北極沒有企鵝，是因?yàn)椴粔蚶鋯幔?/h1>
2024-01-25 08:37:44
大眾科學(xué) 2023年10期
圖片來源：維基百科／Jerzy Strzelecki
想必大家都聽過這樣一則腦筋急轉(zhuǎn)彎：為什么北極熊不吃企鵝？原因很簡單，一個(gè)在北極，一個(gè)在南極，相隔十萬八千里，可謂風(fēng)馬牛不相及。
那么，我們嚴(yán)肅一點(diǎn)來談這個(gè)問題：為什么北極沒有企鵝，在南極也看不到北極熊呢？
南極洲：一座大型孤島
相信大家對板塊漂移學(xué)說都有所耳聞。事實(shí)上，我們目前在地圖上看到的很多相隔萬里的板塊，很久之前都是有所聯(lián)系甚至同屬一體的。
諸多地理學(xué)家結(jié)合巖石地貌的特性，觀察目前已經(jīng)出土的古生物化石，搜集整理玄武質(zhì)火山巖的分布情況，最終發(fā)現(xiàn)：南極洲及其周邊區(qū)（海）域巖石與前寒武紀(jì)至中生紀(jì)的巖石具有一定的相似性，出土的古生物化石表明相關(guān)生物生存時(shí)間為古生代至中生代，廣泛分布的玄武質(zhì)火山巖來自侏羅紀(jì)。
結(jié)合前面的這些信息，再加上大陸邊緣形態(tài)等諸多證據(jù)，地理學(xué)家基本可以確定：按照大陸漂移學(xué)說，南半球存在過一個(gè)巨大的原始大陸。這個(gè)原始大陸經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)演變，逐步形成了包括馬達(dá)加斯加、南美洲、印度、非洲、澳大利亞、新西蘭、南極洲等多個(gè)地理區(qū)域。地理學(xué)家將其命名為“岡瓦納古陸”。
部分學(xué)者認(rèn)為局部地區(qū)開始分裂的時(shí)間可能無法確定，但這并不妨礙主流學(xué)界認(rèn)定“岡瓦納古陸”開始分裂的時(shí)間段：侏羅紀(jì)時(shí)期。
在這個(gè)時(shí)期，澳洲西北海岸經(jīng)歷了裂谷作用及海底擴(kuò)張，而巴西、東南非洲及南極洲廣泛出現(xiàn)了玄武質(zhì)巖漿的噴發(fā)。印度與南極的分離開始于晚侏羅世或早白堊世時(shí)期。白堊紀(jì)時(shí)，擴(kuò)張軸向西延展穿過南太平洋，最終分開了新西蘭、西南極、東南極和澳洲。早第三紀(jì)時(shí)，地質(zhì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致板塊繼續(xù)分裂，形成澳洲和東南極，進(jìn)入第三紀(jì)后，新西蘭地槽出現(xiàn)彎曲，阿爾卑斯型斷層開始活動(dòng)。
在中第三紀(jì)時(shí)，由于南美洲與南極半島的分離，從而使南極洲最終分離完成。這種分離導(dǎo)致了南極環(huán)極流的發(fā)育，而且現(xiàn)代冰蓋的發(fā)育可以大致追溯到那個(gè)時(shí)期。
由此可見，南極洲在距今約2300萬年前就已經(jīng)成為一座大型孤島。這也就導(dǎo)致了許多陸生哺乳動(dòng)物無法從其他大陸遷徙至南極洲。從體型上我們不難發(fā)現(xiàn)，企鵝的祖先是有能力飛越海面到達(dá)南極洲的。也就是說，南極洲沒有熊，根本原因在于地質(zhì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了地理上的隔離，阻礙了不同大陸之間的物種交流。
南極洲的正投影圖像圖片來源：維基百科／Dave Pape
描繪大海雀群體的繪畫圖片來源：維基百科
大海雀及卵的標(biāo)本圖片來源：維基百科／Mike Pennington
北極大海雀的消亡
南極有企鵝，北極難道沒有鳥類嗎？事實(shí)上，北極不僅有鳥類，也曾有過自己的企鵝：北極大海雀。
北極大海雀屬于鵒形目海雀科，學(xué)名為Pin-guinus impennis。其中屬名的pinguis在拉丁語中意為“胖子”。
與企鵝相似的是，北極大海雀在演化過程中獲得了游泳的技能。為了捕獵，它們甚至可以下潛到幾十米的水下。大海雀的生存區(qū)域十分廣泛，在廣袤的大西洋甚至新西蘭，人們都能發(fā)現(xiàn)它們的身影。
曾幾何時(shí)，格陵蘭島也是大海雀的天堂。然而，由于人們的過度捕殺，北極大海雀于19世紀(jì)滅絕。而南極現(xiàn)在還有企鵝的存在，很可能是因?yàn)樵谌祟惒⒉痪次反笞匀坏臅r(shí)候，尚沒有能力跨越大海去捕殺企鵝。
北極熊圖片來源：維基百科／Steve Amstrup
如果說南極沒有北極熊是天意，那么北極沒有企鵝則是毫無爭議的人禍。北極大海雀用自己的消逝全面展現(xiàn)了人類對環(huán)境與生靈的粗暴干預(yù)，和許多同因人類消亡的物種一起敲響了警鐘！
憨態(tài)可掬的背后
企鵝走起路來一搖一擺，北極熊坐下休息時(shí)憨態(tài)可掬，它們的外觀為什么是這樣的呢？針對這一點(diǎn)，生物學(xué)家卡爾·伯格曼于19世紀(jì)提出了著名的伯格曼法則，大致內(nèi)容是：不同地區(qū)的同一個(gè)物種（或者具有一定親緣關(guān)系的物種），生活的環(huán)境越寒冷，其個(gè)體體積就越大，體型就越圓潤。
伯格曼認(rèn)為，造成這種現(xiàn)象有兩個(gè)原因：第一，寒冷的環(huán)境會(huì)延緩恒溫動(dòng)物的生長，使其性成熟的時(shí)間延后，這會(huì)使得個(gè)體會(huì)有更長的發(fā)育時(shí)間，所以體積比較大；第二，從物理學(xué)的角度出發(fā)，在一定溫度下，某個(gè)物體體積一定，表面積越小，散熱越慢。
生物學(xué)家約爾·阿薩夫·艾倫的研究也發(fā)現(xiàn)：同一種動(dòng)物生活環(huán)境越寒冷，四肢和附器（耳朵、尾巴等）就越趨向短小。
這是因?yàn)閯?dòng)物的四肢和附器類似于物理學(xué)上的散熱片，會(huì)使身體的散熱面積大幅增加。因此保溫能力更好的動(dòng)物（散熱能力差）的外觀就傾向于體型較大且脂肪較多，四肢和附器短小，也就導(dǎo)致在南北兩極生活的動(dòng)物外觀上并沒有那么棱角分明。
北極沒有企鵝，南極沒有北極熊。就是這樣一個(gè)被大家視為常識的現(xiàn)象，背后竟有著如此豐富的演變過程。將研究這個(gè)問題的思維繼續(xù)保持下去，學(xué)會(huì)多問幾個(gè)為什么，即使是面對日常生活，我們也一定會(huì)有更多更深刻的收獲。
審核專家：蔡大偉吉林大學(xué)考古學(xué)教授
文章來源：科普中國
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相信大家對板塊漂移學(xué)說都有所耳聞。事實(shí)上，我們目前在地圖上看到的很多相隔萬里的板塊，很久之前都是有所聯(lián)系甚至同屬一體的。
諸多地理學(xué)家結(jié)合巖石地貌的特性，觀察目前已經(jīng)出土的古生物化石，搜集整理玄武質(zhì)火山巖的分布情況，最終發(fā)現(xiàn)：南極洲及其周邊區(qū)（海）域巖石與前寒武紀(jì)至中生紀(jì)的巖石具有一定的相似性，出土的古生物化石表明相關(guān)生物生存時(shí)間為古生代至中生代，廣泛分布的玄武質(zhì)火山巖來自侏羅紀(jì)。
結(jié)合前面的這些信息，再加上大陸邊緣形態(tài)等諸多證據(jù)，地理學(xué)家基本可以確定：按照大陸漂移學(xué)說，南半球存在過一個(gè)巨大的原始大陸。這個(gè)原始大陸經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)演變，逐步形成了包括馬達(dá)加斯加、南美洲、印度、非洲、澳大利亞、新西蘭、南極洲等多個(gè)地理區(qū)域。地理學(xué)家將其命名為“岡瓦納古陸”。
部分學(xué)者認(rèn)為局部地區(qū)開始分裂的時(shí)間可能無法確定，但這并不妨礙主流學(xué)界認(rèn)定“岡瓦納古陸”開始分裂的時(shí)間段：侏羅紀(jì)時(shí)期。
在這個(gè)時(shí)期，澳洲西北海岸經(jīng)歷了裂谷作用及海底擴(kuò)張，而巴西、東南非洲及南極洲廣泛出現(xiàn)了玄武質(zhì)巖漿的噴發(fā)。印度與南極的分離開始于晚侏羅世或早白堊世時(shí)期。白堊紀(jì)時(shí)，擴(kuò)張軸向西延展穿過南太平洋，最終分開了新西蘭、西南極、東南極和澳洲。早第三紀(jì)時(shí)，地質(zhì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致板塊繼續(xù)分裂，形成澳洲和東南極，進(jìn)入第三紀(jì)后，新西蘭地槽出現(xiàn)彎曲，阿爾卑斯型斷層開始活動(dòng)。
在中第三紀(jì)時(shí)，由于南美洲與南極半島的分離，從而使南極洲最終分離完成。這種分離導(dǎo)致了南極環(huán)極流的發(fā)育，而且現(xiàn)代冰蓋的發(fā)育可以大致追溯到那個(gè)時(shí)期。
由此可見，南極洲在距今約2300萬年前就已經(jīng)成為一座大型孤島。這也就導(dǎo)致了許多陸生哺乳動(dòng)物無法從其他大陸遷徙至南極洲。從體型上我們不難發(fā)現(xiàn)，企鵝的祖先是有能力飛越海面到達(dá)南極洲的。也就是說，南極洲沒有熊，根本原因在于地質(zhì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了地理上的隔離，阻礙了不同大陸之間的物種交流。
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曾幾何時(shí)，格陵蘭島也是大海雀的天堂。然而，由于人們的過度捕殺，北極大海雀于19世紀(jì)滅絕。而南極現(xiàn)在還有企鵝的存在，很可能是因?yàn)樵谌祟惒⒉痪次反笞匀坏臅r(shí)候，尚沒有能力跨越大海去捕殺企鵝。
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伯格曼認(rèn)為，造成這種現(xiàn)象有兩個(gè)原因：第一，寒冷的環(huán)境會(huì)延緩恒溫動(dòng)物的生長，使其性成熟的時(shí)間延后，這會(huì)使得個(gè)體會(huì)有更長的發(fā)育時(shí)間，所以體積比較大；第二，從物理學(xué)的角度出發(fā)，在一定溫度下，某個(gè)物體體積一定，表面積越小，散熱越慢。
生物學(xué)家約爾·阿薩夫·艾倫的研究也發(fā)現(xiàn)：同一種動(dòng)物生活環(huán)境越寒冷，四肢和附器（耳朵、尾巴等）就越趨向短小。
這是因?yàn)閯?dòng)物的四肢和附器類似于物理學(xué)上的散熱片，會(huì)使身體的散熱面積大幅增加。因此保溫能力更好的動(dòng)物（散熱能力差）的外觀就傾向于體型較大且脂肪較多，四肢和附器短小，也就導(dǎo)致在南北兩極生活的動(dòng)物外觀上并沒有那么棱角分明。
北極沒有企鵝，南極沒有北極熊。就是這樣一個(gè)被大家視為常識的現(xiàn)象，背后竟有著如此豐富的演變過程。將研究這個(gè)問題的思維繼續(xù)保持下去，學(xué)會(huì)多問幾個(gè)為什么，即使是面對日常生活，我們也一定會(huì)有更多更深刻的收獲。
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