琳達

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

1.地球之所以有四季，是因為地球的自轉(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間所受到的太陽光照不相等，出現(xiàn)周期性變換。日照更多的半球是夏季，另一半是冬季。春季和秋季則為過渡季節(jié)。

2.地球繞著太陽運轉(zhuǎn)的軌道是橢圓的，地球到太陽的距離是隨著橢圓軌道變化的。由于地球自轉(zhuǎn)的原因，地球上的每一點與太陽光線的角度隨時都有變化，太陽光直射地球表面時，地面表面溫度就高，而其傾斜角度大時，地面表面溫度就低。（然而，地球軌道的運行周期大約為10萬年，在其最極端的情況下，太陽輻射可能會增加多達30%，從而影響整體氣候。）

3.大多數(shù)天文學(xué)家認為，大約45億年前，一個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。順便說一下，這種傾斜，或者說傾角，大約在4萬年從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)致溫度波動較小。地球上發(fā)生極晝、極夜現(xiàn)象的范圍也會減少。一般這個傾角都不會離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為，結(jié)合疊層石（一種生物沉積構(gòu)造）的生長曲線與生長地點的緯度，就可以計算出疊層石生長時的地軸傾角。計算結(jié)果表明：8億年前的地軸傾角和現(xiàn)在差不多大。不過2007年又有人認為用疊層石向光性機算地軸傾角的方法不靠譜，爭論也還在持續(xù)中。

6.《天體物理學(xué)雜志通訊》2018年發(fā)表的一篇論文稱，科學(xué)家們還不知道像我們這樣的行星有多常見，但地球的季節(jié)性可能會幫助他們在其他地方發(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@太陽運行時，它的傾斜軸意味著不同的區(qū)域在一年不同時間接收更多的射線。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。

8.一項研究報告提出，一個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)性變化的動態(tài)生物特征開發(fā)第一個定量框架。

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，因為在地球上，它是由生物調(diào)節(jié)的，很可能其他宜居世界也會發(fā)生。根據(jù)季節(jié)性推斷生命并不需要對外星生物化學(xué)有詳細的了解。因為它是對環(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的結(jié)果。

10.在這篇論文中，研究人員還模擬了一個含氧量低的有生命行星上大氣氧的波動，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)性變化會得到更多信息。評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有生命，甚至可能讓我們?nèi)〉眠M展能描述生命，而不只是簡單地認識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，因為大多數(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入休眠狀態(tài)。

13.與此同時，動物有許多季節(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。鳥類可能是最著名的遷徙者，包括北極燕鷗，它們每年從遙遠的北方繁殖地飛到南極洲，然后再飛回來。

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

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

16.有些非洲肺魚在挖洞進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進行夏眠。在缺水的旱季，非洲肺魚深藏在泥洞中進行夏眠，不吃不動，通過鰾來完成微弱的呼吸，直到雨季來臨才破洞而出。

17.有些昆蟲在一個種群中進化出了季節(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，在同一個蟻群中，冬季的工蜂——秋季覓食機會減少時出現(xiàn)的工蜂——可能存活6個月或更長時間。這些冬天的蜜蜂大部分時間都聚集在蜂王周圍取暖。

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，而包括人類在內(nèi)的更大的有機體則是它們的港灣。2017年，一項針對坦桑尼亞狩獵采集者的科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，整個細菌家族從參與者的腸道中進進出出，反映了飲食的季節(jié)性變化。研究主要針對潮濕和干燥兩個熱帶季節(jié)微生物群的變化。

20.2018年11月發(fā)布的第四份國家氣候評估報告指出，美國的野火季節(jié)已經(jīng)延長，部分原因是長期干旱。隨著全球變暖，其他許多國家的風(fēng)險期也在擴大，這在很大程度上是由于人類活動。與此同時，全球氣旋季節(jié)在大西洋變得更加強烈，并顯示出太平洋活動增加的跡象。