南极洲生物如何度过严冬？

南极洲生物如何度过严冬？

南极帝企鹅。

神奇的南极“极昼月色”。

6月21日是北半球夏至之日，也是南极洲最重大的节日——仲冬节。与北半球相反，从这天开始，南极的黑夜与日递减，白天渐次递增。仲冬节，成为各国南极考察队员约定俗成的共同节日。

偏居在地球最南端的南极洲，由于独特的地理位置，寒冷、干燥、风速大、风暴频繁、冰雪贮藏量多，是平均海拔最高的大陆。长久以来，生活在南极地区的生物，包括陆地、淡水、冰雪和海洋中的生物，是这片大陆的真正主人。

在广袤洪荒的极寒之地，极地生物在漫长的演化适应过程中，练就了哪些神奇本领？

南极“形象大使”企鹅

羽毛结构特殊脂肪层厚

据上海交通大学海洋学院院长周朦教授介绍，在南极圈以内，即南纬66度33分以南的广大区域，一年之中平均有3个月左右的极夜。在南纬90度处，则是半年极夜、半年极昼。在生命的漫长演化过程中，独特的环境会孕育独特的生物，造就生物的多种适应性。南极生物对环境的适应表现在多方面，主要有耐黑暗、抗低温、耐高盐、抗干燥、抗紫外线辐射等。

例如，南极最著名的“形象大使”企鹅，之所以能在冰雪大陆世代生存繁衍，离不开适应低温的特殊形态结构和特异生理功能。企鹅身披的羽毛分为内外两层：外层为细长的管状结构，内层为纤细的绒毛，对外能防止冷空气侵入，对内能阻止热量散失，绒毛层还能吸收贮存微弱的红外线能量；企鹅体内厚厚的脂肪层，也为其保持体温、抵抗寒冷提供了主要能源。

企鹅是温血动物，体温一般恒定在37℃，为了适应严寒防止体温散失，还进化出“同体异温”本领，即身体的温度比脚的温度高。这是因为脚通常站在温度较低的冰雪上，脚的温度低，可降低热量散失的速度。研究发现，随着气候变化，企鹅的栖息地面临风雪及邻近海域中生物种群分布变化的挑战，不得不出现大规模迁移。

南极磷虾是南大洋生态系统中初级生产的主要消费者，同时又是鱼类、乌贼、海豹、海鸟和鲸类的主要食物，在南极生态系统中起着至关重要的作用。到目前为止，科学家们仍不完全清楚南极磷虾是如何度过南大洋寒冷、黑暗而漫长的冬季的。

由于南大洋的冬季非常漫长，浮游植物缺少阳光而停止生长，南极磷虾在相当长的时间内，难以获得维持生命所需要的饵料。科研人员的现场观测结果发现，南极磷虾在没有海藻的时候，能转向捕食中小型浮游动物；实验室进行培养实验的结果还表明，南极磷虾在没有饵料的情况下，能存活200天左右的时间；在食物极其匮乏的情况下，南极磷虾的身体能变小，出现“负生长”，靠消耗自己体内的脂肪来维持生命。

极端环境中的微生物

构成生命“独特风景线”

南极冰藻是生长在南极海冰、海冰边缘或海水中的一种微生物，是南极磷虾在冬季的重要食物来源。严酷的极地环境，也造就了南极冰藻特殊的生物学特征。

海冰为南极冰藻的生长提供了合适的栖息地。在海冰形成过程中，海水中的南极冰藻从海水中析出，结合到冰中。许多种类的南极冰藻都能够抵御这种变化，形成明显的海冰生物群落。在海冰的形成、冰体的生长和海冰融化的季节性周期中，南极冰藻必须经受光照辐射、温度和盐度巨大的梯度变化，才能成功生存下来。储藏在海冰中的冰藻，在冬天成为南极磷虾的“粮仓”。

“许多在极端严酷的环境中成功生存的微生物，是依赖于一种或多种极端物化因子的极端生命形式，它们构成了地球生命形式的‘独特风景线’。其存在的原理与意义，为我们更好地认知生命现象、发展生物技术，提供了宝贵的知识源泉。”周朦说。

为“解码”南极生命，加强对南极生态研究，上海交通大学和中国极地中心已签署协议，合作筹建极地生态保护研究所。依托双方高水平研究基地，聚焦南极生命、资源、环境、技术等内容开展科学研究。主要致力于开展极地环境和生命研究，冰下湖、深海和深冰中微生物生命和种群类型、代谢与演化过程与生态环境研究；全球气候变化下生物种群迁移、适应及选择与竞争机制研究；环境与生物协同演化机制及其与时空尺度的对应关系等。

“深入研究南极等极端环境下的生命现象，有助于揭示生命起源、生命极限、生命本质、其他生命形式等一些重大问题，解码其特殊的生理机制与分子基础，今后或将对一些经典的生物学理论提出挑战。”周朦说。

文图均据新华社