關(guān)于季節(jié)你不知道的20件事

琳達(dá)

感謝搖搖晃晃的星球給我們帶來(lái)了四季，從蜜蜂到肺魚(yú)，各種動(dòng)物都適應(yīng)了季節(jié)的變化，也使植物具有了不同的生長(zhǎng)和休眠季節(jié)。

1.地球之所以有四季，是因?yàn)榈厍虻淖赞D(zhuǎn)軸與其公轉(zhuǎn)軌道平面不垂直，偏離的角度是23.5度，這使得南北半球在不同的時(shí)間所受到的太陽(yáng)光照不相等，出現(xiàn)周期性變換。日照更多的半球是夏季，另一半是冬季。春季和秋季則為過(guò)渡季節(jié)。

2.地球繞著太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道是橢圓的，地球到太陽(yáng)的距離是隨著橢圓軌道變化的。由于地球自轉(zhuǎn)的原因，地球上的每一點(diǎn)與太陽(yáng)光線的角度隨時(shí)都有變化，太陽(yáng)光直射地球表面時(shí)，地面表面溫度就高，而其傾斜角度大時(shí)，地面表面溫度就低。（然而，地球軌道的運(yùn)行周期大約為10萬(wàn)年，在其最極端的情況下，太陽(yáng)輻射可能會(huì)增加多達(dá)30%，從而影響整體氣候。）

3.大多數(shù)天文學(xué)家認(rèn)為，大約45億年前，一個(gè)火星大小的天體撞上了我們年輕的行星，導(dǎo)致了軸向傾斜。順便說(shuō)一下，這種傾斜，或者說(shuō)傾角，大約在4萬(wàn)年從22.1度到24.5度呈周期內(nèi)變化。

4.傾角更大意味著夏季更熱、冬季更冷;傾斜減小導(dǎo)致溫度波動(dòng)較小。地球上發(fā)生極晝、極夜現(xiàn)象的范圍也會(huì)減少。一般這個(gè)傾角都不會(huì)離23.5度太大。

5.1986年加州大學(xué)圣塔巴巴拉分校的史丹利認(rèn)為，結(jié)合疊層石（一種生物沉積構(gòu)造）的生長(zhǎng)曲線與生長(zhǎng)地點(diǎn)的緯度，就可以計(jì)算出疊層石生長(zhǎng)時(shí)的地軸傾角。計(jì)算結(jié)果表明：8億年前的地軸傾角和現(xiàn)在差不多大。不過(guò)2007年又有人認(rèn)為用疊層石向光性機(jī)算地軸傾角的方法不靠譜，爭(zhēng)論也還在持續(xù)中。

6.《天體物理學(xué)雜志通訊》2018年發(fā)表的一篇論文稱(chēng)，科學(xué)家們還不知道像我們這樣的行星有多常見(jiàn)，但地球的季節(jié)性可能會(huì)幫助他們?cè)谄渌胤桨l(fā)現(xiàn)生命跡象。目前的系外行星分析尋找的是大氣中的氧氣、甲烷和其他生命體必需的或由生命體產(chǎn)生的氣體。

7.當(dāng)?shù)厍蚶@太陽(yáng)運(yùn)行時(shí)，它的傾斜軸意味著不同的區(qū)域在一年不同時(shí)間接收更多的射線。這種現(xiàn)象最明顯的跡象是天氣變化和白天的長(zhǎng)度，但是大氣成分也受到了影響。例如，包含世界絕大多數(shù)植被的北半球，夏季的植物生長(zhǎng)明顯降低了大氣中的二氧化碳含量，氧氣情況正好相反。

8.一項(xiàng)研究報(bào)告提出，一個(gè)更可靠的系外行星生物特征可能是大氣成分的季節(jié)性變化，也就是說(shuō)系外行星的大氣季節(jié)性變化可能預(yù)示著存在外星生命。加州大學(xué)河濱分校的替代地球天體生物學(xué)中心的科學(xué)家們正在為基于地球大氣季節(jié)性變化的動(dòng)態(tài)生物特征開(kāi)發(fā)第一個(gè)定量框架。

9.該研究主要作者表示，大氣的季節(jié)性是一種很有指望的生物特征，因?yàn)樵诘厍蛏希怯缮镎{(diào)節(jié)的，很可能其他宜居世界也會(huì)發(fā)生。根據(jù)季節(jié)性推斷生命并不需要對(duì)外星生物化學(xué)有詳細(xì)的了解。因?yàn)樗菍?duì)環(huán)境季節(jié)性變化的生物反應(yīng)，而不是地球特有的特定生物活動(dòng)的結(jié)果。

10.在這篇論文中，研究人員還模擬了一個(gè)含氧量低的有生命行星上大氣氧的波動(dòng)，就像幾十億年前的地球一樣。研究人員表示，觀察氧氣或甲烷的季節(jié)性變化會(huì)得到更多信息。評(píng)估系外行星是否宜居的一種潛在有效方法是在它們的軌道上觀察它們的大氣層以了解我們是否能在一年內(nèi)探測(cè)到這些生物特征氣體的變化。

11.在某些情況下，這樣的變化很難解釋沒(méi)有生命，甚至可能讓我們?nèi)〉眠M(jìn)展能描述生命，而不只是簡(jiǎn)單地認(rèn)識(shí)到系外行星上存在生命。然而也有人提出，假設(shè)系外行星生命形式具有與地球生物類(lèi)似的新陳代謝，則尋找這些所謂的生物氣體是不精確的。

12.在地球上，二氧化碳的含量在夏天比冬天低，因?yàn)榇蠖鄶?shù)植物都在積極地吸收二氧化碳，而冬天植物則是死亡或進(jìn)入休眠狀態(tài)。

13.與此同時(shí)，動(dòng)物有許多季節(jié)性的適應(yīng)策略，比如遷徙，這可能意味著海拔、緯度或半球的變化。鳥(niǎo)類(lèi)可能是最著名的遷徙者，包括北極燕鷗，它們每年從遙遠(yuǎn)的北方繁殖地飛到南極洲，然后再飛回來(lái)。

14.許多海洋動(dòng)物也會(huì)遷徙，即使它們不在地理上遷徙。氧氣含量的季節(jié)性變化迫使許多魚(yú)類(lèi)、甲殼類(lèi)和軟體動(dòng)物遷移到水體內(nèi)更高或更低的地方。

15.然而，所有四種非洲肺魚(yú)都呆在原地不動(dòng)，即使旱季它們的淡水棲息地可能會(huì)消失。它們的存活要?dú)w功于夏眠。就像冬眠是一種對(duì)長(zhǎng)期寒冷的適應(yīng)策略一樣，夏眠也是一種降低新陳代謝和減少活動(dòng)的狀態(tài)，往往發(fā)生在干旱季節(jié)。

16.有些非洲肺魚(yú)在挖洞進(jìn)入土壤尋找到永久的水分后，甚至在分泌它們自己的黏液后會(huì)進(jìn)行夏眠。在缺水的旱季，非洲肺魚(yú)深藏在泥洞中進(jìn)行夏眠，不吃不動(dòng)，通過(guò)鰾來(lái)完成微弱的呼吸，直到雨季來(lái)臨才破洞而出。

17.有些昆蟲(chóng)在一個(gè)種群中進(jìn)化出了季節(jié)性的變化。以西方意蜂為例。在溫和的氣候條件下，工蜂在春季和夏季出生，可以存活幾周，養(yǎng)育幼蜂，尋找花蜜和花粉。然而，在同一個(gè)蟻群中，冬季的工蜂——秋季覓食機(jī)會(huì)減少時(shí)出現(xiàn)的工蜂——可能存活6個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間。這些冬天的蜜蜂大部分時(shí)間都聚集在蜂王周?chē)∨?/p>

18.壽命的季節(jié)性差異與卵黃原蛋白有關(guān)，卵黃原蛋白是一種存在于血液中的蛋白質(zhì)，相當(dāng)于蜜蜂的血液。冬季蜜蜂的蛋白質(zhì)含量明顯較高，這可能會(huì)維持它們的生存。

19.季節(jié)性的食物可以改變微生物群落，而包括人類(lèi)在內(nèi)的更大的有機(jī)體則是它們的港灣。2017年，一項(xiàng)針對(duì)坦桑尼亞狩獵采集者的科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，整個(gè)細(xì)菌家族從參與者的腸道中進(jìn)進(jìn)出出，反映了飲食的季節(jié)性變化。研究主要針對(duì)潮濕和干燥兩個(gè)熱帶季節(jié)微生物群的變化。

20.2018年11月發(fā)布的第四份國(guó)家氣候評(píng)估報(bào)告指出，美國(guó)的野火季節(jié)已經(jīng)延長(zhǎng)，部分原因是長(zhǎng)期干旱。隨著全球變暖，其他許多國(guó)家的風(fēng)險(xiǎn)期也在擴(kuò)大，這在很大程度上是由于人類(lèi)活動(dòng)。與此同時(shí)，全球氣旋季節(jié)在大西洋變得更加強(qiáng)烈，并顯示出太平洋活動(dòng)增加的跡象。