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给冰原上色,给同伴“浇头”...企鹅拉便便远比你想象中更魔幻

来源:蝌蚪五线谱2023-03-03 17:10

  在南极,憨态可掬的企鹅是雪原上常见的“风景”,更魔幻的是,企鹅拉的便便也成为了南极一道独特的景观。不管是去南极旅游的游客还是在此科考的科研人员,无不对此印象深刻。

  图一 图源science

  不过真正让他们“回味”终身的还得是那股臭味儿,独特的混有海水咸湿的腥臭味,以至于大多在南极遇到企鹅的人都难以忘记。

  但在人类看来又臭又脏的便便,对企鹅而言其实很有用处。

  一、给冰原上色

  企鹅是鸟纲、今鸟亚纲、企鹅科下面所有物种的通称。

  大多数人对企鹅的认知包括经典黑白配色、直立行走以及生活在南极,而实际上,除了南极洲,企鹅也分布在南非、阿根廷、新西兰和纳米比亚等地。

  尽管在外表看上去大差不差,不同种类的企鹅之间也有外形差异,例如帝企鹅体型最大,脖子周边还带有一圈淡淡的黄色;帽带企鹅则在下巴处有一条细带,因而得名。

  图二帽带企鹅 图源 Britannica

  作为一种古老的游禽,企鹅虽然失去了飞行能力,但是在水中却如鱼得水,因此企鹅的主要食物来源包括磷虾、鱿鱼和小型鱼类。

  根据企鹅的体型和重量,其饮食偏好也有所不同,其中较小型的企鹅(如阿德利企鹅)主要依靠磷虾为生,在寒冷的南极,这种小型的甲壳类动物提供了生存所必需的能量和营养。

  图三 图源americanoceans

  更大型的企鹅(如帝企鹅)则有了更多的选择,像鱿鱼、银鱼和凤尾鱼等物种非常受大型企鹅欢迎,因为它们含有充足的蛋白质、碳水化合物和胆固醇,很适合出海活跃的企鹅获取能量。

  值得一提的是,由于企鹅们的食物单调且巨量,以至于它们的便便都染上了食物的颜色,所以现在的南极可能并非白茫茫的一片,还有一块块的粉红色或青色的区域。其中贡献最多的当属阿德利企鹅,它们每年要消耗约150万吨的磷虾,经过生物内部“工厂”转化后,磷虾体内含有的天然色素虾青素就由企鹅的便便“烙印”在了南极洲的冰原之上。

  图四 图源allthatsinteresting

  二、冰原上的喷射战士

  到了繁殖季节,南极许多企鹅都会聚在一起,除了找对象,还有一件事就是“聚众拉屎”。

  由于南极气温低,太阳光直射强度弱,如果直接将蛋下在冰面上,让人很难不怀疑这颗蛋的生理状况。

  这时候,一大波热乎的便便就发挥作用了,得益于企鹅超快的新陈代谢,它们平均每20分钟就会拉一次便便,每小时最多可达6~8次,如此高密度加上高强度的排便,企鹅们很快就能在雪地上清理出一大块繁殖地。

  图五恐怖的融雪能力 图源 the verge

  而褪去白色的雪原露出了深色的地表,相比于白色表面,在长时间的阳光照射下,深色地表能吸收部分太阳热量,为孵化企鹅蛋提供更好的条件。

  此外,为了保证企鹅宝宝顺利出生,负责孵蛋的雄性企鹅会杜绝一切危险状况,换而言之,它们几乎会寸步不离地守在巢穴旁边,即便是在大小便的时候。

  图六 图源penguinsinternational

  来自日本发光生物研究所的维克多·本诺·梅尔-罗肖(Victor Benno Meyer-Rochow)教授科考拍摄的照片记录了企鹅在巢穴旁排便的景象:“一只企鹅站起来,缓慢地移动到巢穴边缘,然后转身,抬起屁股,留下了一条几十厘米长的半液态白色(粉色)轨迹。”

  图七 图源Alexey Seafarer/Shutterstock.com

  这种行为也引起了两位物理学家的兴趣,它们想知道这种排便方式可以喷出多远以及企鹅泄殖腔所需要产生的压力大小。

  而通过计算,他们得出企鹅在排便时,其粪便最远可飞出30~40cm,此时直肠可以产生10-60千帕的压力,相当于人类排便时直肠所需压力的三倍。

  图八 图源improbable

  这项研究还因此获得2005年搞笑诺贝尔奖,过了十几年后,企鹅排便这件事又被日本两位科学家翻出来,原因在于当时研究时只考虑了企鹅在水平时的喷射距离,但如果企鹅站在更高的位置如岩石上,他们根据牛顿运动方程估算最大喷射距离可以达到1.43m。

  至于为什么要重新审视企鹅排便的物理学,因为这可以使企鹅饲养员更准确地了解企鹅排便的喷射距离,进而保持一定的安全距离。

  只是对于没有边界感的企鹅群而言,通过这种方式排出的便便真的很容易“浇”在其他企鹅附近甚至身上,因此在孵卵的那段时间,企鹅原本的“绅士风度”荡然无存,变成了货真价实的“落汤鸡”。

  图九“讨厌没有边界感的企鹅” 图源reddit

  三、通过便便标记领地

  作为南极的标志性物种之一,了解企鹅的种群情况至关重要,但想要给企鹅们做上一次人口普查也绝非易事。让科学家在环境恶劣的南极通过地毯式摸索企鹅显然非常困难,而在空中使用卫星也很难找到企鹅的踪迹。

  但意外的是,企鹅虽然没找到,卫星图像上却显眼地出现了白色以外的“污点”,没错,那是企鹅拉的便便。

  利用这个信息,科学家准确定位了不少企鹅栖息地,比如之前世界上最大的阿德利企鹅栖息地就是通过扫描卫星图像发现的。

  图十 图源Penguinmap.com/Google Earth

  大约150万阿德利企鹅生活在南极洲边缘的一个小岛——“危险群岛”(Danger Islands),顾名思义,由于该岛距离南极大陆较远,并且岛上常年覆盖着厚厚的冰盖,导致研究人员从未对这个岛进行过调查。

  而事实证明,生活在“危险群岛”上的阿德利企鹅比整个南极洲其他地方加起来都多,这一发现直接让原本数量下降的阿德利企鹅一转颓势,成为数量最多的企鹅种群。

  并且随着遥感卫星图像的精度(亚米级)越来越高,科学家甚至可以直接通过图像进行群体检测和丰度估计,大大降低了追踪企鹅的难度。

  简而言之,企鹅粪便不仅可以为它们提供一个避风港和养育雏鸟的地方,还为人类提供了许多关于企鹅种群的重要信息。当然更重要的是,我们也不能忽略企鹅粪便作为“肥料”的最基础作用。

  图十一 图源stef bokhorst

  正如鲸落之于深海,粪便之于南极,也不亚于一场土壤内部的狂欢,粪便中的氮、磷、碳等丰富的养分,肥沃了南极土地。据一项2019年的研究表明,在企鹅排便位置的方圆一千米以内,生物多样性要比其他地区高出八倍,为南极食物链贡献了最原始的动力。

  参考文献:

  1.Life thrives in Antarctic hot spots created by seal and penguin poop https://www.science.org/content/article/life-thrives-antarctic-hot-spots-created-seal-and-penguin-poop

  2.Mapping the Abundance and Distribution of Adélie Penguins Using Landsat-7: First Steps towards an Integrated Multi-Sensor Pipeline for Tracking Populations at the Continental Scale https://doi.org/10.1371/journal.pone.0113301

  3.Penguin Pooing Pressure, Calculated Anew https://improbable.com/2020/07/03/penguin-poo-pressure-calculated-anew/、

  Penguin Poop Is So Pink And Plentiful That It Can Be Seen From Space https://allthatsinteresting.com/pink-penguin-poop

  4.The Usefulness of Penguin Poo https://www.penguinsinternational.org/2020/02/09/the-usefulness-of-penguin-poo/

  END

  作者:许舟 中国科普作家协会优秀科普作品银奖获得者

[ 责编:蔡琳 ]
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