书城科普世界科普故事精华:科学之谜故事卷
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第19章 未解篇(9)

夜蛾小巧精良的“电子对抗”装备,引起了科学家们的注意。他们要研究夜蛾是如何发射超声波以及它的绒毛是怎样吸收超声波的。如果这些自然之谜被彻底揭开,应用到军事技术上,就会发挥出意想不到的防卫和攻击能力,来夺取未来战争的胜利。

靠鸣声辨别亲疏的动物

为了探索鸟类是怎样从鸣声识别亲缘关系的,鸟类学家海斯和他的学生研究了雌野鸭的孵卵过程。他们把微型麦克风安放在野鸭巢的底部,然后跟录音机相连。他们发现,孵卵的雌鸭在开始孵卵的第四个星期发出“嘎嘎”较微弱的低声鸣叫,每声只持续150毫秒。这时,被孵化的卵里边发出“叽叽”声。起初,这些声音很小很小,随着时间推移,野鸭的鸣声越来越频繁,卵里的“叽叽”声也愈来愈高,随后小鸭就出壳了。在雏鸭出生后二小时,两种鸣声增加了4倍。雏鸭出生后的第16~32小时,雌鸭离巢游向水中,它发出急促的呼唤声,每分钟快达40~60次。于是小鸭纷纷出巢,跑向母亲。由此看来,雏鸭在卵内孵化的过程里听觉起主要作用。雏鸭出壳后,视觉、听觉一起作用,使雏鸭进一步认识母亲。

崖燕大群大群地在一起孵卵,峭壁上的鸟巢密密麻麻。老崖燕是怎样认出自己的子女呢?实验证明,若向附近的空巢放送雏燕叫声的录音,老鸟每次都只向自己雏鸟的叫声飞去。当然识别是相互的,老鸟在听到雏鸟的叫声时,也会发出鸣叫,雏鸟听到后,会叫得更加起劲。

在美国西南地区一些岩洞里,栖息着7000万只无尾蝙蝠。母蝙蝠喂奶时,有可能会喂错吗?美国生物学家麦克拉肯和他的助手做了实验,他们从洞里密密麻麻的、正在喂奶的800万对蝙蝠中抓走167对,随后对每对蝙蝠的血液进行基因测定。结果发现,约有81%的母蝙蝠喂的正是自己的子女。原来,母蝙蝠在喂奶前,先要发出呼唤的叫声,再根据小蝙蝠的回答来判断是否是自己子女,还要进一步用鼻子嗅,在确认是自己的子女后才喂奶。

海豚为何是游泳健将

海豚平常的速度每小时可游40~48千米,当它全力前进的时候,就可以达到每小时80千米。因此人们便把海豚称为海洋里的“飞毛腿”。

但科学家们认为,根据海豚的自身特点及形体,它的游速怎么也不能超过20千米/小时。如果海豚的游速超过了它的肌肉所能承受的限度,只有在以下两种情况下才能得以实现:一是海豚的肌肉具有超自然的高效率,比一般哺乳动物强6倍;二是它采用某种奇特的方法减少阻力。

科学家证实了海豚的肌肉没有特殊的构造,当然也就不具备超自然的高效率。那么,它的超速动力源究竟来自哪里呢?

有人把研究的焦点放在海豚那流线型的体形上。为了证实这种假说的可能性,便做了一个海豚的模型,从体型到体表都与真海豚别无二致,另外在模型上还安上了与海豚尾鳍所产生的推力相同的推进器。实验的结果却让人大失所望,它与海豚的速度比起来要慢得多。

有人认为海豚的游速与其皮肤有关。据分析,它那光滑的皮肤可能会分泌一种润滑物质,用来减少水中的阻力。可后来经研究发现,海豚没有皮脂腺,无从分泌润滑物。

后经科学家们进一步研究发现,海豚的皮肤分上下两层,有很好的弹性。上层皮肤在受到水的压力时,会根据水压的程度而变得凹凸不平。当海豚进入高速运行时,身体振动所引起的紊流就会在皮肤的凹凸变化中得到调整,这样就能大大减少阻力。有人根据这种说法,研制了人造海豚皮,把它贴在鱼雷模型上,结果相当令人满意,其受阻情况比普通模型减少了60%。

鱼眼视物的秘密

眼睛能看到物体的范围称为视野,视野的大小以视角的度数表示。人眼垂直方向的视野为134度,淡水鲑鱼为150度;人眼水平方向的视野为154度,淡水鲑鱼为160~170度。鱼眼视野大是由于水晶体大,并且突出而能接受更大角度射来的光线的缘故。人的眼睛生长在正前方,双眼视野为120度;鱼的眼睛长在头的两侧,双眼视野仅为20~30度,或者没有双眼视野。眼长在侧面的鱼类,视觉近于平面的视野范围,因此能同时看清前后的物体。但是,由于鱼眼不能调节,头前和身后一定区域是看不到的,也就是头前无视区较大。

由于水与空气折射率不一样,陆地上物体的光线折射入水中后,鱼眼感觉的距离比实际距离要远得多,如果物体很低,由于折射和水面的反射作用,鱼是看不到的。

由于鱼眼的水晶体呈球形,曲度又不能改变,因而大部分鱼是高度近视,一般只能看清30~40厘米远的物体,至多也不过10~20米。

生活环境不同,鱼眼的适应形式也不同。例如,生活在沿海的弹涂鱼,眼突出,角膜相当弯曲,水晶体稍扁平,视网膜上圆锥细胞多,适于离水在空气中观察物体。四眼鱼的眼球分成两部分,上部分观看空中物体,下部分观看水中物体,当它在水面游泳时,空中、水中的食饵,均逃不出它的视线。生活在深海的后肛鱼,眼呈圆筒状,像望远镜一样。生活在深海的柄眼鱼,眼窝区向外突出,变成长柄,眼生长在柄的前端。这些都是其长期适应环境的结果。

鲸是陆地动物吗

几年前,以美国密执安大学菲利普·金格里奇教授为首的古生物学家探索队,在亚洲巴基斯坦的喜马拉雅山脉的山麓小丘处,发掘出一些奇特的古鲸化石遗骸,经过多年的精心研究,最近确认它是古代四条腿的陆生鲸,从而提出地球上曾经出现过陆生鲸的理论。

金格里奇等人发掘的古鲸化石遗骸,经研究具有五千万年的历史,它是头骨的一部分,包括:几颗牙齿;一个遗留得十分完整的中耳,经测量有1.8~2.4米长,重达157.5公斤;一个狼形的吻部,其中一只腭上还生长着数枚尖利的三角形牙齿。他们根据获得的这些化石标本的研究,推测这种祖先古鲸原来生活在陆地上,以后才逐步迁移到近海岸生活,取食于兽肉和鱼类。最后被沿海丰富的鱼群所吸引,促使它们渐渐地向海洋靠近,改变了生活习性和形态构造,把海洋变成为自己的家乡。

金格里奇等人认为,今天生活在水中的现代鲸类,是由古代的四条腿的陆生鲸演变而来的。因为在他们所获的化石标本中,中耳是最有说服力的证据了。他们分析后,发现古代陆生鲸具有明显的耳鼓,左右耳骨彼此分离,这就确证了它们是生活在陆地上的。因为现代水生鲸类没有明显的耳鼓,仅存在着退化的耳鼓残迹,而且左右耳骨是相连在一起的,所以水生鲸类能够分辨出水下声音发源的方向。

目前金格里奇等人的这一发现,还没有得到国际古生物学界的公认。有的学者赞同他们的观点,认为现代的水生鲸类可能是由古代陆生鲸发展而来的;有的学者认为他们发现的古代陆生鲸,可能是鲸类进化史中的中间类型;有的学者则对这一发现表示怀疑,认为获得的化石材料太少了,不足以说明问题。

螃蟹为什么横行

螃蟹为什么横行呢?这还得从螃蟹的老祖宗说起。

研究地质历史上地球磁场变化规律的科学,叫古地磁学。在地质历史时期,地球磁场常有改变的现象,甚至磁南极和磁北极也发生倒转。正如乐府诗中所说的那样:“天翻地覆谁得知,如今正南看北斗。”英国古地磁学家布莱克特等测定,2亿年来,英国由低纬度向高纬度漂移着;北美大陆相对于欧洲大陆向西移动了24经度。从距今69万年到243万年,地球磁场和现在基本相反,再往前,从243万年到332万年,地磁场方向又与现在基本相同;再往前又是相反。

地磁场的倒转,往往造成古生物中某些种属的生活习性改变,甚至灭绝。地质学家通过对各大洋洋底的调查,发现地层中有些虫化石的绝灭与地磁场转向是一致的。还有人认为,距今280万年以来,地面上生物之所以大量绝灭,这正与当时地磁极的频繁转向有关。

现代地磁测量认为,近100多年以来,地球磁极正在移动。螃蟹横行的道理就在于:它是一种出现很早的节肢动物,它的祖先曾经历过多次地磁场的倒转。而每次地磁场的改变,都使螃蟹内耳中用来定方向的小磁粒跟着改变,甚至失去定向效应,从而使其经纬不分,只得权且横行。直到今天,螃蟹的后代还是横行的。如果地磁场继续改变,螃蟹也有直行的时候。

生物中除螃蟹横行外,还有墨鱼的倒行、海龟的回游、候鸟的迁徙等,都与地磁场及其变化密切相关。

鲸与海豚集体登陆

在澳大利亚,有人认为这是鲸为了躲避鲨鱼,企图在多石的海湾中找到庇护所。1995年4头抹香鲸游到比利时海岸时,有人说是船舶发动时的噪声使得它们迷失了方向。美国鲸学家阿·吉·格奥德教授认为,抹香鲸是一种眷恋性很强的动物,当一头抹香鲸在海滩遇难时,只要它通过定向声响系统发出呼救信号,其他同类便迅速赶来奋力相救。如果没有脱险,其他同类也不会弃而离去。正是这种长期的种群生活方式造就了它们保护同类的本性,最后酿成了它们集体自杀(即集体遇难)。

美国国立海洋渔业处的布赖恩·戈尔曼博士,通过仔细查看自杀抹香鲸的尸体,发现它们的皮肤和嘴部都有严重溃疡,特别是皮肤又出现了同肌体分离的现象。解剖尸体后,又发现其胸腔、腹部、心脏及肺部均有红色液体。细菌培养的结果表明,这些鲸都感染了孤菌属或其它病菌,它们的免疫功能已相当脆弱,正是这种传染病夺去了他们的生命。因此,戈尔曼认为,抹香鲸集体自杀是人类对海洋的严重污染,致使病菌迅速繁殖的结果。

日本科学家岩田久人揭开了鲸和海豚登陆自杀之谜。他在海豚尸体中发现了高浓度的有毒物南三丁锡(Tributyltin,简写为TBT)。TBT腐蚀神经细胞,破坏了动物的方向感。岩田说:“TBT是人类污染海洋毒性最大的物质。”已有千万升TBT溶于大洋中,而且数量还在增加。TBT是涂在船身上的一种特殊的防腐涂料,它可以防止海藻、蜗牛、贝壳附在船体上。如果不进行防治,这些小生物一年可使船加重100吨,这就会减慢船速,增加燃料消耗。这种防污垢颜料用量很大,每涂一次需1.5万升,而且每年都要涂一次,才能保持清洁。由于海豚喜欢在船头的海潮中嬉戏,鲸也经常出没在轮船驶过的线路,因此,鲸和海豚容易中毒,从而造成集体自杀的现象。

鲨鱼为什么能抗癌

生物学家发现,鲨鱼的身体异常健康,它们即使受了极大的创伤,也能迅速痊愈而且丝毫不会发生炎症,更不会感染疾病。

美国着名的生物化学博士鲁尔,在世界闻名的玛特海洋实验室工作,他对鲨鱼的生理和病理做了长期的研究。在25年间,他先后对5000条鲨鱼进行过病理解剖研究,只发现一条鲨鱼生有肿瘤,而且还是良性肿瘤。

美国佛罗里达州的科学家曾用一种极猛烈的致癌剂——黄曲霉素去饲喂鲨鱼。在将近8年的饲喂实验中,未发现一条鲨鱼长出一个肿瘤。

有的科学家认为,鲨鱼的抗癌绝招是它的肌肉里能产生一种化学物质。这种化学物质能抑制癌细胞生长,因此不易患癌。

鲁尔博士则认为,鲨鱼的肝脏能产生大量的维生素A。实验证明维生素A有使刚开始癌变的上皮细胞分化,恢复为正常细胞的作用。所以鲁尔认为保护鲨鱼免于患癌的秘密武器是维生素A。

另一些科学家则认为,鲨鱼的血液中能产生一种抗癌物质。我国上海水产学院的科学家也支持这一观点。1984年,他们从鲨鱼的心脏中采血,然后提取一定浓度的血清,再把它注入人体红血球性白血病细胞中(是一种血癌)经过一段时间,他们发现一些癌细胞的正常代谢作用被破坏,大部分癌细胞已死亡。这说明鲨鱼的血清具有杀伤人类红血球性白血病肿瘤细胞的作用。可见鲨鱼的血液中有抗癌物质。

还有科学家认为,鲨鱼的软骨组织中有秘密武器。从前,科学家已发现:牛犊的软骨有一定的防癌作用。1982年,美国麻省理工学院的科学家朗格尔,在研究中发现:鲨鱼的骨骼全部由软骨组成。这些软骨组织中有一种能阻断癌肿周围的血管网络的化合物,它能断绝癌细胞的供养而使癌肿萎缩,同时能杀死癌细胞。他通过实验证实了,鲨鱼软骨中的物质能完全阻止癌细胞的生长而无任何副作用,其抗癌作用比牛犊软骨中的物质强十万倍。

恐龙是怎样诞生的

恐龙生活在距今一亿多年以前的中生代,它们称霸地球的时间长达两亿年,在它之前,有无数的物种生活过,在它之后,又有无数的物种在不断地进化着,直到今天。

但恐龙又是怎样诞生的呢?根据科学家仔细地研究推测,地球上的生命进程大概开始于36亿年前,生命的起始形状像是一大盆水,在生活着无数的单细胞有机物。

由此又过去了数十亿年,起源于大海里的早期脊椎动物从海里爬上岸,这些动物占据了恐龙时代之前的世界,其中就有异齿蜥,它大概生活在距今2.7亿年前的三叠纪,异齿蜥背部长着长鳍,身长约3.3米,背上披着鳞甲。

三叠纪末期的环境恶化,造成大部分物种消亡,为了适应当时的环境,生物又开始进化。水龙兽就是在此时由异齿蜥进化而来的幸存者。

科学家们从地层里发掘出来的恐龙化石得知,恐龙的祖先是槽齿类爬行动物。