作者:布瓜慢悠悠(笔名,季风系统研究中心2012级,硕博研究生)
杜甫《腊日》诗:“腊日常年暖尚遥,今年腊日冻全消。侵陵雪色换萱草,漏泄春光有柳条。”白居易《赋得古原草送别》诗:“离离原上草,一岁一枯荣。野火烧不尽,春风吹又生。”苏轼《惠崇春江晓景》“竹外桃花三两枝,春江水暖鸭先知。”校园歌曲《童年》:“池塘边的榕树上,知了在声声叫着夏天……”。泄露春光的柳条,一岁一枯荣、春风吹又生的青草,鸭子能先感知到春天江水变暖,知了在炎炎夏日中声声嘶鸣,这些诗歌生动形象地告诉我们自然界动、植物的行为和天气气候(周围环境)的周期变化之间有紧密的联系。
人类是最具智慧的高等动物,可以发挥主观能动性来减少天气气候的周期变更对生产生活的种种限制,而自然界中的其他动、植物没有这样的创造力,特别是植物,它们不能立刻移动,只能依靠长期的演化,适者生存,因此它们受天气气候的限制往往比人类要大得多。地球上的植物分布是在一定的气候、土壤、地貌等自然地理条件下,经过漫长演化与适应而来。
柯本气候分类系统(Koppen System),依据温度、降水,还有自然植被分布,描绘了世界上的各种气候。图1即为柯本气候分类图,该系统包含:A是热带气候,B是干旱类气候,C是中纬度温和气候,D是中纬度冬季严寒气候,E是极地气候,H则是高原气候。各个气候分别对应着不同的植被分布特点。
图1. 柯本气候分类系统
全年炎热,雨量大而分配均匀的地区,植被类型是热带雨林;夏季炎热、冬季温和潮湿的中纬度地区,分布地中海型植被(矮小栎树和灌木丛);炎热少雨的荒漠地区,植被稀少,主要是荒漠植被,包括一些矮乔木、灌木、和仙人掌等;全年雨量中等的温暖地区,普遍分布着广袤的草原;在降雨量较多的温暖地区,分布着温带落叶林;而在温带以北的一些地区,夏季暖和、冬季寒冷,常见的是针叶林;再往北,则分布为苔原植被,很低矮的灌木、苔藓、地衣和草类等。
动、植物的分布和气候的联系,不仅体现在地域分布上,也体现在随时令变化上。“燕子去了,有再来的时候;杨柳枯了,有再青的时候;桃花谢了,有再开的时候。”“二十四番花信风”,自小寒至谷雨,四月八气二十四候,每候五日,以一花应之:
小寒 一候梅花 二候山茶 三候水仙
大寒 一候瑞香 二候兰花 三候山矾
立春 一候迎春 二候樱桃 三候望春
雨水 一候菜花 二候杏花 三候李花
惊蛰 一候桃花 二候棠梨 三后蔷薇
春风 一候海棠 二候梨花 三候木兰
清明 一候桐花 二候麦花 三候柳花
谷雨 一候牡丹 二候荼蘼 三候楝花
“风有常,花有信,花事次第开之,于是岁月含香。”虽然花信风的编制是我国古代士大夫有闲阶级的一种游戏作品,既不根据于实践,也无实际价值,但它也客观反应了植物花开与时令有着密切的联系。影响植物开花的主要因素是气温,一般都要满足一定的积温条件,尤其是开花前30天至40天的积温高低最为关键。气温高则花期早,反之则花期晚。例如,今年北京气象局就主要利用前期积温,首次对公众发布了玉渊潭公园的樱花花期。春天植物开花,有花信,那秋天呢?一般阔叶树在夏末秋初的时候,初叶的叶端不再生长叶子了,而成为牙鳞,使枝叶的生长点受到保护,不致在冬天受损。
动物在天气时令上的变化,首先想到的就是变温动物的冬眠了,还有候鸟迁徙。当北半球进入严寒的冬季,万物凋零时,一些异温动物和变温动物生命活动将会处于极度降低状态,以应对寒冷和食物短缺,等到次年大地回暖,再醒过来恢复活动。而一些昆虫会以卵,幼虫,蛹等来过冬。候鸟在冬天向南方迁徙,一部分是因为昆虫减少,植物种子凋零,食物减少,另一部分则是为了躲避寒冷的冬天。
此外,动、植物的行为和短期临近的天气也有密切的联系。北京阴雨连连时,不知您注意到了没有?之前树上此起彼伏的知了声一定安静了不少。知了一般在气温达到20℃以上才会鸣叫,气温越高,鸣叫的声音也越高,鸣叫的知了个数也越多;当空气湿度越大时,则相反,鸣叫声会减弱,数量也会减少。当北京阴雨连连时,较之前气温有所回落,而且有降雨,湿度大,因此,蝉鸣聒噪不再,耳边变得安静了许多。民间也有“知了鸣,天放晴”,“蝉儿叫叫停停,连阴雨将要来临”等谚语。
如果说知了是个“天气预报员”的话,那雪树蟋蟀的本领则更令人佩服啦!1897年,多贝尔发现蟋蟀的叫声可以作为温度计来使用!他发现蟋蟀的鸣叫频率和气温之间有很好的关系:
Tc表示摄氏气温,N60表示一分钟内蟋蟀的鸣叫频次。不过,多贝尔并没有指明蟋蟀的种类,后来的研究者认为雪树蟋蟀的鸣叫频率最符合多贝尔定律,至于其他种类的蟋蟀,该公式或许适用。
图2. Outside杂志1995年6月刊,表明Tf=N13+40,Tf表示华氏气温,N13表示13秒内雪树蟋蟀鸣叫的次数
除了温度影响动物们的行为外,其他气象因素如气压,湿度等当发生变化时,也对动物们的行为有影响。比如:
鱼儿冒泡,蚯蚓出土:天将下雨时,由于气压降低,水中的含氧量减少,鱼儿就会浮出水面,用嘴呼吸,吐出泡泡。雨后的清晨,路上会看到一些蚯蚓,因为下雨后土壤粘连孔隙变小,而且空隙中由原先的空气变成雨水,含氧量大大降低,所以都从土里跑出来了。
燕子低飞,蚂蚁搬家:下雨前,空气中的湿度也会变大,小昆虫的翅膀因为占有水汽变得沉重而无法高飞,小燕子为了食物,因此也会低飞。大雨将至,如果蚂蚁窝太潮湿,便只好搬去较高的地方。此外,蚂的活跃度和温度也有很大的关系,温度越高,越活跃,“热锅上的蚂蚁团团转。”
动、植物们对天气变化有响应,那么气候变化呢?根据联合国公布的千年生态系统评估结果,目前气候变化已成为威胁生物多样性的主要因素之一,且预计在今后的几十年中,将越来越成为其变化的重要驱动力。由于气候变化,不仅会引起物种的物候、繁殖发生变化,还会有好多物种出现向北迁移,向高海拔迁移,当无法再迁移时,后果不堪设想。而一些脆弱的生态系统则将受到更严重的威胁。比如北极海冰减少,北极熊的生存堪忧等。
能泄露春光的柳条,次第开放的春花,感知春江水暖的鸭子,冬眠的青蛙,秋天南飞的大雁,可作温度计的蟋蟀,下雨前冒泡的鱼儿、低飞的燕子,它们虽然不会语言,却有自己的方式来表达它们的本质,告诉我们时令、天气、气候的变化。而气候变化对生物多样性的威胁,也向我们发出积极应对气候变化讯号,还有保护生物多样性,迫在眉睫。
参考文献:
1. 《天道与人文》,竺可桢,2011,北京出版社.
2. 《地理学与生活》,阿瑟 格蒂斯等著,黄润华等译,2013,世界图书出版公司北京公司.
3. 图1,http://www.roebuckclasses.com/weather/resource/climate/classification.htm
4. 图2,https://www.dartmouth.edu/~genchem/0102/spring/6winn/cricket.html
5. http://www.weather.com.cn/zt/kpzt/000347.shtml
6. https://en.wikipedia.org/wiki/Dolbear%27s_law
7. http://www.weather.com.cn/life/2015/03/gdt/2286810.shtml
[作者已授权首发,如有转发请与作者本人联系,请勿私自转发]