生命的季節：生生不息背後的生物節律（簡體書）

植物和動物需要知道一天中的時間，以便預期環境的日常變化；同樣的，它們也需要知道一年中的時節，以便預期光照、溫度、雨量和濕度的年度變化。歷經數百萬年，植物和動物已經進化出卓越的敏感性和適應性來應對季節變化，并實現了其生活周期與地球公轉之間的同步。
植物和動物是如何做到這些的？它們如何知道該在什么時間做什么事，比如，鳥類遷徙、松鼠冬眠、昆蟲破蛹而出、植物開花？生物如何預期繁殖的最佳時機？人類的幸福安康是否受季節性變化的影響？我們出生的季節是否影響了我們未來的生活際遇？
當地的氣溫或降雨并不是判定季節的可靠指標。我們使用日歷來安排生活，植物和動物同樣如此。《生命的季節》（Seasons of Life）講述了那些旨在揭示生物鐘如何像日歷一樣計時的研究工作，為我們理解植物、動物和人類季節性行為的生物基礎提供了必要的科學知識。本書解釋了季節如何塑造人類進化的過程，以及其中的標記如何保留到了當今社會。我們的身體依然在遵循古老的節律運行，而且，這個節律對我們的身心健康一如既往地有著重要的影響。
《生命的季節》由羅素·福斯特等編著。

植物和動物需要知道一天中的時間來預期環境的日常變化，同樣的，它們也需要知道一年中的時節來預期光照、溫度、雨量和濕度的年度變化，以安排生長、開花、繁殖、遷徙、休眠的季節和時間。甚至我們人類也受到季節更迭的影響。當我們脫離大自然的陽光雨露，生活在現代化的照明和空調之中，我們的身體依然在遵循古老的節律運行，而且，這個節律對我們的身心健康一如既往地產生著重要的影響。羅素·福斯特等編著的《生命的季節》介紹了動植物的“日歷”，即年度節律的相關知識及其學科發展史，為我們理解植物、動物和人類季節性行為的生物基礎提供了必要的科學知識。這些知識對我們研究生態平衡、氣候變化，以及疾病發生發展等問題，有著重大意義。

時間嵌刻于我們的基因之中。細胞絕對是進化的“奇跡”，它們不僅是生命的基石，還擁有辨析時間的神奇能力。從簡單的細菌到蠕蟲、鳥類、松鼠，當然還包括我們人類，調控日常活動和季節性行為的生物鐘無處不在。和人類一樣，其他生物體也依賴于時間而存在，它們一直都在利用內稟的計時系統來協調各項活動，恰如我們現在依靠時鐘和日歷來確定我們何時該做何事一樣。原因很簡單：地球每日繞地軸轉動一周，便將所有在這個星球上進化并生存的生命體暴露在了日、夜、明、暗的長期循環之中。同時，地球也在繞太陽以365天為周期公轉，這個橢圓軌道和地球的傾斜共同導致了季節的產生。
在包括我們在內的哺乳動物中，生理學和生物化學過程表現出很強的節律性晝夜差異。心跳、血壓、肝功能、細胞新生、體溫和許多激素生成在一天之內發生著變化。季節性節律對動物繁殖、冬眠、蛻皮和遷徙都至關重要。晝長或夜長變化被用來作為光周期信號，以確保生物體在最有利的時間，即食物最充足的時候生下後代。對人類而言，情緒、免疫系統以及出生和死亡的季節性變化都聯系著計時系統。季節性節律對植物同樣重要，它支配著植物的生活周期，使它們在不同時期為了生存或繁殖與環境進行著各種抗爭。
中國文化很早就認識到了季節對動物、植物和人類生活的重要作用，尤其是當我們穿梭于春夏秋冬之間時，有規律、可預期的變化所給予我們的直接或間接的影響。雖然傳統的中國日歷是基于月運周期的，但中國農民仍然利用了太陽的特征來決定播種和收獲作物的最佳時期。中國的醫學、農業、藝術、詩歌和思想都受到了季節變化的引導。
季節性變化模式反映了事關健康的生物學和進化原理，為我們了解患病風險和病因提供了線索。流感、懷孕季節和子代精神疾病之間似乎存在著某種復雜的相互作用。而且，包括糖尿病、哮喘和霍奇金病在內的一些疾病都和出生季節有關。季節所帶來的影響可以用來完善對人類健康的研究，我們可能從中發掘出新的方法來了解基因、環境(包括社會環境)和疾病與健康模式之間的相互作用。
今天，我們面臨著全球變暖的威脅，以及它所帶來或將要帶來的對自然界的影響。季節性變化的可預測性幫助很多動物和植物塑造了它們的生活周期，這些生活周期都強烈依賴于精確的時間選擇。因而，當季節性溫暖、寒冷、濕潤和干燥的古老模式遭到破壞時，它們迫于生存壓力必須快速地作出調整。非常遺憾的是，很多物種由于調整(適應)的速度無法趕上全球變暖的速度而踏上了滅絕之路。由此帶來的生態影響更值得關注。因為一個物種可能既是某個物種的捕食者，又是另一個物種的食物來源，它的滅絕對食物鏈穩定性所造成的影響是無法預測的，但無疑是非常嚴重的。 我們24／7，365的全天候生活方式對自己及外界所造成的破壞，意味著我們的生物性和社會性出現了嚴重的對立，人們已經逐漸認識到了這種情況對健康所產生的不良後果。季節支配著非赤道地區物種的生活，也對人類諸多的生物學特征有著明顯的影響。盡管工業化在某種程度上將人們與溫度、食物供應及光周期的辜節變化隔離開來，季節仍然影響著個體出生和健康的很多方面。
《生命的季節》(Seasons of Life)和我們所寫的第一本書《生命的節奏》(Rhythms of Life)，試圖闡明生物節律對包括人類在內的所有生物的進化發育的重要性，并敘述了生物鐘機制是如何被我們逐步了解的。如果你曾抬頭看到遷徙中的大雁并不由地問“它們怎么知道現在是該離開的時候”，如果你想知道植物怎么“感知”何時開花、何時發芽、何時產生種子以及何時進入休眠，那么，你不妨翻開本書一尋答案。雖然我們已經知道了很多，但仍有許多奧秘等待著我們去探索和理解。
很高興《生命的季節》現在有了中譯本。我們希望這本書能夠得到中國讀者的喜愛，并幫助大家了解動植物如何利用內稟日歷來預期季節，以及它們如何將生理和生活周期與不同的季節同步。
羅素·福斯特
利昂·克賴茨曼
2011年11月9日

中文版序
譯者序
序言
致謝
引言 1
第一章 季節的產生 9
第二章 對季節變化的適應 25
第三章 植物對季節變化的預測 39
第四章 哺乳動物和鳥類的季節性繁殖 69
第五章 堅守嚴寒: 冬眠和滯育 99
第六章 擇時遷徙 129
第七章 季節和人類進化 151
第八章 人類的生殖時間選擇 163
第九章 出生月效應 181
第十章 疾病和季節性時序 195
第十一章 季候型情感紊亂 215
第十二章 死亡的季節性 235
第十三章 物候學 249
詞 匯 表 263
附 錄 Ⅰ 271

生命中真正的快樂是看著季節在眼前逐漸展現。
——凱斯(Mary(；ase)，《懷特島上的養蜂人》(A Beekeeper。0n the Isle 0f Wight，2008)
沒有太陽就沒有生命。數十億年前，太陽光能養活了最早的光合細菌，為大氣提供了氧氣，之後又養活了那些後來變為石油的植物。今天，陽光仍為地球上所有的光合生物提供著能量。太陽驅動著天氣系統，為我們提供了生存的手段。關于能量的數據是令人咋舌的：僅僅百萬分之一秒之內，太陽就能輻射出相當于全人類一年所產生的能量。如果我們能連續采集從太陽表面0．1平方千米范圍內輻射出的能量，就足夠滿足當今世界日常的能量需求。
在這段陽光燦爛的日子里，地球的表面不斷發生著變化：構造板塊移動、山脈隆起、海島下沉、大陸反復形成、氣候變暖或變冷、火山產生又消失、湖？白干涸、森林退化成沙漠、沙漠變為森林。在地表物理條件變化的同時，氣流、洋流也改變著方向。氣候變化不是新的概念。地球和月亮的軌道形成後的數十億年問，地球自轉周期逐漸放慢到現在的每天24小時左右，并同時以每年365天多一點的周期圍繞太陽公轉。在一年當中，白天有節奏地消長，與這些變化相伴而生的便是季節。
季節之所以產生，是因為地球上某點所獲得的光能在一年之中發生著變化。這種變化是由光線與地面的傾角改變，從而導致輻射地面的光照強度發生變化造成的。除此之外，還有晝長的變化，離赤道越遠，變化越大。
這種接收能量的年度節律源于地球和太陽的空間關系。季節是由行星的一些基本特征決定的，包括它繞太陽的軌道、它的幾何形態、陸地和水體的分布。季節不是隨機事件，它以一種有序的方式在地球上產生而又消失，周而復始。不論是冬天的雪，雨季的雨，還是夏日的炎熱，我們的環境每年持續并可預測地變化著。這些顯著的變化在相對較短的時間內就能發生。這種季節性變化造就了動植物的生活周期，使它們努力地適應當地的環境。它們能否適應這些有規律的變化很大程度上決定了它們能否成功生存和繁殖。
以上對我們人類同樣適用，差別只是我們通過改變生活環境來適應季節變化，包括房屋、衣服，以及現在的空調和暖氣。我們已按自身的需要改變了環境。正是這種能力使得人類得以在巨大的地理范圍內生存。不可否認，海貍建巢穴過冬，蜜蜂筑蜂窩，白蟻住土堆，很多動物都在洞穴中度過部分甚至全部生命。但總的說來，動植物改變的是它們的生活周期、適應性及行為規律，而不是它們居住的環境。比方說，非人的靈長類只限于生活在它們天生就適應的環境中。大型猿類(黑猩猩、大猩猩、倭黑猩猩)只生活在赤道附近20。緯度范圍內，并且至今在歐洲和北美洲沒有土生土長的靈長類。
但通過改變世界，我們已經失去了與自然以及它的時間體系的聯系。過去的幾個世紀里，我們在大規模地向城市遷徙時，已經脫離了與季節的密切聯系。我們與生活在加拿大不列顛哥倫比亞省的原住民——斯闊米什人相比，就差得太遠了。他們相信歌鶇(Hylocichla ustulata)的嗚叫導致了美莓(Rubus spectabilis)的成熟。他們對一年中的各個時節都有類似的標記，并借此由一個自然事件推測另一個的到來。他們的日歷就在他們周圍，在樹林中、在天空中、在河流中、在大地上，只要你懂得其中的奧妙。
很多原住民對他們當地環境的動態變化都有深人的了解。當法國探險家尚普蘭(Samuel de Champlain)于1605年到達科德角時，萬帕諾亞格人告訴他，種植玉米的最好時節是自橡樹(Quercus alba)的葉子與紅松鼠(Tamiasciurus hudsonicus)的足印一樣大的時候(Lantz&Turner，2003)。數百年後，波得金(Frances Bodkin)，澳大利亞塔爾瓦斯原住民的後裔同時是悉尼安南山植物園的植物學家，仍為他先祖的知識深深打動：
當今的科學家通過測量和實驗進行研究。原住民同樣是好的科學家，只不過他們靠的是觀察和經驗。當1788年英國定居者第一次到達悉尼時，在對當地氣候格局缺乏真正了解的情況下，他們照搬了歐洲的一年四季體系，原住民則按照基于當地各種植物開花時間而定的一年六季生活(Reuters，2003)。
在動植物生活周期中，與季節變化相關的轉折點被稱為物候事件。英國《泰晤士報》(T／rues)每年照例報道春天第一只布谷鳥的出現。這正是一個物候事件，正如黃水仙第一次開花。物候學本質上就是研究自然界中反復出現的現象的時間的科學。維多利亞大學的蘭茨(Trevor Lantz)和特納(Nan。cy Turner)指出：
一個事件的到來預示著另一個事件的逼近。這些數據在林業、農業、漁業中都可以作為有價值的預測工具。加拿大西部的漁民很早就意識到，狗魚(Esox lucius)群總是在棉白楊(Populus balsamifera)種子落地時出現，而在加拿大東海岸，漁民只有等到唐棣(Amelanc-hier)開花後才會開始捕撈美洲西鯡(Alosa sapidissima)(Lantz&Tumer，2003)。
原住民知道季節性事件按可預期的規律發生，但不出所料，他們并不知道為什么。在安第斯山居住的蓋丘亞人相信，當太陽口渴的時候(即干季)它就會縮小，而當它喝下河水後(即雨季)就會膨脹。這種解釋本身很可愛，類似的解釋在其他很多文化中也很常見，但都是完全錯誤的。
我們本以為我們的大學生會做得好些。位于美國東海岸42°N的波士頓，深冬時節其白天的平均氣溫只在冰點附近徘徊，雖然自有記錄以來曾降至一28℃。仲夏時節，這里氣溫適宜，稍有些潮濕，一般在25℃左右，只是偶爾會有30多攝氏度的高溫天。這種季節變化為每個當地居民所熟知，包括那些哈佛畢業生。
但當25名哈佛畢業生在畢業典禮上被問及一個簡單的問題“為何夏天比冬天熱”時，只有3人回答正確。其中22人，包括那些自然科學專業的學生，不能給出正確答案。他們不知道季節是如何產生的(Schneps&Sadler-，1987)。不過說實話，不僅僅是哈佛畢業生對他們周圍的世界這么一無所知，大部分人都不知道為何有季節。他們主要認為地球在夏天比冬天離太陽近，而事實上現在地球繞太陽的軌道幾乎接近圓形。在1月初，地球到達離太陽最近的1．47億千米處，在7月初到達最遠的1．52億千米處。全球平均下來，7月初落在地球上的陽光雖比1月初稍弱一點，但對溫度只產生很小的影響。P9-12