书城科普读物破译奥秘大世界丛书:破译神奇生物之谜
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第9章 动物之谜(3)

某些鸟却能做胜利的跨越,跨越那些被人类视为生命禁区的高空。这不由得引起了人类的关注。对于高空飞行鸟类的研究,由于受技术和仪器的限制,科学家们只有借助风力试验筒模拟高空的环境来进行研究。在风力试验筒内,当气温幅度在36℃~-20℃时,飞行的鸟儿不受气温的影响,这是因为“普提拉运动反应”在起作用,即鸟的羽毛纹路之间挤压出来的空气能改变羽毛的比热。在飞行的大多数情况下,鸟类产生的热量都是过剩的,通常需要通过收紧羽毛来散发热量。鸟类在6000米高空飞行时,对能量的需求是静止状态时的14倍,这主要是靠体内的脂肪直接氧化提供的,而不需要将其先转化为碳水化合物再氧化产能。在鸟的体内,碳水化合物的储备很少,只能维持几分钟的睡眠时间。

有人认为,某些鸟能在高寒和稀薄的空气中飞翔,是因为它们身上有一种神秘的要素,这种神秘要素能够指引它们选择航向,预测变幻莫测的高空气象。据说喜马拉雅山的登山考察队有时会利用仙鹤的行踪来决定登山的日程。这种仙鹤出现时,一般可以预示连续几天都会是好天气。这对登山队太重要了,因为该地区最多见的天气是雨雪风暴,人秋之后大概只有10来天好天气,十分难得。仙鹤的出现无疑给登山队带来了福音。另外人们发现,仙鹤在飞越世界高峰时,是贴着冰河的雪面向上飞的,跟人登山一样,一点一点地升上去。其路线几乎与登山队选择的路线一致。很显然,仙鹤知道利用冰河的上升气流以节省体力。然而人们在选择最佳路线之前,是做了大量的综合分析的。仙鹤是怎样把握路径的最佳方案的呢?它们又是怎样测天气的?这实在是难以解释。

不是所有的鸟都要飞越世界高峰,但是只要是超越一定的高度,就不约而同地要解决高空缺氧的问题。据一些科学家分析说,鸟类和人类一样,在缺氧的情况下,会进行“过度换气”,但效果却不一样。鸟类进行的是双流呼吸:肺部——气囊——肺部。在6000米高空,氧气含量仅为海平面的1/2,而鸟类在此高度飞行时,能将呼吸频率增加5倍,吸入空气的量增加2倍,脉搏频率增加1倍,动脉和静脉中的含氧量增加2倍。这样,鸟类肺部和心脏的效率能增加15~23倍。当鸟类处在很高的海拔条件下,流入脑中的血液流量并不会减少,而同样条件下,哺乳动物的脑血流量比正常时要减少50~70%。

过度换气的有效作用是使肺快速吸进更多的空气,这样就可以把大量的氧输送到身体的各个部分,特别是大脑。在通常情况下,大脑损坏的直接原因,就是因为脑血管在过度换气时开始收缩,变得比正常时狭窄,因而减少了对大脑的供氧,脑细胞没有足够的氧气补充,就会加速死亡。然而鸟类在相同的情况下却成功了,有人把成功的秘诀归结为鸟类的大脑,因为它们在过度换气时不会发生脑血管收缩现象,所以可以战胜人类认为难以承受的极限。

可是,这里还有一个问题没有弄明白,那就是鸟类拥有怎样的控制机制,使得它们在过度换气时仍能保持正常的脑血流量。

有人凭借人类在一定的海拔高度所积累的经验说,鸟类之所以能战胜复杂的气流、高寒、缺氧等等不利条件,仅有过度换气方面的特殊功能还远远不够。人或其他哺乳动物在那些不利条件下,由于缺氧会导致体内所有的功能发生紊乱,酸碱失衡,更何况面临的不单是缺氧,还有其他危及生命的因素同时袭来,如奇寒,复杂的气流冲击,料之不及的冰雹、风雪等等,因此必须具备综合性的应变能力才行。鸟类作为成功者,一定有一整套合理的、科学的应变装置。只是这套“装置”藏在什么地方还不被人类认识。

综上所述,鸟类拥有战胜高空的超凡绝技,是一个对人类有启示作用的自然之谜,人类在自然界的探索中,的确面临一系列难以逾越的界线,这些界线有时就是生命的禁区。从对鸟类能力的认识中,我们可以看到,探索鸟类的能力,将会有助于人类拓开更新的领域。假如有一天人类解开了鸟类战胜高空的谜底,弄清楚了它们机体内构件装置的密码,那么科学的前景又会是怎样的呢?

孔雀开屏之谜

孔雀是世界上有名的观赏鸟。它的老家在南亚,欧洲的孔雀是由印度传过去的。

孔雀家族有两种成员,一种叫中国孔雀,又叫真孔雀或绿孔雀,生活在我国云南西双版纳和东南亚;另一种叫印度孔雀,又叫蓝孔雀,生活在印度和斯里兰卡。中国孔雀和印度孔雀的样子差不多,只是中国孔雀的外型稍小一点。但它们头上的羽冠不一样,中国孔雀的羽冠像一把突起的镰刀,而印度孔雀的羽冠像一把展开的折扇。

从前人们有一种误解,认为长着漂亮羽毛、会开屏的孔雀,一定是孔雀公主。事实却不是这样。

雌孔雀跟雄孔雀站在一块儿,很不相称。雌孔雀全身的羽毛是灰褐色的,点缀着不规则的暗色斑纹,像是个灰姑娘。而雄孔雀则像个漂亮的白马王子,它头上长着6~7厘米的羽冠,面部露出金黄色和天蓝色的色泽。在丰满的绿色羽毛上,镶嵌着黄褐色的横纹。特别让人喜爱的是它那像裙带一样整齐的尾羽,每枚尾羽上都有宝蓝色的眼斑依次散列着,两边分披着的小羽枝,像一根根金绿色的丝带,闪烁着古铜色的光泽,被人称作“天使的羽毛”,跟传说中的凤凰羽毛比起来,一点儿也不逊色。

凡是到动物园游玩的人,都会被雄孔雀华丽的羽毛所吸引,特别是雄孔雀开屏的时候,只见它展开漂亮的尾羽,如同一把巨大的碧纱官扇,又像是一面锦缎般的屏风,更加吸引游人的注意。

孔雀为什么要开屏呢?

有的动物学家认为,要回答这个问题,就应该先了解孔雀在什么时候开屏最多。

每年的4~5月间,是孔雀开屏最多的时候,同时也是孔雀的繁殖季节。德国动物学家梅克肯定地断言,孔雀开屏是求偶的需要。通过对孔雀生活习性的长期观察和研究,他曾不止一次地发现,每到繁殖季节,雄孔雀的羽毛就会焕然一新,在山脚下开阔的草丛或者小溪,竖起美丽的尾羽,然后展开自己华丽的彩屏,紧紧跟随在雌孔雀的身后,得意洋洋地走来走去,而且还不时翩翩起舞,向雌孔雀求爱。我国的动物学家也认为,雄孔雀的这种动作不是偶然的,它是动物本身生殖腺分泌出的性激素刺激的结果。随着繁殖季节的过去,这种开屏现象就逐渐消失了。

但另一些学者认为,孔雀开屏以后,张开的尾羽上许多艳丽的“眼点”,是用来迷惑、吓唬敌人的,这样一来,孔雀就不容易被敌人捉住了。他们指出,孔雀开屏的目的,就是告诉要捉它的敌人:“我可不是一般的鸟,不要打我的主意!”如果敌害被它的形象迷惑住了,雄孔雀就趁这个机会逃走。

我国的动物学家也认为,游客鲜艳的服装和大声谈笑,也可以刺激孔雀,引起它们的警惕和戒备。这时候的孔雀开屏,也是一种示威、防御的动作。

到现在为止,这两种观点还在继续争论之中,孔雀开屏到底是什么原因,目前还没有定论。

妙趣横生的动物世界

动物的“生物钟”之谜

在美国的黄石森林公园,有一种野生的灰熊。为了揭开它的冬眠之谜,美国的葛莱德兄弟组成了一支考察队,来到灰熊出没的地方。

这支考察队包括生物、医学和物理等方面的科学家。他们配备了精良的仪器,并且第一次采用了空间科学的最新成果,利用生物无线电远程观察技术对灰熊进行观察。他们先在灰熊经常出没的地方挖一些陷阱,在捉到灰熊以后,就先给它射入一颗麻醉弹,等灰熊昏睡的时候,再把编有号码的塑胶标竿插进熊耳朵里,接着就给它称体重,量身高,最后再给它套上一个塑胶圈。这个塑胶圈可不简单,里面装着微型无线电发报机,能够发出各种无线电信号来。

等这些被俘虏过的灰熊醒过来的时候,它们已经回归大自然了,它们脖子上的塑胶圈会发出各种信号,考察队员根据这些信号,就能观察它们的一举一动。

这是一些被跟踪的灰熊。,

当冬天来临,天气突然变冷的时候,灰熊就开始做过冬的准备了。

灰熊先生很是讲究,去年过冬的旧洞就不要了,必须挖新的。它们有的在北面的山坡上,有的在峡谷绝壁的大树底下选择地方,开始挖起新的洞穴来。新居建成以后,再往里面铺上一些松树枝,这样,就可以舒舒服服地过冬了。

越冬别墅落成以后,灰熊们就无事可做了,它们拖着肥硕的身子,懒洋洋地在原野上散着步,一边走,一边打着呵欠。它们开始离开猎食的低地,独自向深山老林中走去。

科学家们通过熊脖子上塑胶圈里发出的信号,发现灰熊的新陈代谢变慢了,这是冬眠前的第一个迹象。它们摇摇晃晃地迎风前进,穿过落满树叶的丛林,找到不久前挖好的洞穴。等北风怒吼,大雪纷飞的时候,它就一头钻进洞里,倒在树枝上,用爪抱着脑袋,蜷缩着身子,发出低沉的吼声,然后就昏睡起来。这时候,熊的体温下降,心跳和呼吸减慢,冬眠开始了。

经过多年考察,科学家们了解到灰熊的一些生活内幕。

有一年冬天,北风呼啸,暴风雪来临了,灰熊向峡谷地区慢慢走去。考察队的科学家们估计,灰熊该进洞了。没想到,它们来到洞穴跟前,却没有进洞。灰熊好像觉是还不是冬眠的时候,就继续修起它的越冬别墅来。过几天,太阳出来了。天气转暖,地上的积雪也融化了。灰熊先生的预测果然灵验。

不久以后,又一场暴风雪降临到黄石公园。灰熊先生好像觉得,应该冬眠了。科学家们果然接收到有节奏的信号,这些信号是被跟踪的灰熊身上发出的,表示它已经冬眠了。

科学家们研究了大量资料,认为灰熊身上有一种神秘的“生物钟”。灰熊还有一套察觉地球“脉搏”的本领,这些“脉搏”包括气温、气压、降雪、猎食困难等等,这些因素能拨动灰熊的“生物钟”当天气变冷的时候,生物钟敲起第一次“钟声”,灰熊懒洋洋地打着呵欠,开始挖洞,准备冬眠;当第二次“钟声”敲响的时候,灰熊就独自活动了,它漫步山林,可是不马上进洞;等到第三次“钟声”响过之后,灰熊才钻进洞里,开始冬眠。

让人迷惑不解的是,第一次大雪以后,灰熊为什么不进洞呢?它是怎么知道地球的“脉搏”的呢?这还是一个猜不透的谜。

万蛙聚会与万蛇朝圣

每年冬春时节,在南岳衡山的广济寺的冰雪世界里,都要出现奇特的万蛙聚会。

广济寺位于祝融峰下,群峰环绕,古木峥嵘。一年一度的石蛙聚会就发生在寺前的水田中。

立春前后,成千上万的石蛙纷至沓来。有褐色的、黄色的,也有棕色的、黑色的。有的大如小碗13,有的则小似大花生。起初时或成团嬉戏,相互调情;或首尾相咬,围成圆圈;或前呼后拥,摆成长龙。然后蛙盖蛙,层层堆叠,形似宝塔,或大或小,或高或低,最高者达1米左右。

石蛙产卵也在聚会时。蛙卵如黄豆般大小,密密麻麻、弯弯曲曲地摆列成一条条长线,像蜘蛛网一样布满水田。南岳一年一度的石蛙聚会,多则半个月,少则好几日。然后,石蛙就会突然在一夜之间散去,留下满田的蛙卵。到阳春三月,蛙卵便开始孵化。

冰天雪地的高山田野为什么会出现这种蛙会奇观?这又是一个尚待揭开的谜。

与万蛙聚会可以比美的是万蛇朝圣。

希腊西部塞法罗尼亚小岛上两个村庄的居民,每年8月6日都要聚集起来,站在一块大岩石前,等待一个奇迹出现。

这一天,成千上万条黑白相间的毒蛇,从石缝中爬出来,向山下教堂爬去。它们在那里逗留到8月15日,再不约而同地从教堂里出来,各自爬回原来的地方,直到第二年的8月6日又才再出现。当地人称这种蛇为“朝圣”蛇。这种朝圣蛇与当地毒蛇是近亲,唯一不同的是,它们头上有一个细小的十字架花纹。

这种头上有十字架花纹的蛇为什么会每年按时去教堂“朝圣”呢?这既令人感到有趣,也让人困惑。

蚂蚁王国:人类奴隶社会的缩影

蚂蚁王国的社会结构与人类早期奴隶制很相像,但似乎温和得多。这一具有严密社会分工的小小王国很有一番神奇色彩!

在蚂蚁王国中有一个怪现象:一个没有蚁后的部落会整个地死去。因此,很多蚂蚁都有接纳其他蚁后的习惯。尤其是在没有自己的能生育的蚁后时,这样做,可以使相邻的蚁群都能繁殖一代。这在生物学上具有“连环保”的意义。

蚂蚁这种奇特的求生本能,是通过什么方式进化而来的呢?昆虫学家们把接纳其他蚁后这一怪现象,称为“收义女”。令人感兴趣的是,新蚁后的后代长大后,接纳这个蚁后的蚂蚁就带着全家老小——卵、蛹和幼虫迁到新的地方去,重新建立起自己的独立的蚂蚁王国。

有一种红蚁是公蚁的“奴隶主”。它的颜色接近鲜红,腹部呈棕褐色。红蚁一般喜欢在腐朽的树墩中筑巢。深棕蚁和红棕蚁是红蚁的“奴隶”。如红蚁接纳红棕蚁的年轻蚁后居住在自己的巢中,红棕蚁就会大量繁殖起来,使得好客的主人家成员日趋复杂。到冬季红蚁与红棕蚁就会分开,来年春季它们又重新联合起来。

红蚁收纳新蚁后,并不是为了奴役他人,往往是在红蚁涉于灭绝时才这样做。新蚁后为它们繁育后代,其中必然出现新蚁后,于是濒于灭亡的家族就得救了。

与人类相似,在蚂蚁王国中也有小偷和强盗。在前苏联草原地区有一种小偷蚁,它们小而敏捷,性情勇猛狠毒,经常偷袭忠厚的红蚁巢。它们通过挖暗道的方式偷偷钻进红蚁巢里,抢夺其幼虫和蛹为食。红蚁即使追上这伙“强盗”,也拿它们没办法。

蚂蚁王国的这些有趣的现象是怎样进化来的呢?

蚂蚁不仅有着自己的“小王国”,而且就是小小的蚂蚁本身也奥妙无穷。有些科学家对蚂蚁能准确返回自己的巢里,很觉奇怪,因此推测它体内一定有某种“时钟”。

瑞士苏黎世大学昆虫学家维纳尔和兰弗郎科尼,对生活在突尼斯沙漠地区的一种大蚂蚁作了一次有趣的实验。这种蚂蚁中的工蚁在离室几百米以外的地方觅食时,都是单独行动的。它们的奇特之处在于,它们不是用芳香物质在沿途作标记,而是利用太阳作为“指南针”。

我们知道,许多昆虫都利用体内的天体定向器来保持正确的方向。然而主要定向标——太阳在天空中的视运动是不均衡的,中午是早晚的4倍。这样要利用太阳作定向标,昆虫们就要时刻随着太阳的变化而不断修改对太阳的方位角,以弥补太阳视运动的不均衡。这就要求昆虫具有某种“时钟”。