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企鹅拉屎这件事,比你想象中还要有用

图片:Clker-Free-Vector-Images / CC0

SME情报员,讲讲科学史,聊聊科学家,挖挖科学冷知识(公众号:SME)

 

在大众的传统印象里,南极洲就是白茫茫的一片。

但事实上,南极还可以是粉红色的。

阿德利企鹅粪便染红的雪地,图中还清晰可见彩色的“企鹅公路”

阿德利企鹅的粉色粪便,正在给雪白的南极大陆上色。

因为企鹅的种群庞大且又拉得多,在太空中我们甚至都能看到这一抹亮眼的粉(或红棕色)。

不过,先不要为企鹅粉色的粪便而少女心泛滥。若是身在南极,你一定会感到崩溃。企鹅粪便虽然是粉色的,但味儿也依然重口味。

变粉的阿德利企鹅,真香

在磷虾吃多了的情况下,企鹅的排泄物就变成粉色,或者红棕色。磷虾在商业上被大量捕获,用来生产宠物食品和营养补充剂。在海洋中,磷虾也喂饱了无数海洋动物。

但磷虾身上的天然色素——虾青素,却染红了它们的便便。于是,在企鹅群聚集的地方总是一片鲜红,并伴随着又腥又臭的企鹅屎味儿。

蓝鲸鱼每天都会吃掉大量磷虾,其粪便也会随之变粉

而臭鱼和烂虾总是一对的,蓝色的银鱼也是企鹅的主要食物来源之一。所以,企鹅粪便的颜色也会随着食谱的改变而变色。

然而,无论是鱼还是虾,企鹅排泄物的腥臭味总能让人窒息。几乎每位踏上过南极的人类,将永生难忘这股味儿。大多从南极回来的人类,都会夸奖过企鹅的可爱,以及吐槽过它们屎很臭。

卫星图像中的企鹅粪便污渍,图源: DigitalGlobe / British Antarctic Survey

但你别说,这又臭又脏的企鹅排泄物的作用还真不小。

首先,企鹅深色的粪便就能加速冰雪融化,有利于种群繁育后代这件终身大事。

南极的气温很低,冰雪总是覆盖着地面。为了防止自家的蛋宝宝被冻成冰蛋,它们是坚决不能将蛋放置在冰冷的雪地上。这时候,一泡热乎的粪便就显得尤为重要了。

企鹅排便,可以将白茫茫的一片雪地被染成粉色乃至褐色。

而深色相对于白色来说,能更好地吸收来自太阳热量。时间一长,被粪便覆盖的冰雪,就有足够的热量融化了。

所以每到交配季节,这些企鹅就会聚集在一起。他们齐心协力地朝冰面喷粪,为孩子们开辟着育婴场。

 

可不要小瞧企鹅喷粪的力量。曾有一份研究表明,一只阿德利企鹅排空时,肠道产生的压力是人类的四倍之强。

撅起屁股,身子稍微向前倾,再抬起尾羽,它的粪便就能被投射到方圆 40 厘米开外。要知道,企鹅的身高也就 60 厘米左右。

而靠着研究阿德利企鹅排便的压强,研究人员还获得了 2005 年的搞笑诺贝尔奖。

所以说,只要是被企鹅选中的地方,就必然是一大片裸露的岩地。

而且企鹅的繁殖区越大,大便覆盖的面积也就越大。人类嫌弃企鹅群脏,其实它们还笑人类看不穿。那里很臭,但对于企鹅宝宝来说已是最温暖的家。

有动物的地方,就必然有排泄物。反过来,用排泄物来追踪动物的行踪,就最适合不过了。

而在南极,企鹅数量又是如此地庞大。在太空中看下去,企鹅深色的粪便就像白色衬衫上的污渍,尤为扎眼。所以企鹅的粪便污渍,也成了科学家研究企鹅种群与栖息地的重要依据。

南极是全球气候变化的敏感神经,气候变化会直接影响到企鹅的数量。

但想给企鹅进行人口普查,这项任务是艰巨的。科学家们在环境恶劣、地广人稀的南极作业,比想象中还要困难。于是,企鹅粪便就成了研究的突破口。

2009 年,在对帝企鹅的空中研究期间,研究人员发现地面上一片片庞大的粪便。利用粪便,他们能准确推断出了企鹅栖息地的位置。从那时开始,科学家们就学会了从空中观察企鹅粪便,找出更多的企鹅栖息地。

Google Earth 下的企鹅粪便污渍

此外,根据企鹅粪便污渍的面积大小,人类还能利用卫星图像推断出企鹅栖息地的种群数量

首先,通过卫星图片搜索白色冰面上的褐色像素点,以确认企鹅栖息地的位置。然后再通过高清图片,来对企鹅数量进行观测与计算。

这种方法,就极大地提高了企鹅相关的生态学研究的效率。科学家不用亲临现场,就能获得大量有效信息。

卫星图像中拍摄到的阿德利企鹅栖息地一角

例如,2018 年美国石溪大学的生态学教授希瑟·林奇(Heather Lynch)及其团队,就运用这种方法发现了一个全新的、超大规模的阿德利企鹅栖息地

大约有 150 万只阿德利企鹅,就在这个遥远的岛屿群上休养生息。但在这之前,从来没人在这上面发现过阿德利企鹅。

发现 150 万只阿德利企鹅的“危险群岛”(Danger Islands)在南极地图中的位置

即使在南极的夏天,这个岛屿群周围依然环绕着一圈厚厚的海冰。所以,这个群岛也因此得名“危险群岛”(Danger Islands)。

可谓远在天边,近在咫尺。因为危险和太难到达等原因,几乎很少有研究人员会登岛造访。出于同样的理由,科学界也没想到个头不大的阿德利企鹅,竟能够到达这片“荒芜之地”。

研究人员登上危险群岛

也就是说,在这之前的几千年里,根本没人知道这岛上竟还有这么多企鹅。直到卫星地图检测到了该岛上不寻常的褐色像素点,这 150 万只阿德利企鹅才首次被人类发现。

当时,希瑟·林奇及其团队已开发出了一种自动化检测算法,能够自动标记图片中的不同像素。在这之前 10 个月里,他们已对南极洲大陆每一个无云卫星图像进行了检测。

而 150 万只阿德利企鹅是什么概念?这已是南极半岛其他地区总和的一半。对于现代社会来说,这是件令人难以置信的事情,无异于一次“地理大发现”。

自 20 世纪 90 年代以来,阿德利企鹅的数量就一直稳定地减少。因为一直无法确定原因,大家都在为这些小可爱的命运而担忧。所以在公布该消息时,人们自然为此感到兴奋与激动。过去一直在缓慢下降的种群数量,一下就被隐匿在“危险群岛”上的阿德利企鹅拔高了。

危险群岛上密密麻麻的阿德利企鹅

如果你对寻找企鹅屎感兴趣,还可以亲自通过 google earth 的卫星地图体验一番。

为了揪出南极洲的所有企鹅栖息地,希瑟·林奇教授及其团队还发起了 MAPPPD 项目。而这个项目又名“看便便找企鹅”。他们希望靠群众的力量,再结合卫星图像来找出企鹅的种群信息。而他们还坚信,过去的搜寻中肯定存在着许多漏网之鸟。

MAPPPD 项目网页界面,地址 http://www.penguinmap.com/contribute/

但谈到粪便,万变不离其宗的便是其作为“肥料”的用途。而企鹅的粪便,其实也滋养了整个贫瘠的南极大陆,养活了许多小动物。

企鹅粪便里,蕴含着碳、氮和磷等各种丰富的养分。有了这些便便,南极生物才能呈现出现在的多样性与活力。只是在过去,科学家都一直忽视了企鹅粪便的力量。

最近一项研究发现,企鹅便便对生物多样性的影响范围可达 1000 米。越靠近企鹅栖息地的区域,整个食物链就越充满活力。

其中受益最大是土壤。企鹅粪便部分蒸发成了氨,然后被风吹到内如进入土壤。这便为初级生产者提供了足够的氮。据研究人员统计,每平方米土壤中有数百万无脊椎动物。这物种丰富度,相当于其他区域的八倍。

企鹅是南极的头号营养师,其粪便更是其他小动物的大救星。所以除了可爱,企鹅并非就一无是处,至少需要承认它们还“又臭又有用”。

 

* 参考资料

Victor Benno Meyer-Rochow,Jozsef Gal.Pressures produced when penguins pooh—calculations on avian defaecation.Polar Biology.2003.12

Jason Daley.Adelie Penguins Poop So Much, Their Feces Can Be Seen From Space.Smithsonian.2018.12.13

Multi-modal survey of Adélie penguin mega-colonies reveals the Danger Islands as a seabird hotspot.nature.2018.03

Influential excrement: How life in Antarctica thrives on penguin poop.2019.05.09

 

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