岡瓦納古陸開始分裂
澳大利亞、非洲、南美洲等陸塊紛紛向北漂移
印度次大陸更是如箭離弦般
向亞歐大陸飛速撞去
只有南極陸塊孤零零地留在原地
（1.4億年前至今的板塊運動示意圖，原視頻製作@Christopher Scotese，星球研究所加工修訂）
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2500萬年前
隨著南美洲與南極洲最後勾連的手指
被板塊運動的洪荒之力無情切斷
一個以南極點為中心
四面環海、特立獨行的大陸
南極大陸
誕生了
（下圖中：南美大陸與南極大陸各自向對方伸出了一條細長的陸地，彷彿是剛剛分離的手指，兩個手指之間即是德雷克海峽；與我們平常所見的地圖不同的是，它採用皮爾斯梅花投影法制作，可以更好地展現南極與其他大陸的關係；白色曲線分別為經線、緯線；製圖@Daniel R. Strebe）
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它面積高達1400萬平方千米
比中國或美國的國土面積還要高出50%
（南極大陸與美國本土對比圖，圖片源自@NASA）
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南極大陸四周沒有其他陸地、山嶽的阻隔
“風”率先降臨
它自西向東環繞南極一週
無遮無攔的海面上風力時常高達7級以上
人稱咆哮西風帶（Furious Fifties/Screaming Sixties）
（西風帶的形成與地球自西向東的自轉等因素有關，南極與其他大陸的分離極大加強了風勢；下圖為2012年12月-2013年3月環繞南極的西風帶示意圖，數據源自美國國家海洋和大氣管理局NOAA，原視頻製作@Matt Owens，星球研究所加工修訂）
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強風吹動海面，形成海浪
大小海浪又匯聚為更強大的洋流
洋流環繞南極，同樣無遮無攔
流速越來越快，規模也越來越大
最終形成了一個寬600-2000千米
深達2-4千米的超級洋流
南極繞極流（Antarctic Circumpolar Current）
這便是“流”
它是世界上最大的洋流系統
流量超過全球所有河流總徑流量的
100倍
（南極繞極流不同位置的流量有差異，此處以德雷克海峽為準計算；南極繞極流的形成原因還包括地球自轉；下圖為2006年7-12月的南極繞極流，原視頻製作@NASA）
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咆哮西風帶、南極繞極流
共同構成了南極大陸的外圍屏障
風雷滾滾、海浪洶洶
至今仍是許多南極航海家、旅行者的“噩夢”
（正在通過德雷克海峽的船隻與巨浪，是世界上最危險的航道之一，攝影師@Robert Harding）
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更重要的是
“風”與“流”兩大屏障將整個南極包裹在內
來自北方的暖流難以進入
內部的寒流亦難外散
內外熱量交換受阻
南極大陸幾乎被“封印”其中
氣候開始加速變冷
大量降雪紛紛飄落、終年累積
高山上率先發育出巨大的冰川
將山峰切割得尖削凌厲
（北極要比南極溫暖得多，墨西哥灣暖流可以直抵北冰洋，北緯78度全球最靠北的城市斯瓦爾巴冬季溫度比南極同緯度高出20度；下圖為埃爾斯沃思山脈群山，其中文森峰海拔4892米，是南極洲最高峰；攝影師@Kyle Thompson）
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就連那些燥動不安的火山
也被冰雪包圍
（從太空拍攝的南極火山群，下方火山口最突出者為西德利火山，海拔4285米，是南極洲海拔最高的火山；照片上看似狹小的火山口，實際寬度超過5千米；圖片源自@NASA）
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當大雪堆積超過千萬年
即距今
1400萬年前
南極98%的陸地
都被巨大的冰蓋所籠罩
（超大面積的冰川像蓋子一樣覆蓋陸地，是為冰蓋；下圖為NASA根據衛星圖像合成的南極冰蓋圖，冰蓋反射陽光，呈現出一種激動人心的珍珠光澤，大陸伸出的一角為南極半島，大陸中部巨大山脈為橫貫南極山脈）
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冰蓋平均厚度高達2300米
最厚之處可以達到4700米
相當於將3個泰山高度的冰雪疊加
巨大的重量壓迫陸地下陷
甚至嚴重低於海平面
（冰蓋厚度數據為現今的數據；下圖為去除冰川后的南極陸地示意圖，約50%的陸地將被海水淹沒；圖片源自@NASA）
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另一方面
覆蓋南極大陸的冰蓋
如同一頂中間高、四周低的帽子
帽頂的空氣因受冷而密度增大
沿著帽子的斜面急劇下滑
“風”再次形成
它名為下降風（Katabatic wind）
是地球上威力最大的風暴之一
其肆虐迅猛，所到之處物毀土崩
它呼嘯著抵達海岸，橫掃大洋
（目前地球上測得的最大風力便在南極，因此它又被稱為風極；2009年9月16日衛星拍攝的特拉諾瓦灣Terra Nova bay，下降風在海面上留下了清晰的痕跡，圖片源自@NASA）
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下降風極為寒冷
再加上其他諸多因素
海洋也跌入酷寒之中
從太空俯瞰
地球開始上演一場壯觀的“新裝發佈會”
白色的海冰正向四面八方擴展
似乎要讓藍色星球換新顏
（2015年9月21日的南極海冰範圍，圖片源自@NASA）
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海冰厚達2米
陳年的冰層更是能達到5米
它們互相擠壓摩擦，嘎嘎作響
即便最強大的破冰船也只能擇機而行
（2013年中國南極科考船雪龍號曾被海冰圍困，最後在風向轉變海冰散開後，才得以脫身；下圖為澳大利亞的一艘破冰船在南極麥克默多灣行駛的畫面）
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冰封的大陸、凍結的海水
南極已經徹底由綠色天地
轉變為萬物肅殺的冰雪世界
曾經生機勃勃的動植物
包括陸生動物、大多數魚類都走向了滅絕
（下圖為畸齒龍化石，曾於1億年前生活於南極；圖片源自@維基百科）
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貧瘠荒蕪，一片死寂
生命就這樣結束了嗎？
（南極徒步者，攝影師@周哲峰/德邁極地旅行）
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當然不是
因為一場“風”與“流”造就的生命大戲即將上演
南極便是生命的秀場
Ⅱ
覆蓋南極的巨大冰蓋並非靜止不動
而是會從高處向低處流動
形成冰流
（南極冰流示意，原視頻製作@NASA）
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當冰流到達海岸
會在海岸邊矗立起巨大的“冰牆”
（帆船與海岸“冰牆”，攝影師@黃國偉/德邁極地旅行）
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冰流繼續向前，延伸至海面之上
便會形成
冰架（Ice Shelf）冰架斷裂，在海面上四處漂浮
是為冰山（Iceberg）
（冰架冰山形成示意圖，以南極羅斯海為例；注意冰山與海冰不同，冰山由陸地上的冰川形成，而海冰由海水直接凍結形成；製圖@SV Medaris，星球研究所標註）
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南極大陸邊緣74%的海域
都被連綿不絕的冰架覆蓋
（請將手機橫屏觀看，攝影師@柳葉刀）
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當這種冰架的前緣斷裂
所形成的冰山往往呈現
桌狀（2010年在Weddell Sea拍攝的桌狀冰山，寬度超過300米，圖片源自@德邁極地旅行）
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可以高達數百米
（注意冰面上的企鵝，攝影師@Chris J Wilson）
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在海浪、狂風的不斷侵蝕下
變得形態萬千
（第1張圖，攝影師@郭際；第2張圖，攝影師@週三哥）
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有時冰層中還會混入大量的沉積物、岩石
冰山因而呈現出巧克力蛋糕般的外觀
（拍攝於Elephant Island，冰上為企鵝）
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然而無論冰山多麼巨大
在大洋的洶湧波濤之下
都難逃分崩離析的命運
（拍攝於拉美爾水道，冰上黑點為企鵝，攝影師@Clement Vial/德邁極地旅行）
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大量的冰架、冰山不斷融化
為大洋帶來富含氧氣的冷水
再加上劇烈的洋流
將海洋深層的營養物質攪動到海面
冰架、冰山周圍
形成了氧氣與營養物質都極大豐富的上升流
地球上最偉大的表演正式開始
1
首先登場的是
以硅藻為代表的浮游植物
它們個體極小，只能用微米衡量
（北極海域的營養物質不如南極豐富，赤道海域則是氧含量低於南極；冰山融水帶來的鐵元素也是生命繁衍的關鍵，具體可參見“鐵限制假說”；下圖為硅藻的一種，圖片源自@NASA）
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就是這樣小小的生命
憑藉著異常豐富的種群
將海水、浮冰“染”成綠色或棕色
（拍攝於Pleneau Bay，海水因充滿藻類而呈現綠色，攝影師@David Doubilet）
▼
2
緊接著
南極磷蝦登場
它們以藻類為食
體長只有5釐米左右
卻是這顆星球上數量最大、繁衍最成功的動物
保守估計總量超過5億噸
（圖片源自@維基百科）
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它們喜歡集群活動
每立方水體可以聚集幾千到數萬條
在洋流和浮冰的驅動下
流雲般地來去無蹤
（圖片源自@MarineBiology）
▼
3
如此巨大的磷蝦種群
可以支撐的生物鏈遠遠超過人們的想像
魚類便是其中之一
（一種小型南極冰魚，呈現透明狀，圖片源自@Uwe kils）
▼
與其他大洋的魚類相比
南極魚進化出了極強的“抗凍”能力
最具代表性的南極鱈魚
它的循環系統中含有一種糖蛋白
可以有效防止血液凍結
類似於人類在汽車中使用的防凍劑
（圖片源自@Oceanwide Expeditions）
▼
4
鳥類也在南洲大陸邊緣
以及周邊島嶼上繁衍起來
數量多達2億隻
它們以南極磷蝦、魚類、烏賊等為食
（下圖為黑眉信天翁，利用最小的氣流就可以在南大洋上空滑翔；圖片源自@澳大利亞南極事務部）
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身形優雅的漂泊信天翁尤其惹人矚目
它的翼展可以長達3.7米
是現存翼展最長的鳥類
（漂泊信天翁，圖片源自@澳大利亞南極事務部）
▼
不過
真正大紅大紫的鳥類並非信天翁
而是早已失去飛翔能力的企鵝
數千萬年前
企鵝的祖先放棄了天空
它們專注於游泳
以便在大洋中獲得更多的磷蝦、魚類等食物
（3700萬年前的巨企鵝與人類、現在的帝企鵝對比，圖片源自@New Scientist）
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如今，企鵝家族已多達19種
其中居住在南極、亞南極區域的共有8種
（請將手機橫屏觀看；企鵝家族圖譜，目前種數仍有爭議；製圖@Barbara Harmon，星球研究所標註）
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從紳士般的王企鵝
（拍攝於Fortuna Bay，攝影師@黃國偉/德邁極地旅行）
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到“渾身是戲”的帽帶企鵝
（拍攝於Half Moon Island，攝影師@梁沛文/德邁極地旅行）
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再到高大、堅毅的帝企鵝
（拍攝於Gould Bay；帝企鵝比王企鵝更高大，王企鵝頸部的黃色比帝企鵝更明顯，這是簡單分辨二者的關鍵；攝影師@Gunther Riehle）
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南極為它們提供了最適宜的舞臺
它們或是獨自頂風冒雪
（巴布亞企鵝，攝影師@阿劉）
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或是雙棲雙宿、濃情蜜意
（交配中的阿德利企鵝，拍攝於Brown Bluff，攝影師@Lorraine Turci/德邁極地旅行）
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它們哺育後代
（帝企鵝，攝影師@Gunther Riehle）
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它們互相依偎
（帝企鵝幼崽在暴雪中擠在一起，攝影師@Gunther Riehle）
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在那些寬闊的營巢地
企鵝可以多達數十萬只
成為南極大陸上最壯觀的景象之一
（南喬治亞島上的王企鵝，攝影師@黃國偉/德邁極地旅行）
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5
大型的海洋哺乳動物也接踵而來
例如有著細小耳朵的
海狗（攝影師@黃國偉/德邁極地旅行）
▼
體型臃腫的象海豹
（拍攝於St. Andrews Bay，攝影師@黃國偉/德邁極地旅行）
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還有喜歡鑿洞的威德爾海豹
以及豹形海豹、食蟹海豹、羅斯海豹等等
（一隻捕獲獵物的威德爾海豹正鑽出冰洞，攝影師@Helen Baird）
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胃口巨大的鯨魚
也時常在南極海域出沒
從喜食磷蝦、重達200噸的藍鯨
到常以優美姿勢躍出水面的座頭鯨
再到頂級掠食者虎鯨
（座頭鯨，攝影師@Ari Friedlaender）
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Ⅲ
就這樣
“風”與“流”冰封了白色大陸
卻又創造出了獨特的生態系統
從單細胞的硅藻到成群的磷蝦
從優雅的信天翁到最引人矚目的企鵝
從種類眾多的海豹到上百噸重的巨鯨
萬物競發、生機勃勃
堪稱地球上最偉大的表演
（南極生態系統簡化示意圖）
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而我們人類
只需要做一名安安靜靜的看客
（按照規定，人類需要與企鵝保持5米以上距離，此時旅行者已經停下腳步，彷彿一次會晤；攝影師@Jennifer Wressel）
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關於去南極旅行
不應只是浮光掠影、一看而過
我們建議大家選擇有地理學家同行的旅行線路
中國長城站的建立者之一、曾16次赴南極考察的
中科院青藏高原研究所副所長
劉小漢研究員
將於今年11月11日帶隊奔赴南極三島
（南極三島包括福克蘭群島、南喬治亞島、南極半島，是南極與亞南極生物景觀、冰山景觀最密集的區域之一；下圖為此次南極探索活動專屬郵輪：龐洛）
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