第5版()<br/>专栏：<br/><br/> 从群体结构探讨水稻高产规律<br/> 过益先<br/> 关于农作物群体结构的问题，自从殷宏章同志在一九六○年提出后，引起了广泛的注意，植物生理学者和农业科学工作者从各方面开展研究。几年来，这方面的研究工作已经不只是静止地讨论某一个生育期的结构问题，而是联系作物的（如水稻）整个生育期，从苗、株、穗、粒的动态发育过程，论证合理的基本苗数及合理的穗粒结构，并开始从探索不同器官的相对生长关系及其与生态环境和农业措施的关系着手，研究作物高产规律。研究工作正在一步步深入，一步步发展。本文初步综合有关研究报告，提出一些粗浅的看法。<br/> 一<br/> 在争取水稻高产过程中，首先是如何因地制宜地确定合理的穗粒结构问题，使产量三要素——穗数、粒数和粒重在高产的前提下，适当地组合起来。过分强调穗数的增产作用而忽视粒数、粒重，或反过来片面强调粒数的增产作用而忽视其他，均不利于实现高产。综合南北各稻区水稻高产规律的研究结果来看，高产田的产量指标及其合理穗粒结构因各地区的气候环境条件和农业生产特点不同而有很大的差别，但有规律可循。<br/> 不同地区高产田穗粒结构与产量<br/> 地区 品种类型 每亩穗数 每穗实粒数 千粒重 产量水平 资料来源<br/> 黑河 一季早粳 35—45万 45—50粒 26—28克 700斤 黑河农科所（1962）<br/> 延边 一季早粳 33—37万 50—55粒 26—27克 1000斤 吉林农科院（1962）<br/> 北京 一季中粳 22—30万 64—85粒 25克 1000斤 中国农科院作物所（1962）<br/> 南京 单季晚粳 20—23万 80—90粒 28克 1000斤 中国农科院江苏分院（1962）<br/> 嘉兴 单季晚粳 22—25万 56粒 29克 800斤 浙江农科院（1962）<br/> 成都 中籼 14—16万 90粒 25克 700斤 四川农科所（1962）<br/> 如上表所示，我国最北稻区——黑河地区高产田的每亩穗数指标最高，而每穗实粒数的指标最低。黑河地区亩产七百斤，每亩需要三十五至四十五万穗，每穗四十五—五十粒，千粒重二十六至二十八克。这是与该地区气温低、水稻生育日数短、全生育期仅一百一十天左右、采取直播栽培制度等特点相适应的。由此向南，随着纬度的降低，气温增高，生长日数延长，高产田的穗数指标相应地减少，而每穗结实粒数则渐次增加。如浙江嘉兴单季晚粳“谷雨”播种，“芒种”插秧，“霜降”收获，全生育期长达一百七十至一百八十天，植株较高（一百二十至一百三十厘米），单株所占营养面积大，与北方稻区比起来，不适于增加群体的密度，而有利于穗形的良好发育，提高每穗粒数。特别如四川地区，空气湿度大，日照少，主要栽培品种中熟籼稻类型生长特别繁茂，植株高度可达一百五十厘米左右，因而在本文所引用的材料中，高产田穗数指标最低，仅十四—十六万穗，而每穗实粒数指标却最高，达到九十粒的水平。我国云南一季中稻有类似的情况。有关的研究工作还指出，高产穗粒结构还因栽培季节不同而有差异。如浙江省一九六一年全年粮食丰产栽培技术试验总结指出，双季早稻亩产七百—八百斤水平，以每亩二十二点四至三十六万穗、每穗六十四点七至八十四点二粒、千粒重二十四点一至二十八点五克以上为宜；双季晚稻亩产七百斤水平，以每亩二十三至三十五万穗，每穗五十二点五至七十粒、千粒重二十六点二至二十九点七克以上为宜。同一栽培季节，品种类型不同，高产穗粒结构指标也不同。国内外研究表明，分蘖力强、植株较矮、叶片直立、穗形较小的品种（如江苏的中粳桂花球、河北的水原三百粒等），每穗粒数随着穗数增加而减少的趋势较缓，高产穗粒结构的特点是每亩穗数较多而每穗粒数较少。分蘖力弱、植株较高、穗形大的品种（如江苏的中粳黄壳早、河北的葡萄黄等），每穗粒数随着穗数增加而减少的趋势较激，高产穗粒结构的特点是每亩穗数较少而每穗粒数较多。一般情况是，在生育期短、植株生长量小、每穗粒数少的地区或品种，争取高产首先要求单位面积内有较多的穗数；而在生育期长、植株生长量大、每穗粒数多的地区或品种，争取高产必须在一定穗数的基础上，力求每穗有较多的粒数。至于具体的穗粒结构指标，则需要按照不同地区的生产特点因地制宜地确定，适合全国各地统一的指标是没有的。<br/> 二<br/> 高产田的穗粒结构是水稻从种到收整个生长发育过程的最后结果，但通过怎样的途径来实现这些结构而达到高产呢？关于这个问题，在过去“农作物群体概念”的讨论中曾有过热烈的争论，有所谓“主穗论”、“分蘖穗论”、“因地制宜论”等分歧的意见。近来有些同志又提出了所谓“种稀长密高产，种密长密低产”的看法。这是本文想进一步讨论的问题。<br/> 一九五九年中国农业科学院松江水稻工作组对城东人民公社三个高产田产量水平相近（亩产八百斤以上），而生产条件、技术管理水平不同的生产队，进行了单季晚粳品种老来青高产技术的调查研究，看到不同生产队的达到高产的途径是不完全一样的。肥水条件较好、栽培管理比较及时细致的生产队适于种稀一些，较多地利用分蘖穗，高产田的主穗一般占全田总穗数的百分之五十至六十。而另一个生产队处于电力灌溉渠道的尾部，灌溉条件较差，施肥量也少一些，为了获得高产就要通过多插些基本苗，较多地利用主穗，高产田的主穗率为百分之七十至八十。<br/> 近年来，各地调查研究报告提供了更多的关于在不同气候环境及生产条件下，通过不同途径达到高产的事例。如黑河地区的高产经验是每亩直播留苗三十三至四十万苗，成穗三十五至四十五万穗，主穗率百分之八十至九十四。吉林延边地区劳动模范崔竹松的高产经验是亩插十七万苗左右，成穗三十三至三十七万穗，主穗率百分之五十左右。崔征等报告指出，北方水稻在适当施肥水平下，使单位面积内带分蘖的植株能超过总株数的百分之六十以上才能达到高产。对高产田的主穗率未加以讨论，但就所提供的天津地区新立村、军粮城等三个高产材料计算，主穗率分别为百分之四十一、百分之五十和百分之五十五，可以代表华北生产条件较好的老稻田的情况。而华北稻区生产条件较差的新稻田上，又是另外一种情况。如北京市团河农场的沙板田，漏水漏肥，高产田以亩插三十多万苗，成穗三十四至三十六万穗上下，主穗率百分之九十左右为宜。<br/> 各地高产经验既然那样不同，看来是不能离开具体条件来讨论“种稀长密”好还是“种密长密”好的。问题是如何因地制宜。在我国寒冷的黑河稻区，水稻生育期短，有效分蘖期更短，因而必须较多地依靠主穗，这是容易理解的。但为什么在气候条件相近的如京津地区，采用同一类型品种，既可通过“种稀长密”，又可通过“种密长密”达到亩产千斤水平？“种稀长密”和“种密长密”的群体在生长发育上、在形成产量过程中有哪些不同的特点？它们和环境条件又有什么关系？这是许多农业科学工作者共同有兴趣的问题。根据我们在北京的工作来看（品种为银坊，试验田土壤含氮量千分之二左右），每亩基本苗在十至二十二点八万苗的范围内，在相应的肥水措施配合下，成穗二十二至三十四万穗，主穗率百分之三十六至八十五，都达到了亩产九百至一千斤的水平。在不施基肥、每亩施用四十斤硫铵作追肥的情况下，以基本苗多、主穗率高的群体产量较高；但在每亩施用猪厩肥四千斤作基肥、硫铵五十斤作追肥的情况下，则以基本苗少、主穗率低的群体产量较高。对产量形成过程的进一步分析看到：在不施基肥并追肥较少的条件下，能否实现高产，关键在于是否有足够的有效蘖数，以保证有足够的穗数，而与每一个蘖干物重大小的关系较小；在施用较多基肥和追肥的条件下，水稻分蘖较多，一般较易达到高产所需要的有效蘖数（成穗数），因而每亩产量与有效蘖数的相关性有所减弱，而与每一个蘖大小的相关性却加强了，即争取大穗对增产作用相对增强了。<br/> 根据以上的分析，我们认为，针对我国当前水田土壤肥力还较低，施肥量也较少的实际情况，在大面积平衡增产问题上，首先还是争取每亩有较多穗数的问题，因而必须在实际可行的范围内提倡合理密植。而在争取亩产八百至一千斤以上的高产栽培时，提高每亩穗数和提高每穗粒数有同样重要的意义。在一定的范围内，既可多插些基本苗，以较多的每亩穗数和较少的每穗粒数来达到，也可少插些基本苗，以较少的每亩穗数和较多的每穗粒数来达到。二者各有利弊，可以因地制宜地采用。但如果要求达到更高的产量水平，就必须在现有的高产穗数基础上，解决如何提高每穗粒数的问题。从群体发育的动态结构来看，为了培育大穗，到底是“种稀长密”好呢，还是“种密长密”好呢？有些同志曾经从“主穗优势”出发，认为“种密长密”依靠主穗是培育大穗的有效途径，但从我们的工作来看却并不尽然。在亩插二十二点八万苗，每亩成穗二十六点九万穗（不施基肥，每亩追施硫铵四十斤），采取控制分蘖、培育主穗办法的群体里，不带分蘖穗只有一个主穗的植株平均每穗重二点一一克，带一个分蘖穗和一个主穗的二穗株为二点一四克，三穗株、四穗株平均每穗重分别为二点零九克和一点六三克。随着分蘖穗的增加，单株平均每穗重有减少的趋势，可以认为依靠主穗有利于培育大穗。但在亩插十万苗，每亩成穗二十九点三万穗（每亩施用猪厩肥四千斤作基肥，硫铵五十斤作追肥），采取促进分蘖、培育分蘖办法的群体里，单株平均每穗重在一定范围内却随着分蘖穗数的增加而增大。如一、二、三、四、五、六穗株的单株平均每穗重，分别为一点八六克、二点零八克、二点三三克、二点五六克、二点三八克、二点一九克。可以认为在较好的肥水条件下，通过“种稀长密”，在培育分蘖穗的同时也培育了主穗，共同提高，是有利于改善群体穗形发育的。何况“种密长密”的群体不耐肥，在施肥量较多时，往往发生早期倒伏，增产潜力较小。由此看来，为了争取各地现有水稻高产水平的进一步提高，在改进育秧技术，培育出健壮秧苗的前提下，适当减少基本苗，从“种稀长密”着手，充分利用分蘖穗的作用，可能是一条较有希望的途径。<br/> 三<br/> 最后谈谈高产栽培措施的问题。如上所述，“种稀长密”或“种密长密”在一定范围内都有可能达到亩产八百至一千斤的高产水平，问题是如何针对不同群体的发育特点，采取与这些特点相适应的栽培措施，使可能成为现实。<br/> 高产群体结构发育动态的共同规律是，生育前期以较快的速度发展增大，叶面积在孕穗至抽穗间达到最高，而后平稳下降，在抽穗至成熟期间保持较高的光合势。至于各生育期高产群体结构的具体指标因条件不同而有很大的差异，概括地说，北方稻区晴天多、雨天少、日光辐射强，群体结构指标一般比南方稻区高一些。如我们在北京观察到，银坊高产田的叶面积指数有如下的数值：分蘖盛期二、穗分化始期四至四点五、孕穗期五点五至六点五、抽穗期四点五至五点五、完熟期二左右。再联系不同群体的发育特点看，“种稀长密”的群体由于基本苗少，要达到高产的穗数指标和逐步实现上述各生育期的叶面指数，必须施用较多的基肥和分蘖肥，以提高前期的生长速度；同时为了防止长势过猛，叶面积高峰期出现过早，在有效分蘖末期至幼穗分化前适当控制，并在分化后（有机肥料在分化前）重施穗肥，促进穗粒发育，常是“种稀长密”的重要增产措施。“种密长密”群体的发育特点是，由于插秧的苗数较多，叶面积基数较大，前期生长量较大，但最大叶面积出现期一般偏早，而后又迅速减小，前期容易猛发，后期容易早衰，对产量的形成十分不利。必须少施或不施分蘖肥，控制前期的生长速度，而在拔节及幼穗分化前后增施穗肥，采用前轻后重的施肥制度，防止早衰，保持后期有较高光合势，以提高每穗结实粒数。正如陈永康丰产经验中指出的，插秧较密的田（每亩三万穴），在“一黑”阶段（分蘖盛期），“黑”的程度要较淡；而对于插秧较稀（每亩二万穴）、要求分蘖多的田，“黑”的程度要较深。从日本近年深耕密植试验的有关资料中也看到，凡是有效地控制了前期生长发育的密植试验田，均获得了高产；反之，凡前期生长过旺的，均倒伏而失败。我们过去对不同群体的发育特性也认识不足，对密植试验田同样采取了培育稀植水稻的栽培措施，而使很多田块发生倒伏，没有获得预期的产量。以上所谈的，只限于不同群体所应采用的一些栽培技术的原则问题，至于具体措施，因环境条件的不同而有很大的灵活性，必须“看天看地看苗”、“瞻前顾后看当前”而制定，笼统地叙述，难免有挂一漏万的错误，本文就不加赘述了。<br/> 群体合理动态结构的提出，为作物栽培的研究工作提供了一项有力的手段，使我们有可能比较细致地来分析水稻产量的形成过程，更具体地研究各项措施对水稻生长发育及其产量形成过程的影响。由于运用作物群体动态结构的观点（或者说栽培生态学的观点）来进行栽培技术的研究，对我们来说还是一个新的课题，有待今后努力之处尚多。但可以肯定，随着这项工作的逐步深入，我国作物栽培科学必将在继承群众丰产栽培经验的基础上，获得新的发展。
第5版()<br/>专栏：<br/><br/> 提高蔬菜种子质量<br/> 丘隽斌 杨枕霞<br/> 目前，我国栽培蔬菜品种繁多，各具有特殊的经济性状，分别适用于不同的栽培目的，从而形成了适合当地自然条件、耕作制度和吃菜习惯的品种群。在长期的生产实践中，又形成了许多蔬菜名产区。各种菜都具有数量不同的适合当地需要的优良品种。<br/> 优良品种混杂退化在作物栽培中是常见的现象。蔬菜有许多是异交和常异交作物，一个以种菜为主的生产队，总要种植多种多样的蔬菜，有几十个蔬菜品种，因而比其它作物更容易混杂退化。退化主要表现在早熟性推迟，丰产性降低，抗病力减弱，品质变劣，甚至失去一个品种的经济价值。例如，上海市虹桥一带的“鸡心甘蓝”是早熟种，以前外叶少，包心坚实，成熟一致，收获两次，前后相隔不过十天半月；现在外叶增多，包心不紧，采收期前后延长到一个多月，产量降低，质量变差，并影响下茬生产。北京市五路居一带的“小白口大白菜”，菜帮雪白，六十天收获，比一般早熟十来天，现在变得品质差，不早熟。北京由山东引进的抗病力强的“宁阳大刺瓜”（黄瓜），由于不注意选种隔离，与“北京刺瓜”杂交后，抗霜霉病的能力大大降低。<br/> 蔬菜品种退化的原因<br/> 自然杂交。这是甘蓝、白菜、萝卜、黄瓜等许多异交和常异交蔬菜优良品种变劣、退化的主要原因。由于这些蔬菜具有各种防止自花授粉的适应形式，需要通过风或昆虫的媒介传粉，所以在采种过程中，如不注意同容易杂交的各品种隔离，不注意选优去劣，其后代即发生变异，以致逐渐造成品种混杂、劣变，甚至失去本品种原有性状。各种蔬菜自然异花授粉率不同：菜豆、番茄等一般是自花授粉，自然异花授粉率很低；白菜、甘蓝、萝卜、黄瓜、胡萝卜、菠菜等都是自然异花授粉植物；芹菜为虫媒异花授粉，但也可自交；辣椒虽为自花授粉，但有些品种常有相当的自然杂交率。异花授粉率高的蔬菜，因自然杂交而使品种混杂退化的可能性就愈大。例如，甘蓝先期抽苔、花椰菜不长花、大白菜不结球等严重退化现象，主要就是由自然杂交而引起的。<br/> 机械混杂。一个商品菜生产单位往往要选留几十个品种的蔬菜种子，在收获、包装、保管、晾晒、取用过程中，任何一个环节的疏忽都会把不同品种种子错混在一起，或混入不良种子。如果早熟的“五叶茄”种子与晚熟的“九叶茄”种子错混在一起，种后植株高矮不齐，管理不便，产量低，且影响下茬生产。同时，大量调运蔬菜种子，也增加了机械混杂的机会，甚至张冠李戴，面目全非。大多数蔬菜品种间种子的机械混杂很难识别，其危害性不亚于生物学混杂，而且由于机械混杂，使自然杂交的机会增加，又加重了生物学混杂的程度。<br/> 不良的栽培条件和环境条件。优良蔬菜品种所具有的人们需要的性状，都是在一定的自然条件和栽培技术下，按照人们的需要培育和挑选出来的。例如，现在栽培的结球大白菜是由叶片少而小的野生白菜培育出来的；重达几斤的大萝卜是由根部很小的萝卜培育出来的。白菜的叶球和萝卜肥大直根的生长都需要相适应的条件。在土壤、肥料、水分、气候等不良的情况下，这些好的性状往往得不到充分的发展。因此，长期在不良栽培条件下，又不注意选择，优良品种即形退化。<br/> 大力提高蔬菜种子质量<br/> 目前蔬菜良种在一些地区和一部分品种中混杂退化现象很普遍。要制止良种继续混杂退化的趋势，提高种子的质量，最根本的办法是，在城市郊区商品菜区，以生产队为单位具体贯彻种子“自繁、自选、自留、自用为主，辅之以调济”的方针。一方面，依靠商品菜区人民公社生产队本身力量，做好选种留种工作，在现有品种中每年认真选择，杂中选纯，纯中选优，防止品种继续混杂退化，提高品种的纯度和种性。个别缺少品种，应按等价交换原则，社、队之间自行串换或预约繁殖。另一方面，依靠国家建立蔬菜良种繁育基地，提供必要的原种和良种，为生产队逐步更换和更新优良种子和优良品种，增加花色品种，并通过摸索和实践逐步建立起必要的蔬菜良种繁育制度，从根本上克服蔬菜良种混杂退化。<br/> 如何防止自然杂交，是种菜社员最关心的一个问题。有人认为蔬菜种子不宜以生产队为单位实行上述“四自一辅”办法，主要理由是生产队范围较小，不易防止品种间和种类间的自然杂交。事实上多少年来，菜农对防止自然杂交积累了丰富经验。农民主要靠年年精选，在精选的基础上，采取错开种植地段（即空间隔离），隔年轮流采种，以及错开花期等办法，防止自然杂交。生产队可以按照本队的土地面积、地形和周围的环境条件，考虑隔离距离及各个品种采种地的位置，以避免昆虫或风力自然传播花粉，防止杂交。距离多远，一方面要看什么蔬菜，因为不同蔬菜的传粉途径不同；另一方面要看繁殖良种的要求，以及两个品种之间有无障碍物和风向等。例如，异花授粉的大白菜、甘蓝、萝卜等，生产队繁殖生产用良种，两个品种之间如无建筑、树木等障碍物阻隔，应距离远一些，有障碍物阻隔就可近一些。同样要注意种类间的隔离，如大白菜采种应与小白菜、油菜、乌塌菜、芜菁等隔离开，白菜与甘蓝、花椰菜、萝卜等虽同是十字花科植物，但一般极少杂交。同时，毗邻队之间采种地的隔离也应通过协商解决。由于大部分蔬菜种子的适用期都在两三年，所以也可采取隔年轮流采种的办法。例如，今年采白萝卜种，明年采青萝卜种；今年采大青口大白菜种，明年采小白口大白菜种；今年采金早生甘蓝种，明年采继承甘蓝种，等等。有条件的生产队繁种用的少量母种田，可以用纱布罩等在植株将要开花前把它罩上，并适当辅以人工授粉，到花期终了后立即除去纱罩。利用不同采种方法以及利用保护地定植母株（如把大白菜母株定植在风障前），以错开花期，对防止杂交也能起到一定的作用。<br/> 精选良种，注意每一代的选优去劣，不仅能防止退化，而且能逐步提高种性。按照每个品种的典型性状和选种要求进行选择，如番茄、茄子、辣椒、黄瓜等果选，甘蓝、大白菜、萝卜等株选，甘蓝、白菜、萝卜等种株定植后，还要进行田间去杂去劣工作，及时拔除早抽苔开花的植株和变异植株。<br/> 为了选好蔬菜种子，生产队最好建立专人负责制度。由于生产队范围不大，在保持蔬菜品种种性、提高种子质量上有一定的局限性，所以大中城市建立蔬菜原种和良种繁殖基地，掌握一部分原种和良种，是必要的。<br/> 蔬菜良种繁殖基地，主要放在现有郊区国营农场。繁种数量不宜过大，品种不能太多。应该主要繁殖群众需要的地方良种和试验研究单位培育经过试种适于推广的新品种，以及采种技术复杂、群众暂时采种有困难的品种。繁殖优良品种的原种，由于繁种技术要求较高，由科学研究单位担任为宜。<br/> 改善蔬菜种子经营工作，不容忽视。在各地贯彻“四自一辅”方针的基础上来经营菜籽，需要调济的种子数量和品种都不会太多，主要是经营良种基地繁殖的良种和地区之间需要交流的特产名牌种子。这些种子必须是群众所欢迎的优良种子，对不知底细的种子应该既不收购，也不出售。<br/> 目前，许多大中城市商品菜区设有蔬菜种子商店。种子商店在上海、旅大等市属农业部门领导，在北京市属供销合作社领导。由于有一批专业干部，既便于熟悉菜籽生产和经营的业务，摸清种子的特性和经营规律，又能经常有人深入菜籽生产基地，进行田间检验，了解品种品质、种子纯度以及病虫发生、去杂去劣情况，这样收购检验和推广蔬菜种子就有了可靠的依据。同时，由蔬菜种子商店直接到基地收购菜籽，直接向菜农销售和有计划的调济，自然也就减少经营环节，减少机械混杂的机会。
第5版()<br/>专栏：<br/><br/> 生物的时辰节律<br/> 陆晟<br/> 着手解决动植物的各种活动机能的机制问题，是现代生物科学研究的重要特点。近几年来，生理学家和生物物理学家开始把注意力集中到一个过去一向被忽视的问题，即关于机体生理活动的时间节律和生物对时间的感觉上，从而创立了一门新的学科，并提出了所谓“生物钟”的概念。<br/> 动植物机体有规则地进行周期活动的事例，人们并不陌生。比如，远在古代没有发明时钟的时候，就已经利用公鸡啼鸣来报晓。再比如，猫头鹰每晚总在一定时间叫，蝙蝠也在昏黑夜晚特定的时间开始飞出窠穴，不少动物生态学家对松鼠进行细致的观察，列出了很好的周期性活动曲线。一些低等动物也是如此：眼虫的趋光性，龙虾色彩的变化，蚊、蝇的活动，飞翔昆虫从蛹抽翅羽化，甚至会发光的原生动物的闪光等等，全都严格地遵循着时间节律。引起象皮肿病的丝虫，它们的感染性幼虫，白天在寄主的外围血管中很少存在，但到了夜晚都迁移到寄主动物的外围血管中；而这种节律又和传播丝虫病的吸血昆虫，如库蚊在晚上取食的习性相适应。生活在极地的鸟类，尽管有半年永昼的夏日，它们仍旧会在“夜间”栖息几个钟点。依靠太阳定向的鸟类、蝴蝶和蜜蜂等昆虫，随着一天里太阳对时间的相对位置变化，它们的活动也有相应的变化。动物界如此，植物界也如此。像低等植物真菌孢子的产生，绿色植物叶子的卷曲和舒展，都有准确的时间规律。有人实验，把它们放在恒温的暗室中，节律仍然保持。花的开放和关闭也有定时，有的在白天，有的在夜晚，即或全是日间开花，时辰也不同。瑞典有位植物学家，他曾在一个夏天，把许多开闭时间不同的花，精心栽培在一个大花坛里，用来指示时间，人们叫它“花钟”。许多微生物的活动也呈现出鲜明的节律性。浮游生物在清晨集中在水面，午夜又沉入水底，是大家都知道的。<br/> 无数事例表明，生物对时间的过程是有“认识”的。生物体与周围环境的统一，是米丘林生物学的主要观念。在漫长的生物进化道路上，适应性的建立和发展对于生物种族的存在和发展，具有着关键性的作用。二十四小时的昼夜周期性变化，是地球上最明显的自然变化特征之一；一天内不同时间的光照、温度、湿度、气压有所不同，当然要对生物发生影响。生物为适应这些自然因素，被迫产生反应。有利于生存的，种族便延绵下去；不利于生存的，势必受到危害以至死亡。某些动物的活动、觅食、休息的“时间表”，还要受到有没有敌害活动、声音是不是嘈杂等等的影响。生物机体内进行的生理学的、生物化学的和生物物理学的活动以及新陈代谢过程，必须进行节律调整。植物要利用光照，又不能让水分大量散失，其生活也形成了一定的节律。上面谈的不过是一般的概念。有趣的是，某些体内寄生虫，在它们的外环境（机体的内环境），如体温等恒定的条件下，也呈现出活动的节律。像寄生在人体的疟原虫进行的无性分裂增殖，引起人发疟疾，有二十四、四十八和七十二小时的周期，即所谓每日疟、间日疟和三日疟。曾经有人用以金丝鸟为寄主的疟原虫进行实验。它们在正常的昼夜条件下，总在夜晚行无性分裂生殖；但是人为颠倒昼夜，把它们置于暗室而夜晚照明，则它们会在人为的黑夜增殖。此外，“花钟”的“走动”与传粉昆虫的活动有关。在一天之内，蜜蜂很早就飞出来，蜂媒花开得也早。蝴蝶约在上午十点钟才开始活动，蝶媒花就在九点多开。至于靠蛾子传粉的花，在夜间才开放。<br/> 生物究竟凭借什么本领来感知时间呢？现时有两种假说。一种认为，生物机体的时间感觉只不过是对二十四小时内外界环境条件，如温度、光照、湿度、气压、声音和地球转动等自然条件变化的反射而已。过去人们全都是这样理解的。另一种认为，在生物机体里有一种专门指示时间周期的装置——“体内钟”，它的作用很似闹钟，能够指示生物什么时候该做什么。或者说，它像计时器一样，什么时候要知道什么时间一看便知。科学家已经对无脊椎动物中一种昆虫?蠊，和脊椎动物松鼠，作过较为深入的探讨。有人把它们关进暗室，给予恒定的温度、气压和湿度，一连很多天，结果观察到它们的活动情况与在野外有太阳时候的活动，丝毫没什么两样。还有更精确的实验：利用?蠊看不到的红外线通过动物笼照射在灵敏的光电池上，经过长时期室外稳定生活条件的测定，确定?蠊活动的节律周期为二十三小时五十三分，而不恰好是二十四小时。并且同一笼中生活的两个小动物，所认识的时间周期也会有微小差异。这些实验都有力地支持了“生物钟”的观点。<br/> 然而“生物钟”到底是什么样子，现在还不能作出圆满的解答。通常认为，它是神经——体液综合调节的结果，而且是定形的。人们马上会想到，它是否位于脑部呢？科学家为此对各种动物的脑的各部分进行过大量的探索。手术结果，某些节律停止了，而另一些节律仍然继续进行。到现在为止，还没有弄清楚脑的哪一部分是动物认识时间的机制的中心。至于对植物的研究就更不够了。与此同时，也提出了“生物钟”在一个生物体内有几个的问题，即它们的节律是受一个（总）钟支配还是受几个钟分别控制，这也还是个谜。生物学家曾经将解剖结构进行了一系列探索，其中成果最大的还是对?蠊的研究。目前已经在它的正对着食管的下部，找到一个大神经节，内中有四个专一性的神经分泌细胞，专门分泌激素；把神经分泌细胞移植到其它动物的血液里，它仍然保持本身的分泌节律。这证明神经分泌细胞可以作为独立的定时机制进行活动，它是调节?蠊活动节律的体内钟——神经分泌钟。<br/> “生物钟”具有一些特点。首先，如同闹钟和计时器一样，可以对时、拨动和调整。外界环境因素，如光照往往是引起“对表”——重新调整的信号。但也有与机械钟不同的地方。人们拿?蠊试验，这种本来在夜晚开始活动的昆虫，在实验条件下，颠倒昼夜，便在人为的黑夜——白昼活动；给它连续的黑暗，它便整天都活动。其次，体内钟的周期固定，二十四小时的节律不改变，这也是与机械钟相似之处。有人给实验动物八小时、九小时或三十小时周期的明暗交替，动物仍然保持二十四小时的节律。“生物钟”自动调整的特性不但有趣，而且远远超过了机械钟。刚才说过，动物经过连续黑暗，可能失去二十四小时节律的特性，但是后来给果蝇以二千分之一秒的闪光时间，它又回复了原来的节律。再次，一般生物的体内钟对温度变化不敏感，可是当温度下降到摄氏零度时，“生物钟”会骤然停摆；待温度渐次升高，它又重新走动。机械钟停了若干小时，如果不调整，上好发条再走，就慢若干小时；“生物钟”也是这样，受冻若干小时后再受温暖，它就比正常的慢若干小时。<br/> 人体中是否也存在有体内钟呢？一个人每天按照他已经养成的习惯才生活得正常，如果突然改变睡眠、饮食或大便的时间，就容易生病。人们往往有这样的经验，即第二天因有事须提前几小时起床，第二天醒来时恰好在这时刻或相差无几。过去在生理学上，把类似的现象称做“时间觉”，并且认为完全是大脑皮质的活动在控制，人体里不存在专司报时的“钟表”。然而，上述事实向我们提出了一个新的课题，即人体是否也有像动植物对时间认识的“生物钟”呢？过去不是也不知道动植物身体里的钟吗？现在已经证明，人体内的生理、生化和生物物理过程，如体温的变化，细胞的有丝分裂，血细胞数量的增减，内分泌系统的活动，（脱氧）核糖核酸与核糖核酸的形成，肝脏代谢以及激素浓度等等，都广泛呈现着二十四小时的节律。生理学家还以志愿者进行过实验，把特备的实验室的气温和光照按四小时进行周期性改变，结果测得他们的重要生理指标——脉搏、体温等等，仍然依二十四小时的节律变化。当然，影响人的“生物钟”的因素更多了，高级神经活动，条件反射，体液的循环，心理状态等等都是。受过专门训练的人的体内钟要更准确些。苏联有位跳伞运动员从八千一百米的高度跳伞，到经过一百四十二秒降落了七千九百米时，他才开始张伞而平安着陆。视觉、触觉在这时无疑都不再起作用，精确掌握时间的是“体内钟”。<br/> “生物钟”的研究工作还只是一个开端。到目前为止，这件探索性的工作主要在动物方面。生理学家、生物化学家和生物物理学家都肯定，“生物钟”的研究对发现揭示生理机制，都有重要的意义。研究植物的“生物钟”，对于增加作物授粉率，进行人工定向培育和提高蜂蜜产量，都非常重要。研究“生物钟”对预防医学、临床医学也有重大意义，因为很多疾病的发生、发展都是因正常生理节律紊乱、神经——体液调节异常而引起的。据报道，国外有一病例，患者卧病九年不起，平时昏昏沉沉，讲话不清楚，也不能走路、吃饭，但在每天下午九点钟，她不但能走路、清楚地讲话，还能照顾自己。“生物钟”的作用竟如此微妙！厂矿卫生学也对这方面的工作寄予很大希望。因为轮值的工人和在北极半年永昼地区工作的人，生理节律往往逆转，甚至因而影响工作。东西长距离航行的飞机和轮船上的工作人员，由于地方标准时的影响，激素的节律要一个星期甚至更长的时间才能适应。人能否更快、更好地适应新环境，使“生物钟”在任何情况下都走得准确，也是现代宇宙医学和宇宙生物学致力研究的一个课题。