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玫瑰色的西瓜雪 |
極地的西瓜雪 |
高山上的西瓜雪 |
迷人的西瓜雪
在終年被冰雪覆蓋的北極,探險者經常會看到冰雪世界裡非常美麗的一幕:潔白的雪地上出現了紅色的『玫瑰』,一朵朵,一片片;而對於登山者來說,高山之巔的白色山峰上,經常有從上到下的一縷縷深淺不一的紅線或一片片紅色的補丁。在陽光的照耀下,白色白得耀眼,紅色紅得瑰麗,難道在那終年冰雪覆蓋的地方真的盛開了玫瑰?你不免想去采摘一些帶回去送給你的女朋友,告訴她這可是你送的最與眾不同的玫瑰花。
可當你走近那片紅色就明白了,那不是玫瑰,但你並不感到失望,因為你所看到的景象比冰雪中盛開的玫瑰給你的震驚更大,那竟然是紅色的雪,紅得像西瓜瓤,而且聞起來還有西瓜味呢。博學者會告訴你,這紅色的雪就叫『西瓜雪』。不小心,一腳踏上去後,更紅的『西瓜汁』滲了出來,又流進了更深層的雪中,把你的腳底上、褲腿上都染上了紅色的『西瓜汁』。口渴的你,欣喜地想捧起一些送到嘴裡,博學者制止了你,這種雪聞起來有西瓜味,吃起來也或許較甜,但雪中細菌太多,不衛生。
『謎』漫兩千多年
那麼這西瓜雪到底含有什麼成分,為何呈現紅色?其實,公元前4世紀的亞裡士多德時代,人們就已經發現這紅色的雪了,亞裡士多德的著作中還描述過紅色的雪。
幾千年來,這紅色的雪一直在向登山者、探險者或觀光者展示著自己的瑰麗,但卻一直困惑著他們。有人推測可能是普通冰雪被某種礦物或岩石散落的紅色氧化物污染了造成的。但讓人不解的是,紅色的雪總是在當地的晚春和夏季出現,難道冰雪被污染也要選擇時間?
歷史上,對紅色的雪有較詳細研究的一次是在1818年5月,當時英國的4艘艦船打算對北美位於極地區域的海岸線進行詳細描繪,但惡劣的天氣迫使他們最後不得不無功而返,而船員們卻覺得此次航行有意義,因為他們看到了他們有生以來沒有看到過的景象:當他們繞過格陵蘭西北海岸的約克角時看到了白色懸崖上血流如注,好像上面發生了流血事件,用望遠鏡仔細觀察後,發現那是血紅色的雪覆蓋在坡度較緩的區域。他們努力采集了一些帶回了英國,因為他們想知道這紅色的雪是怎麼回事。研究人員把雪融化,融化後顏色更紅,看上去像紅葡萄酒,靜置一段時間後,上面的液體變得透明澄清,下面有一層紅色沈淀物。但之後,研究人員並沒有仔細分析那沈淀物,就直接斷言那紅色的沈淀物是紅色的土壤,紅色的雪是紅色土壤被風吹到了冰雪上造成的。之後的報道又說那紅色的物質更可能是鐵質流星的碎屑。
由於當時研究者的不認真和分析技術的落後,紅雪之謎還是沒有徹底解開。
追根溯源
當時把紅色的雪像寶貝一樣帶回來的船長約翰·羅斯對英國研究人員不太負責的分析很不滿意,他曾請教過很多人,並在他的航海日志裡詳細描述紅色的雪,提供了相關的解釋,其中一位植物學家的推測是,那紅色的雪很可能是一種生長在冰雪中的紅色藻類導致的。這種推測看起來有些荒謬,藻類植物不是一般都喜歡溫暖的河流湖泊嗎?在這最高溫度都不超過0℃的冰雪中,藻類也能生長?另外,冰雪可是由幾乎百分之百的純水組成的,藻類在又冷又貧瘠的冰雪中能生長嗎?
近200年過去了,現在的科學家對紅色的西瓜雪進行了充分研究,例如用放大倍數合適的顯微鏡觀察,發現那確實是一種藻類,單細胞的,厚厚的細胞壁有些透明,透著裡面的紅色。
不會吧,藻類一般喜歡溫暖潮濕的地方,在這最高0℃的冰雪中怎麼生存?科學家用超聲波等方式把這些細胞打碎,測定它們的細胞液,發現細胞液中含有大量糖分和油脂類物質,這些物質可以降低細胞液結冰時的溫度,就像鹽可以降低水結冰的溫度一樣。再加上厚細胞壁的保護,零下40℃的低溫還不至於把它們凍壞。
可是,即使寒冷不會凍壞它們,它們又何以為生呢?畢竟冰雪比較純淨,不像水中含有多種營養元素。別忘了,冰雪的表面在大風天氣裡很容易覆蓋上塵埃、岩屑、花粉、腐殖質,另外還有『老死』的小藻屍體。當冰雪融化時,冰水就可以把表面的『雜質』溶解並帶入冰雪中,這些可都是藻類生長所必需的營養元素,藻類自身又含有葉綠素,可以吸收陽光進行光合作用,有了營養元素和陽光,藻類在冰雪中生長繁殖還是很可能的。這種在冰雪中頑強生長的小藻叫雪衣藻,是綠藻的一種,喜歡寒冷的冰雪環境。
紅雪的紅色之謎
那麼含有葉綠素的雪衣藻不應該是綠色的嗎?怎麼會導致冰雪變成紅色?
雪衣藻確實曾經是綠色的,它如何變成了紅色,這是個很有趣的過程。雪衣藻最喜歡的溫度是0℃,最繁盛的季節是晚春和夏季,秋冬季節,新降的大雪會把雪衣藻覆蓋住,厚『棉被』和低溫會讓它們進入冬眠。明年的春天來臨後,在溫暖的陽光照耀下,融化的雪水帶著表面的『營養』向下滲入到雪衣藻冬眠的地方。受到雪水刺激後,雪衣藻『打個哈欠』醒了過來,『吃飽喝足』後,開始生育繁殖(雪衣藻的分裂是母雪衣藻分裂成兩個子雪衣藻),生成的小雪衣藻都有會『游泳』的鞭毛,隨著鞭毛的擺動,小雪衣藻迎著滲入的雪水向上游去,直到來到冰雪的表面。有趣的是,會游泳的雪衣藻來到表面後會很快失去鞭毛,細胞壁加厚,想『溜達』都很難了。這時的雪衣藻還是綠色的,神奇的是,來到冰雪表面的雪衣藻被太陽一曬就變成了紅色,這是因為經紫外線照射後,雪衣藻體內產生了類胡蘿卜素等多種紅色素,鮮明的紅色把它的綠色給掩蓋了,這就是雪衣藻呈現紅色的原因。
雪衣藻的紅色素可是大有學問,它可以抵御強烈的紫外線輻射,吸收藍色和紫色光等高能量的光進行光合作用,並且能吸收微波熱量來溫暖周圍的冰雪,只要是在冰雪表面生長的雪衣藻都是紅色的,不論是老的,還是新『生出來』的。
有一種神奇的現象可以充分說明雪衣藻的吸熱作用。在平坦的冰雪地帶,你經常可以看到許多紅色的小凹坑,這就是成簇的雪衣藻吸收熱量導致的。形成過程是這樣的:當大風把芝麻粒大小的一簇雪衣藻帶到一片潔白的雪地上後,由於雪衣藻的吸熱,其周圍的冰雪開始融化,融化面積也就黃豆粒那麼大,融化的冰水給雪衣藻的生長繁殖提供了有利條件,於是雪衣藻開始分裂,一個分裂成兩個,兩個分裂成四個……雪衣藻越來越多,那簇雪衣藻佔據的面積就越大,融化的冰水越多,冰水除了給雪衣藻提供水源,多餘的會下滲,於是不久,雪衣藻所佔據的地方就形成了一個紅色的小凹坑,看上去像剛裝過紅葡萄酒的小酒杯。
冰雪世界的希望和生機
藻類微生物可以在各種各樣極端的環境中生存,這很令人敬佩,但是最激動人心的就是這點綴著茫茫白雪的一抹紅,為寒冷的冰原增添了珍貴的生機和活力。它的生機不僅來自顏色,因為西瓜雪喂養了吃藻類的小蟲子,例如蠕蟲、跳蟲等,而以小蟲子為食的小昆蟲,以及以昆蟲為食的鳥兒就出現了,冰雪世界也就出現了特有的生態系統,雪衣藻是這個系統的最初生產者。
而對人類來說,最值得關注的則是雪衣藻的紅色素可以防紫外線,清除體內導致人衰老的廢棄物質,延緩衰老,因此,利用各種生物技術研究和繁殖雪衣藻的科學家越來越多。 (摘自《科學之謎》)