在非洲的马拉河,4000多头河马集体排便是一种什么场面?河水瞬间污浊不堪,臭气熏天。到了雨季,奔腾的河水将沉积在水底的粪便冲了出来,直接导致下游的鱼儿大批量的死亡。
这是科学家们在2018年发表在《自然·通讯》杂志上的一篇学术研究,研究表明4000头河马每天要在马拉河中排泄8.3-9.3吨的粪便,这些便便平时对水体的影响还不算大,因为大量的粪便是沉积到水底的,但是一到了雨季就不得了了,完全变成了下游鱼类的“杀手”。
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虽然企鹅没有河马的体型大,但是它的数量足以弥补体型的差距了。在南极大陆上虽然只生活着7种企鹅,但是它们的数量达到了惊人的约1.2亿只。过亿的企鹅都在这片白茫茫的世界里吃喝拉撒,它们的排泄量惊人。
但是,站在南极冰原上,你可能会被眼前景象震撼:蓝白相间的冰川延绵到天际,帝企鹅挺着雪白肚皮摇摇晃晃,空气中闻不到一丝异味。这场景就像有人按下了巨型抽水马桶的冲水键——1.2亿只企鹅每天排出约4800吨便便(相当于300辆渣土车载重量),这些"黄金"究竟去了哪里?
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1.最环保的"快递系统"
作为生活在地球上最寒冷地区的动物,企鹅们的排泄物从离开身体那刻起,就进入了南极特快专递通道。当-30℃的寒风呼啸而过,新鲜便便在30秒内就能完成速冻,变成数以亿计的"有机压缩包"。这些压缩包有各种形状,有的长长的、细细的、有的扁扁的,具体要看企鹅们最近的伙食怎么样,而且作为鸟类,企鹅与其他鸟一样排泄器官是泄殖腔,这使得它们的粪便其实就是屎尿混合物,更容易被速冻。
这些冰镇包裹被狂风裹挟着,以每小时80公里的速度开启环球旅行——有的被吹入海洋成为磷虾等浮游生物的圣诞大餐,有的飘向苔藓地带当植物缓释肥,最远记录保持者是2003年在智利海岸发现的企鹅便便冰晶。
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2.微生物界的"饿狼传说"
企鹅的便便除了变成了“快递包裹”被大自然用各种方式带走外,还有一位“原著名”在悄悄的卖力工作,它就是南极土壤中潜伏着特殊的嗜冷菌群,这些微生物堪称有机废物处理界的特种兵。它们能在-20℃环境里保持活性,像一群饿了三天的狼群扑向便便。
1克企鹅粪便中约有1亿个微生物工作者,它们用酶当切割刀,把蛋白质、尿酸分解成氨和硝酸盐。科学家曾在南极半岛做过实验:一坨标准尺寸的企鹅便便(约50克),在自然条件下只需45天就被完全分解。所以,即使没有被大自然运走,也被这些兢兢业业的嗜冷菌群给消灭掉了。
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3.企鹅自建的"循环经济"
在南极的企鹅大军中,数量最多的就是“好心大叔”阿德利企鹅“,,它们的数量占到了南极企鹅总数量的约一半,数量超过了5000万只。
而阿德利企鹅有个鲜为人知的技能:它们会精准控制排泄方向。当需要标记领地时,会把屁股对准岩石喷射,用含磷物质在石头上形成发光涂层;需要筑巢时就对着苔藓堆施肥,这些天然肥料能使巢穴区域植被生长速度提升3倍。最绝的是帽带企鹅,它们能用排泄物在雪地上画出直径2米的同心圆,既当厕所又作防御工事——食肉鸟见到这种"生化警告标志"都会绕道飞。而这显然也是它们粪便的一个”去处“。
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因此,虽然1.2亿只企鹅每天的排便量很大,但在自然系统的运作下,这些便便都悄无声息的消失了,而且由于南极的低气温,这里几乎散发不出什么臭味,即便还没有来得及处理掉的便便,也被冰封,跟南极的冰雪融为一体,所以,我们看上去,南极确实是一尘不染的。
除此之外,企鹅如此大的排便量对南极生态也起到至关重要的作用,下面我们再延伸的说一下。
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1.粉色高速公路之谜
卫星影像显示,南极某些区域存在长达20公里的粉红色痕迹。科学家们对这些粉红色的痕迹进行了研究发现:这些"企鹅高速公路"其实是便便堆积带——企鹅每天往返海洋与栖息地的固定路线上,排泄物中的虾青素(来自磷虾)经氧化形成永久着色。
这些粉色通道不仅是导航路标,更造就了独特的微型生态圈,根据科学家们对粉雪的检测发现:每平方米粉雪中含有2.8万只线虫、4000只缓步动物(水熊虫),生物密度是普通雪地的170倍。也就是说企鹅便便滋养了许多的微生物。
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2.海洋施肥计划
据不完全统计,每年有超过15万吨企鹅便便随洋流进入南大洋,这些富含氮磷钾的"海洋肥料"能刺激浮游植物爆发性增长。1克企鹅粪便入海后,可以支撑起包含100万硅藻→5万磷虾→50条南极鱼→1头海豹的完整食物链。
经过英国南极考察队计算发现,企鹅群落的排泄贡献,相当于南大洋每年自然固碳量的12%。由此可见,企鹅便便对南极海洋做出的贡献也是不容小觑的。当然,这些都是人类踏足之后才了解到的,但凡事有利有弊,人类的踏足也给南极带来了困扰。
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南极虽然是生命的禁区,但是正是如此,吸引了大量的游客前来,毕竟如今人类发明的工具足以应对冰天雪地的南极了。
但你可能想不到,游客的登山鞋正在改变南极粪便循环。2019年研究发现,每只经过消毒的鞋底仍携带约300个外来微生物,这些"生化战士"会杀死本地分解菌。南极条约组织不得不规定:所有游客必须在特制洗鞋池浸泡3分钟,洗鞋水要收集起来带离南极——处理1升这样的污水,成本相当于82杯星巴克咖啡。
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除此之外,人类活动导致的全球气候变暖也对南极产生了负面的影响。随着南极气温上升,便便分解速度出现了诡异变化。过去十年间,企鹅栖息地的粪便降解周期从45天延长到68天,因为嗜冷菌在-5℃环境反而进入休眠状态。堆积的便便释放出大量一氧化二氮(笑气),这种温室气体的增温效应是二氧化碳的298倍——企鹅们无意间制造出了"放屁暖化南极"的黑色幽默。
因此,未来可能企鹅的便便需要人类介入才能像以前一样了,为此科学家们也在积极的寻找方法,我搜集到了几个比较有意思的,在这里跟大家分享一下。
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1.便便发电厂的狂想
挪威科学家提出疯狂构想:利用企鹅粪便制造生物燃料。1吨冻便经过厌氧发酵可产生87立方米沼气,足够南极科考站供暖3天。他们在实验室成功点亮了沼气灯,但实地测试时遭遇尴尬——帝企鹅把反应罐当成了求偶擂台,雄企鹅们争相在上面"比谁尿得远"。
所以,想办法也得考虑一下“原住民”的习性和感受。
2. DNA厕所革命
基因编辑技术或许能培育出"超级分解菌"。中国科学院团队从8000年前冰芯中复活了古细菌,将其与现代嗜冷菌杂交,创造出能在-40℃工作的"便便吞噬者"。这些微生物小将分解效率提升4倍,还能把氨转化为固态氮肥。试验田显示,处理过的便便区苔藓生长速度加快5倍,企鹅雏鸟存活率提高22%。还是我国的方法更靠谱一些。
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站在南极的纯净冰原上,我们终于看懂了这个星级的生态马桶系统。从企鹅屁股喷出的每一道抛物线,都在演绎着生命最本真的循环智慧。
当人类还在为垃圾分类争论不休时,南极的居民们早已用自己与自然的抗争著写了一本《论便便的100种用法》。或许正如英国极地生态学家史密斯所说:"南极之所以干净,不是因为便便消失了,而是所有生命都找到了接纳它的位置。"下次看到企鹅撅起屁股时,请不要嫌弃,那可能是地球母亲在教我们最朴素的生存哲学。