一段尘封了5年的故事（一场持续3000多万年的）

一群国家地理控，专注于探索极致世界

这颗星球上

再没有比南极更特别的土地了

（地球，图片源自@NASA）

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我们的祖先

从走出非洲的那一刻起

便致力于占领整个星球

包括每一块大陆

每一片海洋

唯有南极是个例外

（早期人类迁徙路线图，制图@张靖/星球研究所，依据《Going global: How humans conquered the world/NewScientist》）

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1959年

美苏英法等国经过反复磋商

终于在华盛顿达成一致

冻结对南极的一切领土要求

禁止在南极进行任何军事活动

这便是著名的

《南极条约》

（南极条约组织的旗帜）

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条约最大限度地

将人类的贪婪限制在南极以外

使得南极成为这颗星球上

最纯净的冰雪世界

（南极视角的地球，图片源自@Photographer's Choice/VCG）

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冰雪之中

是完全不同于人类文明的另一种繁荣

包括全球最为独特的生态系统

全球数量最多、繁衍最成功的动物

它们在极为荒芜冷酷的自然条件下生生不息

一切

都需要从南极的形成说起

那是一场持续3000多万年的

“风”“流”往事

Ⅰ 风流双煞

2亿多年前

地球上的陆地主要由两部分构成

劳亚古陆盘踞北半球

今天的南极、非洲、南美、印度等地

则连成一片

共同构成了南方大陆

冈瓦纳古陆（Gondwana）

(联合古陆，制图@赵云鹏/星球研究所）

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虽然同样位于高纬度地区

但此时的南极远没有今天这般寒冷

蕨类、苏铁等植物生长茂盛

森林绵延、郁郁葱葱

各种古兽繁衍其间

物种昌盛、万象更新

（2亿年前南极大陆上的代表性动物水龙兽及其生存环境复原，它身长从0.6米到2.5米不等，上下颌前端可能有喙状嘴，用来切碎植物，两颗长牙是其显著标志，图片源自@National Geographic/VCG）

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如若照此发展

也许我们今天看到的南极

与欧亚大陆并不会有太大的差别

但是

1亿多年前

关键性的转折出现了

冈瓦纳古陆开始分裂

非洲、澳大利亚等陆块纷纷向北漂移

印度次大陆更是如箭离弦般

向欧亚大陆飞速撞去

只有南极陆块孤零零地留在极地

（1.4亿年前至今的板块运动示意图，视频制作@Christopher Scotese）

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当时间到了3400万年前

南美洲与南极陆块的最后连接

也被板块运动的洪荒之力无情切断

海水喷涌而入

形成了宽达900千米的

德雷克海峡（Drake Passage）

两个大陆隔海峡相望

努力勾连的“手指”依依不舍

（德雷克海峡，制图@张靖/星球研究所，底图源自@NASA）

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于是

一个以南极点为中心

四面环海、孤立于其他大陆的

南极大陆

诞生了

（以南极大陆为中心地图，采用皮尔斯梅花投影法制作，可以更好地展现南极与其他大陆的关系，同心闭合的白色曲线是纬线，其它是经线，制图@Daniel R. Strebe/维基百科）

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它面积高达1400万平方千米

比中国的陆地面积还大46%

（南极大陆与中国面积对比，制图@赵云鹏/星球研究所）

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大陆四周没有其他陆地、山岳的阻隔

海面上无遮无拦

“风”率先降临

它自西向东环绕南极一周

风力时常高达7级以上

人称咆哮西风带

（Roaring Fifties/Screaming Sixties）

（咆哮西风带，源自@Matt Owens/NOAA；西风带的形成与地球自西向东的自转等因素有关，南极与其他大陆的分离极大加强了风势）

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强风吹动海面，形成海浪

海浪又带动深层海水形成更强大的洋流

洋流环绕南极

同样无遮无拦

流速越来越快，规模也越来越大

最终形成了一个宽600-2000千米

深达2-4千米的超级洋流

南极绕极流

（Antarctic Circumpolar Current）

这是世界上最大的洋流系统

流量超过全球所有河流总径流量的100倍

（南极绕极流，视频源自@NASA；南极绕极流不同位置的流量有差异，此处以德雷克海峡为准计算；南极绕极流的形成原因还包括地球自转）

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现在

“风流双煞”皆已登场

狭窄的德雷克海峡上

风雷滚滚、海浪汹汹

成为企图进入南极者的噩梦

（正在通过德雷克海峡的船只，图片源自@VCG）

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更重要的是

“风流双煞”形成了两大屏障

将整个南极包裹起来

来自北方的暖流难以进入

内部的寒流亦难外散

内外热量交换受阻

南极大陆几乎被“封印”其中

（南极大陆被“封印”示意图，制图@赵云鹏/星球研究所）

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当一片大陆被“封印”

会造成怎样的后果呢？

Ⅱ 冷酷末日

后果就是

对原本生活在南极大陆上的生命来说

末日降临了

首先是冷

与没有被“封印”的北极相比

无论最低温还是年平均气温

南极都要冷20度左右

2013年记录的最低温甚至达到-93.2°C

为地球之”冷极“

至冷之中

冰雪纷纷飘落

高山上发育出巨大的冰川

将南极的山峰切割得尖削凌厉

（埃尔斯沃思山脉群山，其中文森峰海拔4892米，是南极洲最高峰，图片源自@National Geographic/VCG）

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当冰雪堆积超过千万年

南极98%的陆地

都被巨大的冰川所笼罩

称为冰盖（Ice Sheet）

（南极冰盖，根据卫星图像合成，冰盖反射阳光，呈现出一种激动人心的珍珠光泽，图片源自@NASA）

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原本高耸的山峰

只能露出尖尖的山顶

有如白色海洋上的小岛

名为冰原岛峰（Nunatak）

（瑟斯顿岛上的冰原岛峰，图片源自@NASA/John Sonntag）

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就连那些燥动不安的火山

也不能幸免

（从太空拍摄的南极火山群，下方火山口最突出者为西德利火山，海拔4285米，是南极洲海拔最高的火山；照片上看似狭小的火山口，实际宽度超过5千米；图片源自@NASA）

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南极大冰盖集中了全球70%的淡水

如果融化足以令全球海平面上升60余米

中国沿海及华北平原都将泽国一片

冰盖平均厚度高达2300米

最厚之处可以达到4700米

相当于将3个泰山海拔的冰雪叠加

巨大的重量压迫陆地下陷

甚至严重低于海平面

（去除冰川后的南极陆地示意图，一半在海平面以下，图片源自@NASA）

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另一方面

南极冰盖如同一顶中间高、四周低的帽子

帽顶的空气因受冷而密度增大

沿着帽子的斜面急剧下滑

形成下降风（Katabatic wind）

（下降风形成示意图，制图@张靖/星球研究所）

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下降风卷起地表的雪粒

遮天蔽日

目前地球上已知最大的风速便在南极

是名副其实的“风极”

（一位科研人员正在南极维加岛的风暴中行进，图片源自@VCG）

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下降风肆虐迅猛

所到之处物毁土崩

它呼啸着抵达海岸

横扫大洋

（飞机拍摄的南极菲尔克纳冰架附近海面，下降风吹动积雪在海面上留下了清晰的痕迹，摄影师@Linette Boisvert/NASA）

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海洋也跌入酷寒之中

表面的海水被冻结成冰

从太空俯瞰

白色的海冰正向四面八方扩展

似乎要让蓝色星球换改天换地

（2015年9月21日的南极海冰范围，图片源自@VCG）

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这些海冰厚达2米

陈年的冰层更是能达到5米

它们互相挤压摩擦

嘎嘎作响

即便最强大的破冰船也只能择机而行

（一艘美国破冰船行驶在南极海面，图片源自@VCG）

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寒冷、冰雪、大风

曾经生机勃勃的动植物

包括陆生动物、大多数鱼类都走向了灭绝

南极已经彻底由绿色天地

转变为万物肃杀的冷酷世界

生命就这样结束了吗？

（喙嘴翼龙化石，曾于1亿多年前生活于南极，图片源自@M0tty/维基百科）

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当然不是

因为一场全新的生命大戏

正在冷酷中孕育

Ⅲ 冰雪生机

南极冰盖并非静止不动

而是会从高处向低处流动

形成冰流

（南极冰流示意，视频源自@NASA）

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当冰流到达海岸

会在海岸边矗立起巨大的“冰墙”

（帆船与海岸“冰墙”，摄影师@周三哥）

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冰流继续向前

延伸至海面之上

便会形成冰架（Ice Shelf）

冰架断裂，在海面上四处漂浮

是为冰山（Iceberg）

（冰架冰山形成示意图，制图@赵云鹏&兰泽玉/星球研究所；冰山由陆地上的冰川形成，而海冰由海水直接冻结形成）

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南极大陆边缘74%的海域

都被冰架覆盖

（2004年3月拍摄的拉森冰架，摄影师@Jim Ross/NASA）

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从海面望去

有如一条连绵不绝的冰雪长城

（请将手机横屏观看，摄影师@柳叶刀）

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当这种冰架的前缘断裂

所形成的冰山往往呈现桌状

（南极桌状冰山，图片源自@VCG）

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可以高达数百米

（注意冰面上的企鹅，图片源自@VCG）

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在海浪、狂风的不断侵蚀下

变得形态万千

（请将手机横屏观看，图片源自@Michael Leggero/VCG）

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然而无论冰山多么巨大

在大洋的汹涌波涛之下

都难逃分崩离析的命运

大量的冰架、冰山不断融化

为大洋带来富含氧气的冷水

再加上剧烈的洋流

将海洋深层的营养物质搅动到海面

冰架、冰山周围

形成了氧气与营养物质都极大丰富的海流

一众生命纷纷登上舞台

但它们又该如何抵抗无情的严寒呢？

（上升流和下降流示意图，制图@张靖/星球研究所；相比之下，北极海域的营养物质不如南极丰富，赤道海域则是氧含量低于南极；冰山融水带来的铁元素也是生命繁衍的关键，具体可参见“铁限制假说”）

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①

首先登场的是

以硅藻为代表的浮游植物

它们个体极小，只能用微米衡量

（硅藻，图片源自@NASA）

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就是这样小小的生命

凭借着异常丰富的种群

将海水、浮冰“染”成绿色

（海水因充满藻类而呈现绿色，图片源自@NOAA）

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②

紧接着

以藻类为食的南极磷虾登场

为了度过漫长而寒冷的冬季

它们能够忍受超过200天的饥饿

甚至会出现负生长

所以通常2-3年也不过长到5厘米左右

（南极磷虾，图片源自@维基百科）

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然而

就是超强的忍耐力

让这个不起眼的小生命

成为这颗星球上数量最大

繁衍最成功的动物之一

保守估计总量在5亿吨以上

相比之外

人类的总体重也才4亿多吨

它们喜欢集群活动

找到食物的个体会把信息转告其他个体

然后一拥而上集体抢食

每立方水体可以聚集几千到数万条

之后又在洋流和浮冰的驱动下

流云般地来去无踪

（太平洋磷虾群，谨供参考，图片源自@VCG）

▼

③

如此巨大的磷虾种群

形成整个南极生态系统的基石

可以支撑的生物链远远超过人们的想象

鱼类便是其中之一

最具代表性的是南极冰鱼

它极强的“抗冻”能力

源于循环系统中的一种糖蛋白

可以有效防止血液冻结

类似于人类在汽车中使用的防冻剂

（一种南极冰鱼，图片源自@Marrabbio2/维基百科）

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因为南极海域富含氧气

有的南极冰鱼还在演化中

干脆丢掉了运送氧气的血红蛋白

从而使得血液呈现为白色

（一种小型南极冰鱼，呈现透明状，图片源自@Uwe kils/维基百科）

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④

鸟类也在南极洲大陆边缘

以及周边岛屿上繁衍起来

数量多达2亿只

（信天翁，摄影师@林中响箭）

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它们在南极海域的风浪中博击

以南极磷虾、鱼类、乌贼等为食

（灰背信天翁，摄影师@PETER）

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身形优雅的漂泊信天翁尤其惹人瞩目

它的翼展可以长达3.7米

是现存翼展最长的鸟类

（漂泊信天翁，图片源自@澳大利亚南极事务部）

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不过

真正大红大紫的鸟类并非信天翁

而是早已失去飞翔能力的企鹅

数千万年前

企鹅的祖先放弃了天空

它们专注于游泳

以便在大洋中获得更多的磷虾、鱼类等食物

在它们光滑的羽毛内保留一层空气层

既可以增加浮力

也有助于隔绝南极冰冷的海水

耳朵、脚等部位则变得更小

以减少热量流失

（3700万年前的巨企鹅与人类、现在的帝企鹅对比，制图@张靖/星球研究所）

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如今

企鹅家族已多达19种

其中居住在南极、亚南极区域的共有8种

（请将手机横屏观看；企鹅家族图谱，目前种数仍有争议，制图@张靖/星球研究所）

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从绅士般的王企鹅

（王企鹅，比帝企鹅稍矮，但颜色更鲜艳、嘴部更长，耳后还有个橘红色的封闭斑纹，图片源自@VCG）

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到“浑身是戏”的帽带企鹅

（帽带企鹅，摄影师@汗斯）

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再到红嘴的金图企鹅

（金图企鹅，摄影师@陈小琳）

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而高大、坚毅的帝企鹅

则最有最强的抗寒能力

它拥有所有企鹅中最大的体重

减少了相对表面积和热量损失

帝企鹅还能够控制血液流向四肢

防止肢体冻结

（帝企鹅，图片源自@VCG）

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而通过抱团取暖

更是可以在零下数十度的低温环境中

让体温上升到38°C

同时它们还会不断变换位置

以确保每只帝企鹅都有机会进入最温暖的中心区域

（抱团取暖的帝企鹅幼崽，图片源自@VCG）

▼

⑤

大型的海洋哺乳动物也繁盛起来

海豹、海狮、海象以厚厚的皮毛著称

具有极佳的御寒、防水性能

其中

有着细小耳朵的海狗

是海狮科的一个亚科

（海狗，图片源自@VCG）

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体型臃肿的象海豹

雄性体长可达6.5米

体重约4吨

“青春年少”便已经是一个大胖子

（象海豹幼崽，图片源自@VCG）

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喜欢凿洞的威德尔海豹

经常从冰洞中伸出小而圆的脑袋

尽情呼吸

（威德尔海豹，图片源自@VCG）

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胃口巨大的鲸鱼

也时常在南极海域出没

从喜食磷虾、重达200吨的蓝鲸

到常以优美姿势跃出水面的座头鲸

再到顶级掠食者虎鲸

它们拥有厚厚的脂肪层

可以提供足够御寒的能量

（座头鲸，图片源自@VCG）

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就这样

“风流双煞”封印了南极

却又创造出了独特的生态系统

从单细胞的硅藻到成群的磷虾

从优雅的信天翁到最引人瞩目的企鹅

从种类众多的海豹到上百吨重的巨鲸

万物竞发、生机勃勃

（南极生态系统示意图，制图@张靖/星球研究所）

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而对于人类来说

这里依然是难以踏足的禁区

毕竟没有防水的皮毛

没有厚实的脂肪

没有蓬松的羽毛

更没有永不冰冻的血液

要在世界最寒冷的地方生存下去

只能依靠足够专业的技术和装备

P.S. 主要参考文献：刘小汉《南极大陆的演化与科学探索》、陈良标《南极鱼类——冰海里演化出的奇迹》、吴福星/张正旺《南极四季话鸟兽》

... The End ...

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