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任何生物都不可能长年在高高的喜马拉雅山之巅生存，世界上任何其他高峰的山顶也不行。在那里，它们要面对的是地球上最猛烈、速度可达每小时300千米的强风的侵袭，还有致命的寒冷天气的折磨。
地球上离太阳最近的地方也最冷，这似乎很矛盾。其实，太阳光线穿过空气时会为大气中的粒子提供额外的能量，使它们更频繁地相互碰撞，空气就会产生更多热量。每次微小的撞击都在释放热量。空气越稀薄，这些粒子的分布也就越疏远，碰撞越不频繁，空气就越冷。
寒冷可以置生物于死地。如果它全面侵入植物或动物的体内，使细胞中的液体冻结，那么除了极少数例外情况，细胞壁都会破裂，就像冻住的家用管道会破裂一样，生物组织就在物理上被摧毁了。但是寒冷的杀戮在动物被冻硬之前就完成了。包括昆虫、两栖动物和爬行动物在内的大多数动物都是直接从周围环境中吸收热量，因此它们有时被称为“冷血动物”，但这个称谓是一个误导，因为它们的血液往往一点也不冷。例如，很多蜥蜴能极其有效地进行日光浴，让身体在日间保持温热，甚至比人类的体温都高，只不过到了夜间又会变凉很多。这些生物可以忍受体温的大幅下降，但同样也会在身体降到0℃之前就死掉。随着体温下降，体内产生能量的化学过程减缓，动物会变得越来越迟钝。最终，约在4℃时，它们的神经膜失去了传递微小电信号所需的半液体特性，动物会在丧失身体的协调能力后死亡。
鸟类和哺乳动物在寒冷中生存的机会更大，因为它们的身体里能产生热量，但它们也为此付出了高昂的代价。即使在相当暖和的日子，它们也需要用所摄入的食物的一半来保持体温。在非常寒冷的情况下，如果你穿的衣物不够，那么无论吃多少来补充热量，都赶不上热量丧失的速度。大脑和身体其他高度复杂的器官无法承受超过几摄氏度的温度波动，如果你的体温降到了让爬行动物昏昏欲睡的那个程度，你就会死去。
因此，在气温可能降至零下20℃的大山之巅是没有生命的。除了那些不小心被风刮上去的小生物，偶尔也会有人——也许更令人费解的是，他们是出于自身的意愿而去那里冒险的。
登山者从这样的山峰的峰顶下来，降到距离山顶1 000米左右的海拔高度之前，在由坚冰和封冻岩石构成的悬崖上可能看不到任何其他生物。他们能在7 000米高度遇到的第一种生物大概是岩石上一层薄薄的、凹凸不平的“皮肤”——地衣。这不是一种单一的植物，而是两种异常不同的植物以极尽亲密的方式一起生存。一种是藻类，另一种是真菌。这种真菌产生的酸会腐蚀岩石表面，使光滑表面上的共生群落获得一些抓力，再将矿物质溶解成藻类可以吸收的化学形式。这种真菌还为共生群落提供了一个能攫取空气中的水分的海绵状框架。藻类在阳光的帮助下，利用岩石矿物质、水和空气中的二氧化碳，合成自己和真菌赖以为生的食物。这两种生物是分开繁殖的，其后代必须重新建立联系。然而，这并不是一个平等的伙伴关系。有时，地衣里面的菌丝会把藻类细胞包裹起来并吞噬它们。虽然藻类与真菌分离可以独立生活，但没有藻类，真菌就无法生存。真菌似乎是通过利用藻类才能到附近的未开发区域定居。许多藻类和真菌物种都会形成这种联盟，特定的配对非常稳定，以至于它们的共生体会被看作具有自身独特的形状、颜色和岩石偏好的常规物种。
世界上大约有17 000种地衣，它们生长得都非常缓慢，那些覆盖着高山山顶岩石的地衣尤其如此。在高海拔地区，一整年中可能只有一天时间适宜生长，地衣也许需要花60年之久才能覆盖1平方厘米。因此，一般我们看见的像盘子一样大的地衣可能已经数百岁乃至数千岁了。
山峰高处的山坡的雪地似乎比周围的岩石区域更不宜生存。它们并非都是亘古纯粹的白色，在喜马拉雅山脉、安第斯山脉、阿尔卑斯山脉和南极的山脉上，一些雪坡是切开的西瓜一样的淡粉红色。这景象让人难以置信。在这样的地方攀爬，需要雪地护目镜来保护眼睛，你可能会认为周围雪坡上奇怪的斑点和污迹是影子，或者是自己的眼睛被晃到后冒出了什么幻影。如果你用肉眼观察一下这种不同寻常的雪，会发现它除了毋庸置疑的淡粉红色，并没有什么特别。只有用显微镜才能在冰冻的微粒中发现上色的原因：大量微小的单细胞生物。这些也是藻类，被称为雪藻。每一种都含有绿色粒子，可以进行光合作用，但这种绿色被一层红色素结结实实地盖住了。这种红色素对藻类的作用可能和你的雪地护目镜一样——过滤阳光中有害的紫外线。
在生命中的某个阶段，每一个雪藻细胞都会长出一根细小、颤动的线头，那是它们的鞭毛。鞭毛能够让它们在雪中移动到白雪表层以下的位置，那里有最适合它们的光线。在那里，雪可以为它们避风，温度并不像外头那么低。即便如此，雪藻仍需要保护自己抵御寒冷，它们含有一种化学物质，能在低于零下几摄氏度的温度下依旧保持液态。
这些微小的植物除了阳光和溶解在雪中的微量营养物质外，不向世界索求任何东西。它们不以其他生物为食，也没有任何东西以它们为食。除了让雪“脸红”，它们也几乎不改变周围的环境。它们只是存在，证明着一个令人动容的事实：生命，即使在最简单的层次上，也只是为了自己而存在。
其他更为复杂的生物种类也在雪地里栖居，有微小的蠕虫和很原始的昆虫，如石蛃、弹尾虫和冰虫。通常它们的数量很多，足以把雪染色，但染出的是黑色而不是淡粉红色。这种深色的色素沉着可能对它们颇有价值，因为深色吸收热量，而浅色则反射热量。然而，即使有这种辅助保暖，它们也必须在身体接近冰点的情况下度过大部分生命。它们的身体也有防冻功能，生理机制非常适合在低温下运行，如果它们突然被加热，比方说被你放在手上，那么它们就会丧失身体功能并死亡。它们无法像雪藻那样合成食物，而是以下面山谷里刮来的风碰巧携带的花粉粒和死亡昆虫的尸体为食。
不出所料，这种严寒状态的生物，它的生命历程打开的速度极其缓慢。一只冰虫卵需要一年才能孵化出来，新发育的幼虫需要5年才能成年。所有这些雪地居民都没有翅膀。这并不奇怪，昆虫若想要翅膀发挥作用，就必须非常快速地扇动它们，但昆虫的肌肉无法在低温下做到这一点，它根本无法产生足够的能量。这些奇怪的生物中的一种——蝎蛉，可以在英国找到，在那里它被称为雪蚤。它已经进化出自己的方式来弥补飞行上的无能，不需要快速的肌肉反应。它的腿关节处有个小小的弹性垫，这块肌肉可以缓慢压缩，继而锁定。如果这种虫子受到敌人的威胁，它会突然松开这块肉垫，靠肉垫爆炸性地膨胀让自己腾空而起。
在雪地边上的巨石中间，聚集着像垫子一样的小植物——石竹、虎耳草、龙胆和苔藓。为了躲避风，它们抱团生长在起伏不平的地面上，但根系非常长，有时可深入地下近1米，可以抵抗住大风的拉扯，在滚石间丝毫不动。茎和叶紧密地堆成一团，相互支撑，抵御寒冷。一些植物甚至能够利用自己的食物储备产生一点热量，融化周围的雪。它们的生长过程都非常缓慢。一株植物全年可能至多长出一两片叶子，攒足开花所需的储备可能需要10年。
再往山下走一点，寒冷程度稍减，从山顶往下延伸的山脊提供了更多的避风处，那里的地势也不那么陡峭，因此岩石和因霜冻而从山体上脱落的碎石有了一定的稳定性。植物终于能发育出足量的根，撑起高出地面1英寸左右的茎。在那里，一些条件得利的小块区域几乎能铺满绿色。不过，在这些相对较低的海拔上抵御寒冷也是必须的。
在非洲肯尼亚山两侧的高山峡谷中生长着最为壮观的山地植物，可以说是同类中的“巨人”。主要有千里光和半边莲两种。它们和我们的花园品种大为不同。千里光可以长到6米高，看起来像长了树干的巨型卷心菜。它的叶片枯萎后依然会附着在主茎上，形成一个厚厚的空气罩，对抵御寒冷来说很有效。有的半边莲可以长成8米高的巨柱，蓝色的小花点缀在丝状的灰色叶子中间，叶子又长又细，整个柱子看起来毛茸茸的。虽然它们不能完全贮存空气，但它们能阻止空气在柱子周围自由流通，在夜间也提供了实实在在的防冻保护。还有一种半边莲，贴地生长着一个巨大的莲座状叶面，宽足有半米，中心贮满了水。夜幕降临后水面会上冻，这层冰可以防止下面的水进一步降温，因此植物的中心芽苞实际上是被一圈液体保护层包裹着的。太阳在早晨升起后，这层冰做的盖子会融化。现在半边莲面临着另一个问题，因为它生长在靠近赤道的地方，而且海拔很高，大气层很薄，阳光非常强烈，因此真正的风险是半边莲中央“圣杯”中的水可能会蒸发，让它失去保护。然而这里的水并不是偶然积聚的雨水，它是由植物本身分泌的，略显黏稠，含有一种凝胶状物质——果胶，这使它的蒸发量大幅减少。因此不论白天温度有多高，这种植物都能保存在它的液体隔温层，为应对寒冷的夜晚做好准备。
生长在高海拔地区和世界其他区域的矮生型半边莲和千里光，植株都非常小，这里的半边莲和千里光巨大的体形与它们形成了鲜明对比。在安第斯山脉，凤梨科的一些成员也以类似的方式长成了“巨人”。这两个地方海拔都很高，靠近赤道，因此可能是这两个因素结合在一起，让如此巨大的尺寸具备了某种优势。但到目前为止，植物学家还没有完全破解其中的缘由。
在山坡上生长的任何植物，哪怕叶片再稀疏，都会很快吸引到动物前来啃食。这些“冒险家”必须自己采取防寒措施。在肯尼亚山上，与大象和水生儒艮具有亲缘关系、体形如兔子大小的蹄兔会咀嚼半边莲的叶子。蹄兔的毛比它们低地亲戚的毛要长得多。与蹄兔相对应的是安第斯山脉的毛丝鼠，大小和蹄兔差不多，体形、习性和饮食也相似，但它们是啮齿动物，关系一点都不近。那里还进化出了毛发比世界上任何其他动物的毛发都更厚实、更顺滑的安第斯生物，一种名为骆马的野生骆驼。它产的毛是价值最高的绒毛之一。又厚又细密的毛保温效果特别好，如果骆马活动量太大的话，可能要面临过热的危险。因此，它的毛不能把全身都盖住，大腿内侧和腹股沟的几块地方几乎不长毛。如果骆马觉得太热，只要摆出一个能把这些区域暴露在空气中的姿势就能快速降温。天气冷的时候，它又会采取另一种姿势，把大腿和腹股沟上的成对裸露部分贴在一起，这样它的绒毛外套就无懈可击了。
然而，厚厚的毛皮或绒毛并不是保存热量的唯一方法。身体的比例也能在这一点上发挥很大作用。细长的肢体末端很容易受冻，因此山地动物的耳朵往往较小，四肢也较为短小。保温性能最好的形状是球体，动物长得越圆，它就越能保持体温。身体大小也很重要，身体表面的热辐射会损失热量，体积越大，体表面积与体积的比率则越小，保温效率就越高。因此，一个大球体会比一个小球体保持温暖的时间更长。结果就是特定物种生活在寒冷气候中的个体往往比生活在温暖地区的个体更大。例如遍布美洲地区的美洲狮，生活半径从北部的阿拉斯加，穿过落基山脉和安第斯山脉，一直到亚马孙丛林。它有许多常用俗名——美洲狮、山狮、美洲豹等，在这里指的是同一个物种。生活在不同地方的个体在体形上差异明显。低地美洲狮与山上生活的那些比起来，简直就是“小矮人”。
如果你想在赤道附近的安第斯山脉中部找到骆马和毛丝鼠，你必须爬到海拔5 000米左右的雪线上。但是如果你沿着安第斯山脉向南旅行，雪线会越来越低。当你到达巴塔哥尼亚和大陆南端时，你会发现海拔仅仅几百米的地方就有永久性积雪，还有冰川直接流入大海。
原因并不复杂。在赤道处，太阳光线丝毫不差地直射地球。但随着地表向两极的弯曲，光线越来越倾斜。因此，照射在赤道上一平方米平地上的阳光要多于更靠南的区域。靠近两极附近光线的温度也更低，因为光以一定角度进入地球大气层，穿过大气层的路径要长得多，到达地球时损失的能量就更多。因此，南极洲沿海地区就像赤道安第斯山脉的高山之巅一样寒冷和荒凉。
生活在南极的生物不仅要面对严寒，还要面对漫长的黑暗。由于地球的自转轴相对于太阳略微倾斜，因此当地球围绕太阳在公转轨道上运行时，极地地区会经历显著的季节变化。当夏天开始时，白天的光照时间更长，仲夏时，太阳持续24小时可见。然而这种好处的代价是在夏末光照时间会变短，最终在仲冬时节，大地连续数周都笼罩在黑暗里。
地衣再一次凭借出色表现成为少数能够忍受这种恶劣条件的生物之一。有400多种地衣生长在南极的岩石上。一些是扁扁的一层，另一些是皱皱的、卷曲呈带状。最常见的是黑色，因此能和雪虫一样从微弱的光线中最大程度地吸收热量。有些形状卷曲缠结如虬髯，有点类似略具弹性的分叉的头发。这些微型森林拥有自己的小生物群落。弹尾虫和成群的螨虫，个头都没针头大，慢慢地爬过枝杈，在里面觅食。其他肉食性螨虫的风格略活跃一些，追上小虫就扑过去一嘴咬住活吞。也有几种苔藓，可以忍受连续数周被冻得硬邦邦的。令人难以置信的是，有一种藻类能够穿透岩石开裂的缝隙，利用从半透明的矿物成分中透进去的阳光在岩石内部生存。这里只有两种开花植物——一种矮生草和一种康乃馨。这些植物体量都不大，任何体形的动物都没法靠吃它们为生。这种情况可能也会发生变化——随着气候变化将海岸冰层变成淤泥，雪藻可以生长和开花，暂时将白色大陆的局部变成诡异的绿色。然而就目前而言，生活在南极海岸和冰原上的生物必须直接或间接地从海洋中生长的植物中获得营养，而无法从陆地上获得。
南大洋的海水比陆地要温暖，因为海水是在南极和更远的北方温带地区之间不停循环的。由于含盐，海水温度降到0℃以下时才会冻成冰。海冰形成的过程产生了更咸、密度更大的海水，这股海水下沉再驱动上升流，带来了海洋深处的营养物质。因此，南极海域生产力很高，富含浮游藻类或其他浮游生物。一种叫磷虾的数量巨大的浮游虾类会以浮游生物为食，而磷虾和小鱼一起又成了南极洲较大型动物——海豹、海狗和企鹅的食物。然而，为了搜寻食物，这些生物必须出海，在那里它们必须配备与陆地动物完全不同的防寒保护措施。水比空气吸收的热量更多，传导效率更高，因此游泳者比步行者体温降得更快。此外，毛皮中的空气在水中作为保温层作用也是有限的。
海狗又被称作毛皮海豹，但它其实是一种海狮，而不是海豹。它保留了陆地上四足祖先的大部分被毛，非常厚实，还可以在水中保持身体温度，因此人类对它的毛皮需求强烈，用来制作毛皮大衣。它那厚厚的皮毛不仅高度柔软，而且非常细腻，即使它进入水中也能留住空气。但潜水深度对海狗来说是个问题，因为水的压力会压缩空气，使它失掉保温层。因此海狗通常不会潜入深水寻找食物。
海豹则能够更好地应对寒冷。它的毛很稀疏，但可以保护它的皮肤免受擦伤，让它在游泳时身体或多或少一直有一层水膜覆盖着，就像一套全身游泳服一样，在一定程度上减少它的热量损失。海豹还有脂肪层保温——来自皮肤下面的一层厚厚的油脂。海狗的身体里也有几块脂肪层，用来作为食物储备。然而海豹全身都发育出了脂肪层，就像一整张毯子包裹着它的身体，无论它游得有多深，保温层的效果都不会降低。
威德尔海豹经常潜入300米或更深处，能待上一刻来钟。也曾有威德尔海豹潜入600米深处并在水下停留三刻钟的记录。在那里，它在黑暗中用声呐追踪鱼和乌贼，发出尖锐的叫声，并通过产生的回声来探测猎物位置。它是所有哺乳动物中生活区域最靠近南极的，也毫不畏惧冬天大陆周围封冻的海域。它要么用冰层下截留的空气泡呼吸，要么通过在浮冰上留下的小洞来呼吸，时不时地啃咬小洞的边缘，让它们保持敞开。锯齿海豹——被错误地命名为食蟹海豹——是南极所有海豹中数量最多的。它完全以磷虾为食，颊齿上有特殊的尖头，能起到筛子的作用，排出多余的水，把磷虾留在嘴里。豹海豹可以长到3.5米长，身段苗条、柔韧，能吃各种肉——鱼、磷虾、其他种类的幼海豹，偶尔也吃企鹅。
体形最大的是象海豹，货真价实的庞然大物，体重可能达到4吨。如果海滩上一只愤怒的雄性象海豹冲着你直立起来，它可能有两个你那么高。它的名字不仅仅来源于它的高大，还归功于它鼻子顶部的一个可充气的鼻腔，能够吹成一个巨大的膀胱形状。象海豹也会潜入深海去吃乌贼。它有厚重的脂肪，每年都会蜕皮，皮肤上有一层薄薄的毛发。毛发的生长需要皮肤浅表大量的血液供应，因此脂肪层中是有血管穿过的。这样的话，它的脂肪层就不再完整，血液在身体表面循环，无法有效隔温，因此它必须出水上岸。在繁殖期，雄性象海豹会在海滩上展开激烈的搏斗。现在，它们的对抗情绪则有所收敛，为了保暖，在泥里叠罗汉一样躺着，皮肤片片剥落，显得不太整洁。
南极的鸟类和其他所有鸟类一样，都有很好的御寒本领，因为在空气中的羽毛是最好的保温材料。但是，大多数鸟类的腿上都没有羽毛，小腿和爪子裸露在外。从表面上看，蹲在冰山上神态冷峻的海鸥似乎有流失宝贵的身体热量的风险。但将血液沿着腿向下输送的动脉并不直接延伸到脚趾，相反，腿部形成了一个毛细血管网络，包裹在静脉周围，将血液从爪子下半部分带回身体。来自动脉血的热量在流失到外部之前，已经被转移到冷的静脉血中，随后回到体内并保存下来。动脉血在变凉之后继续往下流到爪子。因此，腿实际上是作为独立的低温单元运作的，它们能做相对简单的活动，是靠对寒冷环境的适应这一生理过程来实现的。
南极特有的鸟类，通常也是遥远冰冻的南极的象征——当然是企鹅。事实上，化石证据表明，虽然企鹅科发源于南半球，但它们原先生活在这个半球更温暖的地区。即使在今天，部分种类的企鹅仍生活在南非和南澳大利亚相对温暖的水域。有一个分支甚至生活在赤道上的科隆群岛。企鹅善于游泳。它们的翅膀已经变成了鳍状肢，可以用来拍打水面，推动自己向前。它们的脚用于转向，位于身体后端的最佳位置，让它们在出水时保持特有的直立姿势。无论在哪里游泳都需要良好的保温，为此企鹅长出了羽毛。羽毛又薄又长，尖端朝向身体下方。羽管的侧面不仅分布着羽丝，末端还有蓬松的簇状物，这些簇状物垫在一起，形成了几乎风吹不进水透不过的保护层。这种羽毛外套覆盖身体的程度比任何其他鸟类都更完整。大多数企鹅的腿上都覆盖着羽毛，小阿德利企鹅——仅在南极洲生活的两个企鹅物种之一，甚至在粗短的喙上都长着羽毛。这件羽毛外套下面是一层脂肪。企鹅的这层保护极其有效，和骆马一样，它们也面临着真实存在的过热风险。必要时，它们会弄皱羽毛，并将鳍状肢从身体向外展开，增加散热面。
靠着这种有效的保温层，企鹅在南大洋的大部分水域定居并繁衍生息，种群数量几乎是天文数字。扎沃多夫斯基是南桑威奇群岛的一个火山小岛，只有6千米宽，有超过100万只帽带企鹅在此筑巢。这种企鹅个头很小，站立高度不超过人类膝盖。在南极夏季开始时，它们开始登陆，巨大的海浪猛烈地将它们抛到岩石上，力道大得像要把它们砸得粉碎。但企鹅就像橡胶球一样有韧性，当海浪从岩石中回流时，它们毫发无伤，兴高采烈地向着内陆蹒跚而上。在裸露的火山灰里，它们挖掘出简单的小坑，用刺耳的高音大声吵闹着，争夺它们想用的鹅卵石。在这些浅浅的坑中，它们会生下两颗蛋。雄性孵育它们，雌性则下海觅食。偶尔会发生这样的情况：企鹅夫妇选择了一处覆盖着冰层的火山灰地面挖坑筑巢，身体的热量会把冰融化成水流走，结果就是企鹅亲鸟和企鹅蛋一起以一种匪夷所思的方式处在一个深洞里。幼鸟孵化后由父母轮流喂养。幼鸟生长迅速，在南极短暂的夏天结束时，它们已经羽翼渐丰，能够独立游泳和觅食。但生活在火山岛上是有风险的——2016年，库里山发生火山爆发，火山灰和水蒸气给这片栖息地构成了很大的威胁。但扎沃多夫斯基过于偏远，这些鸟儿受到了怎样的影响，目前尚且未知。
所有企鹅中，体形最大的是帝企鹅。它站起来与成年人齐腰高，约重16千克
，是最大、最重的海鸟之一。这种巨大的体形很可能是对寒冷环境的适应措施，因为帝企鹅在南极大陆上生活和繁殖，是唯一能够在冬季忍受南极内陆极寒气候的动物。然而，虽然这种体形的确有助于保持热量，但也带来了挑战。企鹅雏鸟在发育完全并长出可以下海的羽毛之前无法养活自己。体形不小的雏鸟需要很长时间才能孵化并长大。帽带企鹅或其他体形较小的企鹅可以在南极夏季的短短几周内做到这一点，帝企鹅雏鸟却不行。帝企鹅选取了与其他大多数鸟类完全相反的繁殖时间表来应对这一挑战。它们不在春季产卵，也没有在夏季比较温暖的几个月里养育后代，虽然那时食物很容易获得。它们会在初冬开始整个繁育过程。
夏季，它们在海上觅食。夏季结束前，它们会让自己尽可能地长胖并保持健康。3月份，在漫长的冬季开始前的几个星期，成年帝企鹅会经由海岸冰带上岸。冰带已经从海岸向外延伸了相当远，它们必须向南走许多英里才能到达靠近海岸的传统繁殖地。在整个黑暗的4月和5月，帝企鹅们进行求偶，完成交配。企鹅夫妇没有为自己划定特定的领土，也没有筑巢，因为它们所站立的大地是海冰，没有植被或石头可以用来定界。雌性只产一颗蛋，体积很大，蛋黄占比很高。蛋一旦生下来，雌鸟必须把蛋从冰面上挪开，否则蛋就被冻住了。它用喙的下缘把蛋推向脚趾，放置在脚面。在那里，蛋会被企鹅腹部垂下来的一块长着羽毛的皮肤包裹住。伴侣立刻就会来到它身边，在这样一个繁育仪式的高潮时刻，雄鸟把蛋从雌鸟身上取下来，放在自己的脚上，塞在自己的“围裙”下。雌鸟眼前的任务完成了。它离开雄鸟，穿过越来越深的黑暗，去到海冰边缘。终于可以进食了。现在冬季更深了，海冰延伸到了离海岸更远的地方。因此，雌鸟可能需要行进150千米才能到达开阔的水域。
与此同时，雌鸟的伴侣一直站得笔直，脚上放着珍贵的蛋，在它的胃部下方保持着温度。它几乎什么都不做，拖着脚步，与其他孵蛋的雄鸟挤在一起，背对着飞雪和呼啸的风，好给彼此提供一点保护。它已经没有精力浪费在不必要的动作或无意义的表演上。当它刚从海上来到这里时，羽毛下有一层厚厚的脂肪，几乎占了体重的一半。它已经利用这一点完成了求爱活动。现在，雄鸟必须靠着这层脂肪，在孵蛋期间再坚持两个月。
终于，在产下60天后，蛋孵化了。雏鸟的身体还不能产生热量，仍然蹲在父亲的脚上，在“围裙”下靠着父亲取暖。令人难以置信的是，雄鸟居然成功地从胃中找到足够的食物，通过反刍喂给刚孵化出来的后代。然后，雌鸟再次出现了。时间掐得极其精准。雌鸟的体重增加了很多。没有一个记忆中的地点，而且有可能雄性企鹅已经从上次雌鸟离开的地方拖着沉重的脚步在冰面上走了很远。雌鸟通过鸣叫的方式找到了雄鸟，识别出了它回答的每个音调。一旦这对夫妇重新团聚，雌鸟会马上给它们的孩子喂食反刍的、半消化状态的鱼。这次重聚非常关键。如果雌鸟被豹海豹抓住没能回来，雏鸟几天之内就会饿死。哪怕迟到一天左右，雌鸟都可能会错失为雏鸟提供它急需的食物的时机。在它到达之前，雏鸟就已经消殒了。
已经在饥饿中站了好几周的雄性企鹅现在可以自由地去为自己觅食。它把雏鸟交给了配偶，然后向着大海出发。它瘦得可怜，体重减轻了至少三分之一，只要成功到达海冰边缘，就可以潜入大海开始大吃特吃了。它有两周的假期。然后，雄鸟会在胃部和嗉囊装满鱼，经过漫长跋涉，回到它的雏鸟身边。
除了雌鸟带回来的鱼和一些胃里的汁水外，雏鸟没有其他东西可吃。它期待着从父亲那里得到更多的食物。它还是一身雏鸟样子，羽毛呈灰色蓬松状，所有的雏鸟挤成一团，但父母能通过声音认出它们。在冬天剩下的几周里，父母轮流去找鱼吃，为孩子带回食物。终于，地平线开始变亮，温度持续上升，海冰开始出现裂缝。那条标志着开放水域的边缘线越来越靠近育儿区了。之后，冰缘已经靠得足够近，雏鸟也够得着。它们拖着脚步走到水里，潜下去。从下水的那一刻起，它们就是优秀的游泳运动员。成鸟也加入了盛宴。在整个周期重新开始之前，企鹅只有两个月的时间来恢复脂肪储备。
繁殖过程充满了危险和困难。安全很难得到保障。天气比平时稍差一点，捕鱼效率稍低一点，成鸟晚到了哪怕一天——任何这种变化——都可能导致雏鸟死亡。事实上，大多数雏鸟确实死掉了。只要四成帝企鹅进入成熟期，就算得上帝企鹅的好年景。
南极洲并不总是如此荒凉。它的岩石中有蕨类植物、树木、早期小型哺乳动物、恐龙和有袋动物的化石遗骸。大概1.4亿年前，它们曾经在这里繁荣兴旺。这块陆地与南美洲、澳大利亚和新西兰都是被称为冈瓦纳古大陆的南方超大陆的一部分，靠近赤道，彼时气候要温暖得多。大约1.8亿年前，移动的大洋板块使超大陆分裂开来，最初与澳大利亚相连的南极洲开始带着陆地居民向南漂移。此时的南极地区被海洋覆盖。海水的温度相当低，因为太阳光线照射的角度是倾斜的，但它们与全球温暖地区之间的环流可能并未让这片海洋被封冻上。可是，随着已经与澳大利亚分离的南极洲继续向南，最终在南极停下来，情况就开始变得不一样了。对于恐龙和其他陆地动物来说，陆地迅速变得太过寒冷，它们没能坚持到循环的洋流重新把大地变暖的时候。冬季，大雪飘落在地上后留了下来，让大地更加寒冷，太阳光已经非常微弱，而白雪又反射掉了90%的热量。因此，雪年复一年地累积，在自身的重压下，变成了冰。
今天，除了纵贯南极的一些山脉的尖角和海岸附近一两条狭长的陆地还露在外面，冰盖已经覆盖了整个南极大陆，某些部分的冰盖厚达4.5千米。它的面积相当于整个西欧，呈巨大的穹顶形，最高点海拔为4 000米。这里有全世界90%的冰和70%的淡水。如果它融化了，全世界的海平面将上升55米。
南极洲向南漂移时，北半球的大陆也在改变位置。在那个遥远的时期，北极的海水也是自由循环的，而欧亚大陆、北美洲和格陵兰岛逐渐向北移动，形成了一个收紧的圆环。这可能中断了洋流的自由流动，干扰了海水回温。这一次，海洋本身冻住了。直到今天，北极仍然被海冰而不是被大陆覆盖。然而，随着气候变化的影响，这种状态正在发生变化。
这些大陆位置变化产生的冷却效应很可能因为太阳辐射强度的变化而强化了。可以肯定的是，约300万年前的地球曾经是一个非常寒冷的星球。在一个冰期，冰川曾深入欧洲南部，大概英格兰中部的位置。这种情况曾反复发生过多次，只是程度有所不同。
北极周围大陆圈的存在对其动物种群产生了巨大影响，这也让北极成为与南极洲截然不同的地方。大陆充当了走廊，来自世界温暖地区的动物可以顺着这些走廊来到冰盖上。因此，南极附近除了人类之外没有大型陆地动物生活，而北极却是最大的食肉动物北极熊的猎场。
这种体形庞大的白色动物与生活在欧亚大陆和北美北极圈以南的灰熊和黑熊有亲缘关系。北极熊能够最有效地抵御寒冷。像许多其他在寒冷气候下生存的生物一样，它比生活在温暖大陆上的亲戚在体形上要大得多。它的被毛很长，富含油脂，在浅水处几乎不透水。它脚掌的大部分也有毛发覆盖，不仅可以让皮肤不接触寒冷的冰面，还可以拥有很好的抓地力。夏天，在靠南的地方，北极熊可能会吃浆果，还会捕捉旅鼠来吃，用巨大的前爪迅速地拍死它们。但它的主要猎物是海豹。它会跟踪一只海豹，移动起来几乎不被察觉，它把白色的身体压得很低，尽可能靠近雪地。要是看到一只海豹在浮冰上晒太阳，在距离浮冰还有一段距离的时候，它会在冰面边缘浮沉，截断海豹往大海的逃生路线。有时它会在海豹使用的冰上呼吸孔旁边等待，只要海豹出现，它就用爪子从侧面猛击海豹的头部，把它撞向冰层的边缘。
北极和南极都有海豹。成群结队的竖琴海豹在繁殖时聚集到浮冰上，规模可达数十万只。在南极中无比引人注目的元素——企鹅，在这里却不见踪影。但这里有其他和企鹅非常相似的鸟类，来自海雀科的成员，如海鸠、刀嘴海雀、海鹦和海雀。它们和企鹅的相像之处很多：繁殖时会聚成庞大的群体，大部分毛色是黑白相间，在陆地上时都站得笔直。最重要的是，它们都是优秀的水下游泳运动员，拍打翅膀和用脚转向的运动方式也与企鹅大致相同。
然而，它们从飞行者到游泳者的转型还没有企鹅那么彻底。它们并没有完全丧失飞行能力，尽管翅膀已经不太好使了，它们起飞升空时，总会狂叫一通。一年中有那么一小段时间，它们会丧失飞行能力，因为与在一年中分多次换羽的大多数鸟类不同，这些鸟的飞羽会一次性脱落。这个时候它们会出海，成群结队地稳坐在波涛起伏的水面上，这是它们最像企鹅的时刻。
这个家族中的一个成员，大海雀，已经完全不会飞了。它是海雀科中体形最大的，直立身高有75厘米。身体也是黑白相间的，与企鹅特别相像。事实上，第一个被叫“企鹅”名字的本来是它。这个词的起源有争议，有人说它来自两个威尔士单词，意思是“白头”。这种鸟的头上的确有两块白斑，但它从未在威尔士生活过。更有可能的是这个名字来源于一个拉丁文单词，意思是脂肪，因为大海雀的皮肤下有一层厚实的脂肪保温层，它也因此经常被猎杀。所以，当前往南半球的旅行者看到非常相似、同样不会飞的鸟时，也一样叫它们企鹅。这个名字在南极鸟类那里保留了下来，却没有留给北极的鸟类。最终，大海雀不仅失去了它的名字，连存在也被抹去了。由于不会飞，它无法轻易从人类手中逃脱。最后一只大海雀于1844年在冰岛附近的一个小岛被杀死。
海雀家族的其他成员幸存了下来，也许原因正是在于它们从未失去飞行能力。它们群居在难以接近的悬崖和偏远的岩石堆顶上，没有一种会像企鹅那样列队站立在海滩或浮冰上，原因显而易见，来自南方的哺乳动物猎手会出现在那里。
哺乳动物猎手不仅包括北极熊和北极狐，也包括人类。早期，因纽特人的祖先从北亚地区来到这里。因纽特人和他们的近亲对极端寒冷的条件的适应是所有人类群体中最好的。虽然他们的身材不够高大，但身体比例最适合保温，下蹲时体表面积也更小。他们的鼻孔比许多其他种族的都窄，也许这样有助于减少呼吸时流失的热量和水分。当因纽特人全副武装地穿好衣服，仍会有一些身体部位，比如脸颊和眼睑暴露在冷空气里，因此他们的这些部位都长出了厚厚的脂肪保护垫。
但如果没有温暖的动物皮毛，因纽特人也无法在北极生存。他们用海豹皮做手套和靴子，用北极熊皮做裤子，用驯鹿毛皮和鸟皮做短袍。针脚缝得很细，水不会透进来。他们一般穿两套短袍和裤子，内层有毛的一面紧贴皮肤，外层的毛皮则冲外。
传统上，因纽特人会在冰上长途旅行，依靠猎杀海豹为生。扎营时，因纽特人会利用雪来建造庇护所，用一个长长的骨头片把雪切成一块一块的，堆叠起来，呈螺旋状上升，最后合围成顶，一座冰屋就建成了。他们有时甚至会用一块半透明的冰代替一块雪砖，为冰屋建造一扇窗户。里面有一条从冻雪中切出来的长椅，上面铺满毛皮。照明来自油灯。燃烧的油脂和他们自己身体产生的热量可以把室内温度升高到15℃，足以让居住者脱下厚重的皮衣，半裸地躺在毛皮毯子中休息。
这种生活的艰苦程度是难以想象的。西方世界进入北极地区，带来了新材料和燃料，发电机和尼龙织物，预制建筑和互联网，还有以汽油为燃料的雪橇和带有望远镜瞄准器的远射程步枪。因此，狗拉雪橇、徒手扔鱼叉的现象以及冰屋和手工缝制的毛皮衣服已经基本被舍弃。今天，很少有因纽特人在北极的浮冰上进行这样的游猎了。
从南极洲漂出来的冰川汇入大海，漂浮在海面上，形成巨大的冰架。过一段时间，冰架会分解成巨大的平板状冰山，有些直径可达100千米。冰山可以在南极海域漂流数十年，最终到达温暖的水域并缓慢融化。在北极，有多处冰盖的前缘深入了陆地。在格陵兰岛、埃尔斯米尔岛和斯匹次卑尔根岛，冰盖形成了冰嘴和冰崖，从中流淌着融化的冰水。冰盖南缘，是绵延数百千米由碎石和巨砾组成的荒滩，这些岩石碎片是在从前更寒冷的时期被前进的冰川推过来的，现在随着冰盖的退缩被弃置于此。这就是冻土带。
夏天，微弱的太阳可能会融化地表的一层冰，但直到现在，距离地表仅一米左右的地方仍然保持着上一个冰期的封冻状态。随着季节的更替，这层永久冻土层上方的土壤已多次融化又上冻。砾石内部的收缩和膨胀制造出了奇怪的图案。如果一小块地面上发生了霜冻，内部的水分变成冰，那么这块地面将被轻微抬升成一个穹顶形状，并在水平方向上膨胀。霜冻的情况下，颗粒较大的砾石比颗粒较小的砾石移动得更快，因此更细碎的砾石留在了中心，而较大的石块则向外围移动。如果在同一个地域形成了好几个这样的霜冻斑块，它们的边缘可能会重合。这样地面上就出现了好些多边形，有的宽几厘米，有的宽达100米，由相对大的石头勾勒出边缘的轮廓。中间较细的砾石更适合植物生长，于是这些多边形里出现了一个个绿色的中心，整个冻土带似乎被划分成了奇奇怪怪的花园地块。如果是斜坡，这个过程就不会产生多边形，而是形成顺着山坡延伸的、长长的条纹。
在其他地方，定期的冻融可能会使地下水浓缩，隆起一个高达100米的金字塔，叫作“冰丘”。看起来像是一个小火山的形状，但里头是冷蓝色的冰，而不是熔岩。
气候变化的严峻影响越来越显著，这个世界也在发生变化。在格陵兰岛，部分冻土带正在永久融化。居民在上面建造房屋的永久冻土曾经坚如磐石，如今正在变成流动的泥浆。在厚厚的冰川下，奔腾着一道道溪流甚至一整条河，加速了融化过程。在西伯利亚，不断退缩的永久冻土中露出了史前动物的尸体，如猛犸、披毛犀和狼。它们困在冰层中数千年、保存完好的尸体让我们看到了这些已经消失的冻土带居民的特征。它们骨骼中的DNA仍然完好无损，科学家可以展开分析，揭示这些已灭绝动物的生理状况。更具威胁性的是，在西伯利亚部分地区，甲烷——冰期之前的植被腐烂的产物——正从冻土带的冰笼中重获自由，释放到大气中，成为一种强大的温室气体，加剧着全球变暖。
如我们所料想，冻土带到处生长着苔藓和地衣。但这里同时也生活着上千种不同的开花植物，没有一种能长到一小株灌木那么大，酷烈的风让它们无法长高。尽管如此，这里仍然有树木生长。极地柳不是垂直向上，而是贴着地面水平生长。大的植株能有5米长，但只有几厘米高。像所有寒冷气候下的植物一样，它们生长得极其缓慢。一株树干直径几厘米的极地柳可能已经有四五百年的历史，其年轮可以证明这一点。这里还生长着成片的欧石南、莎草和棉花草。在北美和欧亚大陆的高山上也发现了许多苔原植物。其实它们很可能就是从那边来的，因为这些山脉早在上一个冰期中地球被冰层覆盖、冻土带形成之前就存在了。
在漫长黑暗的冬季，雪覆盖了大部分土地，动物似乎无迹可寻。积雪下方比上面暖和得多，旅鼠是一种体形仅有豚鼠一半大小的小型啮齿动物，矮矮胖胖，有着厚厚的棕色皮毛，耳朵很小，尾巴更是短小。它们沿着地表下方不怎么深的跑道小步行进，一路啃食植物。有时，一只白色北极狐会在雪地里挖出一个深深的洞，僵直着腿猛扑下去，试图把这些小动物赶出隧道。貂，一种白色的小型食肉动物，身形玲珑，可以沿着旅鼠挖出的隧道追赶它们。几只白色小鸟——雷鸟，正在寻找山谷的庇护，也许能在那里发现一些浆果或柳叶。北极兔在雪地里挖洞，拼命寻找还没被啃光的叶子。但生存是困难的，只有适者才能够存活下来。
春天会忽然间到来。之后的很多天，太阳都会从地平线上升得更高一些。天空变得明亮了一点，空气变得暖和了一些。雪开始融化了。融水很难从永久冻土中流出去，于是留在了表层，形成沼泽和湖泊。动物和植物对刚刚迎来的温和气候反应迅速。这种霜冻缓解期只会持续大约8周的时间，没有时间可以浪费了。
植物很快就开出了花。赤杨匆匆忙忙，没有时间像别处同属的树木那样次第放飞杨絮，而是全部同时展开。旅鼠的保护性积雪已经融化，把它们完全暴露在外。在池塘和湖泊中，整个冬天都处于休眠状态的虫卵开始孵化，成群的墨蚊和其他蚊子很快就会出现。空气中满是充满威胁的飞行物，数百万只昆虫赶着在产卵前寻找到它们需要的血液，最好是哺乳动物或鸟类的血。
昆虫和旅鼠、绿芽和水草都是各种生物的上等佳肴，饥饿的移民从南方赶来享用盛宴。成群结队的鸭子出现了，有针尾鸭、斑背潜鸭、短颈野鸭和鹊鸭，它们贪婪地大嚼浅水湖中发芽的植物。矛隼、渡鸦和雪鸮飞过来捕食旅鼠。瓣蹼鹬、黑腹滨鹬和翻石鹬飞过来捕食昆虫及幼虫。狐狸怀着吃到蛋和雏鸟的期待，跟着它们一起来了。成群的北美驯鹿也拖着沉重的步子到达，大吃树叶和地衣。
现在，在这里过冬的白色动物已经换毛，也变了颜色。狐狸和雷鸟、白鼬和北极兔、猎手和猎物都同样需要伪装。在无雪的冻土带上，它们齐刷刷地变成了不显眼的棕色生物。白鼬已经变成了南方人更熟悉的样子，人们称它为鼬。
迁徙过来的鸟类开始繁殖，用丰富的昆虫喂养幼鸟。这一切都必须以极快的速度完成，才能保证幼鸟长得足够大、足够强壮，在冬天到来时顺利完成返程。现在这段时间，几乎全天都有连续的光照，亲鸟全天都可以采集食物喂养幼崽。
然后，就像它的到来一样突然——夏季结束了。太阳一天一天沉下去。光线黯淡，严寒再次封锁了大地。阵雨变成了刺骨的雨夹雪。瓣蹼鹬是第一批离开的，很快，所有短暂停留的鸟类和它们的雏鸟都开始启程了。北美驯鹿聚在一起，组成长长的纵队，低着头在白茫茫的大地上艰难地行走。像许多来到冻土带的夏季游客一样，它们将在遥远的南方寻找躲避冬季风雪的庇护所，那里是生长着松树、冷杉和铁杉的浩瀚森林。
