憨態(tài)可掬的企鵝，受到很多人的喜愛。

作為企鵝的一種，在南極無冰區(qū)繁殖的阿德雷企鵝卻面臨諸多生存困難。夏季的暴雨、冰山的阻隔，現(xiàn)代生態(tài)學研究表明，這些都可能釀成企鵝幼鳥大量死亡的慘劇。

此類事件在歷史上是否存在？很不幸，中國科學技術(shù)大學極地環(huán)境研究室孫立廣-謝周清教授小組的最新研究顯示，上述慘劇曾經(jīng)上演。過去千年里，兩場大規(guī)模天氣災害，引發(fā)企鵝幼鳥大規(guī)模死亡的生態(tài)災難事件。相關(guān)研究發(fā)表在最近出版的國際著名學術(shù)期刊《地球物理研究雜志：生物地球科學》上。

這項研究的初衷是什么？研究的意義在哪？難度在哪？科技日報記者就此采訪了相關(guān)人士。

兩項測試結(jié)果帶來意外發(fā)現(xiàn)

中國科學技術(shù)大學極地環(huán)境研究室開展企鵝研究已有20年歷史。

此次再探東南極，環(huán)南極企鵝生態(tài)環(huán)境深度研究成為新目標，作為團隊新生代，論文第一作者、中國科學技術(shù)大學極地環(huán)境研究室博士生高月嵩的任務是研究歷史上島嶼東、西方位上的企鵝聚居地是否發(fā)生過遷移，以及地形對遷移的影響。

為了完成這項研究，高月嵩和澳大利亞的生態(tài)學家，在長半島不同位置采集了一些糞土沉積剖面，希望通過碳-14測年和標型元素重建企鵝活動的年代范圍。

野外采樣過程中，高月嵩注意到遍布半島各處的廢棄企鵝聚居地和數(shù)量驚人的小企鵝干尸，這后來被孫立廣形象地比作企鵝“墓園”和木乃伊。

事后高月嵩坦言，當時自己對此并不重視。

“我認為每年有上萬對企鵝在這繁殖，大量小企鵝難以養(yǎng)活是正?，F(xiàn)象，這些木乃伊的年代應該很年輕?！备咴箩愿嬖V記者，自己當時一心想要研究最初設定的問題，因此按照實驗室慣常的研究流程做了碳-14測年和標型元素測試。

大量測年結(jié)果表明，多個沉積剖面發(fā)育時代為2000年前到近3500年前，但剖面表層多有一個厚約20厘米的沉積物，它們是在距今750年同時產(chǎn)生的。

“這是非常奇怪的。如果沒有極端干濕事件，正常天氣狀態(tài)下沉積序列應該有均勻的沉積速率，也就是說，每沉積一定厚度消耗的時間相近?！备咴箩哉f。但剖面研究發(fā)現(xiàn)，地表20厘米以下每沉積1厘米需幾十年到幾百年，而20厘米以上的沉積，所消耗的時間近似為0。

這表明，750年前當?shù)氐沫h(huán)境一定發(fā)生了很不尋常的事件。

另一個測試指標――標型元素的含量分析結(jié)果也很不尋常。

四個剖面中有三個剖面的頂部沉積物里都富集了磷和硫等企鵝糞土層的標志性元素。通常，這標志著企鵝種群數(shù)量的突然增高。其中一個剖面在頂部20厘米層位，不同尋常地發(fā)現(xiàn)了保存十分完整的小企鵝尸體。

這是研究室20年研究中沒有出現(xiàn)過的新情況。利用碳-14補測地表企鵝尸體年齡，證明大都距今750年。

考察同時發(fā)現(xiàn)，長半島另一塊地方也有大片小企鵝木乃伊。年齡測試發(fā)現(xiàn)，它們均距今200年，可能經(jīng)歷了相同的災難過程。

強降雨事件引發(fā)小企鵝大規(guī)模死亡

“墓園”中的小企鵝是餓死、淹死還是凍死的？條帶狀平行排列是生前排列還是死后保存？孫立廣找到刑偵方面的專家，期待他們幫助找到導致企鵝死亡的“真兇”。遺憾的是，由于年代久遠，目前技術(shù)可能無法對其進行解剖和精確辨識。

在瀏覽高月嵩拍攝的數(shù)百張照片時，其中一張引起孫立廣注意。照片上企鵝木乃伊和企鵝筑巢用的石子呈明顯條帶狀平行排列，而且企鵝腦袋一致下偏，有著被強烈的水流沖刷過的痕跡。

研究人員猜測，降水導致生態(tài)災難。

這種猜想并非毫無依據(jù)。未經(jīng)換羽的小企鵝羽毛缺少油性物質(zhì)，被雨水浸濕后極易被凍傷乃至死亡。

但他們需要尋找更多證據(jù)來支持“降水假說”。

一次偶然機會，高月嵩看到一篇文獻提到，法國生態(tài)學家發(fā)現(xiàn)，2013年―2014年幾場連續(xù)的降雪和南極罕見的降雨，導致法國站企鵝繁殖地當年孵化的幾萬只小企鵝無一生還。這確認了降雨會導致生態(tài)災難。

與此同時，他調(diào)研了大量資料，不僅證明強降雨導致小企鵝死亡的災難事件，還連帶證明，在距今750年前后，南極洲邊緣部分地區(qū)曾經(jīng)發(fā)生過降水量增大的過程。這是冷暖交替過程中發(fā)生的極端天氣事件。

按照猜想，如果歷史上該地區(qū)發(fā)生過強降水，那就不可能是孤立事件，臨近地區(qū)同樣也會有降雨發(fā)生，一定能在附近的湖泊沉積中找到證據(jù)。

在中山站站區(qū)20年的研究積累，為研究人員提供了水動力加強的證據(jù)，表明該地區(qū)發(fā)生過強降雨事件。

合理預測可應對企鵝生存風險

在孫立廣看來，該研究的另一重要意義是發(fā)出警示，在全球氣候變暖背景下，極端氣候事件頻發(fā)的可能性加大，尤其是降雨、降暴雨的概率增加，企鵝將面對新的生存挑戰(zhàn)。

因為現(xiàn)代全球氣候正處于劇烈變化時期，氣溫、降水、極地海冰、天氣現(xiàn)象等在短時間里頻繁出現(xiàn)異常，尋找其規(guī)律，是現(xiàn)代氣候?qū)W家一直探索的問題。

長時間尺度的氣候變化對企鵝生態(tài)的影響，是研究中一個非常重要的問題，研究發(fā)現(xiàn)長尺度的氣候冷暖變化、大氣環(huán)流、冰蓋進退等氣候環(huán)境因素，對企鵝聚落的繁榮和衰落有著不可抗拒的影響，由于長時間尺度的變化相對緩慢，一般不稱之為“災難事件”。

與長時間尺度相比，短時間尺度的災難性生態(tài)事件證據(jù)往往很難保存，因為災難“作案現(xiàn)場”很容易被清除。

“歷史上發(fā)生過的氣候事件與生態(tài)事件，一定會在海洋湖泊的沉積記錄和冰芯里留下證據(jù)。”謝周清說，未來幾年內(nèi)，小組還要通過“以古論今”手段，在環(huán)南極范圍內(nèi)廣泛尋找過去生態(tài)災難事件記錄，并對比研究其與氣候事件的關(guān)系，認識氣候變化對企鵝及南極生態(tài)系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響，然后對未來氣候、生態(tài)變化作出合理的預測和應對。“通過了解全球變化背景下，極端氣候與生態(tài)事件的關(guān)系，才能有效地評估當今企鵝所面臨的風險，這是一個長期的目標。”（陳 瑜）