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动物们令人惊艳的通信手段

2019-05-08华庆富

第二课堂(初中版) 2019年4期
关键词:海豚细菌振动

华庆富

当前处于科技飞速发展的时代,我们的通信方式可谓丰富多彩。你可以用传统的方式拿起笔写信;也可以掏出手机编辑一条短消息,再轻点“发送”,于是一瞬间就到达了隔着千山万水的朋友的手机上;你还可以通过QQ、微信与亲朋好友在线即时交流,实现零距离联系;或者你也可以将要说的话配上一幅你中意的图片,往朋友圈里一放,于是你的所有朋友都知道了你的喜怒哀乐!此时此刻你有没有想过,那些在天上飞、在地面上奔跑、在海里游泳以及在土壤里面默默钻着隧道的动物,又是如何呼朋引伴的呢?它们的“朋友圈”热闹不?

翻看中国光彩熠熠的文学史,那些朗朗上口意境幽远的千古名篇一定会给你留下深刻的印象,比如杜甫的“自在娇莺恰恰啼”,杜牧的“千里莺啼绿映红”,李白的“渌水荡漾清猿啼”。而我们最熟悉的诗句,莫过于非常适合小孩背诵的骆宾王的诗歌“鹅鹅鹅,曲项向天歌”。不过今天我们的焦点不是欣赏,而是想透过这些音色各异的鸣叫来探究动物们的“声音”通信方式。

声音应该是大自然赋予动物们最高效的通信工具了,因为它可以跨越障碍,穿过黑暗向远处传递!所以各种动物都会想方设法发出同类们能听懂的声音。动物的语言千变万化,含义各不相同。比如古灵精怪的长尾鼠虽然没有抵御外敌的坚牙利齿,但是它们的“哨兵”在发现地面上的强敌狐狸和狼时,会发出一连串的声音,并且不同情况下的声音还不尽相同:如果威胁来自空中的老鹰等飞行者,它的声音便单调而冗长;而一旦这些空中杀手已经降落到地上了,它就会每隔八秒钟发一次警报,周围的小伙伴们立刻抱头鼠窜!再比如蟋蟀,会通过两种结构不一样的翅膀相互摩擦发声。而母鸡可以用七种不同的声音来报警,它的同伴们一听便知:来犯者是谁,它们来自何方,离这儿有多远。一旦得到消息,它们就会“咯咯咯”虚张声势地大叫,一边扑扇着翅膀吓唬敌人,然后趁着敌人发愣的瞬间,带着幼崽们逃离危险之地!

猩猩靠声音互相联络,它看到树上结有果子时,便大声呼啸,告知同伴前来分享;当它遇到敌害时,也会发出号叫,请同伴前来救援助战。昆虫的鸣叫是为了吸引异性同类,或对其他动物进行警告。蝉的腹部有气室,气室的一边是鼓膜,气室中空气的流动使鼓膜发生振动而不停地叫;蝗虫则用后肢摩擦翅膀发声。

用肺呼吸的高等动物则有专门的发声器官,其中最典型的代表有鲸和人,人类发出了世界上最丰富的声音——语言,能够传递的信息量极大。动物的声音听起来似乎有点儿单调,这仅仅是与人类的语言相比较而言,实际上每一种能够发出声音的动物,其叫声也是变化多端的,所代表的含义也各不相同。

而有的动物发出的声音你根本就听不到,或者是超声波,或者是次声波。比如海豚能够发出30万赫兹的超声波,它们在大海里依靠这种能够传得很远的超声波互通信息,从而实现超视距联系。

实际上海豚的“超声语言”是颇为复杂的。它们能交流情况,展开讨论,共商大计。1962年,有人曾记录了一群海豚遇到障碍物时的情景:先是一只海豚“挺身而出”,侦察了一番;然后其他海豚听了侦察报告后,便展开了热烈讨论;半小时后,意见统一了——障碍物中没有危险,不必担忧,于是它们就穿游了过去。现在人们已听懂了海豚的呼救信号:开始声调很高,而后渐渐下降。当海豚因受伤不能升上水面进行呼吸时,就发出这种尖叫声,召唤近处的伙伴火速前来相救。有人由此得到启发,认为今后人们可以直接用海豚的语言,向海豚发号施令,让它们携带仪器潜入大海深处进行勘察和调查,或完成某些特殊的使命,使之成为人类的得力助手。

而大象则可以用脚在地面上踩踏而发出几赫兹的次声波,这种次声波能够绕过障碍物传得很远,于是即使是分散在各处的象群成员也能及时知道哪里有水源、哪里有食物。

动物们的一举一动,在对方明亮的眼睛里是一清二楚的。因此“用眼睛看”应该是仅次于“用耳朵听”的高效通信手段了。眼睛看到的信息可能是爱意,可能是警告,也可能是迷惑。孔雀开屏是一件被人们误解了很多年的事情,在动物园里我们以为向雄孔雀鼓掌拍手,孔雀就会为游客表演孔雀开屏。然而,孔雀向人们竖起美丽的羽毛,可能是在向雌孔雀示爱,或者是在向同种雄孔雀示威,也许是在向人们发出警告。

非洲大草原上雄性驯鹿头上有着硕大的犄角,草原上雄性狮子颈部有漂亮的长鬃毛,这些动物的外表特征都是向雌性同类发出的视觉信号。

蜜蜂以“跳舞”为信号,告诉同伴一块儿去采蜜。奥地利生物学家弗里茨经过细心的研究,发现了蜜蜂“舞蹈”的秘密。蜜蜂的舞蹈主要有“圆舞”和“镰舞”两种形式。工蜂回来后,常有规律地飞舞。如果工蜂跳圆舞,就是告诉同伴蜜源与蜂房相距不远,在100米左右。工蜂如果跳镰舞,则是通知同伴蜜源离蜂房较远。路程越远,工蜂跳的圈数越多,频率也越快。

常见的青蛙都是碧绿的颜色,这是它们为了在草丛中躲避天敌或者麻痹昆虫的保护色。想想看,一望无际的绿色田野里,趴在草丛中的一只只绿色的青蛙,有谁能轻易地一目了然?于是捕食它们的黄鼠狼常常从它们身边饿着肚子跑了过去。而那些飞来飞去的小昆虫,稍不留神就被青蛙长长的舌头粘起来卷进嘴里!

动物们分泌的激素随风飘散,即使是它们稳稳地坐在那里不动,它们想表达的意思也会被风带到很远的地方。为什么我们会看到蚂蚁们虽然忙碌却不会走错路线?这是因为蚂蚁在觅食时,把激素散布在来回的路上,同伴根据激素的气味,就知道到哪里去觅食。一同前去的蚂蚁都散发出气味,使来往的路上成了“气味公路”,成群的蚂蚁就沿着这条“气味公路”有条不紊地搬运着食物。蚂蚁还能利用气味辨别谁是同族,谁是异族。如果误入异族巢穴被发觉,它的命运就悲惨了。

当动物们无法依靠眼睛和耳朵进行信息交流时,触摸就显得十分重要。三棘刺鱼的雌体尾基部被雄体吻部触碰后才能排卵。在猴子的社会群体中,猴儿们常会彼此相互梳理毛发,这其中既有母猴出于对幼猴的怜爱,又有出于对猴王的奉承,当然还有猴王嚣张的戏弄。值得我们注意的是,如果将刚刚出生的小猴从它的母亲身边抱走,由专门的机器人来抚养,那么即便身体健康,它的反应能力和智力与正常的小猴相比,也显得较为低下。如果人们经常抚摸或者抱抱它,情况则会有很大的改观。从这里不难看出,幼年时对小猴的经常抚摸、搂抱,可以使它的反应提高,更具有生气。对于人类来说,父母在孩子幼年时多给一些爱抚,比起成天以嬰儿车和玩具熊来应付孩子,更有益于孩子的生长发育。

振动对于某些动物而言,是它们互相之间进行交流沟通的重要手段。科学家认为振动是一种古老的感受模式,时至今日仍然在动物界被广泛应用。从微小的昆虫到巨大的大象,动物们都会用不同的方式以振动为手段进行相互之间的交流沟通,从繁衍后代到捕食猎物,再到解决领土纷争以及恐吓捕食者。

某些生活在深海区域中的鱼类,由于光线很弱,视力退化了,但它们往往具有非常发达的鳍刺和触须,上面布满了敏感的神经。当它们在水中游动时,可以感知水流的变化引起的振动,寻觅、捕捉猎物和接收性信号。

振动通信也可以通过其他物体作为媒介,以振动或者波动的形式来传播信息。雄蜘蛛想进行交配必须到网上寻找对象,上网前雄蜘蛛会做出一种类似“拨弦”的动作,拨动网丝发出一定的振动,据此雌蜘蛛可以判断出是猎物,还是求爱对象。

在水面上能够像滑雪运动员一样潇洒地自由滑行的行水虫,通过制造水波纹的表面振动传递信息。雌性的行水虫能够感受到这种频率波纹,并向雄性个体靠近。当雄性个体振动水面发出高频的求爱波纹,如果它没有感受到另一个体返回的高频波纹,则表明雌性接受了求爱,雄性则试图与之交配。

生活在茂密的热带雨林中的细趾蟾,雄蟾用足捶击地面或其他固体基质从而引起振动,并以此向雌蟾发出求偶信号,而雌蟾能感受到这种振动。

鼹鼠通常单独生活在地下的洞穴里,雄鼹鼠常在与雌鼹鼠相邻的洞穴内,用后足捶击洞壁发出振动,并以此向雌鼹鼠求爱。

和迪斯尼动画片中的小兔子汤普一样,长着长长尾巴的更格卢鼠会通过跺脚来互相传递信息,比如附近发现了一条蛇。其实更格卢鼠的英文名字就是“袋鼠鼠”,它的样子几乎是袋鼠的缩小版本。这种跺脚的行为可能是一种成年更格卢鼠对后代的照看行为,通过这种方式提醒脆弱的幼崽提防附近的捕食者。这种做法也是对蛇的一种警告,提醒对方它已经被发现,有时候捕食者一旦被发现就会离开,去寻找其他更易得手的猎物。

训练有素的鸽子能够在没有任何飞越经历的情况下,飞越千山万水回到自己的巢穴,而且中途会经过乌云密布的白天和黑夜,因此依靠太阳光或者北极星导航是很困难的。生物学家研究发现,如果在鸽子的脑袋上放一小块磁体或者铁等磁性材料,它就认不清回家的路了,而放一小块非磁性材料铜,对它的归途毫无影响。于是谜底揭开了,鸽子可以通过地磁场导航,也就是说,鸽子是高明的磁信号应用专家。

无独有偶,在我们肉眼看不见的世界里还有一位磁信号微型专家——趋磁细菌。在显微镜下,这些细菌总喜欢向磁铁的N极移动。经过生物学家一番苦心研究后终于发现,这些细菌能够产生微小的、含铁的、具有磁性的小颗粒,每颗颗粒都具有北极和南极。这些细菌将这些小磁铁排成直线形成一条长的磁铁,它们巧妙地用这种磁铁作为指南针,帮助它们沿着地磁方向移动。为什么这些细菌会进化出磁性呢?原来趋磁细菌生活在水中,又属于厌氧细菌,所以它们需要从富氧区移至微氧或无氧区。在水中,水越深,含氧量越低,所以,趋磁细菌喜欢生活在它们所处水域的底部。可是它们又不知道哪里是下方,于是它们用逐渐进化出的磁性帮助判断哪个方向为下方。在北半球,地磁场北极是以一定角度向下的,所以,以上述方式排列的细菌会沿着地磁场的北极,向深水处移动,并进入贫氧区。非常有趣的是,在南半球,地磁场北极是以一定角度向上的。因而在南半球的趋磁细菌为“南趋型”。在赤道附近,地磁北极不是向上也不是向下的,所以趋磁细菌既有“南趋型”,也有“北趋型”。千万不能以为这些微不足道的细菌一无用处,实际上趋磁细菌的应用前景是美妙的。虽然我们不可能用它的磁性实现磁悬浮,但是它们对人类具有重大意义是毋庸置疑的。因为这些细菌产生的微小磁铁比人类自己做的要好很多倍,科学家和工程学家试图将这些磁性材料用到那些需要微小磁铁的地方造福人类。

有的动物能够产生电流,这些电流就是表达它们意思的电信号。比如电鱼可以利用电信号传递信息,例如通过放电互相威吓或表示屈服;有些电鱼中的雄鱼不仅借助电信號向对方表明自己的性别和种别,还借助电信号向雌鱼示爱。

电信号不受障碍的阻挡,具有高度的方向性,借助电信号的强弱、频率及信号从发送者到接收者之间的时间差等的变化就可以产生多种多样的信号。

大家想想,时不时地被同伴“电击”一下,刺不刺激?!惊不惊喜?!

原来,强大到庞然大物般的大象,柔弱到不注意都看不见的小蚂蚁,微小到都看不见的细菌,都各有妙计来交流。能叫的叫,会唱的唱,这些不会的就来段舞蹈或者变换出炫目的颜色给你看,实在不行就轻轻地抚摸你,或者借助看似无形的磁场得到信息,甚至用电流给你一种“麻辣”的体验!看起来平淡无奇的动物(细菌)们,在通信领域却是很神奇的呀,你想不想继续探究它们的通信方式呢?或许你会有意想不到的发现!

(编辑 文 墨)

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