本文來源于海潮天下（Marine Biodiversity）

（圖文無關(guān)）南極海洋生態(tài)系統(tǒng)中海冰—陸地過渡帶的典型生態(tài)過程，具有重要的科研觀測價值。上圖是阿德利企鵝（Pygoscelis adeliae）在南極冰緣地帶活動。?Joys 攝影 | 海潮天下（Marine Biodiversity）

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出品 | 海潮天下

據(jù)Mongabay在2026年3月17日發(fā)布的一篇報道，科學(xué)家在南極洲發(fā)現(xiàn)了帝企鵝進行年度換羽的新地點，然而衛(wèi)星數(shù)據(jù)同時揭示了一個令人揪心的情況：這些作為企鵝“避難所”的海冰正在它們腳下消融。

作為南極體型最大的企鵝物種，帝企鵝對海冰的依賴貫穿其生命周期的每一個關(guān)鍵階段，而這項由英國南極調(diào)查局高級地理與遙感科學(xué)家彼得·弗雷特韋爾主導(dǎo)的研究，拓寬了人類對這種生物行為模式的認知，揭示了氣候變化對其生存構(gòu)成的多重隱形威脅。

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▲上圖：科學(xué)家分析衛(wèi)星圖像發(fā)現(xiàn)，在帝企鵝生命中極其脆弱的換羽階段，其腳下的海冰可能已經(jīng)發(fā)生消融。圖源：Peter Fretwell

先說說什么是“換羽”。這是企鵝一次性褪去舊羽毛，并長出全新羽毛的生理過程。它們需要更換老化、磨損的羽毛，以維持保暖和防水能力。不過，這是一種“災(zāi)難性換羽”（catastrophic molt），即短期內(nèi)幾乎全部羽毛同時脫落，而非零星更換。成年帝企鵝每年一次，往往是在繁殖季結(jié)束后，通常在南半球的夏季（約1~3月）進行，持續(xù)約30~34天。在此期間，成年企鵝在陸地上待上約一個月，不吃不喝，依靠脂肪完成全身換羽。同樣的，在這段時間里面，它們無法下水捕食，必須依靠體內(nèi)儲存的脂肪為生。

過去，生物學(xué)界對帝企鵝的關(guān)注大多集中在它們的筑巢、育雛期，因為這些行為通常發(fā)生在相對固定的地點，且持續(xù)時間較長。相比之下，換羽階段的研究則顯得相對匱乏了許多。

▲通常來說，在換羽階段，帝企鵝是絕對不能下水的。在換羽期，舊的羽毛會成簇脫落，露出下方正在生長的新羽，這使得原本嚴密的“防護服”出現(xiàn)了大量孔隙。一旦下水，冰冷的海水會直接滲透并接觸皮膚。在南極海水中，這種失溫是瞬間且致命的。上圖是兩只帝企鵝，正處于顯著的換羽階段，舊羽毛成簇脫落。攝影：塞南·耶爾米貝索格魯（Sinan Yirmibesoglu）船長，論文出處：? 2023 Sinan Yirmibesoglu & Burcu Ozsoy.

如上所說，每年1月下旬左右，帝企鵝會尋找與海岸線相連的穩(wěn)定海冰進行換羽。這個過程，被科學(xué)家描述為“災(zāi)難性換羽”，因為帝企鵝跟大部分鳥類分批更換羽毛的策略完全不同，它們會在4~5周的時間內(nèi)一次性脫落、并更換全身所有羽毛。這種極端的生理更替，意味著巨大的能量消耗，在這短短一個月左右的時間里，帝企鵝需要消耗掉體內(nèi)儲存的大量脂肪，體重通常會驟降40%~50%。

由于在換羽期間舊的羽毛已經(jīng)失去防護功能，而新的羽毛尚未發(fā)育出完整的防水層，帝企鵝在這段時期實際上失去了進入冰冷海水中覓食的能力。它們必須完全遠離水源，在堅固的海冰上靜止不動，忍受長期的饑餓。彼得·弗雷特韋爾在視頻采訪中指出，如果帝企鵝在此期間落入水中，因為羽毛不防水，它們會迅速發(fā)生失溫，這在南極極端低溫的海水中幾乎是致命的。然而，由于這些企鵝在換羽時傾向于深入冰原內(nèi)部，或者分散在面積達數(shù)千平方公里的海冰上，尋找它們的小規(guī)模群落一直極具挑戰(zhàn)性。

▲在南極新發(fā)現(xiàn)的一處帝企鵝換羽地點。帝企鵝在脫落并更換全身羽毛期間會聚集在此。圖源：Vantor

弗雷特韋爾此次的發(fā)現(xiàn)，其實，純屬偶然。

他最初是在利用高分辨率衛(wèi)星圖像尋找帝企鵝的繁殖地，卻意外地在一些并非傳統(tǒng)筑巢點的坐標(biāo)上，發(fā)現(xiàn)了一些“奇怪的棕色污漬”。這些污漬看起來非常像企鵝聚集時留下的排泄物痕跡。

考慮到圖像捕捉的時間是在2月，這正是帝企鵝通常完成換羽的時期，他據(jù)此推斷，這些并非育雛群落，而是此前未被發(fā)現(xiàn)的換羽聚集地。

▲上圖：帝企鵝的完整生命周期?？梢桓Q這種極地物種從冰上產(chǎn)卵、育雛到幼鳥換羽，再到成年企鵝重返海洋覓食并開啟新一輪繁殖循環(huán)的演變過程，體現(xiàn)了帝企鵝為了適應(yīng)南極極端氣候而在陸地與海洋之間交替進行的復(fù)雜生存策略。藝術(shù)家：齊娜·德雷茨基（Zina Deretsky）

之所以能借助衛(wèi)星清晰地觀察到這些群落，部分原因是海冰范圍的退縮迫使原本分散的企鵝不得不集中在殘存的極小區(qū)域內(nèi)，從而形成了高密度的棕色斑塊。

對比了過去幾年的歷史衛(wèi)星數(shù)據(jù)之后，弗雷特韋爾發(fā)現(xiàn)了一個極其危險的趨勢：在這些企鵝停留換羽的3年時間里，它們腳下的海冰厚度、覆蓋度都在持續(xù)下降，甚至在換羽尚未完成時，冰層就發(fā)生了斷裂和消融。

這意味著，原本應(yīng)當(dāng)作為安全平臺的穩(wěn)定海冰，正在變成一個不穩(wěn)定的“陷阱”。

▲帝企鵝幼鳥身上那層厚厚的灰色絨毛，在生物學(xué)上被稱為“雛絨羽”，是它們在南極極端嚴寒中生存的保命符。這種絨毛的結(jié)構(gòu)與成年企鵝光滑、防水的羽毛完全不同。它非常細密且蓬松，能夠有效地鎖住大量的靜止空氣，形成一個極其高效的隔熱層。由于幼企鵝體型較小，體溫流失速度快，這層“保暖內(nèi)衣”能幫助它們在零下數(shù)十?dāng)z氏度的低溫中維持體溫。但這種灰色絨毛也有一個致命的弱點：它不防水。絨毛的結(jié)構(gòu)像棉花一樣，一旦被海水打濕，就會失去隔熱性能，并迅速帶走幼鳥的熱量。因此，在絨毛褪去并換上具有防水涂層的成年羽毛之前，幼企鵝是絕對不能下海游泳的。上圖攝于1993年，在南極洲的杜蒙·杜維爾站（Dumont d'Urville），一只巨鹱（Giant petrel，南極頂級掠食者之一）正與一群帝企鵝幼鳥對峙。攝影：Dargaud

雖然該研究團隊目前還無法給出精確的死亡數(shù)字，但生理狀態(tài)極度虛弱、且不具備防水能力的企鵝，在失去冰面支撐后，幾乎是沒有生存可能的。據(jù)此，研究人員警告，這種由于海冰物理性消失導(dǎo)致的死亡，正成為帝企鵝面臨的新型氣候風(fēng)險。

其實此前，2021年的一項權(quán)威研究，就曾給出過一個沉重的預(yù)測，即如果海冰消融速度保持目前的態(tài)勢，到2100年，全球98%的帝企鵝群落可能會消失，該物種將陷入“準(zhǔn)滅絕”狀態(tài)。弗雷特韋爾的這個最新發(fā)現(xiàn)表明，這種滅絕風(fēng)險的臨界點，可能比之前預(yù)想的要近得多。

▲上圖：2021年一篇研究的一張圖中，標(biāo)注了衛(wèi)星記錄中帝企鵝繁殖地受到環(huán)境擾動影響的具體位置。這些擾動因素主要包括：12月中旬前海冰的過早消融，這會導(dǎo)致雛鳥死亡甚至整個繁殖季的徹底失?。ㄈ?7號萊達灣，由于冰層消融頻繁，繁殖極不穩(wěn)定）；冰川崩解造成的種群被迫遷徙或繁殖失?。ㄈ?6號梅爾茨冰川）；以及因海冰形成推遲或中途破碎，迫使企鵝群落搬遷至冰架上。在冰架上繁殖通常被認為會消耗更多能量，且因暴露在強風(fēng)中而降低繁殖成功率。群落坐標(biāo)數(shù)據(jù)引用自Fretwell與Trathan（2021）的研究成果。論文出處：Jenouvrier S, Che‐Castaldo J, Wolf S, et al.(2021)

過去的研究模型，主要是基于繁殖失敗率來估算種群滑坡的。但，如果將換羽期的成鳥死亡率這一新變量加入其中，那么，整個物種的生存曲線可能會出現(xiàn)更陡峭的下跌。換羽期的成鳥是種群延續(xù)的基石，它們的意外損失，對種群恢復(fù)力的打擊是毀滅性的。

科學(xué)家目前面臨的挑戰(zhàn)在于，這種威脅在南極大陸的其他地區(qū)究竟分布有多廣。帝企鵝在換羽地點的選擇上，表現(xiàn)出了一定的隨機性、隱蔽性，這意味著目前的衛(wèi)星監(jiān)測可能只是揭示了“冰山一角”。

▲上圖：2013年12月3日，南極洲威德爾海附近（南緯77°43′13.34″，西經(jīng)47°31′2.1″），一只成年帝企鵝（Aptenodytes forsteri）正破水而出，躍向冰面。攝影：克里斯托弗·米歇爾（Christopher Michel）（CC BY-SA 2.0）

弗雷特韋爾和他的團隊計劃將這些發(fā)現(xiàn)作為關(guān)鍵證據(jù)，提交給相關(guān)的國際保護組織，以推動將帝企鵝列入更高級別的受威脅物種名單。

他強調(diào)，帝企鵝面臨的威脅幾乎完全來自于全球變暖導(dǎo)致的環(huán)境改變，沒有過度捕撈或直接棲息地破壞等其他人為因素的干擾，這使得它們成為了衡量氣候變化對極地生態(tài)系統(tǒng)破壞程度的最純粹指標(biāo)。

▲上圖：2021年那篇企鵝研究中的一張圖，對比了不同氣候預(yù)估情景與當(dāng)前政策下的全球平均升溫目標(biāo)。圖中“溫度計”數(shù)據(jù)源自氣候行動追蹤組織（CAT, 2021）的獨立科學(xué)分析，用于評估各國減排承諾的落實情況。橙色、綠色和黃色方框展示了基于政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第五次評估報告的各典型濃度路徑（RCP）情景，反映了2081-2100年間相對于工業(yè)化前水平的溫升區(qū)間。藍色方框則代表CAT在2021年5月預(yù)測的在不同政策干預(yù)下實現(xiàn)溫升目標(biāo)的可能性。此外，圖中水平線標(biāo)示了符合《巴黎協(xié)定》目標(biāo)的1.5°C與2.0°C全球溫升穩(wěn)定平衡點。文中對各情景的表述均采用其平均溫升值，例如將RCP4.5稱為2.4°C情景。論文出處：Jenouvrier S, Che‐Castaldo J, Wolf S, et al.(2021)

▲上圖：2021年那篇文章中，展示了在2.4°C升溫情景下，預(yù)計到2080年帝企鵝種群的受威脅狀態(tài)，并對比了20世紀與21世紀中期各海域年平均海冰密集度（SIC）的變化。圖中底色反映了由社區(qū)地球系統(tǒng)模型（CESM）預(yù)測的海冰變化趨勢，圓點則代表各帝企鵝群落的具體位置。圓點顏色基于世界自然保護聯(lián)盟（IUCN）紅色名錄標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注：綠色代表“易危”（種群數(shù)量可能減少30%以上），黃色代表“瀕危”（可能減少50%以上），紅色代表“準(zhǔn)滅絕”（可能減少90%以上），藍色則表示種群減少幅度預(yù)計低于30%。圖中字母分別代表阿蒙森海（AS）、別林斯高晉海（BS）、印度洋（IO）、羅斯海（RS）、西太平洋（WPO）及威德爾海（WS）。上述“可能”結(jié)果均符合IPCC定義的66%以上發(fā)生概率。論文出處：Jenouvrier S, Che‐Castaldo J, Wolf S, et al.(2021)

這項研究彌補了帝企鵝生命史研究中的一項空白，向國際社會發(fā)出了預(yù)警。海冰的動態(tài)平衡一旦被打破，其對極地生物的影響將不再是漸進式的，而是通過像“換羽期冰層斷裂”這種突發(fā)的、災(zāi)難性的事件表現(xiàn)出來。

從生態(tài)學(xué)的角度來看，帝企鵝換羽地的海冰消融可能只是一個“宏大悲劇的縮影”。隨著南極海冰在近幾年屢次創(chuàng)下歷史新低，許多依賴冰面進行生命活動的物種都可能遭遇類似的困境。研究人員指出，接下來的工作重點將是用更先進的監(jiān)測手段，來追蹤這些被識別出來的換羽地點在接下來的季節(jié)里如何演變，并試圖查明企鵝是否具備尋找替代棲息地的靈活性。不過，如果整個南極周邊的海冰都在同步退縮的話，這種靈活性可能也無法抵御物理環(huán)境的全面崩潰了。

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▲上圖：2009年11月17日，南極洲雪丘島（Snow Hill Island），兩只成年的大遷徙“原住民”——大顯身手的帝企鵝正守護著一只披著灰色絨毛的幼鳥。攝影：英國攝影師伊恩·達菲（Ian Duffy）

感興趣的“海潮天下”（Marine Biodiversity）讀者可以參看Mongabay報道的全文：
https://news.mongabay.com/2026/03/accidental-discovery-reveals-new-climate-threat-to-emperor-penguins/
2021年那篇研究的全文參見：
Jenouvrier, S., Che‐Castaldo, J., Wolf, S., Holland, M., Labrousse, S., LaRue, M., … Trathan, P. N. (2021). The call of the emperor penguin: Legal responses to species threatened by climate change. Global Change Biology, 27(20), 5008-5029. doi: 10.1111/gcb.15806

Q1、既然帝企鵝必須在海冰上完成換羽，那么當(dāng)海冰面積逐年縮小、甚至提前融化時，它們是否有可能像人類搬家一樣，在南極大陸尋找其他更穩(wěn)固的冰原作為“避難所”？

Q2、衛(wèi)星圖像中的那些“棕色斑塊”意外揭示了帝企鵝的生存危機，讓人類意識到科技在監(jiān)測遙遠生態(tài)系統(tǒng)中的巨大作用。除了帝企鵝，南極還有哪些依賴海冰生存的物種，可能也正面臨著類似、隱形的威脅？

Q3、帝企鵝的“災(zāi)難性換羽”是一種經(jīng)過數(shù)萬年演化形成的極致生存策略，通過短時間內(nèi)的高能耗、來換取一整年的高效防水性能。但，在當(dāng)前氣候變暖的速度下，這種極端的生理機制是否已經(jīng)由于其缺乏靈活性（換羽期間無法入水），從一種“生存優(yōu)勢”轉(zhuǎn)變?yōu)樵撐锓N在環(huán)境劇變面前的“演化陷阱”呢？

Q4、這個研究里面提到，衛(wèi)星數(shù)據(jù)顯示，海冰退縮迫使原本分散的帝企鵝在高密度的殘余冰面上集中換羽。那么，換一個角度想，除了冰層斷裂帶來的直接溺水風(fēng)險，這種非正常的群落高密度聚集，是否會顯著增加禽流感等病原體在極度虛弱、免疫力底下的換羽種群中暴發(fā)與傳播的風(fēng)險？

Q5、過去的不少研究聚焦于育雛期的“物候失配”（如小企鵝尚未換毛，冰層就融化掉了），但成鳥在換羽期的死亡，肯定是直接削弱了種群的繁殖基數(shù)。你覺得，這種針對成年個體的非對稱打擊，是否會比幼鳥死亡更迅速地耗盡種群的恢復(fù)力，從而導(dǎo)致某些地區(qū)的群落出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的崩潰？

Q6、如果換羽地的選擇具有隨機性、且位置深入冰原內(nèi)部，目前的動態(tài)保護區(qū)劃定（如陸基保護區(qū)或固定的海洋保護區(qū)）是否能有效覆蓋這些處于動態(tài)變化中的關(guān)鍵棲息地？你覺得，面對這種“移動的風(fēng)險”，現(xiàn)在的國際南極治理體系效力如何、需要何種程度的技術(shù)更新才能實現(xiàn)精準(zhǔn)保護？

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資訊源 | Jenouvrier S, Che‐Castaldo J, Wolf S, et al.

文 | 王海詩

排版 | 盧曉雨

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