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动物们的超能力

2015-11-03林轩

初中生学习·高 2015年10期
关键词:光感受器鸭嘴兽动物界

林轩

行走江湖的高人都有自己安身立命的本事,比如郭靖的“降龙十八掌”、东方不败的“葵花宝典”,或者唐门的毒、苗疆的蛊。其实自然界中的动物们想要在激烈的生存之战中获得一席之地,也要有自己的看家本领才行,而且,有些动物身手不凡,绝对堪比武林高手。

猎豹:无可比拟的速度

猎豹究竟能跑多快,这是一个备受争论的话题。目前广泛认同的最快速度是1965年测量的104千米/小时。但这个速度可能并不准确,因为当年的研究人员只测了一只成年猎豹奔跑3次的速度。

2013年,英国皇家兽医学院的研究者们在5只野生非洲猎豹身上装了GPS定位器和运动传感器,经过367次的测量后,发现猎豹最快的速度是93千米/小时,虽比多年前的测量结果稍小,但仍然无法改变它动物界奔跑速度第一的地位。

这个研究还发现,速度固然很重要,但猎豹们真正的猎杀能力却依赖于他们能极快地加速和减速的能力,以及快速减速转身的能力。它们最快的加速和减速速度甚至可达赛马的3倍。简而言之,猎豹的灵活性(也可说是足够大的加速度)才是其每击必中的关键。

那么,猎豹是怎么获得这无可比拟的速度和灵活性的呢?在该团队的另一项研究中,科研人员用高速摄影机记录了猎豹和另一奔跑速度惊人的灰狗的奔跑方式,然后对它们的步伐和体态进行了对比。结果发现,猎豹和灰狗都采用旋转式的奔跑方式,四肢在奔跑的时候做圆周运动,后背弓起,后腿都快要碰到它们的耳朵了。这样的腿的运动方式以及能够随奔跑而伸展和收缩的脊柱,是这类动物能够快速奔跑的关键。

鸭嘴兽:让人惊羡的电感受器

动物界有一怪胎叫鸭嘴兽,明明是哺乳动物,却是卵生,而非胎生。更奇葩的是,它明明眼鼻耳齐全,却只能依靠嘴巴上的电感受器来搜寻食物。

这小家伙当年还差点儿被当作骗子而不得入动物界的族谱呢!1798年,当鸭嘴兽标本不远万里从澳大利亚奔赴纽约展出的时候,英国的很多动物学家认为这是个骗局。他们觉得这个有着水獭似的脚、河狸似的尾巴、鸭子似的嘴的东西根本不可能是自然界真实存在的。它可能长得确实有些尴尬,以至于生物界为此争吵了80多年。但这饱受争议的小家伙却拥有让我们眼红的能力——通过电信号来感知其他动物的存在。

我们知道,肌肉在运动的过程中会产生电流。加拿大创业公司生产的一款名为MYO的臂环,就是通过检测手臂肌肉运动产生的电流,来识别手势,让用户完全不必通过智能手机或其他设备,就可以与一些电子设备直接互动。这样你就可以边吃东西边玩电脑或者手机,而又不用担心弄脏它们了。

这种能力人类须要花149美元才能获得,鸭嘴兽却天生就具备,而且更加完备和灵敏。因为在鸭嘴兽宽扁的大嘴边缘,分布着4万多个电感受器,微弱的电流都可以被它检测到,然后通过电流来计算目标所在的位置。这可能是因为它的食物多是生活在河底泥泞里的小动物,此处纵有很好的听力和视力也无法施展,所以入水后它的眼睛和耳朵就都完全闭合了,只能靠可以在水中传播的电信号来识别食物。

雀尾螳螂虾:举世无双的视力和超强的臂力

雀尾螳螂虾主要分布于印度尼西亚巴厘岛附近的水域,身长约15厘米,色绮丽,性情凶残,拥有举世无双的视力。

人眼拥有3种类型的视锥细胞(或称其为光感受器),来辨别视网膜接收到的光的颜色和强度。鱼和爬行动物稍好,有4种视锥细胞,而螳螂虾却以12种之多傲视整个动物界。其中8种为可见光感受器,4种为紫外线感受器。它们为何会有如此多的感受器呢?最显而易见的答案可能是,众多的光感受器能够赋予它们更敏锐的色彩判断力,如此或许能够让它们更容易识破猎物的伪装。

可奇怪的是,真相并非如此。研究发现,雀尾螳螂虾识别色彩的能力甚至还不如人类。

后来科学家们才发现,如此之众的视觉细胞赋予螳螂虾的是快速图像识别能力。对于人类来说,当某一种颜色的光线作用于3种视锥细胞,通过混色,人的大脑就产生某一颜色的感觉。但螳螂虾却并不是这样的,12种光感受器接收的光信号全部直接进入大脑,通过被激活的光感受器的模式来识别颜色。因其不涉及复杂的混色过程,所以它们能更快速地识别颜色,这增加了它们识别潜在猎物的能力,也因此更容易伏击成功。

雀尾螳螂虾的另一必杀技是它又快又狠的刺拳,这双刺拳可以说是动物界中最有力量的“拳头”。一般情况下,它的拳头收在胸部,攻击时,刺拳出击的加速度高达102 000米/平方秒(相当于10 400个重力加速度),瞬间将速度提升至23米/秒。这样强势的一拳足以击碎水族馆的玻璃箱和螃蟹坚硬的外壳。

雀尾螳螂虾之所以能挥出如此迅速有力的一拳,是因为它的攻击臂有一个甲壳质构成的马鞍形“弹簧”,存储着肌肉的力量。攻击臂位于“马鞍”下方的肌肉,挤压时,把弹簧收紧,攻击时,弹簧松开,刺出毁灭性的一拳,这一拳的力量是它的肌肉所能产生的力量的100倍。所以,可以说雀尾螳螂虾是动物界当之无愧的拳王。

水熊虫:强到人神共愤的适应力

古语有云:“尺蠖之屈,以求信也;龙蛇之蛰,以存身也。”讲的是虫蛇之辈靠的是能屈能伸才得以见存于世。但真正把这大丈夫的能屈能伸演绎得淋漓尽致却并非尺蠖或龙蛇,而是一种身长不超过1毫米的叫水熊虫的小家伙。不管你用什么方式攻击它们,这些小小的八脚无脊椎动物依旧会在这个星球上顽固地活着。

它们的本名叫Tardigrada,取自拉丁语,意为“缓慢步行者”,中文译为“缓步动物”,又因其形似憨态可掬的熊,所以世人更喜欢叫它们水熊虫或者水熊。它虽步态缓慢,从上至6 000米以上的喜马拉雅山脉,下至4 000米以下的深海都有它的踪迹。它们甚至还能漫步至平流层,真可谓无所不在。

这种攻击力几乎为零的动物,之所以能无所不在,是因为它强大到人神共愤的适应力。它可以承受从零下273 ℃的低温(接近绝对零度)到151 ℃的高温;可以啥也不吃而存活数十载,滴水不沾而历经百年;可以在6 000个(6亿帕斯卡)大气压强下安然度日;能承受5.7万伦琴的X射线辐射(500伦琴即可杀死人类),原子弹也对它无可奈何。

看它能适应这么多极端的环境,应该有很多应变之道吧?可实际上,它用得最多的只有一招,那就是把自己缩成“小桶状态”,然后停止所有新陈代谢,待到环境适宜之时再舒展身体,快速繁殖。这真真是把“以不变应万变”做到了极致!当然,它也还是有一些其他的小妙招的,比如以海藻糖的形式存储糖类,以保证自己能安然度过干燥失水和高温高压;能够将身体伸展成长条状,以增大与氧气的接触面积;当温度逼至冰点,它们还能生成一些特殊的分子,防止冰晶核的形成,以使细胞免于冻死。

目前,科学家正在外太空寻找水熊虫的基因,以作为它们存活于其他星球的证据,因为科学家们发现水熊虫还可以在外太空的真空强辐射环境下生存。endprint

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