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第14章 海洋、海浪与冰川(3)

不过,海流的最主要贡献还是散布鱼苗。据估计:鱼苗约有80%都是由海流传送,散布到各地的。而生物随着海流移栖的事件中,最奇异的要算欧洲鳗鱼的长途旅行了。这种鳗鱼在淡水河中生活5~8年后,到要繁殖时间便开始长途远游,前往马尾藻海。不知是何原故,鳗鱼要到这个生物稀少的海中去交配产卵。因而小鳗鱼在出生后,立刻就会面临艰巨的任务——游行4800千米,回到母亲从前居住的欧洲淡水河。如果没有海流的协助,这些小鳗鱼是根本不可能完成这样的旅程的。

太平洋鲑鱼也有差不多的习性。在海中生活1年后,到春情发动时便会开始一次悲壮的移栖,回到原来出生的河流。雌鲑鱼在淡水河中产卵后,体力衰退,不久就会死去。小鲑鱼出生后,先在较安全的淡水中逗留几个月,然后便沿河而下进入大海,一直活到成熟期。

新知博览——海底河谷及成因

蜿蜒曲折的水下河谷,在很多浅海的海底都能发现。有意思的是,这些水下河谷与陆地上的河谷经常可以对应起来。较为明显的如北美的哈德逊水下河谷,它沿着东南方向向大西洋底延伸,顶端是浅而平的半圆形,向“下游”渐变渐深。最深之处位于海面以下100米,而谷地两边的海底深度仅为40米。哈德逊水下河谷的下游出口处呈一个倒三角形,如同河流入海处的宽阔河口一般。在东南亚,地处苏门答腊和加里曼丹之间的巽他大陆架上,有呈现出如树枝一样的水下河谷系统,一条向北流,一条向南流,两片略微向上凸起的海底高地,就是这两条水下河谷的海底“分水岭”。这两条河谷底部均向下游慢慢倾斜,横剖面与平面外形与陆地上的河谷别无二致。

除此之外,还有几条非常明显的水下河谷,分布于欧洲西北部环绕英伦三岛的一片广阔大陆架浅海底。易北河、莱茵河、威悉河等,在现在的地图上都是各自分开,单独入海的。若是将它们各自的水下河谷予以连接,就可以看到,入海后,它们经由各自海底的河谷延伸向北,最终3条河谷汇合于一起“注入”北海。注入大西洋的法国、英国的河流,有很多连接着海底水下河谷。甚至连英吉利海峡,本身就是一条通向大西洋的海底谷地。

它们为什么与陆地上的河谷如此相似?实际上这密切关系到大陆架的形成。大陆架曾属于陆地的一部分,只是因为受到海平面升降变化的影响,使得处于陆地边缘的这一部分,在一个时期里沉溺于海面以下,成为浅海的环境。

海底能否成为人类未来的家园

在浩渺的宇宙中,地球这颗行星是微不足道的。但是,它自身独具的特点——太阳系中唯一拥有大量液态水的星球,又令大多数的宇宙天体在它面前黯然失色。

生命起源的摇篮是海洋,海洋浩瀚无边,在地球总面积中占71%,有极为丰富的矿物资源、生物资源和药物资源蕴藏在其中,如海底石油、天然气等,以及丰富的镁、溴、铀、银、金和大量其他的矿产资源。当人类社会面临人口膨胀、环境恶化和资源稀缺的时候,面对蕴含着丰富能源的海洋,自然而然地,便把发展的目光投向了大海。

海底生活实验计划

美国四位青年的科学家于1969年2月,进行了一项名为“玻陨石一号”海底生活实验计划。在海底,他们前后一共生活了六十天而未露出水面。实验名称中“玻陨石”,是一种发现于地球的类似玻璃的卵石,据说是陨星撞击月球而爆炸后飞到地球来的碎片。

4位科学家就生活在一所坚固的小型复式房屋里,位于约15米深的海下。有茂盛的海洋生物如扇形珊瑚、柳珊瑚、鲜艳的海绵等,围绕并且遍布于海底屋的1.8米珊瑚墙上,如同一座海底石山花园一样。有更多的珊瑚礁位于墙外,不少达5~6米之高。穿上蛙鞋拨水,潜过这些礁脊,几位科学家便可以对这片斜向海湾深处的平坡进行探索和研究。

他们的海底屋是两个圆筒形钢箱,其中充满空气,各高5.4米,由一条爬行通道将其连接。他们用87吨重的铅,将承托钢箱的底座镇在海底。每个钢箱有两个房间,下层一个房间布置舒适,铺有地毯,4人可以在这里睡觉、吃喝、阅读;上层一个房间可以称得上是桥楼,一些通讯装置和实验设备放在里面。变压器和调节空气系统的压缩机摆放在另一个房间里,还有个冷藏柜用以保存食品。第四个房间是“湿室”,有一个垂直的升降口可以直接通出海去。有水肺装备和潜水衣存放于房间内,每次出海潜水返回后,科学家也在这里用淡水冲洗身体,换干衣服。

此外,还有一条很粗的“脐带”,即一束软管和电线,将海洋人的住地和支援实验的驳船连接起来。顺着“脐带”,淡水、空气、电力等可以被送往下面,使得跟海下人员的通讯联络得以保持。

海洋人每天要检查自己的身体——脉搏、血压、心电图等,在夜间还有电极可将他们的脑波记录下来,以观察他们的睡眠效果。与此同时,在水面上的支援驳船上,还有一群医生和“行为监视者”坐在一大排闭路电视荧光幕与扩音器之前,对他们进行昼夜不停的监视。

实验得出的结果是什么

海底生活实验进行得很顺利,4位科学家在海底还对海洋的方方面面进行了大量研究,比如海底生物。最积极的研究计划之一,就是追踪龙虾。龙虾是一种食用甲壳类动物。4位“海洋人”捕到140只龙虾,并把大多数都拴上标识,有些虾身上更绑上拇指大小的声纳发送机,这样可以追踪每一只在实验居所附近游动的龙虾。

借助声纳追踪装置获悉,龙虾是在夜间活动的。它们在夜里到生满绿藻的浅海沙底上,大概是找寻贻贝、蛤和未长成的大海螺等;日间则多半躲在珊瑚中藏身。但是,还有许多龙虾日间在离研究人员住所几百米的外海岩穴中过活,可能是为了躲避鲨和别的天敌。

据此,科学家认为,这一带的珊瑚礁可以养活更多的龙虾,如果在这里设一个孵化场,多养殖些小龙虾,也许可以用低频声音的信号把鲨引离龙虾场,然后把它们杀死。

另一珊瑚住客——一种奇怪的“珊瑚虾”,也是玻陨石计划的研究对象。这种浅蓝色小虾约有半寸长,在海葵的毒须间栖居。经常会摇晃触须,以此来引起过往鱼类的注意。当鱼游过来时,它便跃上鱼身,啄食外面的寄生物。它们使鱼的鳞、鳍、鳃变得清洁,甚至连鱼身上创口的腐肉也清理掉了。显然,这种小虾并不怕海葵螫,这应该会引起从事制造业的人的兴趣,或许在对小虾不怕螫的秘密的发现中,会帮助人类研制出一种有医学价值的化学物品,也是很有可能的。

继这一首次试验之后,又有另外5次海底生活实验于1970年进行。由400多位科学家陆续到海底,对海中生活的情景进行探究。地点分别设在波多黎各、大巴哈马群岛、麻萨诸塞州格洛斯特、波罗的海、圣克罗斯岛等地的海中。在这人口愈发膨胀拥挤的世界上,对食物、矿藏、药品等新资源的需要和谋求越来越迫切。玻陨石计划的进行,已证明在世界上各地大陆架的浅水地区进行广泛的勘探是由可行性的。

新知博览——海岸线的变化

地球表面的两个基本要素是海洋和陆地,陆地和海洋的分界线叫做海岸线,通常指发生海潮时高潮所达到的界线。所谓古海岸线,指的是地质历史时期的海岸线。

海岸线从形态上看,有的曲折蜿蜒,有的则笔直如线。而且,这些海岸线还是不断改变的。以我国的天津市为例,在公元前,这里还是一片大海,那时海岸线位于河北省的沧县和天津西侧一带的连线上。而历经2000多年的演化,海岸线向海洋推进了几十千米。当然,海岸线有时也会向陆地推进。

之所以海岸线会发生如此之大的变化,主要原因在于地壳运动。受地壳下降运动的影响,造成了海水的侵入(海侵)或后退现象,使海岸线发生了巨大变化。直到今天,这种变化也未停止。有人做过测算,比较稳定的山东海岸,每年纯粹由于地壳运动造成的垂直上升约1.8毫米。照此速度,1万年之后,海岸地壳就可上升18米。那个时候,海岸线又会发生很大的变化。

此外,冰川的影响对海岸线的变化也比较大。在地球北极和南极地区,由数量巨大的冰川覆盖于陆地和高山之上。如果气温上升使得冰川融化,冰水流入大海,肯定会使海平面上升。由此以来,海岸线就会大大推向陆地;反之,如果气温相对降低,使得冰川扩大变厚,海平面就会逐渐降低,海岸线就会由此推向海洋。

再者,海岸线的变化还受到入海河流中泥沙的影响。当河流携带大量泥沙汇入海洋时,在海岸附近,泥沙就会堆积,长期日积月累,就会沉积为陆地,这时海岸线就会推向海洋。以我国的黄河为例,这条世界上目前含沙量最多的一条大河,平均每立方米的河水含沙量约为37千克,每年有多达16亿吨泥沙注入大海。在入海处,泥沙大量沉积,使黄河河口每年平均向大海延伸2~3千米,即每年有约50平方千米的新淤陆地增加。由于河水带来的泥沙沉积,使得海岸线也不断推向海洋的方向。

冰川是怎样形成的

冰川是一种体积巨大并且能够流动的固体,在高寒地区,雪通过再结晶聚集成为体积巨大的冰川冰,因重力为主要因素而使冰流动,因此形成冰川。冰川作用有侵蚀、搬运、堆积等,这些作用形成了许多地形,使得经过冰川作用的地区形成的冰川地貌具有多种形态。据考察,目前全世界的冰川多达7~20万个。

虽然见过冰川的人不多,但在许多方面,冰川对人类今后在地球上生存的影响,绝不亚于海洋和空气。如果地球的气候发生了往日曾有过的现象,大为转冷,南极洲和格陵兰的冰原就会扩大,使海面降低,这样就会带来许多灾难。反之,如果这些冰原进一步融解,海水就会上涨,那么全世界的濒海地区必然也会因此而受到严重破坏。

不过,冰川也能给人类带来丰富的资源。世界上的大河多半都发源于冰川;全世界约3/4的淡水,都结成冰储存起来了。据科学家估计,这种储存量约等于全球66年的雨量。

冰川是如何产生的

作为水的一种存在形式,冰川也是雪经过一系列的变化转变而来的。冰川要想形成,首先要有包括雪、雾、雹等在内的一定数量的固态降水,若是没有充足固态降水提供“原料”,就等于“无米之炊”,冰川根本无法形成。

每逢冬季降雪多于夏季融雪之时,就形成冰川。剩下的雪聚集起来,渐渐变成了冰。从雪片变为微小的冰晶是第一步变化,称为“万年雪”或“永久冰雪”。雪暴接连不断地降落下来,积雪日渐深厚,精致的冰晶就会变得愈来愈紧密,并重新结晶成近乎球形的坚硬冰粒。随着积雪的逐年增多,冰块也随之逐渐增大,并且变得越来越坚硬。

分布于南极和北极圈内的格陵兰岛上的冰川,是在一片大陆上的发育的,故叫做大陆冰川。而在其它地区,冰川只能在高山上发育,故把这种冰川叫做山岳冰川。

若要在高山之上有冰川发育,除了对海拔高度有一定的要求以外,还要求高山不能过于陡峭。如果山峰过于陡峭,雪降落后就会顺坡而下,不能形成积雪。一落到地上,雪花就会发生改变,并且雪花随着外部条件和时间的改变,会变成圆球状雪,完全丧失晶体特征,我们把这种情况称为粒雪。积雪变成粒雪之后,粒雪的硬度和彼此间的紧密度随时间的推移而不断增加,大大小小的粒雪相互挤压,紧密地镶嵌在一起,其间的孔隙不断缩小,以致消失,雪层的亮度和透明度渐渐减弱,一些空气也被封闭于其中,由此就形成了冰川冰。

刚刚形成的冰川冰呈乳白色,但是历经漫长的时间后,就会变得更加致密坚硬,里面的气泡也逐渐减少,慢慢地变成晶莹透彻,带有蓝色的水晶一样的老冰川冰。

在重力作用下,冰川冰缓慢流下山坡(当然流速很慢),在这一过程中,渐渐凝固,最终形成冰川。

有多少种冰川存在

以规模和形态划分,冰川有大陆冰盖(简称冰盖)和山岳冰川(又称山地冰川或高山冰川)两种。大陆冰盖主要在南极和格陵兰岛分布;而山岳冰川主要在地球的高中纬山地区分布,有悬冰川、冰斗冰川、山谷冰川、平顶冰川等多种类型。

目前,全世界的冰川面积共有1500万多平方千米,其中南极和格陵兰的大陆冰盖就占去1465万平方千米。因此,山岳冰川与大陆冰盖相比,规模极为悬殊。

漫慢无边的冰流在巨大的大陆冰盖上,将高山、深谷统统掩盖起来,只有极少数高峰在冰面上冒了一个尖。辽阔的南极冰盖过去一直是个谜,深厚的冰层将南极大陆的真面目掩盖了起来。用地球物理勘探的方法,科学家们发现,有许多小湖泊分布于茫茫南极冰盖下面,而且这些湖泊里还有生命存在。

分布于我国的冰川均属于山岳冰川。在第四纪冰川达到最盛时期的冰河时代,冰川在规模上得到极大扩展时,这些冰川也未发育为大陆冰盖。以前很多专家认为,青藏高原在第四纪时曾被一个大的冰盖所覆盖,即使现在国外有些专家仍持这种观点。但经过考察和论证,我国的冰川学者基本上否定了这种观点。

按冰川的物理性质(如温度状况等),可将冰川分为极地冰川、亚极地冰川和温冰川。极地冰川的整个冰层在整个一年的温度都比融点要低;亚极地冰川的冰层大部分仍在融点以下,仅有表面可以在夏季融化;而温冰川除了在冬季表层有冰结外,整个冰层都处于压力融点。极地冰川和亚极地冰川又合称冷冰川,多在南极和格陵兰分布;温冰川则主要发育在欧洲的阿尔卑斯山、斯堪的纳维亚半岛、冰岛以及阿拉斯加和新西兰等降水丰富的海洋性气候地区。

冰川的运动

19世纪初,几个登山者在阿尔卑斯山上不幸被雪崩掩埋在冰川粒雪盆里。当时有个冰川工作者推测说,40年后这几个人的尸体将在冰舌前出现。果然不出所料,43年后,这几个不幸者的尸体在冰舌前出现了,登山者同伴中的幸存者很快把尸体辨认出来。

1827年,一个地质工作者在阿尔卑斯山的老鹰冰川上修筑了一座石砌小屋。13年后,这座小屋向下游移动了1428米。我们知道,小屋本身是不会移动的,那么造成小屋移动的原因就是小屋的地基随着冰川向下运动,把小屋捎带着一起移动了。

这种像岩石一般的大冰块又怎么能移动呢?对此,冰川学家提出了不同的学说,但目前还都在争论当中。不过他们基本都同意,当冰块厚度达到30~45米时,就会发生变化。晶状的冰在冰川深处遭受重大压力时,就会变为半可塑性,受到地心引力而开始流动。

不过,目前还没有人知道冰川在什么地方和在什么温度时发生流动的。科学家通过凿隧道深入格陵兰的冰块里面,发现冰川是与地面坚实地冻结在一起的,但距地面0.3~9米的冰,却是在移动过程中。