第二章(2)
貓味也渴求安全感
貓科動物的曆史可以追溯到很久遠的年代,它們和恐龍幾乎是同時代出現在地球上的,但它們捕食的技巧、靈活性和聰明智慧是在大約300萬年以前形成的。
除了澳大利亞、南極洲和一些無法到達的島嶼以外,現存的35種貓科動物分布在各大洲的各種氣候環境裏。
貓科動物可以分為四大種群:豹屬(大型貓科動物)、貓屬(小型貓科動物)、獵豹屬和猞猁屬。
貓的骨頭比人類多40塊,分布在脊柱和尾椎之間,使它們具有令人羨慕的靈活性。跳躍和著地的時候,它們的身長能夠增加11%。
貓的視力和聽覺也比人類發達。剛出生的小貓咪看不見也聽不見,5周以後,聽力已經發育得很完善了,但視覺要等到5個月以後才能發育完善。
貓咪在出生後6個星期內不知道恐懼,所有的感官、肌肉力量和身體的協調都需要1年時間才能發育完全。貓的聽覺比人類強4倍。它們能分辨出不同性別發出的聲音,也能夠忍受一些人類認為太刺耳的聲音。
掠食最關鍵的工具是視力。貓的視野很寬闊,比人類大。在掠食時,貓的眼睛隻關注著獵物,不理睬其他任何東西,獵物是此時貓咪唯一看得清晰的東西,其他的一切都是模糊的一團。
夜間貓兒們的視力比人類好5倍。在漆黑一片的時候,胡須可以替代眼睛的功能,幫助貓咪感覺到周圍環境的變化。貓兒們的個性有些變幻無常,經常會有一些奇怪的舉動,其原因主要是受到驚嚇、擔心被主人遺棄,或者看到自己的地位被家中的一個新成員代替而心生嫉妒。
母貓會躲起來獨自生產,使剛出生的寶寶們遠離天敵和風吹日曬的威脅。盡管如此,孕期中的家貓還是會尋找自己的主人,主人走到哪裏就跟到哪裏,如果覺得自己沒有得到應有的關愛,它們甚至會作出危害胎兒的舉動。
貓咪基本上屬於食肉動物,但也需要吃些蔬菜來補充維生素、礦物質和葉酸等營養成分。
貓兒們相互間傳達信息的方式有:咕嚕聲(表達快樂或順從)、喵喵叫(在遭到攻擊或拒絕時自衛)、搖尾巴(豎起來表示警惕),還有頭、耳朵和眼睛等交流工具,它們也會用尿液和其他分泌物來留下記號。
貓能夠傳播巴斯德氏菌病、複孔絛蟲病、狂犬病、弓形蟲病和貓癬等疾病。
動物獻給人類的忠誠
數千年來,人類一直在馴服蜜蜂、馬、大象,讓它們為人服務……無論是聖伯爾拿狗,還是導盲犬,狗始終被認為是為人類服務的動物們的代表。今天,人類更是通過種種技術與動物相結合,以便更好地為自己服務。
它們是美國國防部高級研究計劃局的寵兒,該機構為美國軍隊的各項研究提供資金,為高技術排雷計劃和其他“生物控製係統”(利用那些能夠用來充當武器的動物的能力)提供數百萬美元。有一類蒼蠅酷愛TNT(三硝基甲苯),能夠發現這類物質並會不顧一切地向其衝去。在背部安上一個可確定它們地理位置的電子芯片,這些貪吃的蒼蠅就會引導掃雷人員直奔目標。蒙大拿的一些研究人員也對蜂群進行了試驗,讓它們找出混雜在花叢的炸藥。管理這些試驗的艾倫·魯道夫博士解釋說,“看來,蜜蜂對各種氣味至少也和狗類同樣敏感,甚至更敏感”。
早在老鼠之前,蟑螂在1997年就承擔起人類的遙控任務。法國全國科學研究中心馬賽神經生物學實驗室的尼古拉·弗蘭切斯基尼表示,“蟑螂屬於昆蟲。老鼠則屬於脊椎哺乳動物家族。這讓我們越過了一個很了不起的階段”。那個時候,人們已考慮到利用仿生學昆蟲來救助地震的受害者。洛桑工科綜合學校的拉斐爾·霍爾策前往日本研究這一計劃。研究人員將蟑螂的觸角和翅膀切斷,用4個電極來代替,將其與一個裝有微處理器並帶有微型攝像機的“背包”相連。然後,他們靠脈衝刺激蟑螂的神經係統。當時研發的這種遙控還不夠準確,從沒有用於在瓦礫中尋找受害者。弗蘭切斯基尼承認,“在我離開日本後,這項計劃被放棄了”。
在南極洲的麥克默多站,8名研究人員深入到兩種人們不太熟悉的海洋深水魚類的生活中。在南極的3個夏季裏,他們給15頭海豹安上帶有記錄儀的紅外線攝像機,以觀察它們的獵物南極洲銀魚和齒魚被冰圍困時的行為。得克薩斯大學的李·福曼和加利福尼亞大學的特裏·威廉斯發現,銀魚群夏天大多聚集在160米水深處,冬天在400米水深處。研究小組還注意到,銀魚往往根據周圍的光亮從深水區移向中部水區。不過也發現,魚的位置並不隻靠光亮決定,也是根據出現的魚群或溫度決定的。這種技術簡單且有效,它可用於研究其他深海動物。
和海豹一樣,許多海洋動物都被人類培養從事研究工作。海象、海龜、企鵝、海鳥能夠定期搜集海洋學資料,如海水的溫度、含鹽量等。信天翁憑借移植在爪子上的傳感器,能夠記錄海水表麵的溫度,而海洋動物則可發現海水深處到底發生了什麽事情。盡管它們的背上有人類設置的傳感器設備,但它們的日常生活卻絲毫不受影響。自然曆史博物館的讓一伯努瓦·沙拉森明確表示,“目的在於盡可能不打擾它們。主要的問題在於想辦法讓儀器微型化。動物的體積越大,這樣做起來就越容易”。
俄羅斯警方利用豺的嗅覺抓捕小偷和毒品販子。由於豺是一種野性十足、難以馴化且怕冷的動物,俄羅斯人喜歡用北極犬與其**。1975年,首批來自巴庫的豺抵達莫斯科。第一代豺狗所展示的成績很一般,如它們的嗅覺確實十分靈敏,但卻無法接受訓練。於是,為了取得良好的成效,又出現了第二代豺狗。它們也同樣受到訓練,目的是將可疑的氣味與犯罪現場的氣味進行比較。1995年,莫斯科警方負責該計劃的克利姆·蘇利莫夫著手試驗讓狗與美國叢林狼**。今天,俄羅斯有25隻豺狗在莫斯科的謝列梅捷沃機場巡邏,還有10隻豺狗在莫斯科犯罪鑒定中心工作。這些身材比德國牧羊犬還小的豺狗穿行在各個隱蔽處、走廊和空間狹小的地方……
幾十年來已被拉人軍營的海豚是難得的掃雷員、戰士、神風突擊隊員。這種海洋哺乳動物的聰明才智促使美國海軍對它們加以培訓,於是,它們被訓練得能耐寒,能尋找自第二次世界大戰以來遺留在挪威海岸附近的水雷、榴彈或魚雷。海豚利用自己天生的聲波定位儀能夠發現這些炸彈,並在上麵安置導航浮標,以便讓掃雷人員結束工作。在冷戰最為激烈的時期,俄羅斯人在黑海訓練海豚,目的在於襲擊敵方潛水員。
酷愛可卡因的老鼠曆來屬於警方的助手。美國巴爾的摩大學信息論專家詹姆斯·奧托正在研究對老鼠的訓練實行自動化。研究人員教會老鼠,當它們在實驗室嗅到可卡因時,就用兩隻後爪子著地站起來。移動傳感器可確定出老鼠的位置,並向電腦發出信息。經過3周的訓練,老鼠參與發現了一種小甜餅中含有可卡因,並在90%的情況下都站立了起來。比狗還有優勢的老鼠完全探索出一個全新的領域。
同樣的研究還可以利用動物身體的某一部位。美國研究人員曾將還活著的七鰓鰻的頭移植到一個備有光傳感器的機器人的電路上。他們將機器人與可使七鰓鰻在水中保持垂直位置的大腦部分連接起來。大腦引導機器人朝著有光亮的方向行進,就好像這是它自己的身體。這種嚐試的困難在於保持大腦始終具有生命力。
德國慕尼黑的馬克斯·普朗克研究所的兩名生物學家也推出一套完整的電子神經線路,將微型電子芯片與蝸牛的兩個神經元連在一起。混合網絡是一個真正的閉路。從芯片發出並傳給第一個神經元的電子信號被傳給了第二個神經元,後者又將信號傳回到能夠記錄下全過程的芯片。
大象學畫賣藝為哪般?謀生
泰國南邦自然公園。在緬梔子的樹陰下,6頭大象正等著上繪畫課。它們麵前有夾著白紙的三角架。腳下是一些丙烯顏料小罐和竹畫筆。6名教師來了。身穿藍色服裝的趕象人將筆遞給那些學畫的徒弟。他們一邊大聲說一些鼓勵的話,一邊指導大象用靈活的鼻子作畫。靈感大發的大象讓自己的想像力自由發揮。有的畫出了彩色條幅,也有的畫得像阿拉伯裝飾圖案。一個半小時後,繪畫課結束。30來幅“抽象”畫在太陽下晾幹。那些疲憊了的藝術家們則在啃甘蔗和水果以恢複體力,然後才會高興得大聲喊叫。
並非僅有南邦的大象會用畫筆。泰國還有另外三所這樣的學校。印尼的巴厘島也有一所。最新的一所正在建,是在印度的凱拉拉。這些動物藝術中心的成立是兩名俄羅斯人科馬爾和梅拉米德的主意。這兩位藝術家自20世紀70年代中期以來定居美國,一直致力於反潮流藝術。過去,他們已經因創立的蘇刺藝術而出名,蘇刺藝術改變了大眾藝術的方向。
他們從1978年起開始與動物合作。先是教一隻迷路的狗畫畫。這隻狗最終用爪子蘸墨水,然後在白紙上塗,最後顯示出的畫麵就像骨頭。1995年,他們看中了一頭非洲象。在3天的時間裏,他們用手撫摸大象勒妮的鼻子。他們回憶說:“當我們對它說話時,它都能明白。它用畫筆完全出自本能”。
這種嚐試很快又繼續下去了。他們對動物的生活很關注,從報紙上看到了一篇有關泰國大象的警世文章。根據傳統,泰國大象過去一直負責運輸木材。隨著砍伐森林愈演愈烈,政府停止了一切活動。到了20世紀80年代底,數以千計的大象和它們的主人處於失業狀態。為了繼續生存,它們在遊客麵前進行滑稽表演或在城裏閑逛。它們的生活條件日趨惡化。為了保護這些危難中的大象,科馬爾和梅拉米德1998年在南邦創建了第一家藝術協會,很快又在大城、素林和普吉建立了同樣的協會。他們這樣做的目的在於,讓大象作畫,並用賣畫的錢來救助處於困境中的大象。為了說服泰國當局相信計劃的可行性,他們說:“一頭名叫魯比的阿裏索納大象所作的畫賣了10萬美元”。隨著時間的推移以及他們的固執,證明他們是有道理的。在4年的時間裏,整整一代藝術家浮出水麵。人們從中選出20來個被認為是天才的大象。它們都有自己的風格。人們從5歲的大象朱塔納姆的畫麵上能夠看到泰國北部的山脈。4歲汶陽的畫充滿了詩意。博克巴克的畫則具有一種流暢、高雅的風格。
科馬爾和梅拉米德希望在東南亞組建一個大象藝術學校網絡,這樣,每天可能會有上百幅作品出現。他們說:“我們希望讓大象藝術現身國際市場”。這種夢想在逐步地變成現實。1999年,朱塔納姆、披薩馬爾和南觸成為第一批在威尼斯展覽作品的大象。2000年3月,它們的畫首次在紐約的克裏斯蒂拍賣行被拍賣。社會各界名流看到了50來幅大象的作品。所取得的成功是巨大的,它們也因此得到了7.5萬美元可觀收入。大象加內什的一幅以灰色和藍色為主調的畫最受青睞。為了購得這幅作品,有人花了2200美元。此人正是斯圖爾特·皮瓦爾,一個唯美主義者,他是從來不會弄錯的。
豚鼠曾經體大如牛
考古學家發現,800萬年前生活在南美洲的一種體大如牛的巨型豚鼠是已發現的最大的齧齒目動物。
這種巨型豚鼠的體重是現代豚鼠的700倍,是以前發現的最大豚鼠的兩倍多。它的體型是當今最大的豚鼠——水豚的10倍多。
對在委內瑞拉烏魯馬科挖掘出來的巨型豚鼠化石的分析表明,它體重大約700公斤,身長3米,肩部高度1.3米。
如果靠後腿直立——其許多現代近親慣用的一種姿勢,它的身高甚至超過籃球運動員。現代豚鼠體重最多隻有1公斤,身長20厘米。
考古小組負責人、德國蒂賓根大學的馬塞洛·桑切斯一比利亞格拉說,這種巨型豚鼠體型跟現代齧齒目動物接近,隻是特別巨大而已。跟它最接近的現代近親是絨鼠和兔鼠。
馬塞洛說:“我們所發現的基本上是一種齧齒目動物——現代豚鼠的一個近親。它是一隻奇特的豚鼠,隻是體型特別巨大,有一條直立時用來平衡身體的長尾巴和不斷生長的牙齒。像水豚一樣,它是一種半水棲動物,很可能沿著河床覓食。”
巨型豚鼠是以粗糙的水草為生的食草動物。它生活在800萬年前,發現巨型豚鼠化石的這個委內瑞拉沙漠地區當時還是一個繁茂的赤道河床地區,生長著大量龜類、鱷魚和鯰魚。它像普通豚鼠一樣長著長而鋒利的牙齒,可以咬斷粗糙而茂盛的水草。它的眼睛長得比其現代遠親更靠頭頂,這說明它在水裏呆的時間更長。
巨型豚鼠可以獲得足夠的食物來滿足身體的需要,因為大型食草動物能更有效地從草中攝取能量。然而,科學家們認為,它很容易受到食肉動物的攻擊,因為其巨大有力的後腿和小小的前肢不協調,不可能跑得很快。而且它也不能像老鼠那樣靠打洞逃避攻擊。
英國利茲大學生物係教授麥克尼爾·亞曆山大認為,這些缺陷最終導致巨型豚鼠的滅絕。他說:“如果你在霧天從遠處看它,它很像一頭牛而不像豚鼠。問題是:為什麽其他豚鼠沒有長得這麽大?為什麽這種豚鼠沒有生存下來?”最成功的食草動物是體型比較小的豚鼠和體型比較大的羚羊。這兩種動物所麵臨的問題之一是逃避食肉動物的攻擊。
人鼠語音交流機理竟相似
對幼鼠吃奶時發出的聲音的研究結果顯示,人類和老鼠用語音交流的基本機理相同。人鼠共通的語音交流機理是由數百萬年前的一個共同祖先發育而來的。這一證據來自德國烏爾姆大學和康斯坦茨大學的研究結果。
岡特·埃雷特和紮比內·裏克教授描述了他們如何錄下真老鼠和模擬老鼠的叫聲,然後播放給母鼠聽,看它對哪種叫聲有反應。
母鼠對低頻聲音反應最強烈,而在人類語音中,低頻語音成分對我們理解元音最重要。幼鼠叫聲的聲學結構與人類聲音的結構非常相似。
埃雷特說:“我們發現理解元音的規則適用於母鼠理解幼鼠的叫聲。唯一的不同是,老鼠叫聲的頻率比人類上移了大約4個八度。”他說,家鼠隻能發出7種叫聲,但卻能聽懂很多聲音。
狼蛛日久也生情
對於雄狼蛛來說,如果在傳情達意時找錯了對象,結果將是致命的:雌狼蛛經常會吃掉那些自己不想與之**的雄狼蛛。這種蜘蛛中的雌性會在早期社會接觸的基礎上垂青特定的雄性,這一特性在無脊椎動物中幾乎是沒有的。
狼蛛是蜘蛛中比較特殊的一類,因為其雄性會呈現不同的外形,或者說表現型。有些前腿上有裝飾性的毛刺,而且它們的外骨骼會呈現不同的顏色。康奈爾大學的艾琳·赫伯茨在實驗室中將81隻尚未發育成熟的雌狼蛛和一些發育成熟的雄狼蛛放在一起。等這些雌狼蛛發育成熟要尋找配偶的時候,赫伯茨又讓它們接觸另一批雄蛛。她發現,雌蛛大多數會選擇有著熟悉表現型的配偶。此外,那些此前曾接觸過多種類型雄性的雌蛛往往會吞掉它們完全不熟悉的求愛者。
赫伯茨解釋說:“社會經曆影響著擇偶。這說明,無脊椎動物也有社會識別能力,而且這種識別在蛻皮過程中也能繼續維持和保留。這對它們成年後的行為,甚至特性的進化都會產生影響。”
蜘蛛:這個殺手有點冷
夏季到來的時候,很多住房受到被我們籠統稱為昆蟲的小蟲子的入侵,其實它們並非都是昆蟲。蜘蛛雖然和昆蟲一樣,屬於節肢動物,但它組成單獨的一個綱——蜘蛛綱。蜘蛛綱裏有3萬個種類,最大的蜘蛛在亞馬孫森林裏,被稱為捕鳥蜘蛛,體長達26厘米;最小的是我們皮膚上的蟎蟲。
蜘蛛大小不一,但都有共同的特點。它們的體形都分成截然不同的兩部分:頭胸部(前體)和腹部(後體)。它們都長有步足4對,而且都用一種類似鰓的器官來呼吸,都捕食蟲類。在蜘蛛綱中有蠍子、塔蘭托毒蛛和黑寡婦蜘蛛。
經過幾億年的演變,蜘蛛擁有了非常厲害的武器,這些武器使蜘蛛成為動物世界裏非常厲害的捕掠者。它們身上的毛是可以感受到氣流和聲音的傳感器,一隻閉著眼睛的蜘蛛可以覺察到一隻蒼蠅在飛行。蛇有著很壞的名聲,其實隻有少數蛇是毒蛇。蜘蛛可不同,隻有少數蜘蛛沒有毒。
蜘蛛的捕食本領很高,它能根據環境和對象決定捕食戰略。不會吐絲織網的跳蛛在很大程度上依靠它的視力,因此它有8隻眼睛,其中一些眼睛隻能看到捕食對象的運動,有些眼睛隻能看到形狀。人們現在還不知道它們的眼睛能否辨別顏色。但它的副眼視網膜是可以移動的,它用副眼作水平掃視,一旦發現獵物在運動,其他眼睛就聚焦在獵物身上以便確定需要跳躍撲食的距離。
蜘蛛的另外一個本領就是能夠製造出自然界裏最結實的絲,它的用途主要就是編網。蜘蛛網有複雜的幾何圖形和牢固的結構,用以捕獲獵物,還可以包裹它產的卵。它還能在網上做驚險的雜技動作,例如倒懸在網上,以垂直或水平方向從一端走向另一端。其動作之輕巧如履平地,令人猿泰山也感到羨慕。
蜘蛛通過一種特殊的腺組織吐絲,這種腺組織由肌肉控製,肌肉還可調節絲的粗細。蜘蛛身體上還有刷子和梳子,它用這種工具來按照自己的願望梳理絲線。有的蜘蛛網上有幾種絲:粗絲用於傳感,黏性很強的絲用於捕捉獵物,有的網上分布著一滴滴的黏液。
同其他食肉動物一樣,蜘蛛擁有進攻的武器,有時幾件武器同時使用。最厲害的武器是毒針,毒針注射出來的是毒性極強的神經毒液和酶的混合**。神經毒液用於麻醉獵物,酶則用於消化獵物。蜘蛛的嘴很小,但喉嚨口有一個過濾器,可以用來吸食。如果我們發現一隻完整的死蒼蠅,但卻是一隻空殼,那就是蜘蛛用酶溶解了蒼蠅體內的肉並將肉全部吸食。
經過不同環境和幾億年的演變,蜘蛛的社群結構變得多樣化了。最大的蜘蛛群體的成員有上千個之多,最小的就是黑寡婦蜘蛛,它們離群索居,孤立獨行。而且,黑寡婦蜘蛛中的雌性在受精之後,就將雄性吃掉。
蜘蛛和我們人類有著驚人的相似之處。人在安非他明的作用下,寫的字跡很清晰,但很小。蜘蛛在安非他明的作用下,織的網有著完美的幾何圖形,但網很小。
蜥蜴的小家庭情結
一種澳大利亞蜥蜴是目前所知第一種生活在穩定的核心家庭裏的爬行動物。這種蜥蜴的家庭由2隻大蜥蜴及其子女組成。
有些哺乳動物、鳥類甚至少數魚類的家庭結構也與此類似。但爬行動物也有核心家庭的發現顯示,這種結構可能是整個動物界理想的家庭結構。
悉尼大學的戴維·康納和裏克·夏因在新南威爾士的藍山山脈研究了200多種黑岩蜥蜴。用其尾端的DNA分析顯示,83%左右的蜥蜴社會群體由包括一對配偶在內的一個以上的成年個體組成。此外,這項長達3年的研究發現,蜥蜴家庭中65%的小蜥蜴與雙親中的至少一方生活在一起,而這些小蜥蜴中又有2/3的家庭是父母雙全的。
由於蜥蜴父母並不照顧它們的子女,這些蜥蜴為什麽選擇核心家庭還不清楚。康納說:“我們推測可能是為了保護它們不被吃掉。黑岩蜥蜴會攻擊和自己沒有關係的小蜥蜴。”澳大利亞博物館的爬蟲學者艾倫·格裏爾補充說,蜥蜴的壽命為10—15年。它們可能需要和父母生活在一起以便能安全地長大。
撒哈拉酷熱下的銀蟻勇士
在撒哈拉沙漠地區炙熱的烈日下,地表溫度可能高達70攝氏度以上。這已經不是一般意義的熱了——熾熱的空氣連呼吸都困難,沙土滾燙,不僅不能用**的皮膚去接觸,甚至能灼傷皮膚。在這種環境下,大多數動物,包括沒有采取任何保護措施的人,在短短的幾分鍾時間裏就會斃命,因為任何溫血動物在這種環境中都會脫水和中暑。即便是對於具有許多進化特點、適應高溫環境的駱駝來說,這種環境也異常艱難。可是,如果你仔細觀察,就會發現沙漠中有一些針孔般的細小洞口。烈日當空之時,地球上最頑強的一種昆蟲便會露麵,在熱浪滾滾的世界裏覓食,一般來說每次出動不過幾分鍾而已。一旦沙漠的氣溫開始下降——下降一兩度足矣——它們就會返回自己的巢穴,等待第二天的酷熱時分。
這裏就是沙漠銀蟻(Cataglyphis bombycina)——地球上適應能力最強的動物之一——的領地。它們不僅能夠在這種酷熱的環境下生存,而且能夠積極繁衍。它們把酷熱當做抵禦那些不太耐熱的獵食者的武器。為了做到這一點,它們進化形成一種極端的生活方式——每天有很長一段時間蟄伏不動,而一旦氣溫急劇升高就會狂奔出外覓食,每次離開巢穴時都使自己置身於熱浪與生死之間。它們的食物來源就是那些被酷熱殺死、殺傷的動物——蜘蛛、百腳蟲和其他沒來得及返回巢穴便在正午的烈日下死去或奄奄一息的昆蟲。為了收集到它們的午餐,螞蟻們隻在氣溫令大多數動物無法忍受時才會衝出巢穴。
爬上地麵之後,它們便四散開來,在8—10分鍾內尋找被高溫殺死的遇難者的屍體。一旦氣溫攀升到連它們都無法生存下去的程度,它們便吃力地拖拽著食物返回巢穴。這就是銀蟻的一天。
這是一種恐懼不堪、極度緊張的生存方式。但這也是一個絕好的例證,說明進化的壓力是怎樣創造出能夠在不毛之地生存下來的特征。50攝氏度的體內溫度是活的複雜生物體可以忍受的最高溫度。超過這一溫度,使生命成為可能的生化過程就開始瓦解:呼吸變得困難,氧氣也無法有效地被輸送到全身;大腦和神經係統也開始退化。細菌的生化過程要簡單一些,一些細菌在100攝氏度時仍然狀態良好。但是對於昆蟲和其他能行走的生命形態來說,大自然還沒有找到讓它們逾越50度大關的辦法。
那麽沙漠銀蟻如何能在65攝氏度以上的環境溫度中存活下來呢?沙漠銀蟻依賴於一些獨特的進化特點。最簡單的一點就是它們有修長的腿和小小的腳,這些使得它們能夠跳過地表,減少同熾熱的沙石的接觸。隻要離開地麵哪怕幾毫米,溫度就能降低6—7攝氏度。要是緊貼地麵,這些銀蟻恐怕就沒有任何生存機會了。
它們的動作也很迅速。如果你曾經體驗過在炎熱的天氣從疾馳的汽車中把手伸出窗外,你就會知道強勁的氣流具有明顯的降溫作用,即使空氣本身很熱。為了充分利用氣流的降溫作用,同時也是為了逃避獵食者,沙漠螞蟻會以每秒1米多的速度來回奔跑。這個速度雖然不及人步行速度的一半,但是它幾乎達到昆蟲運動的速度記錄了。值得注意的是,雖然我們一步就能跨過很遠的距離,可是螞蟻的腿要短得多,必須以更快的頻率才能保持相當的速度。如果人的腳步也能達到如此之頻率,那麽我們每次走出大門的時候就會遇到音障。然而對於螞蟻而言,更快的速度意味著更少的熱量。難怪蘇黎世大學動物學研究所的呂迪格·維爾納教授把沙漠銀蟻稱為“昆蟲界的賽馬”。
最後一點,銀蟻還經常休息以躲避高溫。如果氣溫達到無法忍受的地步,它們就會繞道前往距離最近的、適宜在沙漠裏生長的綠葉,沿著莖爬上植物,沉浸在遠離沙漠的涼爽空氣之中。這樣就能減少一部分熱損傷。在最熱的日子裏,銀蟻覓食時有75%的時間是停留在這些“避熱”處或其附近的。銀蟻的小個頭在這種環境中既是福,又是禍。雖然它們的體溫能很快升高——比人要快得多,但螞蟻的身體也能很快消散熱量,這樣它就能做好準備,等到充分休息之後緊接著在沙土上來一次衝刺,利用空氣為自己降溫。
但是沙漠銀蟻令人如此感興趣的並不僅僅在於它的耐熱性。由於覓食時間很難得,它們識途的本領一定要比大多數動物強。導航技術上的絲毫差池都將是致命的。因此,這種小昆蟲進化產生了一套複雜的、令人叫絕的技巧和行為,有助於確保它們能精確地知道自己所處的位置和前進的方向。
銀蟻采用的最明顯也是最簡單的一種導航工具就是航位推算法——從字麵上解釋就是推算走過的距離,並根據走過的路程來判斷方向。這種方法已被水手用了好幾個世紀了。雖然大海中潮起潮落,風向變幻莫測而且缺航路標,但是航位推算法的精確度很高,足以讓人們放心地環繞全球。可是即使專家采用航位推算方法也會出現誤差。所以航海家們隻是在沒有其他選擇的情況下才會使用這種方法。
然而,銀蟻做起來則要容易多了。除了流沙外,沙漠的地勢差不多還算穩定。銀蟻需要做的就是隨時計算出行進了多遠以及行進的方向。它們一邊走一邊將距離和方位合在一起考慮,得出一個簡單的結果,然後推算出安全返回巢穴需要走多遠的距離以及返回的方向。
這種被稱做向量和的數學方法使銀蟻天生就具備一隻羅盤——但這隻羅盤並不是指向磁場北極,而是始終指向回家的最佳路線。
到了巢穴附近,向量和的另一個因素——距離因素——便開始發揮作用了。如果銀蟻爬過預先計算好的一段距離後還沒到家,它便有點糊塗了。於是它就開始進行隨機搜索。這時,銀蟻很有可能會在野外被活活烤死。如果是出於某種原因航位推算法失靈了,碰碰運氣也許能給它提供額外的保護。
銀蟻是怎樣知道自己爬行的距離和方向呢?最直接的答案就是根據大地在銀蟻眼睛中所滾動的速度。當沙漠銀蟻被放置在一個人為設計的模擬地形環境中,如果地形不隨其運動變化而變化的話,那麽它們往往會出現距離判斷上的誤差。相反,能量的消耗似乎沒有多大影響。在另一項研究中,人們小心地讓銀蟻背負一些小的重物。結果表明額外的負重並不妨礙它們找路的能力。
高度和傾斜度似乎也沒有太大的影響。研究人員設計讓銀蟻翻越一片高低起伏的坡路,它們成功地排除了沿著障礙物爬上爬下帶來的額外路程的因素,計算出距離巢穴的水平距離。這一實驗表明,銀蟻能像計算水平距離一樣有效地計算高度和傾斜度,這使得銀蟻導航的本領更加令人驚歎。
對人類來說,進行向量計算需要全麵掌握三角學。那麽銀蟻能在腦子裏進行正弦和餘弦運算嗎?另一個實驗證明,情況不是這樣。研究人員訓練銀蟻沿著一根固定的管道爬行,這裏它們隻能看到天空而不能看到周圍的地形。當人們放開銀蟻讓它們前進時,它們無法判斷管道和太陽之間的夾角變化而不斷犯錯誤。
事實上,銀蟻似乎是利用光線的偏振現象來計算角度的。在它們活動的短暫時段裏,它們所能察覺到的偏振角度基本上是不變的。相反,當在一個光線角度可能發生變化的環境裏做實驗時,它們就會錯誤百出。
雖然它們的腦子很小,但銀蟻似乎能夠構建巢穴周圍地區的地圖。在管道實驗中,如果它們能夠觀察到周圍的地形,它們的導航本領就會有極大的提高。在另一項實驗中,沙漠銀蟻被放置在一個與平常的巢穴有細微差別的人工環境中。地形與它們所習慣的差別越大,銀蟻犯的錯誤就越多。
隻要撒哈拉地區的氣候不出現大的變化,沙漠銀蟻的生存似乎就有了保證。它告訴我們,即便是在不毛之地,生命也能延續下去。它也告訴我們,對於我們所擁有的技術來說,大自然也許早就掌握了——比我們早了千百萬年,甚至幾十億年。
螞蟻之間,關係親密
在洛桑大學校園中心的一個架子上,擺放著一個巨大的鐵製螞蟻模型。生物學家洛朗·凱勒對螞蟻進行了大量的研究工作。其實,凱勒並不喜歡螞蟻,但卻十分欣賞螞蟻的社會性。
凱勒認為,從遺傳學角度進行研究,是理解螞蟻行為的關鍵之一。當然,他也沒有忘記環境對螞蟻行為的影響。
凱勒是瑞士人,曾在法國和美國從事研究工作。他認為,螞蟻應當受到關注。首先螞蟻的數量驚人,占地球動物生物量的10%(特別是在熱帶森林中);其次螞蟻的能力很強,它們能建造巢穴,互相保護,能為群體作出自我犧牲;最後螞蟻能經常調節體溫,產生抗生素。凱勒明確指出:“實際上,螞蟻取得的成功與它們改變環境的能力和它們的勞動分工有關。”
螞蟻能力很強,但螞蟻王國的生活卻是嚴酷的。凱勒越發感到螞蟻世界的無情。他對阿根廷螞蟻進行了研究。這種螞蟻於1891年入侵並占領了加利福尼亞,現在又占領了整個南歐地區。來自數以百萬計蟻巢的數以十億計的螞蟻,擴散到了大西洋和地中海的6000公裏海岸線附近地區。出現在南歐地區的這種螞蟻分為兩群,其中比較大的一群“駐紮”在從葡萄牙到意大利的地區,比較小的一群主要活動在西班牙的加泰羅尼亞地區。
凱勒把兩隻分別取自上述兩個蟻群的螞蟻放在一起,這兩隻螞蟻便立即廝打起來。5分鍾後,其中一隻螞蟻失掉了兩根觸須,斷了一條腿,另一隻斷了兩條腿。又過了3分鍾,戰鬥結束,來自西班牙的那隻螞蟻獲勝,但它也身受重傷,活不了多久了,而另一隻螞蟻則已經死亡。
凱勒和他的研究小組發現,這些螞蟻已經減少了它們的基因多樣性,它們的體內已隻有兩種在分泌信息素中起作用的基因變異物質。信息素是生物體釋放的一種化學物質,能被一定距離外的同種生物察覺,使之感覺到是否與自己同種。上述兩個螞蟻群都分別具有一種基因變異物質。同一個螞蟻群的螞蟻,即使相距千裏之遙,它們到一起時也不大可能互相攻擊。相反,如果一個螞蟻群的螞蟻碰到另一個螞蟻群的螞蟻,就會彼此拚死搏鬥。這也正是螞蟻要大量繁殖的原因之一。
螞蟻中的另一個現象是,蟻王(即母蟻)和工蟻之間經常存在著衝突。凱勒從1996年開始揭示這樣一種現象:為了保護自己的遺傳基因,工蟻努力殺死公蟻。這樣,在螞蟻社會中,公蟻數量就不夠了。母蟻在螞蟻群中是唯一能孕育後代的螞蟻,它能控製受精卵的數量,同時能平等地將自己的遺傳基因傳給自己的“兒子”和“女兒”。
凱勒還發現了螞蟻的“自私”基因。他說,帶有同樣“自私”基因的工蟻相互之間很寬容。凱勒還指出,母蟻之所以能活30年而工蟻隻能活1年,原因之一是螞蟻的社會組織形式能保護母蟻。
恐龍蟻的“黑社會”
巴西的恐龍蟻和黑手黨式的黑幫有很多共同之處。科學家們指出,兩者都生活在組織嚴密的群體中,其領導人采用鐵腕戰術控製他們的反對者並給任何膽敢挑戰他們權威的對手嚐嚐“死亡之吻”。
恐龍蟻身長可達4厘米,它們以小群體聚居,隻有一隻“母蟻”能夠繁殖後代。和其他蟻種不同,恐龍蟻的母蟻並不是蟻後,而是一隻**過的工蟻。
英格蘭北部設菲爾德大學教授弗朗西斯·拉脫奈克斯說:“如果母蟻的地位受到其他雌性螞蟻的威脅,她就會用刺對付挑釁者,並留下特殊的化學混合物。”
一旦級別更低的螞蟻發現這一化學物質,就會懲罰挑釁者,有時候甚至會殺死它。拉脫奈克斯還補充說:“這項研究表明螞蟻和人類存在共同點,用武力維持社會秩序以防止出現不端行為。”
拉脫奈克斯及其同事指出,母蟻會刺另外一隻螞蟻,然後跑掉。幾分鍾後,其他螞蟻就會攻擊這隻被標記過的螞蟻。蒂博·莫南博士說:“母蟻給目標螞蟻作上標記,然後其他工蟻就會替她完成攻擊任務。”
盡管恐龍蟻和人類黑幫非常相似,但是科學家還是發現了其中一點重要的不同之處——雄性螞蟻在聚居生活中並沒有發揮重要作用。
小小動物,胃口驚人
有這樣一種極小的蟲子,遠遠看去很像一隻微型老鼠。這種小蟲子長著細長的嘴,嘴的尖端像針頭一樣鋒利。其眼睛像白雲母顆粒一樣閃閃發光。該動物雖小,但十分勇敢。
近30年來,地中海生態研究中心主任羅歇·豐斯一直在研究這種微型動物。這種名為伊特魯裏亞的小動物,體長隻有3.5厘米,重僅1.3—2克。在地中海沿岸地區、印度和坦桑尼亞到處都有。古埃及人有把這種動物製成木乃伊的習俗,這很可能是為了紀念貓能捉老鼠這一事實(古埃及人崇拜貓像崇拜上帝一樣)。
在法國,生活在矮牆的洞穴裏,到晚上才出來捕捉昆蟲,所以當地的老百姓甚至不知道有這種小動物。自從開始研究它們以來,羅歇·豐斯隻有一次在自然界見到過它們。為了弄清楚其分布情況,他和他的同行們隻好借助它們捕食後留下的痕跡。它們的主要天敵是貓頭鷹,貓頭鷹在飽餐之後會留下它們的毛和骨頭。
1968年,羅歇·豐斯開始撰寫關於伊特魯裏亞的論文。為了對它們觀察得更仔細,他隻好建一個飼養場。這是一個非同尋常的挑戰,因為在當時這種小動物還像獨角獸一樣神秘。
羅歇·豐斯用了4年時間飼養和觀察它們:其中2年時間用於設計有效的捕捉它們的陷阱,其餘時間用於分析和理解它們的**習慣(它們的性欲很強)。他說:“起初,我不知道何處能找到它們。我首先必須發現它們生活在矮牆洞穴裏。然後,在它們的下麵埋一空罐頭盒,以便進行觀察。”
除了觀察它們的**習慣以外,羅歇·豐斯還觀察到了它們的代謝情況。他發現,它們每天能消耗約兩倍於自己體重的食物,就像70公斤重的人能吃140公斤食物一樣!任何其他的哺乳動物都沒有這麽大的胃口。如此好的胃口主要是由它們的小身材決定的,因為就像所有健康的哺乳動物一樣,它們必須使自己的體溫保持在38攝氏度左右。它們要受這樣一條規則的支配:動物的身材越小,按比例計算,它們的體表麵積就越大。它們既然是最小的哺乳動物,因而在哺乳動物中,它們的體表麵積比例就相對是最大的。這樣,熱量的散失就很快。這就需要用體內的熱量進行補充。
既然需要大量食物,它們在夜間就隻好拚命捕食。它們的視力不佳,因此捕食主要依靠聽力、嗅覺和感覺。羅歇·豐斯指出,它們捕食時像蝙蝠那樣依靠一種超聲波定位係統。胃口大,代謝也很快。這就要求血液循環和呼吸的節奏很快:它們的心跳每分鍾多達1000次,相當於人心跳節奏的15倍,它們血液中紅血球的含量是人的4倍;它們的呼吸節奏(每分鍾呼吸850次)是人的56倍。
這種小動物早衰的原因正在於此。它們平均隻能活16個月左右。所以,它們在發展自己的生物放慢機製。白天,它們不僅處於睡眠狀態,而且簡直是處於麻木狀態。在這種狀態下,它們的體內溫度會下降到25攝氏度,心跳和呼吸平息下來。羅歇·豐斯說:“當我夜裏把它們從洞穴中取出來時,發現它們像石頭一樣僵硬和冰冷。”
在實驗室裏,羅歇·豐斯設法將它們的體溫降到15攝氏度。這時,它們的心跳便變得十分緩慢,每分鍾僅100次。羅歇·豐斯於是想:如果使人也處於這種麻木狀態,人的壽命可能會延長50年。羅歇·豐斯堅信,對它們的研究能使我們學到很多對我們自己有用的東西。他已要求他的合作者記錄下這種小動物一生的褪黑激素(一種支配生物節奏的激素)的變化情況。他的合作者說:“我們打算在它們開始衰老時給它們注射大量這樣的激素,看一看是否可以使其衰老進程出現逆轉。”
現在,甚至美國航天局也想把這種小動物帶上航天飛機,以試驗宇宙射線對生物的影響。