南极是地球上公认的气候最恶劣的地方之一。不足5厘米的年降水量、平均零下30℃的夏季温度、时速400公里的狂风,使这里成为一个冷冰冰的不毛之地。但在这片神秘的土地上,却生活着高傲的“南极绅士”——企鹅。它们步态蹒跚、憨态可掬,千万年来一直在冰天雪地的环境里繁衍生息。   企鹅是南极最主要动物种群之一,占南极鸟类生物量90%以上。根据科学家的考察,目前已发现南极地区约有1亿多只企鹅。这种动物喜欢群居,当秋冬繁殖季节来临时,它们更是几十万乃至上百万地聚集在一起,黑压压一望无际。在零下50%的气温下,它们凭着身上厚厚的羽毛和丰腴的脂肪,不仅能抵御严寒,而且从容不迫地养儿育女。   企鹅能在如此恶劣的环境中生活游刃有余,这需要凭借一些生存技巧。比如,在温度极低的情况下,它们会挤在一起形成一个“保温圈”。另据一些科学家研究,企鹅之所以像个醉鬼似的步态蹒跚、摇摇摆摆,因为这样走路可以帮助它们将能量消耗降到最低,并把多余的能量储存起来。企鹅记性和方向感很好,不会迷路。科学家在南极地区做过一个实验:在捉到的5只成年企鹅身上做上标记,然后将它们转移到离巢地1900千米的某海峡附近放掉,10个月后,它们都回到了自己原来的筑巢地。   企鹅举止笨拙、温和可爱的样子,现在已经尽人皆知。但是从历史上来看,人类对企鹅的认识和了解比较晚。在古代,关于企鹅几乎没有什么记载。1488年,航海探险的葡萄牙水手在靠近非洲南部好望角一带,第一次发现了企鹅。“企鹅”在英文中称penguin,人们对这个词的来源说法不一。有人认为这个称呼最早出现于1520年。当时麦哲伦率领环球探险队航行到南美海岸,队员们发现有一种从没见过的“奇怪的鹅”。它们一动不动时具有一种特别的呆滞表情,与探险队里的同伴皮加非塔呆呆发愣的神态非常相似。寂寞的探险队员们就开玩笑地称这些“奇怪的鹅”为“皮加非塔”(发音近似“penguin”),后来这个名字传播开来。但据另一些语言历史学家解释,penguin一词的意思是“肥胖的鸟”,原是葡萄牙航海家给一种北方大海雀起的名字。这种海鸟身体有大量脂肪,并与企鹅长得很像。但它们后来灭绝了,渐渐地这个名称就专指企鹅了。在汉语中“企鹅”一词也很传神。“企”原意是指人抬起脚后跟站着眺望,而企鹅站立时的动作和神态也是如此。   企鹅是南极的象征,不过在企鹅家族中,有许多成员并不生活在白雪皑皑的南极。人们早期描述的企鹅,多数是生活在南温带的种类。到18世纪末期,科学家才定出了6种企鹅的名字;而发现真正生活在南极冰原的企鹅种类,是19世纪和20世纪的事情。例如,人们1844年才给王企鹅定名,响弦角企鹅1953年才被命名。现在世界上所知的企鹅一共有18种,它们分布地区之广,可以说是任何鸟类都无法与之相比的,从南极冰原到福尔克兰兹的绿色牧场;从郁郁葱葱的新西兰海湾到长满仙人掌的加拉帕戈斯群岛,到处都有它们的踪迹。它们在零下25℃的严寒环境中能够生活,对38℃的亚热带地区也能适应,世界上没有任何鸟类能够分布在如此广泛的气温带。也许你不相信,在炎热的赤道还有企鹅家族的成员,它就是加拉帕戈斯企鹅(因生活在赤道附近的加拉帕戈斯群岛上而得名)。   最近的研究成果表明,北极也曾有企鹅生活过。科学家在北极地区找到了一种已经灭绝的鸟类的骨骼,这种鸟被称为“大企鹅”。它们主要分布在北欧斯堪的纳维亚半岛、亚洲、北美洲以及北冰洋的一些岛屿上,数量曾经以百万计。然而在距今三四百年前,欧洲掀起一股到北极探险的热潮。随着探险家和移民的到来,“大企鹅”成了人们竞相捕杀的对象,数量急剧下降,直到最后灭绝。   由于企鹅被发现得较晚,它本身又是一种奇特的鸟类,所以很自然就引起人们的极大兴趣。就外表来看,确实很难给企鹅分类。它长着鸟的头和喙,双翼短小成鳍状,“短促”的双腿生于身体最后端,脚趾间有蹼。大多数鸟类骨骼为空心的,但企鹅的骨骼却是实心的,有利于潜水。在陆地上它们行动笨拙,“大腹便便”的步态让人忍俊不禁,但到了水中却身手不凡、行动矫健。它们用鳍状肢划水,游速甚快,每小时可达8~25公里。企鹅也能“模仿”海豚,在高速前进时跃离开水面。实际上企鹅大部分时间生活在水里,只有在繁殖后代和换羽时,才在岸上生活。从这些特征来说,企鹅似乎更像鱼。   为了查找到企鹅祖先的踪迹和分布状况,生物学家们花费了极大的精力。古生物学研究结果表明,早在5000万年前的第三纪,地球上就已经出现了企鹅。而新西兰的一个研究则认为,企鹅距今已有5500万年左右的历史。但是,要了解远古时期企鹅是一件十分困难的事。首先,它们活动留下的遗迹或遗物太少且不容易辨认;其次,企鹅骨骼保存困难,至今尚未发现距今4500年前的企鹅化石。于是,关于企鹅起源只能流于种种猜想。归纳起来意见大致有两种,一种认为,企鹅的祖先本身就不会飞,是由爬行动物直接进化而来的;另一种认为,企鹅是从会飞的鸟进化而来的,后来双翅退化变成了会游泳的动物。这一争论长期以来在科学界相持不下。   众所周知,鸟类在2亿年前由一支古老的爬行动物进化而来。1887年,科学家孟兹比尔首先提出,企鹅的祖先也是由爬行动物直接进化而来,但它独立于其他鸟类单独从爬行类演变而来。企鹅的鳍翅不是退化的翅膀,而是爬行动物在水下应用的前肢,是用来划水的。这就是说,企鹅从未经历过飞翔阶段。有的学者更进一步提出,企鹅可能来源于一种已经灭绝的北大西洋海鸦。近年来,科学家们在美洲沿岸发现了距今3000万年的海鸦骨骼化石,研究表明它们与企鹅确有许多相似之处,尤其是在适应水面游泳与潜水方面有着类似。如果两者确实在起源进化方面有密切关系的话,那么孟兹比尔的观点可能是正确的。但是,由于发现的海鸦和企鹅的化石几乎是在一个时代,就此难以判断它们之间的亲缘关系。   尽管孟兹比尔的观点在一定程度上是有道理的,但科学上仍然倾向于将企鹅归于鸟类。动物学家在积累了大量的资料后证明,企鹅的祖先是会飞的。目前企鹅的身体结构上,有着其会飞翔的祖先留下的烙印。首先,科学家们指出,企鹅鳍翅的结构与鸟类相似。它的双翼是一个变成桨状的飞翼,其腕和掌骨形成“腕-掌联合结构”,这种结构适合于飞羽-翮羽附着,而翮羽正是飞翔所必需的结构。虽然企鹅的翮羽早就消失了,但支撑翮羽的结构依然存在。企鹅胸骨的许多特征也和飞翔鸟相似,比如有明显的龙骨突起,这正是飞翔肌肉所附着的地方。   其次,企鹅存在尾踪骨,这是所有鸟类在进化过程中的产物。鸟类原本从其祖先(蜥蜴型爬行动物)那里,继承了一个由多节脊椎骨组成的鞭状长尾;但在流体动力和运动的影响下,尾骨逐渐缩短愈合成一块小的骨节(尾踪骨),用以支持呈扇形排列的尾羽。这是鸟类对飞翔运动适应的结果,从最早的始祖鸟到所有现代鸟类都有。可见企鹅的尾踪骨,是其会飞翔祖先的遗物。   再次,翅膀发达的飞翔鸟类都是以喙插在翅下睡觉的,而企鹅正是以这种姿势睡眠,说明它和飞翔鸟之间有某种关系。此外,飞翔鸟在飞行中需要迅速调节肌肉活动及协调身体各部的动作,所以小脑发达;而企鹅也有复杂发达的小脑,这也被看做其是会飞动物祖先的一个遗迹。   如果企鹅属于鸟类的一支,是由会飞的鸟类进化而来的,那么这种进化过程究竟怎样?它为什么会发生这么大的转变?南极企鹅又是怎么来到南极的?目前,这些问题也只能以种种猜想来作解释。   科学家现在推断,大约2亿年前,南美洲、非洲、澳洲和南极洲曾经是一个有着热带风光的“超级大陆”。但在经历了1亿多年漫长的岁月后,由于大陆板块运动,南极从超级大陆分离开来。不过直到3000万年前,它依然是个气候温和、草木丰茂的大陆。到了2800万年前,由于地球自转轴的倾斜,南极在冬季时几个月看不到太阳。即使在夏季,阳光也几乎都被白雪反射掉了,积雪很难融化。南极冰盖逐渐形成,使绝大多数动植物相继灭绝。但也有一批鸟类存活了下来。它们逐渐适应陆地多变的环境,翅膀演化成了鳍脚,身体变成仿锥形,骨骼成为实心而有利于潜水等,这就是企鹅。其实,鸟类中有多种生态类型,涉禽如丹顶鹤、游禽如绿头鸭、陆禽如斑鸠、猛禽如猫头鹰、攀禽如杜鹃、鸣禽如喜鹊等,而鸵鸟则是走禽的代表。它们都是在不同的生活环境下不断进化的结果。   总之,由于缺乏足够的骨骼化石证据,关于企鹅的起源和演变还处于猜测阶段。但可以肯定的是,企鹅的生存与演变与气候环境条件密切相关。2001年,中国科技大学极地研究小组的科学家们,认真研究了从南极菲尔德斯半岛阿德雷岛采回的67.5厘米长的湖泥样本。他们第一次反演推论出:在过去3000年中,南极企鹅种群数量发生过4次较大的波动,其中在距今2300~1800年间企鹅数量锐减,但在距今1800~1400年间,企鹅数量达到过一个高峰期。这表明,在没有人类干预的情况下,南极气候变化也会导致企鹅数量发生剧烈波动。因而,研究企鹅的演变,实际上对研究过去南极及全球气候变化,特别是近1万年来气候变化,有着重要的意义。 第二十七章企鹅之谜   南极是地球上公认的气候最恶劣的地方之一。不足5厘米的年降水量、平均零下30℃的夏季温度、时速400公里的狂风,使这里成为一个冷冰冰的不毛之地。但在这片神秘的土地上,却生活着高傲的“南极绅士”——企鹅。它们步态蹒跚、憨态可掬,千万年来一直在冰天雪地的环境里繁衍生息。   企鹅是南极最主要动物种群之一,占南极鸟类生物量90%以上。根据科学家的考察,目前已发现南极地区约有1亿多只企鹅。这种动物喜欢群居,当秋冬繁殖季节来临时,它们更是几十万乃至上百万地聚集在一起,黑压压一望无际。在零下50%的气温下,它们凭着身上厚厚的羽毛和丰腴的脂肪,不仅能抵御严寒,而且从容不迫地养儿育女。   企鹅能在如此恶劣的环境中生活游刃有余,这需要凭借一些生存技巧。比如,在温度极低的情况下,它们会挤在一起形成一个“保温圈”。另据一些科学家研究,企鹅之所以像个醉鬼似的步态蹒跚、摇摇摆摆,因为这样走路可以帮助它们将能量消耗降到最低,并把多余的能量储存起来。企鹅记性和方向感很好,不会迷路。科学家在南极地区做过一个实验:在捉到的5只成年企鹅身上做上标记,然后将它们转移到离巢地1900千米的某海峡附近放掉,10个月后,它们都回到了自己原来的筑巢地。   企鹅举止笨拙、温和可爱的样子,现在已经尽人皆知。但是从历史上来看,人类对企鹅的认识和了解比较晚。在古代,关于企鹅几乎没有什么记载。1488年,航海探险的葡萄牙水手在靠近非洲南部好望角一带,第一次发现了企鹅。“企鹅”在英文中称penguin,人们对这个词的来源说法不一。有人认为这个称呼最早出现于1520年。当时麦哲伦率领环球探险队航行到南美海岸,队员们发现有一种从没见过的“奇怪的鹅”。它们一动不动时具有一种特别的呆滞表情,与探险队里的同伴皮加非塔呆呆发愣的神态非常相似。寂寞的探险队员们就开玩笑地称这些“奇怪的鹅”为“皮加非塔”(发音近似“penguin”),后来这个名字传播开来。但据另一些语言历史学家解释,penguin一词的意思是“肥胖的鸟”,原是葡萄牙航海家给一种北方大海雀起的名字。这种海鸟身体有大量脂肪,并与企鹅长得很像。但它们后来灭绝了,渐渐地这个名称就专指企鹅了。在汉语中“企鹅”一词也很传神。“企”原意是指人抬起脚后跟站着眺望,而企鹅站立时的动作和神态也是如此。   企鹅是南极的象征,不过在企鹅家族中,有许多成员并不生活在白雪皑皑的南极。人们早期描述的企鹅,多数是生活在南温带的种类。到18世纪末期,科学家才定出了6种企鹅的名字;而发现真正生活在南极冰原的企鹅种类,是19世纪和20世纪的事情。例如,人们1844年才给王企鹅定名,响弦角企鹅1953年才被命名。现在世界上所知的企鹅一共有18种,它们分布地区之广,可以说是任何鸟类都无法与之相比的,从南极冰原到福尔克兰兹的绿色牧场;从郁郁葱葱的新西兰海湾到长满仙人掌的加拉帕戈斯群岛,到处都有它们的踪迹。它们在零下25℃的严寒环境中能够生活,对38℃的亚热带地区也能适应,世界上没有任何鸟类能够分布在如此广泛的气温带。也许你不相信,在炎热的赤道还有企鹅家族的成员,它就是加拉帕戈斯企鹅(因生活在赤道附近的加拉帕戈斯群岛上而得名)。   最近的研究成果表明,北极也曾有企鹅生活过。科学家在北极地区找到了一种已经灭绝的鸟类的骨骼,这种鸟被称为“大企鹅”。它们主要分布在北欧斯堪的纳维亚半岛、亚洲、北美洲以及北冰洋的一些岛屿上,数量曾经以百万计。然而在距今三四百年前,欧洲掀起一股到北极探险的热潮。随着探险家和移民的到来,“大企鹅”成了人们竞相捕杀的对象,数量急剧下降,直到最后灭绝。   由于企鹅被发现得较晚,它本身又是一种奇特的鸟类,所以很自然就引起人们的极大兴趣。就外表来看,确实很难给企鹅分类。它长着鸟的头和喙,双翼短小成鳍状,“短促”的双腿生于身体最后端,脚趾间有蹼。大多数鸟类骨骼为空心的,但企鹅的骨骼却是实心的,有利于潜水。在陆地上它们行动笨拙,“大腹便便”的步态让人忍俊不禁,但到了水中却身手不凡、行动矫健。它们用鳍状肢划水,游速甚快,每小时可达8~25公里。企鹅也能“模仿”海豚,在高速前进时跃离开水面。实际上企鹅大部分时间生活在水里,只有在繁殖后代和换羽时,才在岸上生活。从这些特征来说,企鹅似乎更像鱼。   为了查找到企鹅祖先的踪迹和分布状况,生物学家们花费了极大的精力。古生物学研究结果表明,早在5000万年前的第三纪,地球上就已经出现了企鹅。而新西兰的一个研究则认为,企鹅距今已有5500万年左右的历史。但是,要了解远古时期企鹅是一件十分困难的事。首先,它们活动留下的遗迹或遗物太少且不容易辨认;其次,企鹅骨骼保存困难,至今尚未发现距今4500年前的企鹅化石。于是,关于企鹅起源只能流于种种猜想。归纳起来意见大致有两种,一种认为,企鹅的祖先本身就不会飞,是由爬行动物直接进化而来的;另一种认为,企鹅是从会飞的鸟进化而来的,后来双翅退化变成了会游泳的动物。这一争论长期以来在科学界相持不下。   众所周知,鸟类在2亿年前由一支古老的爬行动物进化而来。1887年,科学家孟兹比尔首先提出,企鹅的祖先也是由爬行动物直接进化而来,但它独立于其他鸟类单独从爬行类演变而来。企鹅的鳍翅不是退化的翅膀,而是爬行动物在水下应用的前肢,是用来划水的。这就是说,企鹅从未经历过飞翔阶段。有的学者更进一步提出,企鹅可能来源于一种已经灭绝的北大西洋海鸦。近年来,科学家们在美洲沿岸发现了距今3000万年的海鸦骨骼化石,研究表明它们与企鹅确有许多相似之处,尤其是在适应水面游泳与潜水方面有着类似。如果两者确实在起源进化方面有密切关系的话,那么孟兹比尔的观点可能是正确的。但是,由于发现的海鸦和企鹅的化石几乎是在一个时代,就此难以判断它们之间的亲缘关系。   尽管孟兹比尔的观点在一定程度上是有道理的,但科学上仍然倾向于将企鹅归于鸟类。动物学家在积累了大量的资料后证明,企鹅的祖先是会飞的。目前企鹅的身体结构上,有着其会飞翔的祖先留下的烙印。首先,科学家们指出,企鹅鳍翅的结构与鸟类相似。它的双翼是一个变成桨状的飞翼,其腕和掌骨形成“腕-掌联合结构”,这种结构适合于飞羽-翮羽附着,而翮羽正是飞翔所必需的结构。虽然企鹅的翮羽早就消失了,但支撑翮羽的结构依然存在。企鹅胸骨的许多特征也和飞翔鸟相似,比如有明显的龙骨突起,这正是飞翔肌肉所附着的地方。   其次,企鹅存在尾踪骨,这是所有鸟类在进化过程中的产物。鸟类原本从其祖先(蜥蜴型爬行动物)那里,继承了一个由多节脊椎骨组成的鞭状长尾;但在流体动力和运动的影响下,尾骨逐渐缩短愈合成一块小的骨节(尾踪骨),用以支持呈扇形排列的尾羽。这是鸟类对飞翔运动适应的结果,从最早的始祖鸟到所有现代鸟类都有。可见企鹅的尾踪骨,是其会飞翔祖先的遗物。   再次,翅膀发达的飞翔鸟类都是以喙插在翅下睡觉的,而企鹅正是以这种姿势睡眠,说明它和飞翔鸟之间有某种关系。此外,飞翔鸟在飞行中需要迅速调节肌肉活动及协调身体各部的动作,所以小脑发达;而企鹅也有复杂发达的小脑,这也被看做其是会飞动物祖先的一个遗迹。   如果企鹅属于鸟类的一支,是由会飞的鸟类进化而来的,那么这种进化过程究竟怎样?它为什么会发生这么大的转变?南极企鹅又是怎么来到南极的?目前,这些问题也只能以种种猜想来作解释。   科学家现在推断,大约2亿年前,南美洲、非洲、澳洲和南极洲曾经是一个有着热带风光的“超级大陆”。但在经历了1亿多年漫长的岁月后,由于大陆板块运动,南极从超级大陆分离开来。不过直到3000万年前,它依然是个气候温和、草木丰茂的大陆。到了2800万年前,由于地球自转轴的倾斜,南极在冬季时几个月看不到太阳。即使在夏季,阳光也几乎都被白雪反射掉了,积雪很难融化。南极冰盖逐渐形成,使绝大多数动植物相继灭绝。但也有一批鸟类存活了下来。它们逐渐适应陆地多变的环境,翅膀演化成了鳍脚,身体变成仿锥形,骨骼成为实心而有利于潜水等,这就是企鹅。其实,鸟类中有多种生态类型,涉禽如丹顶鹤、游禽如绿头鸭、陆禽如斑鸠、猛禽如猫头鹰、攀禽如杜鹃、鸣禽如喜鹊等,而鸵鸟则是走禽的代表。它们都是在不同的生活环境下不断进化的结果。   总之,由于缺乏足够的骨骼化石证据,关于企鹅的起源和演变还处于猜测阶段。但可以肯定的是,企鹅的生存与演变与气候环境条件密切相关。2001年,中国科技大学极地研究小组的科学家们,认真研究了从南极菲尔德斯半岛阿德雷岛采回的67.5厘米长的湖泥样本。他们第一次反演推论出:在过去3000年中,南极企鹅种群数量发生过4次较大的波动,其中在距今2300~1800年间企鹅数量锐减,但在距今1800~1400年间,企鹅数量达到过一个高峰期。这表明,在没有人类干预的情况下,南极气候变化也会导致企鹅数量发生剧烈波动。因而,研究企鹅的演变,实际上对研究过去南极及全球气候变化,特别是近1万年来气候变化,有着重要的意义。

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