南极

南极洲是一个很大的地方。它是地球的第五大洲,占10%的陆地面积,占地面积约1400万平方公里。是两倍大小的澳大利亚和美国的一半又大。周围是南大洋占地面积两倍的南极大陆和从其他陆地隔离南极洲。不难想象,虽然有一些南极环境的共同特征,也有巨大的不同。我们可以认识到一些广泛的区别,然而,有关生活在南极。南极海洋环境不如地球极端环境中,由于

图2.5的地图南极地区,显示的近似位置南极极面(实线)和亚南极的,海事南极和南极大陆地区。点表示的近似位置主要亚南极的和海上南极岛屿:(1)美国乔治亚州;(2)美国奥克尼;(3)美国的三明治;(4)布维;(5)马里恩;(6)爱德华王子;(7)海克罗泽;(8)克尔格伦;(9)听到;麦格理(10)。

图2.5南极地区的地图,显示了南极极地的近似位置(实线)和亚南极的面前,海上南极和南极大陆地区。点表示的近似位置主要亚南极的南极岛屿和海洋:(1)美国乔治亚州;(2)美国奥克尼;(3)美国的三明治;(4)布维;(5)马里恩;(6)爱德华王子;(7)海克罗泽;(8)克尔格伦;(9)听到; (10) Macquarie.

缺乏接触干燥和缓冲的效果海水的温度。南极极地阵线(南极辐合带)是公认的北部边界南部海洋(图2.5)。这就是大陆的北端的流动电流沉下的暖洋流循环在南大洋。这不仅代表了海水温度的变化也在化学成分和服务分离许多南极海洋生物。海洋栖息地随纬度和深度和海冰的关系。

地球南极环境更极端,生活只发生在稀疏的地区为其生存条件有利。三大生态区域承认在南极陆地环境。亚南极的由分散的小岛屿,位于或接近,南极极面(图2.5)。这些经验湿,凉爽的海洋气候,气温零上至少6个月,年降水量超过900毫米。raybet雷竞技最新南极海洋由西海岸南极半岛的北部,其附近的岛屿和一些岛屿群,如南三明治,南奥克尼和南设得兰群岛,而在于Scotia盆地。这个地区日常夏季平均气温高于0°C和冬季的气温很少低于-10到-15°C。南极的剩余部分,及其相关岛屿,被认为是大陆南极地区的一部分。我将专注于生活在这个地区,因为这就是最极端的环境条件被发现。

南极大陆的气候严酷的增加你旅游中心。raybet雷竞技最新在海岸,夏季气温超过0°C长达一个月在夏天,冬天意味着范围从- 5°C到-20°C以下。在冰高原到达海拔3000多米,月平均气温一年四季都在-15°C以下,冬天下降到- 30°C以下。生活主要是与无冰区域。这些都是供不应求与不到1%的大陆免费雪和冰。有三种类型的裸露的地面。一些地区,特别是干旱的山谷维多利亚地,永久免费的冰雪由于当地的气候条件。其他领域,主要是在沿海地区,有一些冬天积雪融化在夏季提供液态水。在某些地方,暴露岩石工程领域在冰盖(冰原岛峰)和与山有关孤立在冰雪中。

南极陆地生物

当你说“南极动物”,大多数人认为企鹅和海豹。然而,这些海洋生物的社区的一部分。

他们在欧洲大陆品种,但饲料和回归大海,在大多数情况下,南极逃避严酷的冬天。真正的动物居民的大陆,一年到头都住在那里,完全陆地和微观,最大的(螨和跳虫)不超过一个针头(1 - 2毫米的长度)。最高形式的陆地动物是两种蚊,产于几庇护地区西海岸的南极半岛和南设得兰群岛。

当你访问一个无冰的区域的南极大陆,绝大的印象是一个贫瘠的岩石,砾石和小石子。然而,仔细观察,在几个支持网站,甚至有生命在其中的一个在地球上艰苦环境下。地面可以染绿藻类的生长和土壤表面的黑色外壳表明微生物的存在。甚至可能有明显的增生地衣和苔藓的小垫子。在南极海域,条件不苛刻,苔藓的形式广泛成堆,银行甚至发现草生长。南极大陆的苔藓更稀疏和成长比大小的饮料的过山车。生活在生长的苔藓,藻类和微生物是微小的无脊椎动物如线虫、缓步类和轮虫(图2.6)。Microarthropods -螨虫和跳虫-浏览上令人惊讶的增长数字。这些简单的生物群落依靠当地条件提供生存和发展的机会。甚至在很大程度上贫瘠的土壤的干谷,有隐居为生活提供有利的条件。虽然气温可能会冻结,黑暗的岩石从太阳吸收足够的热量为任何冰层融化和液态水变得可用。

南极大陆的植被包括苔藓、地衣和藻类,所开发的地区。比苔藓地衣更广泛。壳状地衣覆盖表面的岩石和鹅卵石像涂片的油漆。多叶的(像叶子的)和灌木的项目(shrublike)地衣可能生长土壤的表面之上。苔藓和地衣记录接近北极84°S

图2.6扫描电子显微照片的南极线虫(Panagrolaimus davidi)。蠕虫是长约1毫米。

和86°S,分别。生长的藻类相对丰富的沿海地区,那里是一个季节性的水供应融化的雪,在和周围浅融化溪流和池塘。在干燥的地区,植被仍然可以发生在小岩石和鹅卵石足够透明,允许充分的光进行光合作用。植被是更广泛的南极海洋在温和的条件下。在有利的地方,苔藓形成草皮,银行和地毯,甚至有两种开花植物:南极发草(Deschampsia南极洲)和南极Pearlwort (Colobanthus quietensis)。

微生物,如藻类、真菌、酵母、细菌和actino-mycetes,发生在协会与地区的植物也不支持可见植被。微生物群落是由微小的藻类和蓝细菌最主要的光合生物。这些提供食物浏览和跳虫螨的地区没有明显的植被。微生物也殖民其他专业南极的栖息地。在非常干燥的地区,微生物还可以靠生活在岩石裂缝或裂缝(chasmoendolithic)或岩石内,在其表面(cryptoendolithic),找到防止干燥和其他危险的环境。这些石内的社区的各种生物,包括藻类和真菌(通常是密切相关,并可能形成地衣)和蓝藻。这些生物潜伏在隐生现象的大部分时间和偶尔时只会增加雪落和它的融化补给他们充足的水。

一些微生物甚至殖民栖息地在雪和冰。雪藻类生长表面的雪和冰,是众所周知的世界温带地区的但在南极是罕见的,与大多数报道来自南极海域。在这里,他们生产的红色、绿色或黄色的冰雪由于数以百万计的藻类细胞的存在,线程或孢子。飞尘和碎片可以在孔表面上的冰川积累。这种材料是黑暗,它可以吸收来自太阳的热量,产生融化。这加深孔,允许它收集更多的碎片和可能扩大形成池几米。这个洞还收集冰川融水运行表面。这些洞和池由藻类和蓝细菌侵入。系统的池塘和小溪融化也形成表面的冰架和床单在夏季。这些藻类和蓝藻的领地,甚至微小的无脊椎动物如线虫和轮虫。表面微生物甚至被隔绝的中央高原南极冰。这些主要活动形式已被吹,但它是可能的一些微生物可以短暂的活动。活细菌甚至被孤立在南极。

夏天积雪和冰川融水生活形式流icefree土地上。在一些地区,溪流团结并提供一个足够的水流来证明一条河。其中最著名的是莱特的缟玛瑙河干谷的谷,流了一年三个月的时间在夏天。缟玛瑙河就是美联储冰川融水和流动远离大海,卸货到湖万带兰。

南极湖泊,并定期收到流动的小溪和河流,提供最有利的栖息地在南极大陆的生活。万带兰湖最深点75米,永久被盖上了一层冰4米厚。尽管气温不超过5°C,并仍低于冻结在一年的大多数时间,湖水的温度随深度增加,达到25°C底部。这个湖就像一个巨大的太阳能热水器,吸收来自太阳的热量在夏季,它被埋在冰在冬天的层。以及温度随深度变化,也有盐度的变化。缟玛瑙河的淡水流入位于顶部的底部的盐水湖。

淡水和盐水湖在南极洲和池塘被发现。从海水困一些盐水湖泊形成海洋消退,其他人从溶解盐的浓度水的蒸发。的湖泊的南极大陆永久都覆盖着冰,虽然冰融化在湖的边缘在夏季。湖泊在南极海域可能是免费的冰每年几个月。各种各样的生物居住在南极湖泊水体和底部的湖。大部分植被发生底部厚垫的藻类和蓝细菌和原生动物和微小的无脊椎动物(轮虫、线虫和节肢)住在这些垫子。一些湖泊水生甲壳类动物,如仙女虾,饲料的水柱。

中央的冰下湖泊的水解冻甚至发生高原。这些第一次被发现是在1970年代中期。最大的是沃斯托克湖大概是安大略湖的大小,是由4公里的冰。湖Vostok如何形成的是未知的。这可能是密封的极地冰盖的形成或它可能由于冰的融化形成的运动的基石。估计Vostok湖不同时代的几十万到几百万年,它很可能是孤立的从大气中所有的时间。它也许是最极端的、孤立的和原始地球上的环境,可能含有独特的生命形式。

湖冰核的研究从上面的冰现象得出可行的微生物已经200000岁了。科学家们正在试图开发钻井技术将使他们能够收集样本从湖中没有污染。

感冒是最明显的挑战,生活在南极,但是,除了冷,南极洲的大部分是非常干燥。这看起来可能很奇怪的冰雪与大陆联系在一起。然而,冷冻水不是供生物使用,除非他们能融化,这一壮举一些有机体可以备用能量来实现。的可用性决定了生命存在的液态水。在短暂的夏季,气温上升足够积累的积雪融化,部分冰川融化和冻结的边缘湖泊和池塘。这对于生活供应足够的水。然而,水的供应是瞬态和陆地南极生物生存时间的干燥。条件有利于增长可能只存在几周甚至几天。干燥,事实上,防止冰冻,因为在一个枯燥无味的生物没有水冻结。然而,在夏天的时候,液态水的存在,冻结时,可能会导致生物体的冻结。冷冻或冰冻的威胁,和冻结/解冻周期因此南极陆地生物的主要危害。其他威胁还包括风能、不稳定的基质和高水平的太阳辐射(尤其是紫外线辐射,南极臭氧洞的是雪上加霜)。南极陆地生物之间的电阻适应主导;他们潜伏在不利条件和条件有利时变得活跃。然而,有一些例子的适应能力。南极地衣,例如,可以继续光合作用在温度低至- 10°C。

南极洲有一个极其稀疏的植物群和动物群。只有74植物和其他macroflora和186动物物种已经从南极海洋记录(1993年)和南极大陆的更少。地理隔离被认为是这种低生物多样性的主要原因。南极洲没有大陆桥与其他大陆2500万多年。最近的大陆,南美,超过1000公里外。距离其他陆地,海洋和南部流通的空气在欧洲大陆作为潜在的移民障碍。移民的唯一途径(除了主要意外人类介绍)是种子和其他繁殖体运输通过气流或鸟。任何移民到达必须建立自己在面对严酷的环境条件。

在南极生活的研究是重要的原因。生物包括只有少数物种的社区,使其可行的尝试生态学的整体理解。生物适应生存,地球上一些最极端的环境压力,使他们好的模型来研究生命如何在极端条件下,也许给我们提供了新的技术来存储和保护生物材料。因为他们生活在地球上的生命的极限,其增长模式的任何变化都可能是全球气候变化的一个特别敏感的指标。raybet雷竞技最新极地也温暖的第一,所以任何可以看到气候变化的影响比早些时候地球的其他地区。raybet雷竞技最新最后,一些南极的栖息地是地球上最接近的类似物我们太阳系中的其他尸体,这可能包含生活。南极已经证明了一个重要位置开发技术可以让我们寻找和识别其他行星上的生命的存在。

南极海洋生物

南极的海洋环境比陆地同行那么极端。海洋生物,总的来说,不暴露在干燥和水的热缓冲效应限制了温度的变化。然而,海洋环境不是没有危害。生物必须应对低温,冰的存在,低光照水平在冬天,季节性的食物供给,在一些地方,高盐度。

海水的熔点- 1.9°C和生物生活接近海冰温度在这个函数。南极冰无处不在的存在在许多海洋栖息地,固体的冰,水晶漂浮在水里。海洋无脊椎动物的体液成分与海水。他们会冻结在同一温度和海水并没有冻结的危险,除非海水凝固成固体。然而,大多数南极鱼有体液稀释比海水。加之低温和冰晶的存在,意味着他们在恒定冻结的风险。如何应对这种风险将在第五章探讨。低温生物过程的速率缓慢和许多海洋生物生长缓慢和长寿命。

季节性的温度和光照强度的变化是主要的功能,特别是对于海洋生物生活接近大陆。温度影响的程度的浮冰在冬天占地面积7倍,在夏天,形成一个带1900公里宽完全环绕南极大陆。浮冰不仅会影响水的温度立即下它也光的渗透,特别是如果它被雪覆盖着。在冬天,有永久的黑暗几个星期。光合作用的生物体,如藻类,因此必须生存在冬天很少或根本没有光。当冰形式,剩下的盐就集中在解冻的口袋,让任何生物被困在高盐度。

南极洲的海滨是相对贫瘠的因为大部分永久被冰覆盖或被冲刷保持清晰的生活行动的浮冰撞击。在一些受保护的地区,可能会被短暂的殖民海藻和通过手机软体动物可以逃离冰迁移的影响。永久附生物,贻贝和藤壶等是常见的在世界其他地区的海岸,并没有发现南极的海岸。冰在陆地上的行动产生大量的沉积物沉积到海洋中。丰富的社会有机体的发展在这些海底的沉积物,形成稳定的区域(底栖生物)。底栖生物条件相当稳定,但稳定的温度和恒定的盐度较低。这些生物体最终依赖于从上述海域浮游植物的食物来源。这个输入的食物很大但短,通常仅限于当水在夏天开放。与土地、海底支持丰富多样的社区,尤其是在较浅的沿海水域。

大海的开阔水域非常有效率,支持一个相对简单的食物链。浮游植物,主要是硅藻和绿藻,美联储在主要由磷虾虾的甲壳纲动物。磷虾是一个关键的生物的食物链,被鲸鱼吃掉,海豹、鱼、鱿鱼和鸟类。被困在或紧密结合,海冰是硅藻,藻类、原生动物和细菌。冰可以支持下的不规则表面厚硅藻和其它微生物的生长。这些住在水/冰接口,成为挤进频道本身或挂在它在冰。海冰的社区被认为贡献显著的生产率phyto-plankton通过扩展的时期的活跃和提供一个人口解放公开化水当冰融化。的marginal-ice区在后退浮冰的边缘,被认为是在这方面尤其重要。

大多数海洋哺乳动物(海豹)和鸟类(企鹅,贼鸥和其他海鸟)品种在南极大陆这么做只在夏季和避免冬季北方迁移。一个引人注目的例外是帝企鹅。这是最大的企鹅和它的大尺寸帮助它应对寒冷。然而,其规模饲养小鸡的构成问题。企鹅雏鸟不能去海养活自己,直到它们完全长大了。夏天太短的帝企鹅雏鸟来完成他们的发展,小企鹅的小鸡一样。帝企鹅的繁殖开始之前已经解决了这个冬天。鸟在海上度过夏季喂养,建立大型储存的脂肪。单一蛋躺在五月到六月初,在冬季的开始。雌性回到大海产卵后不久转移到男性鸟的蛋孵化。 The male holds the egg on its feet and covers it with a fold of skin and feathers which pro-

图2.7雄性帝企鹅孵蛋。超过一米高,这是世界上最大的企鹅。乔ogy画。

tects天气对。男性站,表面的海冰,孵蛋的冬天的深处,等待两个月后的回归女性一些(图2.7)。周围的小鸡孵化时间雌性返回,准备去海在1月或2月当海冰的融化和食物是现成的。

雄性如何度过漫长的冬天守夜吗?他们不提要,因为他们不能放弃蛋到达遥远的大海。他们依靠粮食储备建立在夏天。站在海冰上,而不是土地,可能有助于自海洋冰层下(- 1.9°C)让他们比他们将温暖的陆地上。企鹅是由他们的羽毛和超级绝缘层皮肤下的脂肪。大尺寸还可以帮助他们保持热量。雄性形式托儿所和紧紧地蜷缩在一起,减少他们的暴露面高达5/6,进一步减少热损失。他们内部产生热量利用粮食储备。他们的热量保留机制是如此有效,然而,他们只损失15%的体重在九周的孵化。

皮毛、羽毛和皮下脂肪也提供其他企鹅所需的绝缘,海鸟和海豹在夏天繁殖季节在土地和他们的活动在水里。企鹅非常有效的绝缘,在一个阳光明媚的一天他们在严重过热的风险。他们处理这从他们的身体增加热量损失抖松羽毛和扩展它们的鳍状肢。大多数鸟类羽毛没有在他们的腿和脚,一只鸟站在冰冷的地面或冰是热量传输到脚的危险。事实上,如果他们的脚和身体的其余部分一样温暖,他们将脚下的冰融化和冻结被困。因此,腿和脚被允许冷却到一个较低的温度比身体的其他部位。这部分的实现逆流机制中冷血静脉归来的腿拿起热温暖的动脉血液。腿部的静脉和动脉近给热传递发生的最大区域,从而保护体内的热量。

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