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第22章 生命奥秘(1)

变色龙为何变色

“适者生存”是自然界永恒的法则,变色龙就是一种善于改变体色、适应外界环境的动物。

变色龙又名避役,主要分布在非洲地区,少数分布在亚洲和欧洲南部,非洲马达加斯加岛是它们的天堂。变色龙是一种“善变”的树栖爬行类动物,在自然界中它当之无愧是“伪装高手”,为了逃避天敌的侵犯和接近自己的猎物,这种爬行动物常在人们不经意间改变身体颜色,然后一动不动地将自己融入周围的环境之中。

变色龙的栖息地主要是树木或是低矮的灌木丛中,有时它们会居住在地面的叶子下,借助杂乱的叶子隐藏自己。变色龙的变色性使其猎食策略更加出其不意,它们会改变体色与周围的物质相一致,然后一动不动长达几个小时等待着猎物的到来。同时,变色龙的防御措施也与变换体色密切相关,当入侵者来袭时,它们无法与之对峙,因此,最有效的防御措施就是伪装,快速变换体色与树枝或树叶融为一体时常会化险为夷。那么,它们的变色难道仅仅是为了适应环境吗?

动物专家最新发现,变色龙变换体色不仅仅是为了伪装,体色变换的另一个重要作用是能够实现变色龙之间的信息传递,便于和同伴沟通,这相当于人类语言一样,变色龙通过变色来表达自己的意图。

美国纽约国家自然历史博物馆爬行动物学副馆长克里斯多佛·拉克斯沃斯通过对变色龙生活习性的深入研究后指出,变色龙变换体色的另一个功能是进行通信传达信息。他发现变色龙之间的信息传递和表达是通过变换体色来完成的,它们经常在捍卫自己领地和拒绝求偶者时,表现出不同的体色。为了显示自己对领地的统治权,雄性变色龙对向侵犯领地的同类示威,体色也相应地呈现出明亮色;当遇到自己不中意的求偶者时,雌性变色龙会表示拒绝,随之体色会变得暗淡,且显现出闪动的红色斑点;此外,当变色龙意欲挑起争端、发动攻击时,体色会变得很暗。

与其他爬行类动物不同的是,变色龙能够变换体色完全取决于皮肤表层内的色素细胞,在这些色素细胞中充满着不同颜色的色素。变色龙皮肤有三层色素细胞,最深的一层是由载黑素细胞构成,其中细胞带有的黑色素可与上一层细胞相互交融;中间层是由鸟嘌呤细胞构成,它主要调控暗蓝色素;最外层细胞则主要是黄色素和红色素。基于神经学调控机制,色素细胞在神经的刺激下会使色素在各层之间交融变换,实现变色龙身体颜色的多种变化。

自然界是奇妙的,每一种动物都有自己存在的理由和方式。为了生存,变色龙必须改变自身的颜色来适应周围的环境,这既是最好的猎食策略,也是最佳防御措施。或许,这是“适者生存”的典型例子吧。

动物因何喜食自己的粪便

食粪行为有利于动物充分利用消化道,以及躲避天敌。所以,那些看似无用的粪便,对有些动物来说却是不可缺少的养料呢。

养过兔子的人可能都看到过这样的奇怪现象,尽管每天都按时喂食,兔子竟然还吃自己的粪便,这并不是缺乏营养,而是兔子适应环境的结果。

食粪行为在草食性中小型哺乳动物中广泛存在。它的形成是动物对身体较小、食物质量低和天敌威胁等不利因素适应的结果。

这些草食性中小型哺乳动物的代谢率是人类的几十倍,虽然它们体型偏小,总体消耗的能量少,但是相对于大型动物来说,它们单位组织的能量消耗却很大。因此中小型哺乳动物往往最需要的是那些高质量、低纤维的食物,以满足高能量消耗的需要。

草食性中小型哺乳动物在休息时消化道功能基本处于闲置状态,这个时候食用粪便,可以让消化道得到充分的利用,以便在短时间内获得最多能量。而且在自然环境中,由于气候、天敌和动物自身体能等因素的限制,动物总有一段时间不能外出觅食,这时食用营养丰富的粪便可以补充所需的营养,维持正常活动。

另外,中小型哺乳动物由于进攻和防御能力较差,只能趋向于去那些食物质量较差,但是比较容易得到食物的地方活动。

由于生存条件的限制,这些中小型哺乳动物得不到高质量的食物,不得不以容易获得的高纤维的植物茎叶为食。但是植物茎叶中的营养几乎都存在于含高纤维的细胞壁内,哺乳动物消化道中的消化酶并不能直接消化植物纤维,只能依靠大量共生于盲肠中的微生物发酵降解植物纤维。盲肠中的微生物把大量植物纤维发酵降解转变成高蛋白营养物质,但是由于盲肠中没有消化酶和载体,这些营养物质并不能被盲肠直接消化吸收,最后只能随着粪便排出体外。

这些随着粪便排出体外的盲肠发酵物,含有丰富的营养物质,比如氨基酸、维生素B以及一些微量元素,甚至比自然界中的食物更加有营养。中小型哺乳动物食用粪便可以使这些营养物质被重新利用,不至于被白白浪费了。对于长期食用低质量食物的它们来说,也是一个补充营养的绝佳途径。

看来,动物的食粪行为是对取食的风险和食粪之间进行权衡的结果。

看似无用的粪便竟能有这么大的用处,而动物竟能采取食用粪便的办法使其中的营养物质被充分利用,这是多么奇妙的事情啊。看来,自然界真的有不少新奇的事等着我们去探索呢。

会飞翔的蛇

也许你不相信,蛇既没有翅膀,也没有类似翼膜的附肢,它们却能够像鸟儿一样“飞翔”。更让人惊奇的是,有些蛇不仅会飞,而且还是飞行高手。那么,它们是靠什么进行飞行的呢?

飞蛇在飞行能力方面结合了鸟儿、昆虫、蝙蝠、松鼠甚至蚂蚁的特点,飞蛇在“飞翔”时整个身体都要摆动或扭曲,其头部与尾巴之间都要发生变化。蛇是由身躯和尾巴组成的,它们的肋骨直达蛇尾。飞蛇摇动自己的肋骨,使它们在形式上能够像飞碟一样飞行。从空气动力学角度讲,这使得它们适于滑行。

由于没有翅膀,飞蛇通过在空中的某种滑行控制它们的飞行模式。在飞蛇开始下落时,头部不停地左右摇摆,使得身体在空中弯曲成“S”形,从而保持在空中飞行的稳定性。为了能够从空中降落到地面,飞蛇或者倒挂在树枝上,寻找一个舒服的着陆点,然后落下;或者用力从树枝上弹出,令身体升到更高的高度,从而滑行到更远的地方。

“天堂树蛇”是唯一能在飞行途中变向的飞蛇。飞行时,当头部指向其他的方向时,飞蛇会开始变向。但飞蛇到底通过哪些具体因素改变方向,科学家还在研究之中。

大多数飞蛇都能生长到一米多长,只有3种飞蛇除外。它们能分泌一种毒液,但这种毒液只会威胁到诸如蜥蜴、鸟、青蛙和蝙蝠等小动物的安全,对人是无害的。

蛇会飞行,真是一件闻所未闻的怪事啊。看来,为了适应环境,也为了更好的生存,动物们的绝技也不少啊。对人类来说,如何使自己能在这个社会中更好的生存,应该是我们每个人思考的问题啊。

动物自杀现象

你知道吗?动物也会自杀,而且,他们自杀的原因更为匪夷所思。

自然界中的蝈蝈等昆虫经常因为无法忍受身上一种叫线虫的寄生虫而跳水“自杀”。

当线虫还在幼虫时期,会藏身于蛐蛐或蝈蝈等支翅目昆虫的体内。然而,当线虫幼虫发育到一定程度后,就必须生活在水中,以度过其成年阶段,并在水中进行繁殖。于是,线虫幼虫会“迫使”寄主离开自己生活的环境纵身跳入水中。

线虫幼虫对寄主如此惊人的控制能力引起了科学家的好奇。法国发展研究所的戴维·比龙等人研究了有寄生线虫的蝈蝈以及没有寄生虫的蝈蝈的细胞中蛋白表达的差异,还研究了蝈蝈跳水“自杀”前与“自杀”后细胞蛋白的表达差异,结果解开了蝈蝈等跳水“自杀”之谜。

科学家们首先发现,控制蝈蝈中枢神经细胞生长的特定蛋白,可以控制蝈蝈昼夜更替的节奏感和神经活动等。他们进一步研究后还发现,线虫可以分泌化学元素,这些元素可以在结构上模仿蝈蝈等寄主的特定蛋白。如此生成的假蛋白能够严重破坏寄主的中枢神经,会使蝈蝈等昆虫精神失常,并被假蛋白“诱导”而跳水“自杀”。

原来,“蝈蝈”跳水自杀主要是因为外因的作用,看来,自然界有很多奇怪的现象值得我们进一步的探索。

旅鼠,顾名思义,就是经常过着“旅游”生活的老鼠,它们分布在北美和欧亚大陆的北极地区,因为过着群居生活,经常集体迁徙。由于繁殖力极强,旅鼠的数量增长极快,几年内就会发生数量“爆炸”,约为原种群的100倍至1000倍!每当数量达到一定程度后,旅鼠就会集体冲下悬崖或投水而亡,形成最为神秘最为疯狂的自杀现象。旅鼠兴衰像时钟一样准确,那就是每隔4年进行一次,在数量达到极限后,一年内甚至几个月内,旅鼠的数量突然下降,然后经过4年的恢复又兴旺发达起来,然后数量再次突然下降。人们注意到,当发现漫山遍野都是旅鼠后,几个月内就突然不见了它们的踪影,4年后又会发现到处都是旅鼠,这个现象由来已久。

研究发现,有4种食肉动物主宰着旅鼠的兴衰,而旅鼠的兴衰又反过来影响着它们的兴衰,这4种食肉动物是:白鼬、北极狐、雪鸮以及长尾巴的贼鸥。旅鼠是上述4种食肉动物的主食,旅鼠数量急剧增加时,为食肉动物提供了充足的美食,也会使这些动物的数量急剧增加,结果由于大量吞食旅鼠,致使旅鼠数量暴跌,反过来,由于旅鼠的数量急剧下降,这些食肉动物的数量也跟着急剧下降,天敌数量减少,又让旅鼠得以快速繁殖,这个周期正好4年。其实起主要作用的还是白鼬,它只吃旅鼠,而其他3种食肉动物除了旅鼠外还吃其他食物,只有当旅鼠数量大得惊人时,北极狐、雪鸮和贼鸥才“帮忙”捕食旅鼠,当旅鼠数量减少时,它们就不吃旅鼠了,这会让旅鼠得到喘息的时机而大量繁殖,一直达到高峰再发生新一轮的捕食。从某种意义上说,如果没有旅鼠的天敌的大食量,旅鼠就会因为数量太多而导致食物资源枯竭,而终至灭绝。

实际上,旅鼠不会集体跳悬崖或投海。由于数量太多,它们不得不集体迁徙到数量相对较少的地区,由于数量多、速度快,它们有时慌不择路,相互拥挤就纷纷掉到悬崖下或是掉进水里,这不能算是“自杀”,只是由于对地形不熟悉而发生的“意外”。

在迁移途中,成千上万只旅鼠组成一个大的集体,为了尽快找到合适的生存地,它们日夜不停地行进,由于来到了一个陌生的环境,在遇到悬崖或是河流时,前面的旅鼠由于慌不择路而跳了下去,而紧随其后的旅鼠并不知道前面的险情,即使知道也无法回避,因为后面还有大量的旅鼠蜂拥而至,推着它们一同跳下。当然,在很多情况下它们是主动选择,但也不是自杀,当遇到河流时,旅鼠们试图游过去,结果纷纷被淹死,它们的目的是寻找出路,而不是有意自杀。事实上,当旅鼠为食物、空间和配偶发生竞争时,它们宁可杀死同类也不会自杀,它们其实是非常自私的,而不是人们认为的那种为种族而牺牲自己的“壮士”。

看来,沃尔特·迪斯尼公司拍摄的《白色旷野》讲述的旅鼠为了给后代留下足够的食物和空间,它们成群结队跳下悬崖集体自杀,使得种族得以延续的故事实在是美化了旅鼠的形象。

自然选择的法则是冷酷无情的,当污染日益严重,当动物的数量供求过于不平衡,自然法则就会悄悄地发生作用。这是自然的使命,也是自然选择的必然。

鸟有鸟道

每年秋天,数十亿只候鸟飞越南北,进行长距离的迁徙,到温暖的南方过冬。第二年春天,气候转暖,它们又会沿原路回到北方,繁殖后代。年复一年,候鸟们始终沿着固定不变的路线迁徙,它们的迁徙路线是怎样的呢?这始终是一个不解之谜。

而在江西省吉安遂川县营盘圩乡,每年有数十万只鸟从此地经过,当地人称之为千年鸟道。

在历经4年的野外调查后,专家们终于破解了这个千年鸟道的形成之谜。遂川境内有江西省的最高峰,海拔2120米的南峰面,这就为候鸟迁徙提供了重要的地貌标志,而且营盘圩一带地形特殊。连绵的群山正好形成了一个东西贯通的凹形通道,通道出口正好是一个10公里宽的隘口,通往南方;有趣的是,每年秋分前后,这条通道内会出现一股从西北吹向东南的强大气流,这股气流沿着山势上升,集结的候鸟正好利用这股强劲的气流飞跃隘口,再次踏上远征之路。再加上遂川西部山区人烟比较稀少,它的水系非常发达,整个森林植被保存比较完好,而且在这片森林生态湿地地形很丰富,所以鸟们在从这边迁飞的时候,可以寻找到更多的食物,以补充能量。

候鸟迁徙时通常会沿一个固定的路线飞行,因此科学家们推测,来自西伯利亚和我国北方的候鸟很可能有三条迁徙路线。东线的候鸟沿大陆海岸线南下,至菲律宾和澳大利亚;西部的候鸟则穿越青藏高原和四川盆地,进入南亚次大陆和云贵高原过冬,唯独中部的迁徙路线一直是一个谜。专家们不知道来自内蒙古草原的候鸟究竟是从哪里南下,进入我国的南方的。

每年夏秋交替,来自内蒙古草原、华北平原的数十万只候鸟开始集群往江西迁飞。在山脉的指引下,候鸟们会在遂川短暂地停留。一旦低温袭来,伴随着强劲的气流,鸟群将飞跃罗霄山脉,再次展开南下的征途。

小小的候鸟居然也知道利用洋流的力量,真让人觉得不可思议。看到上面的介绍,你也一定被候鸟们的本领征服了吧。

海鱼会排盐

海水是咸的,海水里的鱼类为何不咸呢?

我们都知道,海水中的化学元素有90多余种,其中氯和钠含量最多,约占80%以上,它使海水发咸。其次是镁盐,约占4%,它使海水发苦。可见,海洋中盐的数量是惊人的。

实际上,海水中盐类的浓度比鱼类血液和体液内盐分的浓度要高得多,那么,鱼长期在海洋中生活,海水中盐分就要通过鱼体皮肤不断渗入,鱼岂不是要因盐分积累而被腌成咸鱼了吗?

但实际上鱼不但没有被腌成咸鱼,而且在鱼体内的盐分也没有增加,依然自由自在地在海里生息游玩。这到底是怎么回事呢?

原来,海洋鱼类具有很强的排盐能力,它们除了从肾排掉一小部分盐分外,还有专门的排盐器官——位于鳃片中的“泌氯细胞”来执行这一功能。“泌氯细胞”好比一个淡化车间,能使海水淡化。

海洋中还有一些鱼类,如鲨鱼,它们不像别的鱼类那样喝水,却有能保持体内外渗透平衡的本领。这是因为它们的血液中含有很多尿素的缘故,如鲨鱼类含有2%~2.6%,鳐鱼类含有1.4%~2.0%,它们体内液体的盐分浓度反而比海水高,于是,迫使它们以排尿的方式,排除渗入体内多余的水分。所以,它们的排盐器官能使他们保持体内外渗透的平衡。

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