当下,我国所处的北半球草木萌发,春意渐浓,我们感受着气温回升和自然界的复苏。然而,在地球的另一端——南极,却呈现出另外一番景象。
我国第41次南极科考队正在这里开展着一系列的调查和监测活动,他们与冰雪和狂风为伴,试图去揭开这片白色大陆更多的秘密。
今天的南极大陆,看上去就是一个“不毛之地”。不过再恶劣的环境,依旧抵不住生命的奇迹。即使是如此寒冷的南极洲,依然有数百种植物在此生存和繁衍。
然而,在这个特殊的疆域,有植物的痕迹却并不一定是好事,反而可能是一个危险的信号,这又是为什么呢?在回答这个问题之前,先让我们按照生物的类型,看看南极植物的有趣故事吧!
藻类繁殖,曾让南极铺满西瓜味的“红雪”
如果我们有机会抵达南极洲,会发现其实这里的颜色并没有那么单调。特别是在夏季,在南极陆原的地面或者岩石表面,以及季节性的河流中及近海,能看到各种颜色的藻类。
目前科学家们在南极已经发现了大约700多种藻类,它们是南极生态系统中不可忽视的生产者。尤其是在企鹅生活的水域,由于水中富含氮、磷、钾等营养物质,非常适合藻类的快速生长。
其实严格意义上来说,大部分藻类并不属于植物,尽管它们都会进行光合作用。藻类的起源很多样,形态上也会有很多区别。而在南极的众多藻类中,或许极地雪藻(Chlamydomonas nivalis)是最为独特的一种。
在2020年的时候,曾经有过一个新闻:当时驻扎在沃纳德斯基站内的科学家们一觉醒来,发现科考站周围变成了“血迹斑斑”,一晚上冰面就都变成了红色。好奇的科学家们提取了样本,这些红色的雪“散发着西瓜的气味”。这其实就是极地雪藻产生了水华现象。
南极西瓜雪 图片来源:央视新闻频道截图
这种藻类细胞中含有红色类胡萝卜素,能抵抗南极强烈的紫外线辐射。由于当时的天气恰好变暖,适合孢子萌发,所以原本处于积雪深处的极地雪藻就都冒了出来,形成了红色的雪地。
一直长到南极点的地衣,上百年才长高不足1厘米
从南极洲的海岸线往深处进发,当你遇到一些岩石的时候,很容易就能观察到地衣的存在。
根据统计,南极洲大约有350多种地衣,它们在南极大部分区域都有分布,甚至在南极点附近都能找到它们的踪影,堪称“最南端的生物”。
1895年,当人类第一次踏上南极大陆的时候,冒险家们就在这里发现了地衣,宣布南极洲也有“绿色植物”,不过当时的人们还不清楚地衣并不是植物。
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南极洲的地衣形态各异,颜色也各不相同,大的有10~15厘米高,小的仅有几毫米。南极洲恶劣的环境,使得这里的地衣生长速度十分缓慢,往往上百年时间里只能生长不到1厘米。
个头娇小的苔藓,已然是活了数百年的“老寿星”
有了“开路先锋”地衣的存在,岩石会加速分解,这也给了苔藓生存的机会。
在南极洲,大约有150种的苔藓,主要是分布在南极大陆相对温暖的沿海区域或者冰雪融化能提供充沛水源的地方。
虽然苔藓很矮小,但它们已经是名副其实的植物了,并且产生了器官的分化。在南极,苔藓就像是微型的森林,为其他的很多生物,包括真菌、水熊虫和螨类提供了栖息地,它们构成了南极食物链中的底层。
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在南极洲文森湾的凯西站,来自澳大利亚的学者们已经对科考站周围的一片苔藓进行了持续25年的观察。这片在几块岩石中间的南极裂齿藓(Schistidium antarctici),至少已经在那里存活了400年。
这些苔藓虽然看起来普通,却能够反映全球气候的细微变化。科学家们也很想知道,在暗无天日的极夜时候,这些苔藓是如何静静等待阳光到来的。
开花植物,从靠蜂授粉到靠风授粉
在南极洲,只有大约1%的土地裸露着岩石,所以在这里想看到鲜花遍地肯定是不可能的。
根据科学家们的测定,地球上开花植物的南界约在南纬64度。而在南极洲,南极半岛的北端和一些岛屿刚好越过了“开花植物线”。目前人类在南极洲共发现了3种草本植物,它们都并不是南极洲特有的物种,也证明了南极洲从来就不是与世隔绝的存在。
南极发草(图库版权图片,转载使用可能引发版权纠纷)
南极发草(Deschampsia antarctica)是一种与小麦、水稻、玉米同属于禾本科的物种,它也是被吉尼斯世界纪录认定的全球最南端的开花植物。在我国的长城站附近,就很容易找到这种植物的身影,我国的科学家还曾将其放入室内培养并且成功抽穗结果。
相比之下,南极漆姑草(Colobanthus quitensis)则要看起来漂亮得多了。这种植物只有5厘米左右的高度,完全是贴在地面上生长,看起来更像是苔藓植物。到了夏天,这种双子叶石竹科的植物就会呈现不一样的状态,它会从毯子一样的叶片中开出一朵朵风铃形式的黄色小花。不过在这块大陆,南极漆姑草也不得不做出改变,在南美洲这种植物是依赖蜜蜂授粉的,但是在南极洲没有这些授粉的昆虫,所以它只能借助狂风来进行授粉。
这两种植物在人类抵达南极洲之前,就已经在这里存在了。但是另外一种植物,早熟禾(Poa pratensis)却并不是。这种小草是一种广泛分布于温带气候区的低矮草坪草,也是很多高尔夫球场铺设的草种。在2012年,人们在乔治王岛的波兰科考站外发现了这种原产于欧洲的植物。很显然,它是随着人类的脚步抵达的南极大陆。
植物增多意味着环境变好?南极除外
南极洲,是全世界最未受污染的生态地区,但同样也面临着早熟禾这样外来物种入侵的问题,并且南极的“危险”远不止于此。
通过对南极洲长时间的观察,科学家们得出了一个惊人的结论:南极洲变得越来越“绿”了。根据统计,在1960-2009年,南极发草和南极漆姑草的分布面积一直在增大;到了2009年至2018年这十年,这两种植物更是以惊人的每年超过20%的增长率在急剧扩张。不止是开花植物,在南极洲,绿藻的爆发区域也持续增多,苔藓出现的地方也越来越多。
对于全世界大部分地区来说,植物增多都是环境变好的标志。但是在南极大陆,植物的大规模出现却并非如此。
南极植物增加的背后,是当地气温的加速上升。根据记录,在南极洲的西格尼岛,1960年-2011年年平均气温每年只上升了约0.02℃,但是在2011-2014年,这里的年平均气温开始急剧上升,年平均升温0.25℃。
除了气温的升高,南极洲植物的扩展还和另外一个因素有关。海岸边的海狗恰好和开花植物生长的区域重合,这些海兽们会踩踏岸边的植物,从而限制它们的生长和传播。但近些年来,南极洲的海狗种群数量下降,则给了植物更多的生长空间。
南极洲的植物变化,就像是全球环境气候的“晴雨表”。至于这里本身植物的增加,对于南极洲的影响如何,其实也一直没有定论。
对于南极洲的生物生态和环境监测,同样是中国第41次南极考察队的重要任务。或许等考察队成功凯旋的时候,我们会对南极洲的植物有了更深入的了解,也会有更多有趣且对人类影响重大的秘密,随着这一次的科考任务而被揭开。
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作者:花园里的卡西莫多,农学专业硕士,科普工作者
审核:王康,国家植物园科普馆馆长
出品:科普中国