可怕的现象
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二、不可思议的生存技能

可怕的“舌头”

蛀木水虱很可能是世界上最特别、最可怕的等足动物了,它们属于甲壳纲动物。等足类动物包括木虱、蛀木水虱和其他等足类甲壳动物。大多数等足动物与其他很多动物的生活习性一样,可能为食草动物、食腐动物或食肉动物,但是有些等足动物却过着寄生生活。像蛀木水虱就喜欢选择红鳍笛鲷的舌头作为它的巢穴。

蛀木水虱用带钩的腿(即甲壳动物的胸部附器)紧紧抓住红鳍笛鲷的舌头,以鱼的黏液、血液和身体组织为食,逐渐吃光它的舌头,然后紧抓住舌根,取而代之,成为红鳍笛鲷的舌头,并随着它一同成长,以它进食时漂浮的肉粒为食。据记载,最大的蛀木水虱长达39毫米,但是很可能还会长到鱼的舌头需要达到的长度。

也许这整个过程并不如它看起来那么可怕,因为这种红鳍笛鲷还能继续进食,但是谁知道哪一天这只蛀木水虱会决定离开这条鱼,去别的鱼嘴里另辟新巢呢?奇怪的是,尽管在太平洋东部,从墨西哥到秘鲁都有红鳍笛鲷,但是人们仅仅在加利福尼亚海湾和科迪兹海才发现红鳍笛鲷和它的寄生虫之间的这种关系。这是我们所知的唯一一例不仅代替了它所寄生的主体的器官,而且还代替其捕食的功能的寄生虫,这一举动真让人难以接受啊!

可怕的伙伴关系

有一种蠕虫,即线虫(身体不分节,呈柱状,两头稍尖),会不停地在土壤里蠕动,它在寻找一只毫不知情的幼虫。它并不挑剔,但是更喜欢诸如象鼻虫、苍蝇之类的幼虫。它会花几个月的时间来寻找一个合适的受害者。当找到了合适的幼虫时,它就会刺入这只幼虫的表皮,或者通过幼虫的气孔进入,或者干脆用它特别的牙齿挖一个洞进去。它一旦进入了幼虫的体内,就会从肚子里排出100多个细菌,这种细菌会产生致命的毒素、消化酶和抗生素。

这种细菌就是发光细菌,随着它们在幼虫的体内繁殖,幼虫会发出一种致命的光,即“发光病”。幼虫体内的那只线虫就以这些细菌和幼虫的尸体为食。由于抗生素的作用,使得其他与之竞争的微生物不敢吃这只幼虫的尸体。最后,这只线虫变成了一只雌雄同体的雌性线虫,在那只幼虫的尸体里产卵,并且孵化雌性和雄性的线虫。

但是更多的卵还是在线虫的体内发育,小线虫一旦孵化出来,它们就会吃掉自己的母亲,然后再互相交配产卵。就这样,大约两周后,那只幼虫的尸体最终被分裂开来,数千只小线虫(每一只线虫腹部都有发光细菌)钻入土壤中。发光细菌和线虫共存,离不开彼此,它们是一对令人讨厌的伙伴。但是人类可以利用它们的伙伴关系,特意繁殖这种小线虫,然后让它们去捕食花园里的害虫。

繁殖力惊人的蚜虫

在雌蚜虫的一生当中,它可以通过无性繁殖而生出一群遗传因子完全相同的后代。平均起来,它每10天就会繁殖一次,因为这些后代本身在出生前就已经“怀孕”了,也就是说胚胎里含有胚胎,因此,从理论上说,仅仅在一年当中,一只蚜虫就可能会复制出10亿只蚜虫。

自从植物出现在地球上以后就有蚜虫了。它们以刺吸式口器在植物上以吸食汁液为生。如果人工化肥使植物汁液中含有丰富的氮,蚜虫就会长得更快。有些蚜虫对于蚂蚁而言可以起到奶牛的作用,它们给蚂蚁提供一种叫蜜露的排泄物。蚂蚁为了回报它们,不仅提供保护,甚至还会为它们建造遮盖物,在冬天把它们的卵储存起来或者搬到新的植物上。这也许会使蚜虫的数量增长得更快,使它们不会受到昆虫等掠食者的攻击,瓢虫、草蜻蛉和飞蝇的幼虫也不会以它们为食。

如果蚜虫的数量对于它们所生存的那棵树来说太多的话,或者当这棵树开始死亡时,蚜虫可能就会开始孕育有翅膀的后代,它们能利用风飞到新的植物上。这些长了翅膀的后代会在新的植物上进行有性繁殖,雌虫还会产卵。但是产卵数量的多少要取决于食物的供应。在生态平衡的环境当中,掠食者与猎物的数量的循环周期保持一致,所以数量极多的蚜虫也只不过是大自然生物链中的一个组成部分而已。

能控制性别的小丑鱼

小丑鱼最出名的一点可能是它们对海葵的有毒的刺细胞具有免疫力,另外它们终生与某些特殊海葵的共生关系也为人津津乐道。但是它们还有一个更加特殊之处:一般来说最多会有6条小丑鱼占据一个海葵,其中只有2条繁殖后代,其余4条只是在那里居住,并遵守着严格的等级制度。

雌鱼占据着主导地位,它的体形也最大。排在第2位的是它的配偶雄鱼,第3位是剩下的鱼当中最大的,然后依此类推。这种鱼控制着它们自己的生长,每条鱼都按照长幼强弱次序排列,每条排在后面的鱼只是排在它前面的鱼的个头的80%。任何一条失去控制而比规定大小长得大的鱼都会被驱逐出那个海葵的家,而没有海葵触手的保护(所有其他的海葵通常已经被占据了),最后肯定将面临死亡的威胁。

因此小丑鱼对于它们的成长很谨慎,因为它们很长命,一个小团体可以不受干扰而存在数十年。但是,当其中一条死去的时候,每一条在它之下的鱼都会受到鼓舞而长大一点,这样就又可以接纳一条幼鱼了。但是如果当家的雌鱼死了又会怎么样呢?谁来代替它呢?当然是那一对夫妻中的雄鱼了。它不但能控制自己的体形,而且还能控制自己的性别,会使自己转变成雌鱼。

规模最大的排卵奇观

珊瑚虫发明了一种壮观的方式来增加它们异体受精的机会:大量释放出精子和卵子。这些生殖事件当中最引人注目的场面发生在大堡礁——世界上最大的珊瑚礁生态系统。在10月、11月,有时候是12月,满月后的几个夜晚,在大堡礁一带的珊瑚虫会大规模产卵。

当数十亿珊瑚虫同时释放出它们的精子和卵子时,这一大规模的活动便创造了一场粉红色和白色的水下暴风雪。它们漂浮在水面上,精子与卵子相遇而受精。它们给鱼类带来了好运,但是只有一些卵子可以吃,因为有些卵子含有具抑制作用的化学物质。在数小时的受精期内,卵子会发育成胚胎,胚胎长成幼虫,然后开始浮游,去海床上寻找一块自由的地方定居下来,通过自身不断繁殖形成新的珊瑚群。珊瑚虫大规模的产卵活动是世界奇观之一,但是只有部分珊瑚虫享有此声誉。从太空中可以看到海面上由卵子形成的壮观景象,但是令人奇怪的是,这一事件首次被记录下来已是1981年。

冻不死的树蛙

有一种非洲蚊子相当适应在干旱的条件下生存,附带说明一下,它可以抵抗人为设置的-270℃的酷寒。许多其他昆虫也能在低温环境中生存,但能够长期抵抗寒冷的,恐怕只有南极的细菌了。

最耐寒的较高级动物是树蛙,它的耐寒本领使得它的生存地点比其他两栖动物离北极更近,更能在融雪期的池塘里栖息。大概这能使它处于优势,能在池塘干涸之前就迅速繁殖。

处在冰晶上的树蛙

当气温下降到0℃以下,蛙的肝脏就会把肝糖转变为葡萄糖,葡萄糖有抗冻的作用。在-8℃以下时,血液会把葡萄糖输送给重要的组织以防止内脏被冻。

此时,蛙体内有65%的流体被冻,没有血液的内脏实际上也停止了活动,甚至眼球和大脑也凝固了,像死了一样(有一种乌龟也可以做到,但只是暂时的)。

但当开始解冻时,蛙的心脏又开始跳动,并向全身输送含有凝固蛋白的血液,这有助于使被冰晶刺破的伤口的血凝固。此蛙通过这种方式能很快恢复活力,而体内被冻僵的寄生虫居然也复活了,真令人惊奇啊!

极度耐寒的麝牛

麝牛也许真的是人们所知道的拥有最长的体毛的动物。麝牛的皮毛确实很暖和,超过任何一种与它同类的动物,如绵羊和山羊。

事实上,麝牛有两层皮毛——粗浓杂乱的那层长毛几乎垂到了地面上,长毛下面的一层短绒毛则很细、很暖和,厚30厘米,被因纽特人称为北极金羊毛。这两层皮毛结合起来使得麝牛能度过-70℃的严冬。这还使它们减少了大约20%的新陈代谢,可以帮助它们在缺少食物的情况下度过漫长的、黑暗的、冰冷的冬季。

麝牛看起来像上个冰川期的苔原哺乳动物,其实它们就是苔原哺乳动物。它结合了苔原动物和庞然大物的特点,能适应气候变化,坚守在北冰洋的边缘而不迁走,终于在暖和的新纪元幸存了下来。后来,持枪的人类的到来几乎把它们杀光了,少部分由于动物保护组织的保护才得以幸存下来。

超强的吸附能力

许多人都看到壁虎会悬挂在天花板上或者任何一种别的物体表面上,这主要是由于它的吸力的帮助。事实上,它们的吸附能力之大令人难以置信。

壁虎的每只脚上都覆盖着数百万微小的脚毛,称为刚毛,每根毛上都有上千花椰菜状的纤维,称为腺毛。当这些腺毛张开时,它们是如此靠近物体表面,以至于在它们的分子和物体表面之间产生了微弱的电荷,使得它们与物体表面紧紧地吸在一起,因为正电与负电互相吸引。壁虎的脚趾不能弯曲的构造使得这种吸附能力变得更强。壁虎的吸附能力给技术专家带来了灵感,从而研究出一种用于太空的有脚微型机器人的胶带,这种胶带能自我清洁,易于分离。但是蜘蛛几乎肯定能更早达到这一目的,因为用同样的分子结构,它们能负载起自身170倍的重量。

最艰难的孵卵

帝企鹅是17种企鹅当中最大的、也是唯一一种在南极的冬季孵卵的企鹅。其他诸如鹬鸵之类的鸟有更长的孵化期,但是它们雌雄之间会分担责任,而且会离开巢穴去觅食。然而雄性帝企鹅自始至终都会坐在一个蛋上,整个孵化过程需要62~67天。

可爱的企鹅

它的孵化期是在3月下旬或4月初于南极海洋上的冰块上开始的,在经历了海上整个夏季的觅食活动后,这时好几万只企鹅会聚集在一起求爱、交配。到卵被产下的时候为止,大约50天过去了——在这期间企鹅什么也不吃。后来,由于海里的结冰面积不断增大,离原来所处的地方越来越远了,因此所有的雌性帝企鹅开始回到海里觅食,雄性帝企鹅则必须紧紧用脚掌握住它的卵,并且用像羽毛一样柔软的育儿袋覆盖住它。雄性帝企鹅会聚集在一起度过南极的隆冬。天气总是处于黑暗或半黑暗状态,暴风雪肆虐,温度会降到-40℃以下。

两个月过去了,卵孵化出来了。刚孵出的小企鹅待在育儿袋里,几天后雌性帝企鹅开始出现,代替雄性企鹅照料小企鹅。在这之前,雄性帝企鹅除了吃点雪,已经大约120天没有进食了。现在它们终于可以自己去觅食了,只是有一个问题——海水现在已经离它们大约有100千米远了。

挑战最极端的海底生境

在1995年,科学家终于运用遥控的机器人探测到地球最深的地方,这种机器人能承受100兆帕压力。他们探测到了太平洋的马里亚纳海沟的深海区,其深度在海平面以下1.1万米,其深度超过了珠穆朗玛峰的高度。在那里,他们还发现了细菌。令人惊奇的是,他们还发现了一种乳白色的香肠形状的物种群,这种生物能在如此极端的条件下生存,同时消耗特殊的酶和蛋白质。它们给医学的突破带来了希望。

科学家还在那里发现了端足类动物,且数量还不少。端足类动物就是各种各样的甲壳纲动物,包括跳蚤,这种跳蚤生活在两极到赤道之间的海底里。可是有一种跳蚤,体长大约4.5厘米,一直在世界上最恶劣的环境下生存,那里一片漆黑,几乎没有食物,而且承受着别的动物承受不了的压力。

这种端足类动物仅仅在非常深的海底才能看到。它们新陈代谢的速率很慢,肠子很大,但是游泳速度却出奇的快。它们是食腐动物,吃“海里降的雪”——缓慢沉到海底的动物尸体,这些动物尸体不仅量大,而且气味也很独特,因此当这些饵料一下沉,它们总是会马上出现。随着技术手段的不断进步,人类可以探测到更深的海底,那么在更深的海底很可能还会发现更多的“极端的”动物群体。

沙漠蝗虫的可怕破坏力

一大群落基山脉的蝗虫曾经覆盖的最小面积相当于英格兰、苏格兰、威尔士和爱尔兰的总面积,它们曾给北美洲西部的开拓者带来过巨大灾难。1875年8月15~25日,当蝗群飞过内布拉斯加州时,估计总重量有250亿~500亿千克。不可思议的是,这一种蝗虫于1902年就已经灭绝了。

现在,沙漠蝗虫成了最大、最具有破坏性的昆虫群体。1954年,科研人员曾在肯尼亚用侦察机测量得知,一个蝗群就能覆盖200平方千米的面积。那还只是在同一个地区的几个蝗群中的一个而已,若所有蝗群合起来则会覆盖1000平方千米,厚达1.5千米,估计有5000亿只蝗虫,重量约10万吨。

这种动物最奇怪的一点是它基本上是独居的。大多数时候它是普通的、绿色的蚱蜢(蝗虫基本上就是迁移的蚱蜢)。但是当沙漠条件改变时,昆虫的行为也发生改变。有时当天气较往常湿润时,更多的蚱蜢就会孵化出它们的卵。小蚱蜢互相撞击,互相摩擦,这种撞击和摩擦会促使个体释放出一种“群聚的信息素”(一种由动物,尤其是昆虫分泌的化学物质,会影响同族其他成员的行为或成长),因此它们开始聚集在一起。大量的蚱蜢朝一个方向行进,这一阶段会持续大约一周,然后它们长成成虫开始飞行,于是蝗灾就产生了。蝗群会在哪里出现并不很明确,但是如果它们在阿拉伯半岛繁殖的话,就会飞过非洲,沿途经过的农作物将遭到严重破坏。

“偷梁换柱”的杜鹃

杜鹃在抚育后代方面可以说是一无所知。它们既不会做窝孵蛋,也不会养育幼鸟,而把这些本该是义不容辞的天职偷偷地让别的鸟妈妈来代劳。

当雌杜鹃快要产蛋的时候,就开始在心里打自己的小算盘了。它们从不为即将出世的子女操心,而只是在丛林间飞来飞去。一旦发现云雀、画眉等鸟类孵蛋的巢窝,就趁它们外出觅食的时候,偷偷将自己的蛋产在巢窝里,然后把原来巢窝里的一枚蛋取走。

杜鹃蛋比云雀、画眉的蛋孵化得都要快,因此杜鹃幼鸟也是最先破壳而出的一个。奇怪的是直到此时“养母”还没有意识到鱼目混珠,依然将小杜鹃当做自己的亲生“儿女”,辛勤地喂养着。小杜鹃对此可是毫不领情,它一出世就继承了父母性情暴躁的特点,喜欢在窝里乱动瞎撞。这样一来它还未出世的“异类弟妹”们就要倒大霉了,有的被它撞得东倒西歪,影响了正常发育;有的甚至直接被撞出窝去,摔死在地上。但是,它的“养母”依然没有发觉这头“披着人皮的小狼”的真面目。等到“异类弟妹”们也相继出世之后,小杜鹃又开始与它们争夺“养母”衔来的食物。

杜鹃每年平均产蛋2~10个,而且每借一个巢,只产一个蛋。也就是说每只产蛋的杜鹃一年将会使2~10“家”别的鸟类受害。

雌雄融为一体的琵琶鱼

在19世纪30年代,当科学家首次发现这种奇怪的鱼类时,他们就开始从深海里——在300~4000米之间——用拖网把这些待研究物种拖上来。似乎这一物种只有雌性,而没有雄性。后来有人发现,有的雌性琵琶鱼长着奇怪的肉团,令他们震惊的是,在雌鱼身上竟然发现了雄鱼。原来雄性琵琶鱼如果碰到雌鱼,便会爬到雌鱼身上,与对方的身体完全融为一体,并依靠雌鱼来维持活力,而自己却逐渐失去了独立生活的能力,甚至雌鱼的循环系统也会延伸到雄鱼的体内。

从那以后,人们了解到许多关于这种鱼类的一些极特别的事情。雄鱼一般不到雌鱼体形的1/10。例如,它们当中最大的一种,雄鱼长7.3厘米,而雌鱼却比它大得多,长度有77厘米。

雄鱼开始时在海面上生活,之后逐渐长大变成成鱼,然后沉入黑暗、广袤的海底。它不得不找一条雌琵琶鱼结伴而行,而在1立方千米的海里可能只有少数几条,要找到可不容易,好在它有大鼻孔、大嘴巴、一副钢锯一样的牙齿、发达的嗅觉以及比例很大的眼睛,利用这些优势,来寻找雌鱼用来吸引猎物的发光的“渔竿”。如果它够幸运的话,它能找到一条雌鱼,然后就用颚部牢牢地固定在雌鱼的身上,再也不松开了。慢慢地,它的眼睛、鼻孔等——身体的所有器官除了睾丸以外——都会退化。它的生命当中只有一件事情要做了,那就是使卵受精。

犀牛甲虫的超级举力

犀牛甲虫属于金龟子科,这个科的许多动物都特别强壮,有的能滚动巨大的粪球,有的可以杀死别的昆虫。但是犀牛甲虫应该是最强壮的:有人做过实验,一只犀牛甲虫能把自身体重850倍的重量举到背上,远远超过了一头大象的相对力量。

即使这个记录有点夸张,但是我们对于犀牛甲虫的力量却不应怀疑。雄性犀牛甲虫以它们的叉形触角而出名:一只巨大的触角在头上拱起来,一只较小的触角朝上拱起与它相对应。当雌性犀牛甲虫准备交配时(它们长期待在地下,以植物为食,很可能见不到雄性犀牛甲虫),它们会散发出一阵迷人的信息素,吸引雄性犀牛甲虫飞进去。这时候它们就用触角互相碰撞。最大的、最重的以及最长的雄性犀牛甲虫——它们吃的食物是最好的,可能最有希望成为父亲,养育后代,然而它们必须向旁观的雌性犀牛甲虫证明自己。决斗中的雄性犀牛甲虫首先点头互相威胁,然后以头碰撞,举起对方并且投掷出去,胜利者最终会得到交配的权利。雄性犀牛甲虫身体越大,它的触角也就越大,肌肉和钳子越强壮,因此就越有可能获胜。但是越大不一定越好,如有种有触角的金龟子甲虫,其雄性甲虫的触角很大却只有很小的生殖器。

啄木鸟不会脑震荡之谜

提到啄木鸟,人们立刻联想到它的一堆称号,例如“森林的医生”“忠实的护林尖兵”等。黎明时分的森林里,不时传来啄木鸟敲击树木的“笃、笃、笃……”的声音,那是啄木鸟在给树木看病。

啄木鸟拥有14厘米长的舌头,它用喙在树干上凿出一个洞后,便将舌头伸进去,将害虫钩出来。

啄木鸟主要以天牛幼虫、蠹虫幼虫、象甲、伪步行甲、金龟甲、蚂蚁等为食物。啄木鸟能把潜藏在树干中的害虫掏出来除掉,这些害虫有时能把树活活地咬死。啄木鸟的长嘴就像医生的听诊器一样,它用这个又硬又尖的长嘴敲击树干时,发出笃笃的声音。这些声音能准确地反映出害虫躲藏的位置。啄木鸟用喙先啄开树皮,像凿子一样在树上凿个洞,然后插进害虫的巢内。啄木鸟的舌头又长又细,向外伸出,有14厘米长。嘴里容纳不下那么大的舌头,就只好穿出下腭,向上伸进右鼻室内。左鼻孔则留作呼吸之用。它有两根能伸缩的筋长在舌根,长着许多肉倒刺的舌尖则能分泌黏液,因此,它总是可以准确无误地钩出隐藏得很深的害虫,甚至是幼虫和虫卵。

一般的鸟儿都是站在树枝上,而啄木鸟却是攀援在直立的树干上。原来,啄木鸟的4趾是对称分布的,有2个向前,2个向后,趾尖上的钩爪非常锐利,能帮助啄木鸟牢牢地站在树干上。它的尾巴是支撑身子的支柱,羽轴硬而且有弹性。这样,啄木鸟不仅能抓住树干,还能够沿着树干快速移动,自由地上下跳跃,甚至是向两侧转圈爬行。

现在,全世界已发现的啄木鸟约有180种,如红头啄木鸟、橡树啄木鸟、绒啄木鸟、大斑啄木鸟、黑啄木鸟、北美黑啄木鸟、黑背三趾啄木鸟、绯红背啄木鸟、红腹啄木鸟等等,都属于 形目啄木鸟科。除澳大利亚和新几内亚外,啄木鸟的足迹几乎遍布全世界,其中南美洲和东南亚的数量最多。每天,1只大斑啄木鸟能除掉害虫1000多只。据估计,在成千亩的树林里,只要有4只啄木鸟,就可以控制害虫的蔓延。

繁殖季节,雄啄木鸟常用敲击空树干或发出短促的、尖锐的叫声来吸引雌啄木鸟前来婚配。一对啄木鸟在树上凿3个以上的树洞当做自己的巢穴。其中一个巢洞专门用于产蛋育儿,平时,雌鸟和雄鸟各占据一个巢洞,每年更换一次巢洞。每年5月啄木鸟产5枚左右的蛋,经过10天的孵化后,只需一个多月,雏鸟就长大了。

利用特制的电影摄影机,美国科学家菲力普·梅依惊奇地发现,啄木鸟找虫吃的时候,每啄一次的速度非常快,达到每秒555米,是空气中的声速的1.4倍。头部摇动的速度约每秒580米,甚至高于子弹出膛的速度。照这样计算,啄木时,啄木鸟头部受到的冲击力是其体重的1000倍。如此快的速度,难怪树干很容易被凿穿。在这样强烈而长久的震动下,啄木鸟为什么不会脑震荡呢?

通过对啄木鸟的头部进行解剖,科学家发现它的头部有一套防震装置,能够保护啄木鸟。啄木鸟尽管有非常坚硬的头颅,但骨质却很疏松且充满气体,像海绵一样。颅壳内有一狭窄的空隙在外脑膜与脑髓间,这一空隙使震波的传导变弱了。它的脑组织从头部的横切面上可以看出是很细密的,再加上啄木鸟头部两侧还有起防震作用的肌肉系统。而且,啄木鸟啄树的时候,头部和喙都保持直线运动。这样,我们就可以理解为什么啄木鸟啄树时不会脑震荡了。科学家从中获得启示,制成了防震头盔。

然而,科学家的研究也同时表明,并非所有的啄木鸟都吃害虫,有的啄木鸟喜欢吃树木的果实;有的则喜欢在树干上啄一些小洞来吸食树的汁液,损害了树的健康。看来,我们还需要进一步评判啄木鸟的功过是非。

南极鳕鱼的抗冻本领

大千世界,无奇不有。在南极水域生活着一种鱼——鳕鱼,这种鱼极为耐寒。

在-1.9℃的水中,如果是温带鱼,一放进去,马上就被冻成了冰块;而鳕鱼却能自由自在地游来游去。在-2℃的水中,鳕鱼的代谢速度相当于热带鱼10℃~20℃时的水平。如果温度上升到6℃时,就会因受“热”而死。

原来在它的血液中含有一种肝糖蛋白质。这种肝糖蛋白质是一种生物大分子,由2个半乳糖和3个氨基酸组成一个单元,许多单元又通过化学键连成一根长长的链条,在血液中盘绕蜷曲成松散的线圈——无规线圈。由于表面张力的缘故,使得这种无规线圈的表面结冰,需要极低的温度。而一旦结了冰,表面的不规则性又会增大。这样反复几次,冰点就会大大降低,鳕鱼便因此具有了极强的抗冻能力。

生物抗冻素的发现,给了科学家极大的启发,假如冰冻确实可以保存生命,那么许多重要的器官(大脑、心脏等)的移植以及垂危病人的抢救等医学问题就可以迎刃而解了。如今,医学上已成功地用局部冰冻损伤的方法来治疗癌症和溃疡,有效利用低温来保存血液、精液等。除此之外,生物抗冻素和低温酶等活性物质的发现及其机理的阐明,使人类有可能通过基因工程的手段来人工控制基因。

“沙漠之舟”的生存奥秘

骆驼素有“沙漠之舟”的美称,它是常年穿行于沙漠地带的人的必备工具,也是他们的忠实伴侣。骆驼之所以在沙漠中受到如此“器重”,与它能耐干旱酷热的特性有关。那么,到底是什么使骆驼有如此能耐呢?

许多游牧民族能在沙漠中生存下来,靠的就是骆驼。骆驼早在几千年前就被驯服,并被用作重要的驮畜。骆驼可以在炎热和缺少水源的条件下,日行30千米以上。同时骆驼的奶、肉、皮对人类都很有用。

骆驼的身体结构非常适应干旱酷热的沙漠生活。骆驼的四肢长,两个脚趾岔开,脚柔软、宽大,脚底有宽厚的纤维质弹性脚垫,有利于在平坦松软的沙地或雪地上行走。它的肘部、膝盖和前胸长着6个角质垫,休息时,蹲伏在地上就不会被灼热的沙砾烫伤。骆驼两眼的长睫毛是双重的,能像帘子一样挡住沙子,不被风沙迷眼。它的耳朵外布满细毛,能阻挡风沙侵入。骆驼灵敏的视觉和嗅觉能让它轻而易举地发现距离很远的水源,带领在沙漠中迷路的人找到水草丰美的绿洲。寒冷的沙漠夜晚,骆驼依靠蓬松的皮毛保暖。炎热的白天,骆驼的体温可以随外界温度的升高而自动调节,避免自己被晒伤。

有的学者认为,骆驼抗旱的关键在于它的驼峰内贮存着大量胶质脂肪,驼峰可以随着气温而增大或缩小。天气炎热时,驼峰里的脂肪被消耗得差不多了,驼峰就变得又低又软;到了秋天天气转凉,驼峰又渐渐鼓起来。骆驼不吃不喝时就靠驼峰里的脂肪氧化分解来补充营养、能量和水分。据统计,贮存在驼峰中的1克脂肪经过氧化后,可产生1.37克水。因此,假定一只骆驼的驼峰中有大约40千克的脂肪,也就相当于骆驼贮存了50多千克的水。

还有学者认为是骆驼的肝脏在起作用,才使得它特别能耐干旱。骆驼的肝脏的作用可以使大部分尿素得到循环利用,这样,骆驼体内流失的水分大大减少,尿中毒的情况也不会发生。

另外,科学界还有一种“水囊”说,这是由意大利自然科学家蒲林尼提出的。他认为骆驼的胃有三个室,其中最大的一个叫瘤胃,瘤胃里有许多肌肉带将瘤胃分隔成几个部分,起到了“水囊”的作用。在取水方便时,骆驼能利用“水囊”贮存一些水;不方便时,则可以取出贮存的水用以解渴。

然而“水囊”说很快就被美国生理学家施密特·尼尔森推翻了。通过解剖,他发现“水囊”其实很小,根本起不到贮水器的作用,而且它并不能真正地与瘤胃的其他部分隔离开。他认为骆驼耐旱的秘密在于骆驼本身经得住脱水。在沙漠中,失去12%的水,人就会中暑死亡,而骆驼即便失去相当于体重25%的水时,也不会妨碍它的生存,只是体重略微下降。对此尼尔森是这样解释的:人失去的水来自血液,人一旦失水,血液浓度就会大大提高,心脏的负担就加重了。而骆驼失去的水却是来源于它的体液和组织,而不是血液,因此不会有什么危险。而且骆驼即使严重脱水,一旦补充水分,就会马上恢复。

尼尔森对骆驼为何耐旱的解释看起来很合理,但也有很多人不同意这种说法,并且似乎也不是没有道理。例如日本学者太田次郎曾写过一本名为《生命的奥秘》的书,他在书中表示,骆驼出色的保水能力才是它耐旱的主要原因。因为骆驼很少出汗,体温也很稳定,只有在最热的时候才稍微出点汗。

最近,科学家又有新的发现:骆驼呼出的空气的湿润度较低。据研究,骆驼独一无二的鼻子是这个系统的关键所在。一般动物在呼气时,由于排出的空气温度和体温相同,肺部的水分被大量带出。而骆驼呼出的空气温度比体温低。由于冷空气比热空气含水汽量少得多,因此,骆驼通过呼吸丧失的水分比一般动物少45%。

尽管目前人类对骆驼为何抗旱已经提出了多种不同的解释,但似乎并没有人能够提出一种足以征服各家学说,彻底解释这一现象的理论。“沙漠之舟”的秘密对于我们而言仍是迷雾重重。

鸭子不怕寒冷的秘密

北风呼啸,天寒地冻,却依然有鸭子在湖面游动,满不在乎地寻觅着食物。正因为如此,古人有诗云:“春江水暖鸭先知。”对此,人们不禁要问:为什么鸭子不怕寒冷?它的脚不怕冻吗?

在家禽中,鸭子是最耐寒的。曾有人做过一个低温实验,鸭子在-100℃的低温中仍能正常生活。经过调查研究,科学家们发现鸭子有着奇妙的适应构造和特殊的生理功能。

首先,鸭子没有汗腺,皮肤中却有肥厚的脂肪层,而这正是理想的绝缘层。这样一来,它就有了天然的“保温设备”。

其次,鸭子遍体的羽毛也有很好的保温功能。在羽毛的保护下,挡住了外界冷气的侵入。鸭子还有一层保温性很好的贴身绒毛。绒羽像棉花一般松软,被人们视为防寒佳品,它的羽轴柔软,羽上的小枝纤弱,不结成羽片。鸭尾巴上的皮脂腺非常发达,能分泌出许多的油脂,也有助于鸭子防寒。羽毛上抹上这种油脂后,羽毛就非常干燥,而且不沾水、不变形。

再次,鸭子的体温比人类的体温高出4℃~5℃,一般都有40℃左右。鸭子的心脏和血管系统发育良好,血液中含有较多的红细胞,红细胞内有相当丰富的血红素。鸭子的血红素不容易与氧发生反应,因此细胞组织中的氧含量很少。这样就加强了呼吸、循环系统的机能。此外,鸭子呼吸很快,每分钟高达20余次,心跳更频繁,比人的心率快4倍,每分钟达250次。鸭子的新陈代谢旺盛,这使得它能够产生大量体热,从而保证了鸭子不怕寒冷。这样,即使是在严冬,鸭子也不会觉得冷。

鸭子即使在寒冷的冬天里也能自如地在湖面上游弋。

另外,科学家发现,许多禽类(例如鸭、雁、鹅等)的足部都有一套奇妙的动、静脉网。动脉血管和静脉血管在这种结构中紧紧地交织在一起,就像一张网。当这张网中有温度较高的动脉血流过时,就发生了热交换,一部分的热量从动脉血传到了静脉血,静脉血将这部分热量带回体内,另一部分热量用来维持足部的温度。这套精巧的系统保持了鸭子的体内热量,它使鸭子的体温恒定,不致被低温冻伤。

在长期的进化过程中鸭子形成了它特有的耐寒特性。人类将野鸭驯化成了家鸭,也就是现在的鸭子。由于饲养条件非常好,骨骼增重了,脂肪变厚了,羽毛也丰满了,鸭子也不再会飞翔,耐寒性随之得到了极大的提高。

通过对鸭子的研究,许多原理也应用到了实际生活中,例如羽绒服、保暖内衣的发明等。

有智慧的猩猩

人类常称自己为“万物之灵”,认为自己是地球上唯一具有智慧的生物,科技的发展更增加了这种自负。然而随着对生物界了解的加深,人逐渐认识到也有具有类似人的智慧的动物。其中,人类的近亲——猩猩就是十分聪明的动物。

猩猩属哺乳纲灵长目,是一种体格高大的猿,包括不少种类,如黑猩猩、大猩猩、红毛猩猩、长臂猿等。其中黑猩猩是最聪明的一种。

黑猩猩分布在非洲中部及西部高大茂密的落叶林中。常见的种类有西非黑猩猩(动物园中常能见到)、东非黑猩猩、中非黑猩猩(也叫侏黑猩猩)。

黑猩猩高1.2~1.5米,重45~75千克。它全身的皮肤呈浅灰褐色或黑色,除脸部之外,均覆盖有毛发。黑猩猩的脑袋较圆,眉骨比较高,眼睛深深地陷了下去,鼻子很小,嘴唇又长又薄,没有颊囊。它的整个面部最突出的特点是一对特别大的、向两边直立起来的耳朵。黑猩猩的手脚粗大,腿比臂短,站立时臂可以垂到膝盖以下。

黑猩猩既吃野菜、果实、谷物等素食,也吃昆虫、小鸟等荤食,而且还捕食蜥蜴、小羚羊、小猴、非洲野猪等,是哺乳动物中标准的杂食性动物。但是,黑猩猩一般只捕食个头小的动物。

黑猩猩在生活过程中,表现出超越其他动物,类似于人使用工具的智慧。比如,它们在使用树枝时,会先将树枝上的枝叶灵巧地剔除干净。为了品尝某些坚硬的果实,它们会用石头将果实砸开。最有趣的是,黑猩猩酷爱吃蚁类,但蚁类老是躲在洞口很小的蚁穴内,手根本就伸不进去。于是,聪明的黑猩猩会用一根小树枝伸进蚁穴去钓蚂蚁。当小树枝抽出来时,上面便沾上了一些蚂蚁。更绝的是,它们还会对小树枝进行加工改造,使它更方便实用。

科学家曾经对黑猩猩是否具有“智能”行为做了很多实验。有一次,某位科学家在一间空房子的天花板上吊了一串香蕉,屋里放了几个空木箱,然后将一只饥饿的黑猩猩关进这间屋子里。黑猩猩看到了那串香蕉,着急想吃,可又拿不到,急得团团转。它东瞧西看发现了木箱子,就连忙把箱子搬到香蕉的下方,站到木箱上去拿,可还是没能拿到。于是,它又将另一只木箱叠在上面,结果还是失败了。最后,它搬来第3只木箱,叠在前两只上面,终于拿到了那串香蕉。可见黑猩猩具有一定的“智能”思维,它可以通过推理和判断来克服一些难题。

还有一次,人们把一张断裂的四脚小凳和一些铁钉、铁锤、木板等放在黑猩猩的旁边。黑猩猩竟用铁锤把木板钉在小凳的断裂处,把断裂的小凳修好了。

黑猩猩使用简单工具的行为是天然形成的。当人类对黑猩猩进行有意识的“教育”后,黑猩猩表现出来的智慧更加惊人。黑猩猩不仅可以模仿人的动作,学会简单的语言,而且能理解人际关系,有很强的适应能力。

心理学家潘妮曾驯养了一只大猩猩,给它起名“可可”。潘妮在可可不到1岁时就教它学手语。没过多久,它竟然学会了“多谢”、“喝水”等手语,一年下来差不多能学会50~60个新词汇。7年以后,可可已经能够使用645个不同的手势词汇了,其中使用无误的手势词汇就有375个。正是通过手语,可可与潘妮能进行较为深入的交流。

偷吃果实的黑猩猩

有时可可吃完晚餐后,还会看一会儿书和杂志。当它看到自己认识的图片时,会用手语说出其名称。当它睡觉时,心理学家把它放在用毯子铺的窝里,可可会说:“这个软。”玩洋娃娃时,它将娃娃的耳朵贴近自己的耳朵,说:“这是耳朵。”潘妮给它一瓶牛奶,可可就高兴地说:“可可喜欢。”

潘妮曾用人类的智力测验来对可可进行测试,她为可可出了这样一道选择题:下雨时该到什么地方避雨?有4个选择:帽子、汤匙、房屋、树。可可回答:“树。”可可的窝是用白毛巾垫着的,潘妮问它毛巾的颜色,它回答:“红的。”而且坚持说“那是红的、红的……”,最后它捡起毛巾上粘着的一丝红麻线,脸上露出了得意的笑。

除此之外,可可还有一定的“记忆力”。有一次,它咬了潘妮。过了3天后,潘妮问它:“你对潘妮做了什么?”它回答:“咬,抓!”潘妮说:“你这样做好吗?”可可答:“对不起,咬,抓。”潘妮又给可可看她手上的伤痕,它看了看说:“错咬。”潘妮又问:“你为什么这样?”它回答:“发了疯。”潘妮再问:“为什么发疯?”它回答:“不知道。”

现在,可可变得更神了,竟然能够描述事物。它知道炉子是用来煮东西的。有一次,它偷吃了一盆葡萄,被潘妮骂了一顿,它还会生气呢。后来潘妮问它:“你做什么错事啦?”可可说:“偷吃。”可可不仅能分辨对错,而且还有自尊心呢。有一次潘妮问:“你是动物还是人?”可可立即回答:“高级动物大猩猩。”

与可可一样,莲娜也是一只聪明的黑猩猩。莲娜不但可以用机器回答人的问话,而且还能自己创造一些新句子,常常让人大吃一惊。有一天,有人拿了一个黄橙,莲娜想吃极了,可是电脑的键盘上没有代表橙的符号,但它懂得各种颜色的字,也明白苹果的代表符号,于是它打出这样的句子:“请给我黄色的苹果。”在场的人都惊奇万分。

在对黑猩猩的认识加深的基础上,人们发现它识别形状的能力非常强,从来不会弄错。科学家们还发现4岁之前的黑猩猩的学习能力极强,甚至比同年龄的小孩子还要快些。可是4岁以后的黑猩猩由于缺乏语言,其学习能力就停滞了。

最近,美国有两位科学家饲养了4只捕获不久的非洲黑猩猩。他们对这4只黑猩猩进行了一次“智力”测验:他们把这4只黑猩猩用铁丝网相互隔开,放进一间屋子里,并将两只一模一样的箱子放在屋子的另一角,参加测验的人分别扮演成“友好者”和“欺骗者”。测验一开始,几个“欺骗者”从箱子里取出香蕉津津有味地吃了起来,几个“友好者”却从箱子里取出香蕉给黑猩猩吃,然后让黑猩猩分别指给人们哪只箱子里有香蕉。黑猩猩指给那些“欺骗者”的全是空箱子,而对那些“友好者”指的却全是有香蕉的箱子。由此可以得出这样的结论:黑猩猩也是爱憎分明的。接着,人们又进行了另一个实验:让“欺骗者”指给黑猩猩空箱子,结果黑猩猩上当了;“友好者”则指给它们有香蕉的箱子,黑猩猩吃到了香蕉。有两只黑猩猩很快知道该信任谁了。当“欺骗者”再次指箱子时,它俩对“欺骗者”的指点先是不理不睬,过了一会儿,它俩就撇开“欺骗者”指的箱子,直奔向另一只箱子去取香蕉。看来,黑猩猩已经能辨别出信任和不信任的复杂关系,它们的“智力”水平还真是不低呢。

由此可见,智慧并非人类所独有,猩猩同样拥有很高的智慧。至于猩猩的智慧到底能达到什么程度,是否还有人类尚未发现的更多智慧行为,还是让我们拭目以待吧。

“筑坝高手”河狸

河狸是在水中活动的珍奇动物,它虽然身材矮小,筑坝的本领却堪称一绝。目前,河狸主要分布在美洲北部,亚洲和欧洲也有一些河狸,但数量很少。

河狸的天敌是狼、山猫、狐狸等动物,它们都不会游泳,更不用说潜水。因此,河狸把窝建在水边。它们的窝从岸上很难发现,其构造非常巧妙。它非常宽敞,能贮存过冬的食物;还有松软的床铺,而且一点儿都不闷,天花板上有透气孔;出入的洞口隐藏在水的下面,这就不怕敌害前来袭击了。河狸先造窝,它在河边选好地方,洞口则开在窝的下方,然后就开始修筑堤坝了。它把树干、石块和泥土堆在坝上,一层层地向上堆,堤坝慢慢地增高了,水位也慢慢地升高了,到了一定的时候,洞口就淹没在水中了。

通常,这样的堤坝有上百米长,1米高。有一条宽1米,深0.5米的运河位于加拿大马更些河的支流的小溪流边,长数百米,运河上有几座水坝都是用树枝和土筑成的。这运河和水坝就是河狸的杰作。美国福克斯山附近的哲斐逊河上的大坝据说是世界上最大的河狸大坝,这条长达652米的大坝高3.6米,基底宽4.5~6米。当然,如此浩大的工程,并不是一两代河狸所能完成的。如此大的坝,所用的木材也应该很多,这些木材从何而来呢?原来,河狸还是砍伐树木的能手。它是啮齿动物,有一副钢锯一般的牙齿,咬断一棵直径为10厘米的树干仅需15分钟。它也能咬断一棵20~30米高的大树。它先咬树干的一面,到一定程度时,再去咬另一面。树快要断裂的时候,它能判断出树会倒向哪一个方向,会迅速地跑到另一边,不至于被树压倒。它伐树不仅仅是为了修筑水坝,也是为了找食物。它以树皮为食物,特别是树干上半部分较嫩的树皮。通过伐树取皮的方法,它即使不爬树,也能吃到可口的食物。

伐好了树木,河狸又是怎样把树送到目的地的呢?聪明的河狸还有一套本领——开凿运河。它会利用水的浮力把木料送到目的地。运河的地势有高有低,它会筑几座水坝在运河上。这样,各段运河里尽管地势高低不同,也能保证都有水。木料被运到一座水坝时,河狸会把木料一端拖上水坝,投入另一段运河中,就这样,身长不到1米,体重不过20~30千克的河狸就能将大的木料顺利地送往目的地了。这种技术,真令人叹为观止。

河狸的外形有点像老鼠,身长头小,流线型的身体披着褐色的软毛。河狸的鼻孔和耳朵像阀门一样,在水中能自行封闭起来。它能在水面游动,强大的肺活量保证它能在水下潜伏很长的时间。它的后肢粗短,脚像鸭蹼一样,在水中划动时,像两支桨;扁平宽阔的尾巴,像舵一样帮助它控制方向。

河狸的家族世世代代对大坝进行维护,所以大坝能维持很多年。水位不断变化,河狸也能相应地做出调整。水位升高时,河狸就会降低坝顶,使水流出,避免水淹没自己的巢穴;如果水位太低了,洞口露出来,河狸就会筑高水坝,或者修复漏水的地方。

许多地方的人们都会借助河狸来控制溪水的水量。美国西部有些地方专门将河狸空运过去,在那里筑堤。这样,既能调节上游的水量,还能使山沟变成肥沃的小河谷。1954年,纽约州熊山公园由于天旱,土地龟裂,但是由于河狸在园内筑坝,使得公园内一片翠绿。鹿、獐、熊等动物也获益于水坝,生活得非常好。

“建筑师”白蚁

白蚁是昆虫纲等翅目昆虫,其前后翅的形状、大小几乎一样,而且翅长远远超过身体的长度。白蚁的样子和习性都很像普通的蚂蚁,可事实上二者并非近亲。白蚁是从2.5亿年前类似蟑螂的生物进化而来的,而蚂蚁则由蜜蜂和黄蜂等距现在较近的生物演化而来。多数蚂蚁像蜜蜂和黄蜂一样有腰部和长而对称的触角,它们全身都为黑色而且很坚硬。而白蚁没有腰,触角短且呈须状,身体灰白柔软。白蚁一般生活在热带和亚热带,而蚂蚁则遍布世界各个角落。

白蚁是一种社会性昆虫,过着集体营巢的穴居生活。白蚁王国的社群由很多等级组成,社会结构异常复杂。

蚁后是白蚁社会中的统治者,它养尊处优,终身担负着延续种族的产卵任务。通常,一只蚁后一生中可产卵达100万枚。蚁王比其他蚁大得多,但个头还是比巨大的蚁后逊色得多。群体中绝大多数是工蚁,它们负责建筑和维修蚁穴,侍奉蚁后、蚁王和兵蚁进食。兵蚁的责任是保护蚁穴,它们有的长着月牙刀形的颚,以便杀伤敌害;有的长着喷壶似的吻,用来喷射黏液,捕捉蚂蚁。工蚁和兵蚁都没有生殖能力。除了蚁后、蚁王外,也有次级蚁王、蚁后,它们在蚁后、蚁王生殖功能衰退或死亡时来“接位”。

这些大土丘是白蚁塔。

非常有意思的是,在白蚁繁殖过程中,如果那时蚁后、蚁王和兵蚁都不短缺,若虫只能长成一只没有生殖能力的工蚁;反之,若虫在一两周内就可发育成一只有生殖能力的成虫或兵蚁。生物学家称,这是由白蚁身上的一种特殊的激素(荷尔蒙)所致。

对于白蚁来说,木头就是“面包”,它们的主要食物是充满纤维素的各类木材。这种怪癖对一般动物来说是难以想象的,然而对白蚁来说,咀嚼那些硬而无味的木头却是正常的生活习性。这是由于在白蚁的肠道里共生着一种白蚁共生原虫——超鞭毛虫。它们分泌的酶可以将木材分解成各种糖类,为白蚁提供能量。然而,这种超鞭毛虫只能寄生在工蚁和兵蚁的肠道中,蚁王、蚁后和幼蚁体内没有这种动物,因此它们只能依靠工蚁用自己肠内的一部分半消化食物来喂养。

白蚁还喜欢吃各种真菌。有些白蚁群体专门在巢内培育真菌。工蚁将木屑、草料、粪便和自己喷出的黏液混合在一起,然后搓成海绵般的小颗粒,将这些小颗粒筑成“育菌圃”。而伞菌的孢子或菌丝体就通过工蚁的唾液及粪便接种到“菌圃”上去,然后工蚁不断地施加肥料——粪便。用不了多久,白蚁们便可以吃到自产的美味食物了。

特别值得一提的是白蚁的建筑本领。它们的建筑“理念”竟然被我们人类用于建造摩天大楼上。

白蚁会对摩天大楼的建造有启发,说来你可能不信,但确有其事。白蚁的巢穴通风极好,温度适中,许多高楼大厦的建造者正是从白蚁身上获得了灵感,建造了很多不用人工空调而使用天然风调节室内温度的摩天大楼。

首先看一下奇特的白蚁的巢穴,它是由生活区和奇特的泥塔两部分构成。横截面为楔形,并且尖头总是朝向北方。塔高3米左右,泥塔的侧壁面积很大,但皱巴巴的表面却能够在早晨和傍晚太阳光斜射的时候,最大程度地吸收太阳的热量。尖锥形的塔顶会在正午太阳直射时因受热面积过小而使吸收的热量减少一些。泥塔中布满空气通道,通道温度会随着太阳光的照射而升高,从而造成空气体积膨胀,并通过通道把空气抽到塔顶,于是新鲜空气便能进入地下生活区部分。白蚁中的一些工蚁还要更聪明一些。它们能够根据自身感受到的巢穴各处温度的不同,要么扩大通道,要么减少甚至堵断通道,从而达到调节气流进而调节穴内温度的目的。应用这些方法,尽管巢穴外面的温度千变万化,但是无论春夏秋冬,也无论黑夜白天,白蚁巢穴中的温度都始终保持不变。

生活在非洲和大洋洲的白蚁能建造比人体还高的蚁塔。这些建筑很像城堡,有各种各样的形状,有圆锥形、圆柱形、金字塔形等,最高的能达7米,占地100多平方米。蚁塔中有无数弯弯曲曲的隧道,长达数百米。

人们从白蚁巢穴的建造和温度调节的原理中受到了启发,并将它应用在摩天大楼的自动控温结构上。这种大楼的角上往往建有作用与白蚁巢穴的泥塔作用类似的圆柱形玻璃塔,通过它形成自然通风。由于玻璃塔的气流通道与各个房间是相通的,所以房间中的新鲜空气可以随时置换进来,而多余的热量也随着塔中的上升气流被带走了。大楼中还配套装有计算机控制系统,如同工蚁的工作,通过感知大楼里的温度高低不同随时进行温度调节。

人类在很多方面都得益于动物的启示,相信在动物们的“帮助”下,人类会生活得更加美好,与大自然相处得更加和谐。

猫有“九条命”之谜

一位纽约城的兽医在他的笔记中曾经记载过一只名叫塞布丽娜的猫,这只猫从32层楼上跌落到地面,却没有摔死,只是摔断了牙齿并受了些轻伤,然后喵喵叫着走开了。

塞布丽娜的故事听起来让人惊奇,却并不稀罕。如果人从这么高的地方跌落下来,后果一定很严重,不但颅骨和背骨会破裂,身体内脏也会出血。人从几层楼的高度跳下,生还的几率就不大了。

从人和其他的动物都会毙命的高度坠下,猫却有可能生还。也许它们被送去兽医院时浑身是血,牙齿摔掉了好几颗,甚至肋骨骨折,但它们仍然可以活下来。看起来,猫是在经历了生死考验之后戏剧般地活了过来。这种事情发生的多了,人们便慢慢开始怀疑,猫是不是真的有九条命。

当然,猫只有一条命,但是它们的确很耐摔,为什么呢?其一,它们比我们人类体重轻很多,所以它们掉在地上受到的冲击也小很多。但这并不是它们的唯一优势。猫与同等大小的动物相比,比如狗和兔子,也更不容易被摔死。

如果猫是四脚朝天从高处落下的,那么它会在最短的时间内扭转身体,以确保落地时四肢着地。它们内耳里的一个器官具有强大的平衡功能,它能够迅速地判断出身体的位置,并帮助身体及时调整姿态,就像是随身携带了陀螺仪。着落时,冲击力会由四条腿吸收。而且猫的四条腿在着陆时会弯曲,这样冲击力就不会直直地沿着骨骼传播,还会分散到肌肉和关节之间,这就更加降低了骨折的几率。

关于猫摔不死的现象还有更加离奇的事实:从高处跌落的猫比从低处跌落的猫更容易生还。在纽约,有些兽医发现,从2~6层跌落的猫的死亡率是10%,而从7~32层跌落的猫的死亡率却是5%。

这又是为什么呢?物体在下落的过程中会加速,所有下落物体(不考虑质量)降落速度每秒钟增加35千米/时,也就是说,在几秒钟之内,猫的坠落速度就会从0增加至160千米/时。

在真空中,两个从高处坠落的物体将同时落地——无论这两个物体质量差别多大。但是在有空气的环境中,由于物体在下落的过程中受到空气阻力,它的降落速度会达到一个终止速度,这个终止速度的大小取决于降落物体的质量和面积,也就是说要看这个物体的质量是不是分散在一块很大的面积上。

在实际情况下,一个平均身材的人从6层楼的高处坠落到地面时的速度大约是190千米/时,而一只普通大小的猫从相同的高度落下,着陆时的速度仅为96千米/时。

除此之外,猫还有一个令人意想不到的优势:下降的过程中,一旦达到终止速度,猫就会稍微放松。如果是短程的降落,可能在到达地面之前还不会达到终止速度。如果是从很高的地方坠落,猫就有足够的时间伸展四肢,直到达到终止速度。此时,猫的身体伸展开来,就像是降落伞。

我们都知道降落伞的功用。上升气体作用在猫身体上的面积更大了,阻力也就更大了,于是速度也就降低了,这正是塞布丽娜从32层楼上坠落却大难不死的原因。

最长寿的信天翁

通常人们把漂泊信天翁列为最长寿的野生鸟类,但是这种信天翁的寿命究竟有多长却无从得知。鸟佩戴的脚环反馈给鸟类学者的信息显示,皇家信天翁和漂泊信天翁这两种最长寿的鸟类至少都能活40年左右。

在繁殖期,信天翁(如本图中这对漂泊信天翁)会联手表演求偶仪式,比如跳一种类似芭蕾的奇怪舞蹈,有鞠躬、刨土、咬喙、发鼻音鸣声等动作。

鸟类专家相信信天翁实际寿命比这还要长,野生的信天翁应该能活到80岁左右(当然许多家养的鸟类由于被关在笼子里远离天敌的威胁,某些个体的寿命可能不止80年)。问题在于信天翁的寿命比脚环的寿命还要长久,历经40年后才被回收的脚环已经完全变形、无法继续使用了。大部分的铝制脚环原本用来是装在鸣禽腿上的。野生鸣禽的平均期望寿命只有8个月左右。

由于信天翁的生活习惯,它才能享受如此之长的生命。信天翁的巢建在南极洲及其四周偏远海域的岛屿上,远远地避开了自己大部分的天敌。

信天翁的繁殖周期也很奇特。幼鸟要一直被喂养到它们体形变得非常巨大为止,此时幼鸟的体重实际上已经超过成年信天翁。这时成年信天翁乘着海风起飞、翱翔天空,在差不多整整1年的时间里沿着海岸线不断飞行。幼鸟则仍然待在巢穴中,靠着体内的脂肪储备生活,直到成鸟返回巢穴为止。

然后原来的幼鸟加入到成鸟的群体当中,准备开始求爱。信天翁的求爱过程也以一种特异的方式来完成,大部分鸟类用鸣叫声求爱,但是信天翁的求爱方式却是用彼此的鸟喙以极高的频率相互拍击,发出“咔嗒、咔嗒”的声响,看上去就好像两个海盗在用刀子决斗似的。

水中安睡的海洋哺乳动物

有的海洋哺乳动物在水域之外睡,有的根本不用睡觉。

一些属于鳍足亚目(比如海豹等)的覆有毛皮和毛发的水生哺乳动物在水下能长时间地活动,有时甚至是在非常深的水域长时间活动。不过,它们依然需要频繁地从大洋深处浮上洋面换气,到附近的海滩、礁石、冰川或是雪洞等处放松、睡觉、换毛、交配和繁殖。它们基本上是为了觅食才会潜入水底。

人们对鲸类动物(比如鲸等)和海牛类动物(比如海象和海牛等)的生活状况知之甚少。鲸是由陆生动物进化而来,却在数百万年前重回海洋。鲸的一生都在水下度过,不会上岸。尽管鲸也需要浮出海面换气,但它们能够换一次气就待在水中很长的时间,有的鲸甚至能一次在水中待上1个小时。

不过,正因为鲸是如此善于屏住自己的呼吸,以至于它们都丧失了非自主呼吸机制,所以鲸必须清醒地控制呼吸过程。鲸不仅要有意识地控制自己的呼吸反射,还要靠自身的意志控制身体上浮到水面换气。不仅如此,由于鲸的喷气孔会自动关闭,因此它们还要有意识地自己张开喷气孔换气。如此说来,如果鲸睡着了或是被打昏的话,它还真有可能会被淹死。

鲸不得不注意自己每一次的呼吸。因而就我们所知,鲸不可能睡得很死。有人猜测鲸在睡觉的时候能够只让一半的大脑休息,另一半则保持清醒,控制呼吸——当然这也仅仅是猜测而已。

海象和海牛喜欢生活在温暖、平静、相对较浅而且水生植被丰富的水域。在那里,它们能浮在水面上或是靠近水面的区域打瞌睡。它们的新陈代谢率非常低,只将很小的一部分能量用于体温调节过程,而且对氧气的需求量极少。海象和海牛还可以沉到水底睡觉或是休息。当它们屏住呼吸的时候,体内大量堆积的油脂和自然的浮力会使它们浮上水面,在水面睡觉。当然,它们也不会睡得很死。

神秘的斑马纹

斑马的外表在动物家族中很具神秘色彩。斑马属于马科,同科动物还有驴和普通的马。斑马生活在非洲,站立时身高1.2米左右。斑马的身高指的是斑马的肩部到地面的距离,马的身高也是这样测量的。

斑马通常以家族式群居的方式生活。一个家族中,有一匹公马、几匹母马以及马驹。许多这样的家庭通常又聚集在一起形成一个拥有上千匹斑马大群落。有时,斑马群喜欢与羚羊群凑在一起,与它们一起四处游荡,寻找可吃的草。

斑马分3种,每一种都拥有自己独特的条纹图案:细纹斑马的肚皮为白色,条纹细,颜色深;山斑马身上的条纹比较粗,在腰背部有3条非常宽的条纹;普通斑马条纹之间的间距比较大,条纹从腹部中央开始,经过背部,再终止于腹部。有时在宽条纹之间的空隙中还有些非常细的“影条”。

斑马家族中曾经还有一位成员,叫做斑驴,斑驴的样子与现存的其他3种斑马非常不一样。斑驴的条纹只分布在头部、颈部和身体前部的1/4部分,而身体的后部分是纯棕色的。由于人类的过度捕杀,19世纪早期,斑驴从地球上彻底消失了。

斑马的条纹有什么作用呢?它能够帮助斑马逃脱猎食者的追捕。如果有狮子想把斑马当做晚餐的话,斑马的条纹可能会迷惑它。

在动物的世界,有些动物选择了与环境相同的颜色作为自己的肤色。比如绿色昆虫一生中大部分时间都待在树叶上或草地里,绿色的外表使它的身体与周围环境融为一体,很难被天敌发现。

另一些动物,比如树蛙和环斑蛇,采用了“混隐色”来保护自己。斑马也是其中一员。

可以想象一匹普通的黑马站在你的眼前,单一的颜色在背景的衬托下使得它的轮廓格外鲜明。当你清楚地辨认出马背的曲线和身体的形状时,毫无疑问,这就是一匹马。

但斑马的外表就比较迷惑人了,黑白相间的条纹打断了轮廓线,这也就隐藏了斑马的体形。当斑马奔跑起来之后,移动的图案更加具有欺骗性。如果狮子看不清眼前的东西是什么,它就不会认为这匹斑马可以成为自己的晚餐了。

条纹图案是如何形成的呢?科学家们认为,斑马的祖先与现在普通的马类似,身上没有条纹。关于斑马祖先外貌的猜想众说不一,但大多数都认为没有条纹的斑马应该是深色或是黑色的(起初,斑马很可能是黑底白纹,而不是现在的白底黑纹)。

斑马条纹的形成过程有可能是这样的:由于基因突变,一些小马驹生出了浅色的条纹。因为这些条纹起到了保护的作用,所以带条纹的马就更容易存活下来,进而生出更多带有条纹的小马驹。这又是一个自然选择的例子。

随着一代又一代的筛选和进化,带有条纹的马驹越来越多,最终进化成了今天的斑马。

抹香鲸的惊人潜水能力

拥有“海上巨无霸”之称的抹香鲸是海洋中的潜水冠军,海里的其他动物都难以与之相媲美。抹香鲸屏气潜入水下的时间可以长达一个多小时之久,而且其潜水深度可达2200米。它的潜水时间之长,入水之深都令人惊叹不已。科学家们对抹香鲸充满了好奇,为什么它会有如此惊人的潜水能力呢?

抹香鲸

据海洋生物学家考察,抹香鲸是一种生活在海洋中的肉食性哺乳动物,它的主要食物是生活在深海中的头足类动物,例如乌贼等。大王乌贼个头很大,已发现的长达17米的乌贼伸展开来的触角足有6层楼高。与这些庞然大物搏斗对于抹香鲸来说绝非易事。抹香鲸经常潜入深海来捕食这些动物,因此,时间一长,它练就了一身深潜的好本领。鲸的呼吸系统也随之发生了相应的变化,其右鼻孔通道的容量差不多与肺相等,演变成了一个空气贮藏室。因此,抹香鲸的肺容量可以说增加了一倍。

人类在潜水时不能像抹香鲸那样下潜到如此深处,在海中更不能逗留过久。潜水员上浮时也不能太快,否则就会使得压力骤降,导致组织遭到破坏或神经受压,引起血管闭塞或麻痹,甚至死亡。然而,令人感到不解的是,抹香鲸却能自由地下潜和上浮,它下潜、上浮的速度甚至达到每分钟120米,也毫无不适之感。那么,为什么抹香鲸能自由地下潜和上浮而人却不能呢?

原来,鲸类在潜水时,胸部会随着外部压力而进行调节。压力大时,肺部会随着胸部收缩而收缩,因而肺泡就不再进行气体交换,防止氮气自然溶解到血液中去。这就是一位名叫斯科兰德的科学家于1940年创立的“肺泡停止交换学说”。

我们期待着人类有一天也能像抹香鲸一样自由地上浮和下潜,希望科学家利用鲸的“肺泡停止交换”原理,早日研究出适用于人体的肺泡停止交换器。