书城科普读物自然的奥秘
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第3章 山川的奥秘(3)

湿地,泛指暂时或长期覆盖水深不超过2米的低地、土壤充水较多的草甸以及低潮时水深不过6米的沿海地区,包括各种咸水淡水沼泽地、湿草甸、湖泊、河流以及泛洪平原、河口三角洲、泥炭地、湖海滩涂、河边洼地或漫滩、湿草原等。

按《国际湿地公约》定义,湿地系指不问其为天然或人工、常久或暂时之沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带,带有静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者,包括低潮时水深不超过6米的水域。潮湿或浅积水地带发育成水生生物群和水成土壤的地理综合体,是陆地、流水、静水、河口和海洋系统中各种沼生、湿生区域的总称。

湿地的类型多种多样,通常分为自然和人工两大类。

自然湿地包括沼泽地、泥炭地、湖泊、河流、海滩和盐沼等,人工湿地主要有水稻田、水库、池塘等。

湿地的功能

湿地的功能是多方面的,它可作为直接利用的水源或补充地下水,又能有效控制洪水和防止土壤沙化,还能滞留沉积物、有毒物、营养物质,从而改善环境污染;它能以有机质的形式储存碳元素,减少温室效应,保护海岸不受风浪侵蚀,提供清洁方便的运输方式……它因有如此众多而有益的功能而被人们称为“地球之肾”。

湿地还是众多植物、动物特别是水禽生长的乐园,同时又向人类提供食物(水产品、禽畜产品、谷物)、能源(水能、泥炭、薪柴)、原材料(芦苇、木材、药用植物)和旅游场所,是人类赖以生存和持续发展的重要基础。

1.物质生产功能。

湿地具有强大的物质生产功能,它蕴藏着丰富的动植物资源,可以生产鱼类和水生植物。

2.大气组分调节功能。

湿地内丰富的植物群落,能够吸收大量的二氧化碳气体,并放出氧气,湿地中的一些植物还具有吸收空气中有害气体的功能,能有效调节大气组分。另外,沼泽堆积物具有很大的吸附能力,污水或含重金属的工业废水,通过沼泽能吸附其中的金属离子和有害成分。

3.水分调节功能。

湿地在蓄水、调节河川径流、补给地下水和维持区域水平衡中发挥着重要作用,是蓄水防洪的天然“海绵”,在时空上可分配不均的降水,通过湿地的吞吐调节,避免水旱灾害。

4.环境净化功能。

沼泽湿地像天然的过滤器,它有助于减缓水流的速度,当含有毒物和杂质(农药、生活污水和工业排放物)的流水经过湿地时,流速减慢有利于毒物和杂质的沉淀和排除。沼泽湿地能够分解、净化环境物,起到“排毒”、“解毒”的功能,因此被人们喻为“地球之肾”。假如地球上没有了湿地,就好比一个人被割去了肾脏。

5.提供动物栖息地。

湿地复杂多样的植物群落,为野生动物尤其是一些珍稀或濒危野生动物提供了良好的栖息地,是鸟类、两栖类动物的繁殖、栖息、迁徙、越冬的场所。

6.调节局部小气候。

湿地水分通过蒸发成为水蒸气,然后又以降水的形式降到周围地区,保持当地的湿度和降雨量。

雪山之神的愤怒——雪崩探秘

声势凌厉的雪崩现象

雪崩,每每是从宁静的、覆盖着白雪的山坡上部开始的。突然间,咋嚓一声,勉强能够听见的这种声音告诉人们这里的雪层断裂了。

先是出现一条裂缝,接着,巨大的雪体开始滑动。雪体在向下滑动的过程中,迅速获得了加速度。于是,雪崩体变成一条几乎是直泻而下的白色雪龙,腾云驾雾,呼啸着声势凌厉地向山下狂奔而去。沿途会摧毁和掩埋一切树木、建筑和人畜,极具破坏力。

是什么原因造成的雪崩

雪崩常常发生于山地,有些雪崩是在特大雪暴中产生的,但常见的是发生在积雪堆积过厚,超过了山坡面的摩擦阻力时。雪崩的原因之一是在雪堆下面缓慢地形成了深部“白霜”,这是一种冰的六角形杯状晶体,与我们通常所见的冰碴相似。这种白霜的形成是因为雪粒的蒸发所造成,它们比上部的积雪要松散的多。在地面或下部积雪与上层积雪之间形成一个软滑带,当上部积雪开始顺山坡向下滑动,这个软滑带起着润滑的作用,不仅加速雪下滑的速度,而且还带动周围没有滑动的积雪。

人们可能察觉不到,其实在雪山上一直都进行着一种较量:重力一定要将雪向下拉,而积雪的内聚力却希望能把雪留在原地。当这种较量达到高潮的时候,哪怕是一点点外界的力量,比如动物的奔跑、滚落的石块、刮风、轻微地震动,甚至在山谷中大喊一声,只要压力超过了将雪粒凝结成团的内聚力,就足以引发一场灾难性雪崩。例如刮风,风不仅会造成雪的大量堆积,还会引起雪粒凝结,形成硬而脆的雪层,致使上面的雪层可以沿着下面的雪层滑动,发生雪崩。

然而,除了山坡形态,雪崩在很大程度上还取决于人类活动。据专家估计,90%的雪崩都由受害者或者他们的队友造成,这种雪崩被称为“人为休闲雪崩”。滑雪、徒步旅行或其他冬季运动爱好者经常会在不经意间成为雪崩的导火索。而人被雪堆掩埋后,半个小时不能获救的话,生还希望就很渺茫了。我们经常会看到这样的报道,说某某人在滑雪时遭遇雪崩,不幸遇难。但那时,雪崩到底是主动伤人,还是在人的运动影响下,迫不得已发生就不得而知了。

雪崩发生的规律

发生在冬季和春季:雪崩的发生是有规律可寻的。大多数的雪崩都发生在冬天或者春天的降雪非常大的时候。尤其是暴风雪爆发前后。这时的雪非常松软,粘合力比较小,只要有一小块被破坏了,剩下的部分就会像一盘散沙或是多米诺骨牌一样,产生连锁反应而飞速下滑。

危险的25~45度坡:春季,由于解冻期长,气温升高时,积雪表面融化,雪水就会一滴滴地渗透到雪层深处,让原本结实的雪变得松散起来,大大降低积雪之间的内聚力和抗断强度,使雪层之间很容易产生滑动。雪崩的严重性取决于雪的体积、温度、山坡走向,尤其重要的是坡度。最可怕的雪崩往往产生于倾斜度为25~50度的山坡。如果山势过于陡峭,就不会形成足够厚的积雪,而斜度过小的山坡也不太可能产生雪崩。

经常会卷土重来:和洪水一样,雪崩也是可重复发生的现象,也就是说,如果在某地发生了雪崩,完全有可能不久后它又卷土重来。有可能每下一场雪、每一年或是每个世纪都在同一地点发生一次雪崩,这一切都取决于山坡的地形特点和某些气候因素。

雪崩的发生还有空间和时间上的规律。就中国高山而言,西南边界上的高山,如喜马拉雅山、念青唐古拉山以及横断山地,因主要受印度洋季风的控制,除了有雨季(5~10月)和旱季(11~4月)之分外,全年降水都比较丰富,高山上部得到的冬、春降雪和积雪也比较多,故易发生雪崩。此外,天山山地、阿尔泰山山地,因受北冰洋极地气团的影响,冬春降水也比较多,所以这个季节雪崩也比较多。

厄尔尼诺现象与沙漠之花

沙漠里的绿洲

在连绵起伏的沙漠中,有一片绿洲,这里生长着茂盛的植物,并盛开着鲜花,素有“不毛之地”的沙漠也会有如此独特的风景吗?

在秘鲁的滨海区,地面广泛分布着流动的沙丘,沙丘年平均气温很高,而年降水量却很低。但大约每隔几年,有的年份降水量骤然增长,沙漠中会奇迹般冒出绿意,很多植物开了花。

厄尔尼诺现象

干涸的沙漠只要有大量的降水,植物就会开花吗?海洋气象学家研究认为,沙漠中植物开花的真正原因与“厄尔尼诺”现象的出现密切相关,那么“厄尔尼诺”又是一种什么现象呢?

厄尔尼诺又称厄尔尼诺海流,是太平洋赤道带大范围内海洋和大气相互作用后失去平衡而产生的一种气候现象,就是沃克环流圈东移造成的。正常情况下,热带太平洋区域的季风洋流是从美洲走向亚洲,使太平洋表面保持温暖,给印尼周围带来热带降雨。但这种模式每2~7年被打乱一次,使风向和洋流发生逆转,太平洋表层的热流就转而向东走向美洲,随之便带走了热带降雨,出现所谓的“厄尔尼诺现象”。

原来,沙漠里突然出现的绿洲,是厄尔尼诺把本来带到别处的丰盛雨水带到了沙漠地带。当然,别处本来该来的雨水没有来,又会出现反常的干旱气候。

所以,厄尔尼诺现象一旦发生,就会出现很多地区的气候反常现象,而且一般要持续很长一段时间,甚至一年以上。

厄尔尼诺现象除了使秘鲁沿海气候出现异常增温多雨外,还使澳大利亚丛林因干旱和炎热而不断起火;北美洲大陆热浪和暴风雪竞相发生;夏威夷遭热带风暴袭击;美洲加利福尼亚遭受水灾;大洋洲和西亚多发生严重干旱;非洲会大面积发生土壤龟裂;欧洲会产生洪涝灾害;中国南部也会发生干旱现象,沿海渔业减产,全国气温偏低,粮食会大面积减产。

厄尔尼诺现象的成因

海洋气象学家认为:正常年份,太平洋海面的水温表现为西部高、东部低,太平洋海面的水温与此相反,就出现了“厄尔尼诺”现象。

夏威夷大学的地震学家指出,自1964年以来,五次“厄尔尼诺”现象的发生时间都与地球的两个移动板块之间的边界上发生地震这一周期现象密切吻合。

还有的科学家提出“厄尔尼诺”与一种叫“南部振荡”的全球性气候变化体系有关,从而影响了南半球的信风强弱。

中国科学家研究了1950年以后地球自转速度变化的资料发现,只要地球自转年变量迅速减慢持续两年,且数值较大,就发生“厄尔尼诺”现象。因此他们认为:“厄尔尼诺”可能与地球自转速度变化有关。

现在,科学家已运用航空技术、海洋水下技术及智能机器人对“厄尔尼诺”进行研究,并从地质方面深入探索,相信有一天,“厄尔尼诺”的产生机制将会真相大白。到那时,沙漠中的植物开花也就不足为奇了。

对厄尔尼诺现象的监测

一般认为海水表层温度连续三个月高出平均值0.5摄氏度以上,即可认为是一次厄尔尼诺现象。当前气象学家普遍认为,厄尔尼诺现象的发生对全球不少地区的气候灾害有预兆意义,所以对它的监测已成为气候监测中一项重要的内容。

沙漠之音——鸣沙之谜

世界各地的沙漠之音

鸣沙,就是会发出声响的沙子,是世界上普遍存在的一种自然现象。

在美国的长岛、马萨诸塞湾、威尔斯西岸,英国的诺森伯兰海岸,丹麦的波恩贺尔姆岛,波兰的科尔堡以及巴西、蒙古戈壁滩、沙特阿拉伯、智利和亚洲与中东的一些海滨沙滩,沙漠都会发出奇音妙声。

据说,世界上已经发现了100多种类似的沙滩和沙漠。

在中国也有三大鸣沙地。第一处是甘肃敦煌县南月牙泉畔的鸣沙山,又叫雷音门;第二处是竺可桢在《沙漠里的奇怪现象》一文中描述过的宁夏中卫县沙坡头黄河岸边的鸣沙山;第三处是内蒙古包头达拉特旗黄河支流两岸的响沙湾,又叫银肯响沙。

鸣沙发出来声音也是多种多样的。比如说,在美国夏威夷群岛的高阿夷岛上的沙子,会发出一阵阵好像狗叫一样的声音,所以人们称它是“犬吠沙”;苏格兰爱格岛上的沙子,却能发出一种尖锐响亮的声音,就好像食指在拉紧的丝弦上弹了一下,称为“琴弦沙”;从中国的鸣沙山上滚下来,那沙子就会像竺可桢描述的那样“发出轰隆的巨响,像打雷一样”,被称为“雷鸣沙”。

敦煌的鸣沙山

甘肃省敦煌县城南6千米的鸣沙山比较有名,在《太平御览》和《大正藏》这两部古书里就曾经记载过它,那时候叫“神沙山”、“沙角山”。

敦煌鸣沙山东西大约有40千米长,南北大约有20千米宽,高有数十米,山峰陡峭。它的北麓就是特别著名的敦煌月牙泉。

人们如果登上鸣沙山往下看,只见沙丘一个接着一个,沙丘如林。人们如果从山顶顺着沙子往下滑,那沙子就会发出一阵阵的声响,不绝于耳。据史书记载,天气晴朗的时候,鸣沙山上就会有丝竹弦的声音,好像在演奏音乐一样。所以,人们称它是“沙岭晴鸣”,是敦煌的一大景观。

是谁吹响了沙漠之音

鸣沙,又叫做“响沙”、“哨沙”和“音乐沙”。人们发现,鸣沙一般都在海滩或者沙漠里边。鸣沙发出来的声响,一般都是在风和日丽或者刮大风的时候,要不就得有人在沙子上边滑动。

在潮湿的天气、雨天和冬天的时候,鸣沙一般都不会发出声响。另外,人们还发现,只有直径是0.3~0.5毫米的洁净的石英沙,才能够发出声响,而且沙粒越干燥声响越大。

那么,到底是什么原因使得沙子发出各种各样的声响呢?古时候,由于科学不发达,人们以为这是神鬼在作怪,是地狱的魔鬼在呼叫,是美丽的女妖为了引诱船员们而在沙滩上歌唱,是地下寺院里的钟声在呼唤着僧侣们去祈祷。于是,许许多多带有神秘色彩的故事就在人们当中流传开了。

对鸣沙成因的猜想

人们用科学的方法来研究这种自然现象,还是近几十年的事情。科学家们经过认真仔细的研究和试验,提出了各种各样的看法。

1979年,中国有一位学者提出,由于空气湿度、温度和风的速度经常在变化,不断影响着沙粒响声的频率和“共鸣箱”的结构,再加上策动力和沙子本身带有的频率的变化,响沙的响声也会经常变化。人们有时候在下雨天去看响沙,发现响沙不会发出声响,正是由于温度和湿度的改变,把响沙的“共鸣箱”结构破坏了。比如说吧,宁夏中卫县沙坡头的鸣沙山,就是因为周围绿化造林等原因,破坏了共鸣的条件,使得它发不出响声了。

有人不同意这位学者的这种看法。因为外国一些海滨的响沙沙滩是非常平坦的。日本学者认为,海滨响沙最重要的条件是要有洁净的海水不断地冲刷。夏天来这里游泳的人特别多,把海水弄脏以后,沙子就不发出声响了。

这到底是怎么回事儿呢?它们和响沙的秘密一样,目前没有一个能说服人的答案。

世界之巅——珠穆朗玛峰的成长

世界之巅

雄踞于世界屋脊之巅的珠穆朗玛峰,位于中国青藏高原的喜马拉雅山脉上。喜马拉雅山脉的平均海拔有6000多米,8000米以上的高峰有16座,其中最高的就是海拔为8844.43米的珠穆朗玛峰。

珠穆朗玛峰是世界的最高峰,有世界之巅之称。中国藏族人民把它视为圣洁的女神。据说青藏高原上有女神五姐妹,住在最高峰上的是名叫珠穆朗桑玛的三姐,因而这座山峰就叫“珠穆朗玛峰”或“第三女神”。

珠穆朗玛峰旗云

眺望珠穆朗玛峰,确实神奇美丽,无论那云雾之中的山峦奇峰,还是那耀眼夺目的冰雪世界,无不引起人们莫大的兴趣。不过,人们最感兴趣的,还是飘浮在峰顶的云彩。这云彩好像是在峰顶上飘扬着的一面旗帜,因此这种云被形象地称为旗帜云或旗状云。