相关论文信息:DOI:10.1016/j.quascirev.2019.04.026

海冰异常、食物短缺,这都有可能导致企鹅搬家

现代生态学研究表明,在南极无冰区繁殖的阿德雷企鹅面临诸多困难,夏季的暴雪、冰山的阻隔都可能造成企鹅幼鸟大量死亡的惨剧。然而此类事件在历史上是否存在?造成了怎样的生态后果?此前尚无相关报道。该研究在东南极西福尔丘陵地区发现了广泛分布的废弃企鹅繁殖地和古代小企鹅“墓园”,“墓园”保存着大量幼年企鹅的木乃伊,展示出骇人的地表景观。木乃伊与企鹅粪土以及巢穴散落的砾石混杂在一起,沿地势呈条带状定向排列,显示水流搬运的痕迹。

作者:杨保国 来源: 中国科学报 发布时间:2019/5/23 9:58:49 选择字号:小
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大雪过后仍欣欣向荣的阿德利企鹅“幼儿园”

此外,对比了东南极部分湖泊沉积层中的多指标分析和冰芯、气压场重建等研究结果,多项证据均支持距今750年前后在广大的区域内发生过强度较大的降雨事件,有理由认为,企鹅的生态灾难事件与东南极罕见的极端气候变化——强降雨有关。

研究发现,此次企鹅东迁与西风加强和SAM变化有关,其导致当地局域环境变化,岛屿西部受风更强,且分布更多积雪,企鹅逐渐迁往阿德雷岛分水岭以东的避风地带。

20年前,中国科学技术大学孙立广老师在南极长城站区阿德雷岛企鹅特别保护区的湖泊中采集了一段
“3000岁”的泥芯。在这根泥芯之中,锶、氟、硫、磷、硒、钡、钙、铜和锌9种元素的丰度变化显著相关,随深度同步变化;且比非企鹅聚集区沉积物中的丰度高得多,表明它们是企鹅粪的标志性元素。

上述研究工作得到科技部重点研发计划、南北极环境综合考察与评估专项和国际极地合作项目等的资助。

本研究对采自阿德雷岛东部的粪土沉积物进行了测年和元素分析,重建了阿德雷岛东部历史时期企鹅分布和数量变化情况,并综合分析了过去20年国内外学者对该岛的研究情况。结果表明,岛屿东部至少在距今约900年已经有企鹅聚居,近500年以来企鹅数量增加。岛屿西部企鹅聚落约1000年前开始逐渐废弃,约500年前企鹅聚落废弃或者数量下降成为普遍趋势。

阿德雷岛上企鹅们的搬家秘密

放射性碳-14测年结果表明,繁殖地废弃的年代和地表大量分布的企鹅木乃伊的年代集中在距今750年和200年两个时间点,表明在该地区发生过两次企鹅集体死亡的灾难性事件,并最终导致了这些企鹅聚落的消亡。而定向排列的地表物质包括小企鹅和碎石的排列都表现出强烈的流水冲刷痕迹,表明降水可能是这两次企鹅灾难事件发生的原因。未经换羽的企鹅幼鸟由于缺乏油性物质,羽毛一旦被寒冷的雨雪浸湿极易失温而死。同时,在当地企鹅粪土沉积层中也找到了在750年前发生突变的层次,其中有沉积速率突然增大和粪土层标型元素和生物标记物急剧富集的现象,年代学的测定结果证明,它们与暴露在地表的木乃伊层同属于距今750年的那个灾难事件层位。

企鹅是气候变化的敏感物种。在升温现象最为明显的南极半岛地区,大量阿德利企鹅栖息地正显著萎缩。模拟结果显示,到本世纪末,将有70%的王企鹅放弃原有栖息地或消失。然而,由于现代观测资料的持续时间较短,人们关于企鹅种群动态对长期气候变化的响应模式和机制的认识不足。

根据标型元素的浓度可以确定含粪量的相对变化,进而推定在该地区企鹅种群数量的相对变化。应用这个新的研究方法得到了企鹅种群数量的波动及其对气候变化的响应过程。论文发表在当年的Nature上,被认为是“研究南极湖泊集水区企鹅生态变化的新颖的生物地球化学方法”,它打开了认识企鹅生态史的大门。

该研究首次报道了历史时期发生的由突变性气候异常所引发的企鹅幼鸟大规模死亡的生态灾难及其原因,警示了在现代全球变化的背景下,极端气候事件频发、南极降水增加,生活在南极的企鹅可能面对的又一生存挑战。这为未来企鹅古生态的研究指明了一个新的方向:对比研究全球气候变化背景下的极端气候与生态事件。该项研究引起了广泛关注,Nature杂志9月10日以研究亮点报道了这一研究成果。NewScientistLiveScience
等国际科技媒体,美国地球物理协会等国际科技组织纷纷采访了课题组,对该发现及其意义进行了深入报道。

本报讯近日,中国科学技术大学极地环境研究室谢周清、孙立广课题组在大气环流驱动企鹅栖息地格局演化研究方面取得重要进展。研究成果日前在线发表于《第四纪科学评论》。该研究论证了企鹅聚居地迁徙和数量变化与地形、西风强度、南极环状模之间的关系,为研究历史时期的大气环流和古生态提供了新的研究角度,并为评估未来气候变化对企鹅栖息地可能产生的影响提供了科学依据。

废弃阿德利企鹅栖息地

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磷虾是企鹅的主要食物来源。除了捕食磷虾,企鹅还会捕食鱼类、鱿鱼等高营养级食物。不管是陆地繁殖地的变化还是海洋以及食物链的波动都会对企鹅的生存产生影响。因此,企鹅被认为是气候变化的敏感指示生物。

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步履蹒跚、憨态可掬的企鹅,是人们心目中南极的象征,在南极生态系统中占据重要位置。企鹅在陆地和海洋之间穿梭来回,完成一代代的生命繁衍。

图1.距今750年的小企鹅木乃伊

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