地球上最成功的动物-南极磷虾

南极磷虾 又称大磷虾或南极大磷虾，生活在南冰洋的南极洲水域。南极磷虾是似虾的无脊椎动物，并以群集方式生活，有时密度达到每立方米10,000—30,000只。它们以微小的浮游植物作为食物，从中将初级生产而来的能量，转化来维持其远洋带的生命周期。它们是南极生态系统的关键物种，若以生物质能来说，它们可能是地球上最成功的动物物种（大约共有5亿吨）。

初级生产 又称初级生产量，是指从大气中或水中的二氧化碳等无机分子合成有机化合物的一个总和量，数值越高代表合成能力就越强。以生物消费者观点直观地说就是最基础自营性生物的产生多寡。

界：动物界 Animalia

门：节肢动物门 Arthropoda

纲：软甲纲 Malacostraca

目：磷虾目 Euphausiacea

科：磷虾科 Euphausiidae

属：磷虾属 Euphausia

种：南极磷虾 E. superba

完成长成的南极磷虾长度大约6厘米，重约2克。

所有磷虾目的成员都是像虾的甲壳亚门真虾总目动物，它的胸甲部分与甲壳相连。由于在甲壳两侧的胸甲短小，南极磷虾的鳃是肉眼可见的。它的足并非形成颚足，与其他的十足目有所不同。

南极磷虾与人手的比例参考

南极磷虾的生物萤光

南极磷虾有生物萤光器官，可以产生光。这些器官分布在南极磷虾的不同部位：一对在眼柱、另一对在第二至第七胸足的位置，及一个在腹片。

这些发光器官能每隔2-3秒发出黄绿色的光。这些器官是高度发达，可以与电筒相比较。在器官的后面有一个凹反射体及在前方有一个晶体负责引导产生的光线，而整个器官可以用肌肉来旋转。

南极磷虾的头部，可以见到它的生物萤光器官。

这些光的功能仍是未知，有些假说指这些光是遮掩南极磷虾的影，在捕猎者前“隐形”；另一些猜测指这些光是对交配或夜间聚集有重要作用。

南极磷虾的生物萤光器官包含了几种萤光物质。主要成分的最大萤光激发光及发射光分别可达355纳米及510纳米。

南极磷虾的逃离反应

南极磷虾使用一种逃离反应来避开捕猎者，就是透过摆动尾节向后快速游泳。

南极磷虾的这种游泳方式的速度可以超过每秒60厘米。视觉刺激的起动时间只须55微秒，但在低温时会稍慢。

南极磷虾的复眼

虽然南极磷虾复眼的用途及其发展原因仍然是个谜，但显然它们的复眼是自然界其中一种最奇妙的视觉结构。

虽然南极磷虾在缺乏食物供应时，能够在脱壳后缩减体型以适应环境，但是它们的眼睛却不会缩减。眼睛与身体长度的比例因而可以作为饥饿的参考。

南极磷虾的生命周期

南极磷虾主要的产卵季节是由1月至3月，在大陆棚之上及深海海洋的上区域产卵。就所有磷虾目而言，雄性会将精子包附在雌性的生殖孔。为此，雄性的第一腹肢会作为交配工具。雌性每一次会产6,000–10,000个卵。这些卵在经生殖孔排出时，会被附于此的精囊所排出的精子受精。

根据由英国RSS发现号而得的资料所作出的经典假说，南极磷虾的卵会按以下成长：0.6毫米的卵在下沉至大陆棚底部或海洋区域2,000-3,000米深时会开始进行原肠胚形成（卵发育成胚胎的过程）。当卵孵化时，第一无节幼体在它的三对脚的协助下开始向海面上升。

其后两个的幼体阶段，称为第二无节幼体及后无节幼体同样是由卵黄所哺育。三星期后，幼小的磷虾会完成上浮。它们的数量在60米深水域会达至每升2只。当长大些时，额外的幼体阶段，称为第二及第三节胸幼体与第一至第六带叉幼体。这些阶段的特征是增加发展更多的脚、复眼及刚毛。当长约15毫米，南极磷虾开始有长成的习性。它们在二至三年后会达到成熟阶段。南极磷虾的寿命大约6年。

南极磷虾以群集方式生活

就像其他的甲壳亚门，南极磷虾必须脱壳成长。约每13-20日，南极磷虾会脱去它的几丁质外骨骼。

南极磷虾的食物

南极磷虾的食道可以从它那透明的外壳看到是呈现绿色的，由此可知它们主要是以浮游植物为主要食物，尤其是细小的硅藻（约20微米）。硅藻会被它的胃齿臼磨碎，并在肝胰脏消化。南极磷虾亦可以捕食桡足类、端足目及其他细小的浮游动物。它的食道是一直管，而消化效能则不是太高，因而其粪便仍有大量的碳。

硅藻 图示相邻数字刻度相距10微米

在水族箱的观察，发现南极磷虾会互相吃对方。当它们在水族箱内没有被喂食时，它们会脱壳缩小体型，这是其他动物所没有的。这可能是它们对在冬天食物供应限制的适应。

南极磷虾正在滤食高浓度的浮游植物

南极磷虾可以直接利用浮游植物的细胞，这不是其他相同体型动物所能做到的。它使用那高度发展的前足，作为有效的过滤器官，来进行滤食性摄食的。

南极磷虾的过滤网

在胸部的6只胸足形成一个非常有效的“摄食篮”，用来搜集在海中的浮游植物。这个篮最细的地方可达直径1微米。在较低的食物浓度下，它会将摄食篮打开，推入水中超过半米，藻类会被在胸足内侧的刚毛扫入口中。

南极磷虾能够从浮冰底部扫除冰藻，它们用胸足上的刚毛来轻擦海冰的表面。一只南极磷虾可以在10分钟清除1平方呎的面积。这些冰藻比海水中具有更多碳成分，为南极磷虾（尤其在春天）提供更多的能源。

由于南极磷虾的消化能力较弱，导致经常会将未能消化的浮游植物吐出，而这些吐出物当中包含了数千个植物细胞。而它所排出的粪便当中 亦含有大量未能消化的硅藻及碳元素。这两者都是十分重，故下沉得非常快。这使得大量的碳元素沉积到了海底，形成了大量的二氧化碳库。这个将碳元素固存的过程称为碳截存。又因南冰洋深达2,000-4,000米，使得这部分碳能固存于海底长达千年之久。而这个以生物为动力，将碳元素传送至深海的过程被称为生物泵（biological pump）。

右下方是一绿色的吐出物

左下方是一绿色的排泄物

若浮游植物不是由南极磷虾所食，而是由生态系统中的其他物种所消化的话，那植物当中大部分的碳将会继续在海洋表层循环，不能得到固化。有指这个循环过程是地球上最大的生态循环机制之一。但要量化这个过程仍需更多的研究。

碳截存（英语：Carbon sequestration），是将二氧化碳以各种形态储存起来。自然界中主要的碳截存者是海洋和植物与其他行光合作用的有机生物，借着生物机能吸收大气中的二氧化碳。

生物泵 又称生物传递，是以生物或生物行为为动力，将碳元素从大气到海洋内部和海底沉积物的固存，它是海洋碳循环的一部分。

南极磷虾主要集中于南冰洋。它们围绕着极地分布，最高密度是在大西洋区域。

南冰洋的北面边界为大西洋、太平洋及印度洋区域，并且是由南极聚合带所划定。南极聚合带是一个绕极的海岸带，当中冰冻的南极海水在较暖的亚南极海水之下。这个聚合带约于南纬55度，由这里量度至南极洲，南冰洋的面积达3千2百万平方公里。在冬天，这个区域的四份之三会由冰所覆盖，而约2千4百万平方公里的海面会在夏天不会结冰。海水温度在−1.3至3摄氏度之间。

南冰洋的海水形成了一个海流系统。无论何时南冰洋都有着南极绕极流，表层海水会围绕着南极洲向东流动。靠近大陆，南极沿岸流却是逆时针方向流动。在两个极流之间，出现了大漩涡，例如威德尔海。南极磷虾聚集在这个海域，形成围绕南极洲的一大群族，并在整个地区进行基因交换。

南冰洋 又称南极海、南大洋，是围绕南极洲的海洋，也是太平洋、大西洋和印度洋南端汇合而成的海域，大致在南纬60度线以南。

南极磷虾是南极洲生态系统的重点物种，并且为鲸鱼、海豹、豹形海豹、海狗、食蟹海豹、鱿鱼、冰鱼、企鹅、信天翁及其他的鸟类提供了重要的食物来源。

食蟹海豹有着特别的牙齿，就像一个完美的隔筛，可以从水中筛出南极磷虾。食蟹海豹是世界上最多的海豹，它的98%食物就是南极磷虾，每年消耗超过6千3百万吨。豹形海豹亦有着相似的牙齿，南极磷虾是它饮食的45%。

所有海豹每年一共消耗6千3百万至1亿3千万吨的南极磷虾，所有鲸就消耗3千4百万至4千3百万吨，鸟类约1千5百万至2千万吨，鱿鱼约3千万至1亿吨，而鱼类则是1千万至2千万吨，总计每年是1亿5千2百万至3亿1千3百万吨。

在食物链中，在南极磷虾与它的猎物之的间涉及3至4步骤。而由南极磷虾至鲸之间的步骤很大，这是只有南极生态系统才有的。

地球上最成功的物种

南极磷虾的生物质能估计是在1亿2千5百万至7亿2千5百万吨之间，可见它们是地球上最成功的物种。对于所有肉眼可见的动物，有些生物学家认为蚁有着最大的生物质能，而亦有指是桡足亚纲，但这两类生物都包含了几百个物种。

南极磷虾能够建立如此巨大的生物质能，是由于南冰洋保有世界最大的浮游生物总汇，亦可能是充满最多浮游植物的海洋。当海水由深海区上升至透光带，食物亦由世界各地的海洋运送至此供生物所吃用。

研究南极磷虾的科学家

虽然对整个南极洲生态系统仍然缺乏认识，但有关南极磷虾的大型实验研究亦已进行，目的是提高碳截存。南冰洋的大部分地区都有充足的营养物，但浮游植物却不怎么增加。这些地区被称为HNLC（高营养，低叶绿素）。这个现象称为“南极悖论”，据信是因为海水中缺乏铁。研究人员从科考船上向海水中加入少量的铁，就会形成数英里的浮游植物繁茂区。这些研究期望可以借此吸收因燃烧化石燃料所产生的二氧化碳。

南极磷虾在这个过程上是重要的角色，负责收集细小及固有二氧化碳的浮游植物细胞及将之转化为快速下沉的碳物质。