书城科普奇妙的大自然:360°亲近大自然
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第2章 “调控生命节律的隐形巨手”——生物与生物钟

小问号

早晨、中午、晚上这三个时间段吃饭规律一般不能破坏,一旦破坏,就会有“人”提醒您“该吃了”,吃到一定程度,又会有“人”提醒你“可以了”?它就是生物钟,被科学家称为“调控生命节律的隐形巨手”。在大自然中,许多生物(包括动物、植物等)体内的活动也有一定的规律,它们也有自己的生物钟。许多植物开花时间就非常有规律,像蒲公英大约在早晨5时开花,半枝莲大约在10点,万寿菊大约在下午3点,烟草花大约在晚上6点……不同时间开花的花草,可以组成一个为人类报时的“花钟”。动物体内生物钟现象的例子更是数不胜数。那么,人类什么时间发现了生物钟?这一发现对人类生活产生了什么样的影响,或者说,有哪些妙用?

大自然中有一些奇妙的现象,让人类着迷:在海滨的沙滩上,生活着一种招潮蟹,每当潮水涌来时,它躲在洞穴里休息,潮水退却,又准时从洞穴中爬出来活动,对涨潮、落潮的时间把握得好像非常准确——潮汐时间每天恰好向后推迟50分钟。小小招潮蟹对这个时间好像永远铭记在心,不会忘记似的,所以它的活动才那么准时准点!有一种哺乳动物,名叫鼯鼠,白天躲藏在树洞里休息,黄昏时分钻出洞穴活动,通宵达旦地从这棵树上跳到那棵树上觅食。鼯鼠的活动非常有规律,只要白天的光线暗到一定的程度,它便会匆匆忙忙地钻出来呢!还有令人作呕的蟑螂,它的活动周期与黑暗的到来也是密切相关的。它最活跃的时间是傍晚。如果拿它做实验,通过灯光把白天变成黑夜,把黑夜变成白天,蟑螂的活动也就会跟着改变。

在南美洲的危地马拉有一种第纳鸟,它每过30分钟就会“叽叽喳喳”地叫上一阵子,而且误差只有15秒,因此那里的居民就用它们的叫声来推算时间,称为“鸟钟”。在非洲的密林里有一种报时虫,它每过一小时就变换一种颜色,在那里生活的家家户户就把这种小虫捉回家,看它变色以推算时间,称为“虫钟”。在南非有一种大叶树,它的叶子每隔两小时就翻动一次,因此当地居民称其为“活树钟”。不仅如此,据美国最新的《自然》杂志介绍,某些单细胞生物体内不仅存在生物钟,而且这些生物钟十分精确。

……

早在19世纪末,科学家就注意到了生物体具有“生命节律”的现象。20世纪初,德国内科医生威尔赫姆·弗里斯和一位奥地利心理学家赫尔曼·斯瓦波达通过长期的临床观察,揭开了其中的奥秘。原来,在病人的病症、情感以及行为的起伏中,存在着一个以23天为周期的体力盛衰和以28天为周期的情绪波动。大约过了20年,奥地利因斯布鲁大学的阿尔弗雷特·泰尔其尔教授,在研究了数百名高中和大学学生的考试成绩后,发现人的智力是以33天为波动周期的。于是,科学家们将体力、情绪与智力盛衰起伏的周期性节奏,绘制出了三条波浪形的人体生物节律曲线图,被形象地喻为一曲优美的生命重奏。到了20世纪中叶,生物学家又根据生物体存在周期性循环节律活动的事实,创造了“生物钟”一词。

从生物的生物钟的发现,到人体生物钟的揭秘,虽然经历了漫长时间,学者们付出了艰辛劳动,但是这一成果对人类来说是非常重要的,与人类的生活生产,甚至社会的进步密切相关。医学家从人体生物钟的研究中发现,药物在不同的生物周期中起的作用也不同,像糖尿病人在上午4时对胰岛素最敏感,人得传染病最可能死亡的时间是早晨5点半左右。生物学家利用生物钟来消灭害虫,如:用除虫菊消灭苍蝇在下午3时最有效,诱杀蟑螂最好是在下午5时,等等。生物钟这一现象的发现,对从事栽培学、畜牧学、生理学及航天航海研究的科学工作者,都有许多十分有益的启迪。

“小档案”

宇宙飞船在飞离地球后,四周是几十亿颗亮闪闪的星星,地球上的昼夜交替、气压变化、温度起伏及其他的原因都被远远地抛在脑后,航天员的生物钟全给拨乱了。航天员的睡眠是受人体的生物钟来控制的。由于外界环境改变,人体的生物钟也改变,所以航天员必须接受严格的训练,严格遵守制度,按规律作息,并通过一定的外界刺激,有节奏地作用于宇航员,让人体符合地球上的24小时循环,从而保证航天员在航天飞行中的睡眠。