企鹅何时登陆东南极?中国科学家在59厘米企鹅粪土中找答案

澎湃新闻记者 虞涵棋

2017-12-13 21:40 来源:澎湃新闻

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帝企鹅虽然是动画电影《快乐的大脚》的绝对主角,一群疯狂收集石头的阿德利企鹅也给许多观众留下了深刻的印象。这种广泛栖息在南极洲岸边区域、筑石为巢的娇小企鹅,究竟是在末次冰消期后多久登陆南极的呢?
答案就写在企鹅粪土沉积层里。
近日,国家海洋局-中国科学技术大学极地生态地质联合实验室暨极地环境与全球变化安徽省重点实验室孙立广-谢周清小组利用湖泊沉积柱中的生物标型元素等指标,识别出了企鹅粪土沉积层。
分析证明,东南极的冰盖大约在15600年前开始消退,这之后约1000年,即14600年前出现了阿德利企鹅聚居地,这刷新了东南极企鹅存在的最早记录,比之前的记录提前约6000年。
《快乐的大脚》中,高大的帝企鹅和娇小的阿德利企鹅

相关论文发表在国际古环境权威期刊《古地理古气候古生态》上。论文通讯作者之一、极地生态科学家孙立广告诉澎湃新闻(www.thepaper.cn),对于极地科研来说,中国科学家“迟到”了,却能大大刷新此前的研究记录,主要得益于对粪土层的有机化学分析方法。在此之前,开展此种研究主要依赖于寻找企鹅的骨骼化石。
59厘米厚的“企鹅家族史”
毛德山脉将南极洲分为东西两部分。东南极洲也称大南极洲,指南极洲西经30°向东延伸至东经170°之间的地区。距今1万多年前,地球进入末次冰消期,南极各地无冰区逐渐出露,阿德利企鹅繁殖地开始在环南极扩张。然而各地有关企鹅存在的地质记录大多无法衔接当地的冰消记录,科学家们无法了解企鹅在冰消期后登陆南极的过程。
此前,国际同行在东南极找到的最古老的企鹅骨骼大约有9000年历史,是孙立广的合作者、美国北卡罗来纳大学教授埃姆斯利(Steven D. Emslie)发现的。
这次,孙立广的学生高月嵩在澳大利亚的南极戴维斯站以北十余公里处找到了一处高出海平面10米的平台,上有湖泊。科研团队从湖泊中提取了59厘米的沉积柱。
这59厘米的沉积柱,就是一部特别的企鹅家族“断代史”,需要用生物化学的分析方法打开。
首先是年代鉴别。沉积柱的底部年龄有15600岁,这意味着,该地区的冰盖在15600年前消退。
1998年,孙立广来到南极科考
其次是识别企鹅粪土。通过有规律关联的几种特征元素,比如碳、磷、氟、锶,团队在沉积柱的14600岁左右找到了企鹅粪土。这说明冰期-间冰期转换过程中的冰退,是企鹅数量增加和栖息地扩张的一个主要的驱动因素。并且,企鹅登陆需要较长的时间。在这之前,科学家们对这个过程并不十分清楚。
孙立广形象地说道:“之前我们在北极做过一项工作,发现9400年前冰消之后,鸟儿很快就飞过来了。企鹅不会飞,它们在海洋里慢慢地移动觅食,慢慢地爬上南极。整个过程比飞鸟要滞后。”
最后,沉积柱中的企鹅粪土也能反映企鹅种群的数量变化。分析发现,东南极的这个企鹅聚居地在14600年前开始出现,之后呈现大致增加趋势,到了6000年前开始繁荣。
企鹅粪中的海陆空故事
年过古稀的孙立广在过去的二十年间,一直在阅读企鹅粪中的南极故事,还原极地生态演变的过程,同时寻找人类活动留下影响的证据。
1998年,孙立广第一次,也是最后一次来到南极科考。他不愿跟随前人的路径,一心想要留下自己的科学脚印。到底哪里还有未被涉足的边界区域呢?孙立广坐在阳台思考七天,选择了“企鹅粪”这件别人没做过的事。他认为,企鹅是一种边界动物,它是鸟类,却在陆地上生活繁衍,在海洋中取食,海洋——大气——陆地这样一种大尺度的循环,在企鹅身上完成。
可以说,一千年的企鹅粪中,就写着一千年的海陆空历史。
热爱收集石头的阿德利企鹅
在数十年间解密的极地故事中,孙立广告诉澎湃新闻,他最喜欢的是其中两个,一个是通过企鹅粪考证企鹅在历史上的数量变化与气候变化的关联;另一个是发现人类冶金产生的汞通过磷虾、企鹅、海豹这个食物链富集到了海豹毛里。他希望能解答这样的问题:极地的生态变化,有多少是自然环境造成的,有多少是人类活动造成的?
基因学重建的企鹅数量(上)、此次研究重建的企鹅数量(下)
下一步是寻找末次冰期之前的企鹅粪土层。孙立广希望团队中谢周清等青年科学家们,能把企鹅粪这本特别的极地史书往前再翻几页。
责任编辑:李跃群澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
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