为什么沙漠在晚上变得如此寒冷?
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2021-02-22 14:47
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火星译客

银河系在撒哈拉沙漠上空的夜空中闪耀。图片来源:Shutterstock)

如果您要去北非撒哈拉沙漠一日游您将要带很多水和大量防晒霜。当然,如果您还打算过夜,那么最好也带一个舒适的睡袋。

根据美国宇航局的数据,这是因为一旦太阳下山,撒哈拉的气温就会骤降,从白天的平均100华氏度(38摄氏度)降到25华氏度(零下4摄氏度)的平均低点。

那么,为什么像撒哈拉这样干旱的沙漠会发生如此剧烈的气温变化呢?当地的动植物如何应对这种极端的气候环境呢?

湿热

干旱的沙漠-覆盖地球约35%的干旱地区-白天如此炎热,然后夜晚变得如此寒冷,其原因是两个关键因素的结合:沙子和湿度。

与热水瓶不同,沙子不能很好地保留热量。根据美国宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室2008年的一份报告,当太阳发出的热量和光照射到沙漠时,沙漠顶层的沙粒会吸收热量并将热量释放回空气中。白天,沙子散发出的阳光能量使空气过热,并导致温度飙升。但是,到了晚上,沙子中的大部分热量会迅速散发到空气中,没有阳光将其重新加热,使得沙子和周围的环境比以前更冷。

但是,仅此现象并不能说明温度的急剧下降。毕竟,当太阳落在热带海滩上时,您不需要穿棉衣。

温度急剧变化的主要原因是沙漠的空气非常干燥。在智利的撒哈拉沙漠和阿塔卡马沙漠等干旱沙漠中,湿度(空气中的水蒸气含量)几乎为零,与沙子不同,水具有储存热量的巨大能力。

据《世界地图集》报道,空气中的水蒸气像一条巨大的隐形毯子一样靠近地面发热,阻止其散发到大气中。高湿度的空气也需要更多的能量来加热,这意味着该能量的消散和周围环境的冷却也需要更多时间。因此,沙漠中缺乏湿度使这些干旱的地方迅速升温,同时也会也迅速降温。

适应极端温度

尽管温度急剧波动,但沙漠动物还是很好地适应沙漠的极端温度变化。

亚利桑那州立大学的环境生理学家Dale DeNardo说:“对他们来说,这往往是一个相对较小的问题。” “更大的挑战是要获得足够的食物和水以生存。”

亚利桑那州立大学环境生理学家戴尔·德纳多(Dale DeNardo)他专门研究沙漠动物,他说:“这对它们来说,往往是一个相对较小的问题,更大的挑战是获得足够的食物和水来生存。”

爬行动物是沙漠中数量最丰富、种类最多样的动物群,它们能很好地适应极端温度的变化,因为它们是冷血或散热性的,这意味着它们无需花费精力来维持体温恒定。换句话说,爬行动物可以在其他地方利用这种能量,例如狩猎。许多爬行动物也从中受益,因为它们很小,白天可以找到阴暗的角落,而晚上则可以找到温暖的岩石。 DeNardo告诉Live Science:“有很多不同的地方可以取暖或乘凉,尤其是当你体型很小的时候。”

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然而,大型温血动物,或吸热哺乳动物,如骆驼,太大,无法躲避太阳,不能让他们的体温下降。相反,骆驼在炎热和寒冷的条件下都能保持恒定的体温。德纳多说,通过以脂肪和厚实的皮毛形进行大量的隔热处理来实现此目的,这可以防止它们白天获得太多的热量,而在晚上却会失去太多的热量。

相比之下,沙漠鸟类则采用蒸发冷却(通过水将热量从人体转移出去,例如人类汗水和狗喘气的方式)的方式多种多样(一些秃鹰在腿上小便来冷却)。但是他们有能力在水源之间长距离飞行或清除食物,这意味着他们不必像其他沙漠动物那样担心节约用水。德纳多说:“我称其为作弊是因为他们并没有真正体验到沙漠的局限性。”

相比之下,沙漠鸟类使用蒸发冷却--它们用水把热量从身体转移出去,就像人类出汗和狗裤一样--通过一系列不同的方法(一些秃鹫在腿上小便以降温)。但是,它们有能力在水源之间长途飞行或觅食,意味着它们不必像其他沙漠动物那样担心水的保存。德纳多说:“我称之为欺骗,因为他们没有真正感受到沙漠的局限。”

Mazatzal山的柱仙人掌仙人掌infront在菲尼克斯,亚利桑那。

萨瓜罗仙人掌位于亚利桑那州菲奥尼克斯的马扎特扎尔山脉。图片来源:Shutterstock)

另一方面,植物更容易受到极端温度的影响。德纳尔多说:“他们面临更大的挑战,因为他们不能移动。”这就是为什么标志性的沙漠植物(如仙人掌)已经开发出一系列防御措施,例如尖刺和毒素,以保护其宝贵的水分免受捕食者的侵害。但是,夜间寒冷的温度对植物而言可能是致命的,因为水分会在其组织内冻结并膨胀,从而可能造成不可逆转的损害。因此,植物仅在夜间每晚不超过几个小时气温不低于冰点的区域生长。

气候变化

研究人员仍在研究气候变化如何影响干旱地区和生物,但德纳多说:“我们肯定会看到变化。” “对于大多数沙漠,我们预计气温将平均升高3至4华氏度[1.7至2.2 C]。”

然而,研究表明,“夜晚会越来越热,但这不像温暖的日子那么糟糕。”DeNardo指出。

相反,真正的问题是气候变化可能会影响沙漠生物所依赖的年降水量。DeNardo说:“这会变得很不稳定,你会有相对潮湿的年份和相对干燥的年份。”“但即使大多数都足够潮湿,也只需要一个真正干燥的年份就能引起大问题。”

最初发表在《生命科学》杂志上。

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