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淡水之海——贝加尔湖科考行

日期:2013-08-19 15:10      来源:《世界遗产》      撰文:金文驰      

摊开一幅欧亚大陆地图,贝加尔湖如一轮蓝色的弯月镶嵌在西伯利亚茫茫群山之中。贝加尔湖南北长636公里,最宽处达79公里,湖岸线长达2100公里。站在烟波浩渺的湖边,漫无边际的湖面仿若大海一般,难怪古人称其为“北海”,苏武牧羊的故事就发生在这里。

“贝加尔”这一名字的来历可谓众说纷纭,其中最可信的是源于突厥语“bai-kul”一词,意为“丰饶之湖”。贝加尔湖是世界上最深的湖泊,最深点距水面1642米,湖水储量占全球液态淡水的五分之一。它也是世界上最古老的湖泊,长久以来与世隔绝,孕育了世界上最丰富最独特的淡水生物群。

达尔文曾经在太平洋上的加拉帕戈斯群岛考察时,发现岛上特有的10多种地雀虽亲缘关系极近,但形态却各不相同。这一发现让达尔文对神创论产生了怀疑,被看作是进化论诞生过程中的重要里程碑,加拉帕戈斯也因此成为生物学家心中的圣地。而贝加尔湖1700多种动植物中,约四分之三都是特有物种,堪称活的生物进化博物馆,其“俄罗斯的加拉帕戈斯”的美誉吸引着全世界生物学家的眼光。 夏末秋初,作为南京大学贝加尔湖科学考察团的一员,我来到慕名已久的湖畔,对这里的生物类群进行了考察,同时也亲身领略了贝加尔湖的壮美、神奇与独特。

初识贝加尔

一条碧水蜿蜒穿过俄罗斯远东重镇伊尔库茨克,这就是唯一从贝加尔湖流出的河流——安加拉河,它将一路北上,汇入叶尼塞河后注入北冰洋。伊尔库茨克距贝加尔湖仅有70公里,这里一直以来都是贝加尔湖研究的重镇。我们和伊尔库茨克国立技术大学和伊尔库茨克国立大学的动植物学和地质学家会合后,便沿着安加拉河逆流而上,前往贝加尔湖。

湖畔雾气迷漫,水面与阴霾的天空连为一体,用“烟波”一词来形容恐怕再合适不过。岸边水下的卵石历历可数,清冽的空气中没有丝毫腥味。据同行的俄罗斯教授介绍,贝加尔湖是世界上最清澈的湖之一,湖水过滤掉浮游生物后就可以直接饮用,而且蓄水量极大,可供全人类百年之用。

巨大的贝加尔湖还是世界上最古老的湖泊,它坐落于一条巨大的裂谷之中,是两个板块向相反方向移动的产物,因此便有了新月一般的狭长形状。在距今至少2500万年的古近纪,如今贝加尔湖所在的地方是2—3个深陷的盆地,那时的盆地中就已经有了湖泊。随着板块移动,这些盆地在新近纪晚期和第四纪期间被撕出了一道口子。日久天长,周围的河流不断注入其中,成就了平均深度达730米的贝加尔湖。

让人有些出乎意料的是,贝加尔地区的板块运动至今都没有停止,现在贝加尔湖还在以每年约2厘米的速度扩张,以至于这一地区的地震活动颇为频繁。最近美国和俄罗斯地质学家在贝加尔湖东北部440米深的湖底还发现了类似于海洋深处“黑烟囱”的高温热泉出口,足见地底深处板块移动的剧烈程度。贝加尔湖体量渐大,它的终极归宿便是发育成一片新的海洋。

欧亚大陆中的“海岛”

在利斯特维扬卡小镇的湖滨集市上,有很多卖鱼的摊铺,这里出售的只有一种当地人称做“奥姆尔(Omul)”的贝加尔白鲑。这种鱼头小身大,身长在30厘米左右,背脊深褐色,白色的鱼鳞很是细小。它是贝加尔湖的特有鱼种,也是湖中产量最大的水产,约占鱼类捕捞量的七成。虽然摊铺上不乏鲜鱼,但是更多的则是开膛破肚后制成的熏鱼,肉质细嫩,味道颇鲜美,是极具贝加尔湖特色的名吃。

贝加尔白鲑主要以浮游生物和底栖生物为食,春夏季节常活动于浅层水域,到了冬季则降到200-300米深的水中,是贝加尔湖浮游带中的典型鱼类。贝加尔白鲑的外形与洄游于北冰洋和河流间的秋白鲑十分相似,以前人们把它看做秋白鲑的一个亚种,以为它是在第四纪冰期中,由于北冰洋封冻而逆流而上来到贝加尔湖避难,并以此为家,形成了一个独立的物种。如今的DNA序列研究表明贝加尔白鲑和秋白鲑并没有亲缘关系,或许是因为贝加尔湖的深水环境和宏大水体极似海洋生境,由于趋同进化的缘故,前者才具有了类似海洋亲戚的特征。但是贝加尔白鲑究竟是怎样来到贝加尔湖并成为这里的特有种呢?动物学家至今还没有找到确定的答案。

浩瀚如海的贝加尔湖中,“海洋”动物又何止贝加尔白鲑这一种呢。这里还是世界上唯一一种生活在淡水环境中的海豹——贝加尔海豹(Baikal seal)的产地。这种海豹身长最多1.6米,重50—130千克,身材浑圆,皮色暗灰,是世界上个头最小的海豹。海豹是生活在海洋环境中的哺乳动物,贝加尔海豹却完全适应了贝加尔湖的淡水环境。冬季湖面封冻后,它们会在冰上凿洞以呼吸空气,每年二三月份小海豹也是在冰上诞生。它们的活动范围遍及整个贝加尔湖,其中湖中部和北部的个体数量最多。

这种可爱的淡水海豹外形很像生活在里海的里海海豹,不过大多数动物学家认为贝加尔海豹和生活在北极地区的环斑海豹亲缘关系最近。最流行的假说认为北极的一部分环斑海豹在第四纪冰期时,逆叶尼塞河—安加拉河而上进入了贝加尔湖,冰川消融后,河道中的水量大减,海豹们也就难以回到2000多公里外的故乡了。贝加尔海豹后鳍的结构和其他海豹都有区别,这被看作是它们在贝加尔湖中长期独立演化的结果。

湖中还生长着各类淡水海绵,海绵是最原始的一类多细胞动物,共有约1万种,大多数种类都生活在海里,淡水中的种类很少。湖面开阔处水深5—12米的岩石上,生长着一种高达半米,如珊瑚般分枝的特有海绵。外界对它知之甚少,所以没有中文名也就不足为奇了。由于有藻类与之共生,这种海绵通体泛绿。它们常构成片片海绵森林,望去宛如海底的珊瑚群,让人几乎难以分辨到底是湖还是海。而在湖水清浅的湖湾等处,贝加尔湖的特有海绵让位给了西伯利亚地区广泛分布的海绵种类。贝加尔湖的动物可分为两大类群:一是湖畔浅水中的亚欧大陆的常见成分,另一个则是深水和开阔水域中的贝加尔湖特有成分,淡水海绵可算是这一特征的典型代表。

贝加尔湖的动物超过1200种,在开阔水域中生活的约有840种,其中有708种都是特有种,特有比例之高令人咋舌。难怪著名的演化生物学家迈尔将古老的贝加尔湖比作拥有大量特有生物的海中孤岛,称其是欧亚大陆中的“海岛”。

寻访特有植物

在长达18天的考察中,我们的一项重要任务是采集贝加尔地区的植物标本。虽然贝加尔地区的特有植物远不如其特有动物丰富,不过仔细寻找还是能不时收获惊喜。考察行程中的一个重要据点便是伊尔库尔茨国立技术大学的地质实习基地——黑矿村,这里位于贝加尔湖西岸的中部地区,离湖不到10公里,十几栋俄罗斯风格的小木屋依次排列在山脚下,显得静谧而祥和。

黑矿村所在的山谷气候比较干燥,阔叶树很少见,树种以西伯利亚落叶松等针叶树为主。菊科植物蓝刺头举着圆形的花序,如无数绣球在风中招摇,给山谷披上了一年中最绚丽的外衣。不过黑矿村里却没有这一地区的特有植物,想要一睹它们的真容,还得到湖边去寻觅。

汽车攀上一座小山,这一面东的背风坡地势较高,更是显得干燥,以至于几乎没有树木生长,放眼望去是一片略显枯黄的草地。不多时,一片蔚蓝色的水面铺展在眼前,向东一直延伸到地平线。我们所在的地方高出湖面至少上百米,天高地阔,看不清湖面上的波浪,只见片片云彩的投影在湖上缓缓滑动,这是何等的尺度和气势!在这片干燥的山坡上,生长着一种贝加尔地区的特有植物——伞形科的贝加尔胀果芹,它的花期已过,只剩下淡绿色的果实还挂在枝头。它的果序和胡萝卜很神似。胀果芹属的植物主产于亚洲内陆的干旱地区,生长在贝加尔湖畔的贝加尔胀果芹或许是因为湖周围大山环抱,环境相对封闭,缺少与同属其他种类间的基因交流而形成的一个特有种。

贝加尔湖以及周围河流湖沼的水中矿物质含量很少,处于寡营养状态,这和我国太湖和滇池等蓝藻频频爆发的富营养化湖泊截然相反。临湖的沼泽中生长着一种狸藻,别看名字中带个“藻”字,它其实是高等的有花植物。虽然水中缺乏矿物质不利于植物生长,狸藻自有高招——靠枝条上的捕虫囊猎获水中的小动物,并在囊中分泌含酶的消化液将其消化,这样一来便获得了水中奇缺的氮磷等矿物质。

如今贝加尔湖的出水口在利斯特维扬卡附近,这也是安加拉河的源头。不过在历史上,贝加尔湖的出水口却在别处。其中一个古出水口现在只剩下了一个植物繁茂的湖湾,供人凭吊往昔滔滔湖水奔向北冰洋的情景。离岸数米远的湖面上漂浮着极似睡莲的植物,其实这根本不是睡莲,而是一种莕菜。它的叶片呈长椭圆形,黄色的花朵伸出水面,5枚花瓣边缘都有密集的流苏,显得十分别致。它的样子和我国常见的莕菜不太一样,这也是一个贝加尔湖的特有种,可能和贝加尔胀果芹一样,也是长期与外界隔绝的产物。

茫茫的贝加尔湖中有27个大小不一的岛屿,其中最著名、面积最大的是奥利洪岛(Olkhon Island),岛上风景旖旎,当地的布里亚特人认为这里是湖神的居所。整座岛长约70千米,最宽处约15公里,如一叶扁舟停靠在贝加尔湖的西岸。乘船上岛后,周遭的山丘起伏平缓,绿草铺地,见不到一株树木,只有岛的北部有一些落叶松林。

在深入岛中很深的湖湾畔,我在沙滩上捡到一片被冲上岸的褐绿色干水藻,当时也没觉得这块支离破碎的水藻有什么特别之处。倒是安德烈教授看到后十分兴奋:“这是一种贝加尔湖特有的地衣,生长在水底,你们在岸边能找到它实在是太幸运了!”我简直不敢相信自己的耳朵,在各类资料和教材中,地衣这类由藻类和真菌共同组成的生物都生长在陆地上,没想到湖中还有它们的身影,贝加尔湖果真是一个神奇的湖泊。

萨尔玛风

隔开奥利洪岛和湖岸的一片湖面正对着萨尔玛河谷,这里常年大风呼啸,秋冬季尤甚,人称“萨尔玛风”,最猛烈的时候连60千米远的湖对岸也能感受到。由于萨尔玛河谷位于冷空气南下的走廊上,河谷北部位于两大山脉的交界处,如一个瓶口将被大山阻挡的冷空气收入腹中。而这一狭窄的河谷蜿蜒了很长的距离,形成了显著的狭管效应,风速大增,这便是萨尔玛风的来历。

萨尔玛河谷前的河滩颇为平坦,呈扇形直伸到湖畔,其上只生有稀疏的几棵西伯利亚落叶松。由于常年大风吹袭,树枝多长在树干背风的一面,看起来像一面挂在树干上的旗帜,这样的形态因此被称为旗形树冠。石缝中蛰伏着一种体小无翅的蝗虫,开始大家以为这是还没有长出翅膀的幼体,但是仔细一看,其生殖器官都已经发育成熟。看来这种无翅的蝗虫早已适应了常年大风的环境,和多风的海岛上昆虫往往无翅或翅膀很小的现象如出一辙。

我们深一脚浅一脚地在砾石块中向河谷深处走去,顶风走颇有些吃力。俄罗斯教授却告诉我们今天算得上风和日丽了,要是秋冬季极地冷空气爆发南下时,风速最高可达40米/秒,相当于13级台风。萨尔玛风在11月平均吹拂10天,在12月则达到13天。大风以摧枯拉朽之势奔向湖面,连岸边的牛羊都能被卷入湖中,给当地人的生活带来了很大的不便甚至财产损失。

风大风多,俨然成了贝加尔湖的名片之一。据说湖上大风的名字有30种之多,同一股风在不同的地方往往名字迥异。虽然乍一看这些大风的破坏力极强,其实包括萨尔玛风在内的湖面风其实是维持贝加尔湖活力的动力源泉之一。由于湖体宏大,湖水在春季升温和秋季降温时,不同位置和深度的水体温度差别很大。大风带起的水平水流和垂直水流起到了很好的温度调节作用,垂直水流还将湖底的营养物质携带到浅层,有利于浮游生物在这一寡营养化的湖泊中生长,从而支撑起整个贝加尔湖的食物网。

气候变化之殇

遗憾的是,贝加尔湖一系列精妙的生态维持机制正受到全球气候变化的冲击。由于湖水储量极大,人们以前认为气候变化不会给贝加尔湖这一淡水之海造成太大影响。不过研究发现事实并非如此,毗邻贝加尔湖的中西伯利亚高原是全球气候变化最大的三个区域之一。一个世纪以来,贝加尔湖地区的年均气温便上升了1.2℃,约为全球平均值的2倍。冬季气温的升高尤为明显,增幅达2℃,夏季气温增幅稍低,也达到了0.8℃。从1869年到2000年,贝加尔湖的冰封期减少了18天;冰层厚度从1949年到2000年间也缩水12厘米。

冰封期的缩短直接影响到了湖中一些特有浮游植物的生存,它们习性十分特别,早春时节它们只聚集在冰面下的水中繁殖。根据气候模型预测,到本世纪末,贝加尔湖的冰封期会缩短2—4周,甚至达2个月,这样一来,这些特有植物的数量会明显减少。贝加尔海豹只在冰封的湖面上交配产仔,春季冰层过早消融也使它们面临严峻的生存挑战。

气温升高的同时降水量也会增加。高山上的冰雪消融,河流径流大增,这将给寡营养的贝加尔湖注入大量藻类生长所需的氮磷等矿物质。此外贝加尔湖周边地区的夏季山火频率已经出现了增长,一部分富含氮磷的灰烬随着西风落入贝加尔湖。据预测,整个西伯利亚地区中部的夏季会变得比现在更加干热,山火出现的频率和范围也会增加。

如果形势真如预测所述,贝加尔湖中非特有种的藻类会一路猛增,而对生境要求严格的特有种往往受到排挤而败下阵来。如此一来,不仅湖中的食物网被洗牌重组,很多特有生物还可能遭遇灭顶之灾。如果我们放任气候变化而不采取积极行动,届时“淡水之海”恐怕会名存实亡。

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