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动物舌头能耐大

2018-03-20忠东

青少年科技博览(中学版) 2017年6期
关键词:玻璃片蜂鸟花蜜

忠东

变色龙舌头捕食如闪电

变色龙是非常奇特的爬行动物,主要栖息在树上。其中约有一半的种类仅分布在非洲的马达加斯加,其他多分布在撒哈拉以南的非洲。它体长约15~25厘米,身体侧扁,背部有脊椎,头上的枕部有钝三角形突起。四肢很长,指和趾分别合并而成相对的两组,非常适于握住树枝。它的尾巴很长,能缠卷在树枝上。变色龙的一双眼睛十分奇特,眼帘很厚,呈环形,两只眼球突出,能左右转180度、上下左右转动自如。左右眼还能各自单独活动,可不协调一致,这种现象在动物中是罕见的。双眼各自分工前后注视,既有利于捕食,又能及时发现后面的敌害。在静候猎物出现时,变色龙的皮肤可以根据周围的环境变换颜色,真是名副其实。而它在树上一走一停的动作,常常使天敌误以为是被风吹动的树叶。

摄录人员曾拍摄到一只豹纹变色龙攻击一只蟋蟀的惊人画面,这种变色龙生活在温暖潮湿的马达加斯加岛上。从拍摄的视频上可以看见,因为蟋蟀离得较远,所以变色龙极其缓慢地向它移动过去。在缓慢爬行的过程中,变色龙的一只眼睛紧盯着猎物,另一只眼睛却不停地向四处转动,以防备别的天敌突然袭击。

豹纹变色龙走到与蟋蟀的有效距离之内,便以迅雷不及掩耳之势喷射出舌头,弹无虚发地将其粘住。有的人以为变色龙舌尖上有腺体,能够分泌黏液粘住昆虫,但事实上它捕猎时主要靠舌尖产生的强大吸力吸住猎物。豹纹变色龙这一精彩的动作只用了0.07秒,据估算,舌头伸出的加速度是一架战斗机加速度的4倍。 一条身长22厘米的豹纹变色龙竟然能够捕捉到 30厘米外的一只蟋蟀,也就是说它喷射出来的舌头比自己的身体还长。

科学家的研究表明,变色龙的舌头上还有一个奇妙的装置。它的舌头闪电般地射向目标的一刹那,会形成一个小小的吸盘,这是舌尖上的一个圆锥形小凹陷,末端有两个刚刚能看得到的如手指一样的突出物。只要舌头一接触猎物,吸盘的内腔便会立即扩大,凹陷内形成的真空把猎物吸进吸盘腔内。一些小的蝇和蚊虫能完全消失在这个空气捕捉器内,而蚱蜢或蜻蜓等大猎物被舌头吸住后,吸盘侧面的突出物便将其紧紧钳住。

蜂鸟舌头采蜜效率高

蜂鸟是雨燕目约600种蜂鸟科动物的统称,是世界上最小的温血动物。它们因为拍打翅膀的嗡嗡声而得名,并能够通过快速拍打翅膀悬停在空中。翅膀拍打频率为每秒15~80次,快慢取决于体形的大小。蜂鸟不但可以在空中悬停以及向左或向右飞行,而且是唯一能够向后飞行的鸟。

平时我们只能看到蜂鸟从眼前疾飞而过,一直以为它们用长长的喙快速采蜜,但美国康涅狄格大学的研究人员通过高速摄像机拍摄发现,蜂鸟是用像“水泵”一样工作的舌头来快速采食的。它们通过一系列动作的快速重复,高效地把花蜜转移到口中。舌头的前部好像两个并排的管子,伸出时管子是扁的。当舌头接触到花蜜时,管子又膨胀成圆柱形,把花蜜吸进去。然后,蜂鸟把舌头收回口中,挤掉管子中的花蜜,接着又把扁舌头伸出来,再次吸花蜜。蜂鸟舌头的伸缩速度很快,每秒钟约14次。据估计,如果蜂鸟利用毛细现象来吸食花蜜,大约只会达到这种速度的三分之一。

研究人员用了5年的时间在野外对来自美洲的18种蜂鸟进行了观察,发现它们的舌头很狭窄,末端有分叉,有两条凹槽。人们最初认为蜂鸟是靠毛细现象取食花蜜,这指的是在直径很细的管状容器内,液体由于表面张力,能够克服自身重力而上升的现象。事实证明,这是错误的,蜂鸟在取食过程中舌头的形状处于动态变化中。

几个世纪以来,生物学家一直不了解蜂鸟是如何饮水取蜜的,因为它的舌头太独特了。现在,新拍摄的红喉蜂鸟的高速视频显示,它们从很深的花朵中采蜜时,舌头会完全浸入花蜜中,这时舌头凹槽关闭形成的存水结构发挥了很大的作用。如果花蜜的位置很浅,存水结构只能储存很少的花蜜,因为只有舌头浸入花蜜的部分存水结构才能发挥作用。在这种情况下,毛细作用让液体上升到凹槽中,为蜂鸟节约了体能,这样舌头就不用进进出出花朵那么多次了。研究表明,蜂鸟演化出了可以从多种类型花朵中采蜜的能力,而不是依靠单一的舌头摄食机制。

蜂鸟在花朵上盘旋舔食花蜜时,它的舌头可以在一秒的时间内进出长喙十几次,舌头伸出后的长度和其喙的长度大致相同。可见蜂鸟的舌头并不是一根真正的吸管,它不能不间断地吸食花蜜,而是需要重复舌头伸缩的动作。因此,蜂鸟其实仍是在舔食花蜜,只不过舌头上的小“水泵”提高了舔食的效率。

角蛙舌头力大无比

角蛙体形矮胖,酷似一只粽子。嘴巴很大,占了将近身体的一半。角蛙是两栖类动物,蝌蚪在水中生活,成体以陆栖为主,也可以入水,能在陆地上使用舌头和在水域中用下颌摄食。成蛙只捕捉活的动物。

为了研究其舌头的力量和速度,德国动物学家托马斯·克林泰奇从宠物商店购买了4只北美角蛙。经过常规养殖后,他和同事们在玻璃片的一边放置一只角蛙,在另一边放了一只美味的蟋蟀对它进行引诱。角蛙伸出舌头抓取猎物时,连接在玻璃片上的传感器记录下了舌头发力的大小。一系列实验的结果表明,角蛙舌头的平均力量比其自身的体重大,正常年幼的两栖动物这个比例会达到3倍。

每次实验后,研究人员都会将玻璃片和传感器移走,角蛙就能吃到那只蟋蟀。由于需要在每只角蛙身上完成20个实验数据,因此它们可以大饱口福,十分开心。实验之后,研究人员通过角蛙在玻璃片上面留下的 “舌纹”了解到更多的信息,包括舌头覆盖区域的巨大差异。

克林泰奇在一个研究生物粘合剂的小组工作,研究对象包括壁虎和甲虫。他们通过观察,开发关于粘连物体的新设计,包括靴底、胶带和包裹封口。“这是我们第一次测量到角蛙舌頭能如此好地粘连食物。”他惊叹道,“最不可思议的是,它们舌头的速度真快,完成整个过程只用了几毫秒。”

通常,舌头黏液的性质和某些强力胶一样,但是科学家在试验中饶有兴趣地发现,角蛙少量的黏液可以产生更大的粘合力。按照常理来说,黏液在时间的推移中不断产生,舌头触碰时间更长的地方会有更多的黏液。但是角蛙第一次碰到玻璃片的时候,黏液的覆盖相当少。由此可见,角蛙的舌头只需要很少的黏液参与便能建立起连接。而且当角蛙舌头从玻璃片剥离时,研究人员注意到黏液在两个接触表面之间形成了“纤维”,就像胶带从表面剥离的时候看到的情况一样。

“蛙类舌头所产生的平均粘合力是壁虎脚的1/15,但在捕获猎物方面,蛙类舌头的粘合力相当大,平均为其体重的1.4倍,而且可瞬间完成。”克林泰奇表示,“这是我们首次测明蛙类舌头的黏性有多大。通常的观念认为黏液起到强力胶的作用,但事实上我们发现,角蛙分泌的黏液少的地方粘合力反而较强。”

角蛙的猎物很多,从蝗虫、鱼以及两栖动物到小型啮齿动物。它可以抓住其身体一半大小的物体,凡是合乎它们嘴巴大小的任何东西都可以吞下,真是嘴大吃八方。角蛙舌头的黏液性能和猎物之间形成的接触机制尚不得而知,但它在野外甚至可以抓住老鼠,还能够进食蜥蜴、蛇、小型鸟类及其他蛙类。如果没有这种特殊黏性器官的帮助,所有这些猎物一般都大到足以逃脱。

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