第二章(3)
奇特犰狳,不容低估
犰狳是一種奇特,而且常常被人低估的動物,然而它已經曆了超過幾百萬年的進化,可以比作一架設計複雜的機器。犰狳有保護性的甲胄,是具有真正甲殼的唯一哺乳動物。對於第一批西班牙征服者來說,它一定看起來很奇特,差不多就像鴨嘴獸對澳大利亞的歐洲定居者來說一樣。
犰狳有21種,目前分布最廣的是常見的長鼻子九帶犰狳,人們能夠在南至阿根廷的美洲發現這種犰狳。這種機敏的動物在1850年左右橫渡格蘭德河,輕鬆地移居北美洲。目前,犰狳多數分布在得克薩斯州、路易斯安那州和佛羅裏達州,盡管受其不能忍耐嚴寒的限製,人們仍在北至科羅拉多州的地方見過犰狳。人們尚未徹底弄清這種動物如何能如此成功地移居到新地帶。
以橫渡格蘭德河為例。九帶犰狳的體形大約相當於很大的一隻貓,體重在2.5—6.5公斤之間。這會使人們得出它們可能怕水的結論。然而它們成功地渡過了格蘭德河。九帶犰狳能夠把空氣深深吸人胃和腸,增加浮力,有助於漂浮。沒人確切知道它們是如何做到這一點的。它們還能憋氣10分鍾之久。人們可能見過犰狳拖著氣泡,從溪流底部涉水而過,再爬到岸上。
犰狳與食蟻獸和樹獺一樣屬於異關節目。它們的祖先大約在5800萬年前開始出現在今天的南美洲,而它們的興衰是由在第三紀的很長一段時間內南美洲一直是一個巨大的孤島這一事實決定的。
異關節目動物在一個幾乎沒有競爭的環境中茁壯生長和分化。但是在美洲之間的陸橋大約在上新世(500萬年前)形成之後,大型捕食動物向南遷移,並造成嚴重的破壞。化石記錄顯示,犰狳的祖先跋涉到北美洲,多半是為了逃生。隨後,大約在1.1萬年前,它們無緣無故地消失了,又在不到兩百年前,重新出現在格蘭德河以北的地區。
犰狳的專門適應半地下生活方式的代謝係統助長了其韌性。犰狳的體溫為33—33.5攝氏度,代謝率(這一體型動物的預期代謝率為29%—57%之間)較低,這能防止它們在主要是獨居的地洞中太熱。一隻九帶犰狳的活動範圍可達10.8公頃,而且有多達12個地洞。有些地洞隻是地表上的一個淺洞,能讓犰狳把鼻子埋進土裏休息,其他一些地洞深達2米,裏麵鋪著草。再加上它們憋氣的本領,使它們在對付捕食者方麵具有明顯的優勢,因為捕食者無法在犰狳黑暗和不透氣的地道裏鑽得很深。
如果犰狳碰巧在地洞外麵,或者在地表的淺洞中遇到捕食者,就會用兩種方法自衛。第一種是蜷縮身體,把甲胄的邊緣插進地裏,四肢緊緊縮回,收緊腳爪。這種方法通常足以阻止較小的捕食者,因為它們無法達到犰狳的身下,將其翻過來。三帶犰狳能夠卷成一個結實的球,這就更安全了,但是像美洲豹這樣的大型捕食者能夠用嘴咬住犰狳,弄裂甲胄。犰狳的另一種防禦手段是突然而且迅速地垂直躍入空中。這種方法能嚇住捕食者,使犰狳有足夠的時間逃跑。
犰狳逐漸形成了能確保其幼仔有相當大的存活幾率的方法。它們在夏季**,而且能推遲受精卵著床。研究人員認為,犰狳能進行孤雌生殖,不過它們似乎能夠把受精推遲2年之久。
在南美洲,犰狳肉被認為是一種美味,據說味道像上好的豬肉,其甲胄也被製成皮包。在得克薩斯州,犰狳有一批追隨者,因為一名叫“犰狳吉姆”的人用它作宣傳工具,教育人們要像犰狳那樣保護自己、朋友和家人免受毒品、犯罪和暴力的傷害。美國人對犰狳有不同的看法,要麽喜歡,要麽討厭。對一些人來說,它們是在花園裏掘洞的討厭鬼,而對其他人來說,犰狳就像獨角獸,樣子真是太怪了。
犰狳也讓科學家著迷。這主要有兩個原因:其一,九帶犰狳的幼仔具有相同的基因。這種犰狳總是一胎產4隻一模一樣的幼仔。它們由相同的遺傳物質形成,並共享一個胎盤。瑞士獸醫和犰狳專家馬裏耶拉·蘇佩裏納說:“有幾種理論試圖解釋這一現象,但尚未弄清其意義。”
九帶犰狳的幼仔出生時沒有甲胄,不能自立,身上覆蓋著柔軟但堅韌的皮膚。皮膚隨後會變硬,並由骨質甲板形成甲胄。幼仔在4~5周後斷奶,並在6個月至1歲大時達到性成熟。
第二個原因是,犰狳是除人類之外,唯一易受麻風病菌感染的哺乳動物。在大多數犰狳的組織中,尤其是肝髒、脾髒和肺髒中存在麻風分支杆菌。在得克薩斯州和路易斯安那州發現的犰狳中,每6隻中就有1隻攜帶這種病菌。美國全國麻風病計劃負責人理查德·杜魯門博士說,他們正在研究犰狳為何會感染麻風分支杆菌,以及對人類有何影響。不過似乎沒有必要驚恐地擔心每隻犰狳都攜帶麻風病菌,並傳染給人類。同人與人之間的傳染相比,犰狳把麻風病菌傳染給人類的幾率很小。
杜魯門說:“我們正在設法克隆犰狳,使我們能夠確定和弄清它們的免疫反應。有些犰狳易受感染,有些卻不容易。我們想知道為什麽。我們還著手研究麻風分支杆菌的基因組,識別其遺傳標誌,並確定菌係。更好地了解哪些因素會影響犰狳對麻風病的易感性,以及能夠阻斷麻風分支杆菌在犰狳中的傳播,這有可能顯著提高我們在人類中控製麻風病的能力。”
線蟲中年亦發福
中年發福的問題並不是人類獨有的苦惱。低等生物線蟲也會在中年體形鼓脹和肌肉鬆弛,它們可能為如何戰勝人類腰圍變粗和肌肉萎縮提供線索。
這種小小的生物已經透露了器官發育和細胞死亡的秘密,從而為人們了解發病機理提供了線索,這一發現使英國人悉尼·布倫納和約翰·E.薩爾斯頓以及美國人H.羅伯特·霍維茨分享2002年的諾貝爾醫學獎。
新澤西拉特格斯大學的莫尼卡·德裏斯科爾和紐約艾伯特·愛因斯坦醫學院的科學家們正在研究線蟲的老化過程,希望能從這裏找到戰勝人類老化的線索。
他們發現這種小小的生物,在年老時也會逐漸失去肌肉物質和失去力量,並且已經查明是一種酶在這一過程中起了重要作用。
德裏斯科爾說:“你能在線蟲中清楚地看到脂肪在不希望有的地方逐漸積累起來。”他還說,這是中年肌肉衰退現象,正因為如此,奧林匹克冠軍沒有超過40歲的人。
小蚯蚓,大作為
在人們的傳統觀念中,一提到“蟲子”就會想到“卑賤”、“低級”之類的詞匯,除非你對製造肥料有興趣,否則蚯蚓不會引起你的注意。那麽,現在也許是改變這一狀況的時候了。
全球有數千名科學家在利用蚯蚓做很多事情,從生物學研究到環境檢測。蚯蚓現在被看做是“世界上的基礎生物之一”。
是誰這樣認為呢?一大群生物學家日前聚集在英國加的夫舉行有關蚯蚓生態學的國際專題研討會。他們完全有理由為他們的蚯蚓自豪。查爾斯·達爾文本人說過,“在世界曆史上是否有動物扮演的角色比蚯蚓更重要是很值得懷疑的”。
對研究蚯蚓的科學家來說,曆史可以被劃分為兩個時期。在1881年以前的黑暗年代裏,蚯蚓被看做一種可能非常有害的和有劇毒的害蟲。隨著達爾文的著作“通過對蚯蚓習性的觀察,我發現蔬菜因為它們的活動而成長”的出版“黎明”來到了。從那時起,蚯蚓被看做是行星泥土的偉大創造者。
一個沒有蚯蚓的世界會是什麽樣呢?這裏會有大量處於初始階段的低級植物。通常來說,形成兩厘米厚的土壤需要1000年的風化和分解,但是蚯蚓通過分配養分和在泥土中鑽洞將這一過程縮短到5年左右。
在達爾文之後的120年裏對蚯蚓的研究有什麽特殊之處嗎?一個詞:“生態毒理學”。蚯蚓被證明是土壤質量和毒性的一個非常重要的指標。它們對大多數農藥和除草劑有反應,觀察它們是檢測土壤生態係統健康的好方法。蚯蚓的再生成功率和它們的卵囊——包含能孵化下一代的蛋的特殊液囊——的數量及生存能力是衡量地下生態的很好的尺度。檢驗的手段現在更進一步發展成檢查蚯蚓的血細胞膜,這是一種對化學成分很敏感的指標。
蚯蚓還能夠幫助修複受損的土壤。牛津的一個研究小組最近發現,把蚯蚓撒在受損土地上是使用來治理受損土壤的化學物質到達底層土壤的好辦法。
還有很多東西需要調查研究。請記住全世界共有3000多種蚯蚓,其中包括生活在澳大利亞、體長達4米的吉普斯蘭大蚯蚓。
穿山甲的命運
穿山甲是龜和兔的混合體,胖乎乎的外形使它們看起來像個球一樣。它全身被一層盔甲覆蓋,拖在身後的一條爬行動物的尾巴十分醒目。一對騾子似的大耳朵,使這個外形尖利的動物給人以一種遲鈍的感覺。沉默、惡臭、習慣吞食從螞蟻到小兔崽等各類生物。這些都不能阻止穿山甲成為得克薩斯州的公共標誌。如果我們要選全球最奇怪的動物的話,那麽當之無愧的應該就是穿山甲了。
穿山甲屬於貧齒類陸地哺乳動物,是活著的化石。目前發現的最古老的穿山甲化石存在於阿根廷高級古生物時代,屬於雕齒獸類,一種出現於7000萬年前的古生物。雖然有3米半長,兩噸重,外形卻與今天的穿山甲幾乎沒有區別。
現存的穿山甲有21種,主要分布在美洲大陸。在大草原、半荒漠地區、熱帶雨林以及亞熱帶森林等各種氣候區都可以找到它們的蹤跡。最小的穿山甲隻有老鼠那麽大,就像蜥蜴一樣;也有1米多長,60多公斤重的大型穿山甲。其中,最多的也是最為人們所熟悉的是九帶穿山甲。
這種哺乳動物最主要的特征是它的盔甲。盔甲由骨質片狀甲殼一圈圈排列而成,利於蜷縮,用做自我防禦。九帶穿山甲因為其盔甲分成前後兩部分,通過背脊中間的九條盔甲帶連接,因此而得名。
九帶穿山甲是分布最廣的一種。它的生活地區從美國田納西州一直到阿根廷的內格羅河,包括安第斯大部分地區和一些加勒比小島。穿山甲是顯示人類與野生動物間關係發展程度最好的例子之一。它的廣泛存在說明了很多事情。
19世紀中葉,殖民者越過格蘭德河北進時把穿山甲帶人美國。格蘭德河本來是穿山甲自然分布地區的北分界線。但是,這種情況在1856年發生了變化。這一年,穿山甲第一次踏上了美國的土地。一個半世紀以後,在人類的幫助下,穿山甲進入美國的15個州,來到了堪薩斯、科羅拉多和佛羅裏達。
不過,穿山甲在得克薩斯州最受人寵愛。1980年,在與叉角羚、奶牛和青蛙等幾個同樣具有得克薩斯州特色的動物經過一番激烈競爭後,穿山甲成了得克薩斯州的官方象征。
但是,圍繞著穿山甲也不都是好事。由於肉味鮮美,它和牛、綿羊、雞、兔、豬、火雞和鴨等被列為餐桌上的美食,所以在整個大陸都有人獵捕。
它被捕殺不僅是因為食用價值,還因它是美洲的傳統藥物:穿山甲身體的各個部位都有不同的用途,比如緩解分娩疼痛,減少靜脈曲張,減輕哮喘和醫治耳朵發炎等。人們還利用穿山甲奇特的身體構造,把它製成樂器、皮包或旅遊紀念品等各種稀奇古怪的東西。
美國的調查證實,穿山甲在防禦病蟲害的鬥爭中功不可沒。僅10隻穿山甲一年中就能消滅掉一噸昆蟲。它們的勞動使導致蔗糖、玉米和小麥種植滅頂之災的病蟲害得到控製,使農民受益匪淺。
從20世紀70年代開始,穿山甲又有了新用途。作為一種幾乎沒有進化的動物,穿山甲成了現代醫學迫切需要的藥品之一——麻風病疫苗的提供者。
1970年,委內瑞拉科學家哈辛托·孔維蒂發現,九帶穿山甲是可怕的麻風病的引發因子——麻風杆菌的攜帶者。第二年,病理學家成功地將麻風杆菌在其他物種身上接種。由於麻風杆菌還不能在試管裏培植,除了人類和一些靈長類動物,穿山甲是它們進行繁殖的唯一生物。
穿山甲的體溫在所有哺乳動物中是最低的(28—34攝氏度),加上它原始的免疫體係,成了培養危險細菌的最合適的載體。據世界衛生組織統計,全世界大約有600萬人患有麻風病。九帶穿山甲不僅是麻風病治療的良藥,還是另外一些微生物的寄生體,因此它是病理學家的重點研究對象。
穿山甲在被囚禁的狀態下幾乎不能繁殖,因此用來做實驗的穿山甲都是在大自然中捕獲的。據統計,僅在美國就有3000—6000萬隻穿山甲。
穿山甲的繁殖係統也引起了科學家的興趣。它的卵在受精後,經過120天的妊娠,可以一次產下4胞胎,這是4個性別和外表幾乎相同的個體。因為一旦受孕,雌性穿山甲產生的唯一的卵子可以分裂成4個。穿山甲胎盤的發育很容易讓人想起人類胎盤的發育。
作為強大的得克薩斯州的象征,自身的多重醫用價值,節日慶祝活動的寵物,以及麻風病醫治的試驗目標,穿山甲的命運無疑將是複雜且不同尋常的。
美麗的代價:蛙越美毒越大
青蛙是人類的朋友,它五彩斑斕的顏色更是讓人欣賞不已。但在巴西亞馬孫流域熱帶雨林中的青蛙盡管體形小,但是個個含有毒素,讓任何天敵不敢靠近它們。這裏的青蛙身上的毒素是整個動物界中最強的。隻要遇到外界的刺激,它們就會釋放出體內的毒素。而且研究人員還發現,青蛙的後背越是美麗鮮豔,它的毒素就越大。
另外,在原始時代,印第安人還利用青蛙身上的毒素作為打獵的武器。
獸中之王為美麗而受罪
美麗並不容易。如果你是一頭雄獅,那就更是這樣了。新研究提出,母獅最愛而其他雄獅最怕的就是那些有著長長深色鬃毛的雄獅。然而,在非洲的酷熱環境下,這種美麗卻要讓雄獅付出巨大代價。
長久以來,生物學家一直在思考:雄獅那惹人注目的鬃毛有什麽意義?乍看之下,它帶來的麻煩似乎要比好處還多。進化論認為,這頭鬃毛應當給雄獅帶來一些好處,但究竟是什麽好處呢?目前存在兩種假設:第一種假設認為,額外的鬃毛可以保護雄獅的頸部和肩膀。第二種假設提出,鬃毛可以提高雄獅在雌性麵前的吸引力和在其他雄性麵前的威懾力。
在這項新研究中,明尼蘇達大學的佩頓·韋斯特和克雷格·帕克利用各種“發型”的雄獅模型研究雄獅和雌獅對不同種類的鬃毛有哪些反應。他們發現,雌獅會對那些長著深色鬃毛的雄獅一見傾心,而雄獅則通常會躲開它們。雄獅還會躲開那些長著長長鬃毛的同性。
原來,鬃毛的顏色和長度可能顯示著雄獅的健康狀況。韋斯特指出:“那些睾丸激素水平高的雄獅往往長著深色的鬃毛。”
然而,雄獅卻要為此付出巨大代價。韋斯特說:“長著深色鬃毛的雄獅也許要倍加努力才能保持自己的魅力——這種努力可能是行為上的,也可能是心理上的……”在某些特別炎熱的地區,這層厚厚的毛實在太麻煩了,雄獅竟然會不長鬃毛。
帕克說:“隨著氣候的變化,像雄獅的鬃毛、鳥羽的鮮豔程度和鹿角的大小等現象或許會成為靈敏的生物顯示器。它們可以告訴你某種動物對環境的適應程度。”
蝴蝶的斑斕世界
詩人邁科夫讚美蝴蝶是“飛舞的花”,8世紀科學家阿爾貝特·馬格努斯則稱蝴蝶是“會飛的軟體蟲”。後一種稱呼雖然聽上去不雅,但自有其科學依據:蝴蝶一生中大部分時間處於毛蟲階段。
一隻雌蝶一個夏季產卵100—500個。幼蟲剛孵出來就開始大肆進食,它的胃口好得驚人。直到有一天,肚子脹得再也吃不下東西時,幼蟲就會尋找一僻靜處,並耐心等待。過一兩天,它背部的殼從頭部裂開,從殼裏掙脫出一條個頭更大的新生毛蟲。這個蛻皮過程要反複5—7次,在最後一次蛻皮完成後,毛蟲就變成蛹。
又過了一段時日,透過蛹的外殼開始初現翅膀的輪廓和彩色的斑點。終於有一天,當清晨第一縷陽光照射大地時,蛹殼上出現輕微的裂紋,接著便裂開,最先出來的是觸角,而後是碧綠色的眼睛。
新生的蝴蝶纖弱而又無助,但經過1—2個小時,當翅膀變硬之後,它就能夠展翅飛翔了。
一隻菜粉蝶一個夏季能產下250個卵。如果所有卵都成活下來並孵化成幼蟲,那麽一隻蝴蝶身後能夠留下250個“孩子”。其中一半是雌蝶,平均每隻也會產下250個卵。這樣一來,隻要生息繁衍過程中不出現死亡,7年後一隻蝴蝶的子孫後代的總重量就將超過地球重量。
然而這種現象在自然界是不可能發生的。何況,還有數不清的敵人隨時威脅著它們的生命。鳥類就是它們的一大天敵。一隻青山雀一晝夜要給幼鳥喂食600次,一個季度就要捉3萬條毛蟲,其中就有蝴蝶的幼蟲。而一片森林裏有多少隻青山雀,又有多少種其他鳥類?此外,嚴寒侵襲和環境汙染也是蝴蝶生存所要麵臨的危害。
毛蟲還會受到刺蝟、蜥蜴和青蛙的襲擊。就是在昆蟲界的近親中也有不少敵人。如螞蟻家族一晝夜能夠殺死1萬條毛蟲。
蝴蝶也時常成為捕殺對象。的確,有些蝴蝶是不能吃的,但眼蝶家族的許多成員就是鳥類的美食,天蛾則是蝙蝠的理想獵物。
若不是具有超強的繁殖能力,蝴蝶早就在地球上滅絕了。這種會飛的美麗昆蟲得以在漫長的物種進化中生存下來,還有其他原因。例如,它們善於模仿某種植物來躲避捕食者。科學家把這稱為“擬態”。蝴蝶是自然界最好的“演員”,幾乎無所不“演”,而且模仿得惟妙惟肖。你絕對區分不出哪兒是熱帶蛺蝶的翅膀,哪兒是幹黃的葉子,甚至脈胳和斑點都毫無二致。
多數蝴蝶翅膀背麵的色彩與其棲息地的色彩相同。當美麗的蝴蝶把翅膀合起來時,你就很難發現它們。幼蟲同樣善於偽裝,例如,尺蛾的幼蟲從外形和顏色上看就像是一根枯枝或葉柄,甚至連枯枝上的細小斑點和裂紋都有。
蝴蝶為花授粉,幫助植物生長;而蝴蝶幼蟲則要靠植物為生;鳥類、哺乳類、兩棲類動物和某些昆蟲又以蝴蝶幼蟲為食。如此循環往複,自然界就以這種方式維係著平衡。
在蝴蝶身上,我們首先注意到的是那對開合有致的豔麗翅膀。不同蝴蝶的翅膀大小和色彩可能各異,但依然存在共同之處:第一,翅膀一般都是四片;第二,都覆蓋有細小的彩色鱗片,就像屋頂的瓦片一樣,一隻體積大的蝴蝶翅膀上有上百萬的鱗片。蝴蝶因而也被稱做鱗翅目類昆蟲。
停在地上或花朵上時,蝴蝶總會張開翅膀,展示更為豔麗的翅膀正麵,使同伴能夠發現自己,也能唬住敵人。而翅膀背麵的色彩則能夠起到偽裝效果,幫助它們躲避敵人的襲擊。
蝴蝶的另一個突出特征是長著一個軟喙。軟喙平時是蜷曲起來的,隻有吃東西時才打開。蝴蝶沒有舌頭,那麽哪部分是它的味覺器官呢?也許你很難想像——在腳上。這個“舌頭”比人的要敏感2000倍。隻要腳一碰到芳香的花粉或甜甜的漿液,蝴蝶就知道是好東西,它的喙就會立刻張開。喙的長度取決於花萼的深度。蝴蝶的喙有時很短,有時又很長,能達到35厘米,如馬達加斯加天蛾就是這樣。
蝴蝶有心髒,但不是在胸部,而在腹部。它血液的顏色不是紅的,而是綠的。與人類不同,蝴蝶的血液中不含血紅蛋白,也不輸送氧氣,而是為細胞提供養料、各種激素和酶。
蝴蝶至少要使自己的肌肉升溫至30攝氏度才能飛行。這就是為什麽我們能常常看到蝴蝶展開翅膀曬太陽,它正在補充丟失的能量呢。
蝴蝶通過貫穿整個身體的氣管呼吸。位於胸部的兩個孔和位於腹部的16個孔使氣管獲得空氣。
昆蟲的眼睛由許多複眼構成,其數量可達到幾千個。每個複眼看物體的一部分,小小的影像集中到一起,就形成一個完整的畫麵。
大多數昆蟲都是“近視眼”。蜻蜓有3萬個複眼,但隻能看清2米的距離。熊蜂能看清的最遠距離是半米。而螞蟻一般隻能分辨光明與黑暗。不過昆蟲可以看到人的視覺所無法感知的紫外線。這可以幫助蝴蝶迅速地找到它所需要的植物。對我們來說,綠色就是綠色,而它們卻能分辨出人眼所不能覺察的細微色差。
夜行蝴蝶常被稱做蛾。飛蛾擁有最敏銳的聽覺。否則它們可能就會被吃掉。飛蛾的主要敵人是蝙蝠。人們早已明白,蝙蝠是如何在漆黑的夜空中找到昆蟲的。它向空中發出人無法聽見的超聲波,如果超聲波沒有被反射回來,蝙蝠就會安心飛行。要是超聲波被反射回來,那就意味著遇到障礙了。蝙蝠可以在瞬間斷定前麵是什麽,是牆還是蚊子,是鳥還是飛蛾。隻要是能吃的,它就會以急風迅雷之勢撲上前去。
似乎,一切都已無法挽救了。但飛蛾的反應更快,在30米外就覺察到危險信號,它們或是飛落到地麵,或是做出各種特技飛行動作,把蝙蝠搞得莫名其妙。
著名的法國昆蟲學家法布爾做過一個試驗:一天晚上,他取一個橢圓頂帽,把雌蛾置於其下,將帽子蓋好,然後放在辦公室裏,並且把窗戶打開。過了一段時間,從漆黑的花園裏飛來一大群雄蛾,很快就有100多隻。它們輕輕扇動翅膀,在帽子四周圍成一圈。房間因此看起來就像巫師的洞穴。
房中藏著個蛾美人,雄蛾是怎麽知道的?法布爾很快就找到了答案:氣味!它源於隻相當於蝴蝶體重百萬分之一的極微小的腺體。蝴蝶停在哪裏,哪裏就沾染上它的氣味。這樣的氣味人是無法聞到的,隻有蝴蝶才能從幾千種不同的氣味中分辨出來。
學者們對昆蟲這一奇異的能力進行了深入研究。原來,蝴蝶的嗅覺細胞位於觸角上。其靈敏度簡直難以置信。人若想聞到某物質的氣味,每立方米空氣中最少要含有該物質的320個分子,而對蝴蝶來說1個就足夠了。
天蠶蛾可以根據氣味尋找到8公裏外的同伴,而有的蝴蝶甚至能找到11公裏外的同伴。
年輕的達爾文在乘坐“貝格爾”號軍艦進行環球旅行時,曾發現令人震驚的一幕:有一次,在開闊的海麵上,飛來龐大的一群陸生粉蝶,落滿桅杆和橫桁。它們休息了一會兒,就離開了“貝格爾”號,冒著危險,繼續飛向遠方。
對眾多蝶類來說,這樣跨海越洋的長途飛行是很平常的事。例如,小苧麻赤蛺蝶不在歐洲過冬,它的出生地是非洲的草原,白色蝶群從那裏開始向北飛行3500公裏,幾乎到達北極。它們在路上產卵,卵變化為毛蟲,然後長成蝶。當冬天臨近時,一切從頭開始,不過是向相反的方向。年輕的蝶群要飛往非洲。
1964年夏天,狩獵專家索文觀察了小苧麻赤蛺蝶的大規模遷移。據他計算,蝶群大概由300萬隻蝶組成。
與別的飛行類昆蟲相比,蝴蝶算飛得慢的。它們的逆風時速為7—14公裏,順風時速為30—35公裏。但蝴蝶是真正的馬拉鬆選手。它們可以飛越幾千公裏,中途無須“加油”。還在身為毛蟲的時候,它們就已儲存好了全部能量。
遷移的蝶群可是一大景象。有一種粉蝶,它們的蝶群長可達20公裏,寬5公裏。每年冬天,這個龐大的群體從撒哈拉沙漠邊緣出發,飛往紮伊爾。待它們抵達時,那裏正好花香襲人,就等著蝶舞翩躚了。
“對遷徙的愛好”是有原因的。如果蝶群隻生活在一個地方,那麽出生的毛蟲很快就會把賴以生存的植物吃個精光,蝶群自身就有滅絕的危險。在“人口”過剩之前它們就飛走了,從而挽救了整個種族。
南極“美人”
與人類一樣,它們用雙足直立行走,步履蹣跚,憨態可掬。這在動物王國中很少見。一些靈長類動物雖然有時也能直立行走,但大多數時間它們還是覺得四足著地更為舒適。而企鵝,就連奔跑和跳躍時也是直立著使用雙足。
乍一見,企鵝是一種笨拙無用的動物,可以輕易地被捕獲。不過當它們跳進水裏之後,一切便截然不同。路上蹣跚的學步者在水中就如輕盈的舞娘,能以曼妙的身姿飛速地前行。企鵝一直被當作是傳說中的動物,直到十五世紀才為人類所知。古希臘和古羅馬人都不知道它們的存在,史前人類的洞穴中也從來沒有它們的遺跡。最早發現企鵝的是葡萄牙航海家瓦斯科·達·伽馬。在他於1497年發現非洲最南端的好望角的航行中,他在一處叫做莫塞爾灣的地方發現了這種鳥類。在他的航海日誌中對企鵝的描寫是:“如同鴨子大小的鳥,但是不會飛,因它們沒有飛行的羽毛。”100多年之後,法國探險家博利厄於1620年在非洲最南端再次看見了企鵝,但卻把它們當作是長了羽毛的魚。
企鵝的英文名字是penguin,這個詞的來源至今是個謎。一些專家認為這個詞來源於威爾士語的pengwyn,意思是“白色的頭”。但是企鵝的頭並不是白色,也不生活在威爾士。
最早的企鵝化石出現在始新紀的地層中,距今3700—4500萬年,在澳大利亞、新西蘭和南極都有發現。當時的企鵝就已經具備了企鵝目之特征:翅膀退化,不能飛行,擅長遊泳。最大的企鵝化石身高達1.82米。如今所有18種已知的企鵝中身材最高的帝企鵝,身高通常隻有1.2米,體重約30公斤。不過2000年6月,一些科學家在阿根廷的內瓦多峰地區發現了一群帝企鵝,其中最高的企鵝達到了1.7米。
從這些化石中科學家認定,企鵝是從一種會飛翔並擅長潛入水中捕食的海鳥進化而來的。但是在飛行捕食中,企鵝的祖先顯然遇到了來自其他鳥類的競爭。為了得到更多的食物,這種海鳥的翅膀逐漸退化以便於潛水,同時身體的其他部分也相應地發生變化,腳掌更為靠後,羽毛更為豐厚,以適合長時間在冰冷的海水中深潛。
對於企鵝來說,它們的先祖放棄飛行能力是進化過程中邁出的巨大而不可估價的一步。這使它們更親近大海,成為所有海鳥中遊泳速度最快、潛水最深的鳥類。
“最主要的是環境因素,”特內裏費聖克魯斯大學的動物學家何塞·曼努埃爾·羅德裏格斯說,“海洋能給它們提供更多的食物,它們生活的海域是地球上食物最豐富的海域,它們自然會放棄飛行而學習遊泳。”
許多海鳥也會從空中衝向水中來捕食,但是它們隻能到達水下很淺的地方。對它們來說,海洋深處是不可及的地方。但是企鵝卻是潛水高手,無論是遊泳還是潛水,它們都同樣出色。
帝企鵝是鳥類中的潛水冠軍,它們可以潛到距海麵255米的深度。在這一潛水過程中,帝企鵝要屏住呼吸5分鍾之久。
在遊泳的時候企鵝就如其他的海鳥一樣,把頭部露出水麵來換氣,但是在潛水時,企鵝會采取十分特別的換氣方式,它們會像火箭一樣衝出水麵躍向空中,呼吸新鮮空氣之後再潛入海底。
遊泳時企鵝用短小的雙翼來推動自己,速度可以達到每小時40公裏,它們的腳掌在遊泳時向後伸展,使它們在水中能靈活地變更方向來追逐它們的食物:魚、烏賊和各種甲殼動物。
所有的企鵝都很相像,黑白相間的羽毛是它們獨特的標誌,不過在已知的18種企鵝之間還是有明顯的區別。體形最小的藍企鵝身高在45厘米左右,而體形最大的帝企鵝身高通常達到1.2米。帝企鵝的性格穩重而安靜,而阿黛利企鵝卻是特別活躍的群體。
大部分企鵝生活在南極洲和附近的島嶼上,在大洋洲、南非和南美洲也能見到企鵝。生活在南極洲以外地區的企鵝有加拉帕戈斯群島的加拉帕戈斯企鵝、洪堡企鵝,以及澳大利亞和新西蘭的藍企鵝。
企鵝是群居的鳥類,在繁殖季節企鵝群更是數量眾多。企鵝嚴格實行“一夫一妻製”,一旦選中了自己的伴侶就終生不渝。雌雄企鵝隻有在繁殖季節才在一起,每年都按照相同的路線來到自己的繁殖地。企鵝如何能在成千上萬隻同類中辨認並找到自己的伴侶,對於科學家來說還是個謎。
雌企鵝一次一般產兩個卵,由雌雄企鵝一起輪流孵化,孵化期一般為30—37天。繁殖期的企鵝極易受到攻擊,為了保護自己和孩子,企鵝通常選擇在遠離海岸線的地方築巢,以便躲過天敵海豹和虎鯨的襲擊。通常一頭虎鯨一天能夠獵殺7—8隻企鵝。
幼企鵝就躲在父母溫暖的羽毛下逐漸成長。它們要到14—15個月後才能長出完整的羽毛。在這期間,企鵝父母會一起離巢去覓食,回到岸上後它們總能在大群的企鵝中找到自己的小寶貝。小企鵝在羽毛豐滿之後,將隨父母學習如何在海中捕食,然後開始獨立生活。
南極海綿,長命萬歲
德國阿爾弗雷德·韋格納極地與海洋研究中心的兩位生物學家蘇珊·加蒂和托馬斯·布賴日前發現了世界上最長壽的生物:一種壽命長達1萬多年的海綿。
這種海綿生活在南極海洋中,體長超過兩米。由於海綿的生長極為緩慢,兩米長的體形就足以說明它的長壽。早在20年前,科學家們就已經開始了對這種海綿的研究。這種海綿在生長過程中沒有年輪,因此很難斷定它的確切壽命。這兩位科學家是用測量耗氧量的方法來計算它的年齡的,初步估計它的壽命已經超過了1萬年。
在此之前,一種生長在美國的鬆樹被認為是世界上最長壽的生物,這種鬆樹能夠活5000年。
老壽星:紅海膽
紅海膽是地球上壽命最長的動物之一,它們可以活上100年,有些甚至可以達到200歲以上,並且非常健康,幾乎沒有衰老的痕跡。
專家說,以前的看法認為,紅海膽隻能活7—15年。不過最新的研究用了兩種完全不同的測定海膽年齡的方法——生化方法和核方法——兩者都得到了同樣的結果。結果顯示,紅海膽的壽命可以超過差不多所有的陸生動物和海洋動物,同時幾乎沒有什麽衰老或與年齡有關的功能退化,直到某一天它們被什麽東西殺死。
海洋動物學家托馬斯·埃伯特說:“沒有動物能長生不老,但這些紅海膽似乎真的是不會老死。捕食者的襲擊,特殊的疾病或漁人的捕獵會導致它們死亡。但即使那個時候,它們也很少顯示出衰老的痕跡。證據顯示,一隻100歲的紅海膽能跟10歲的紅海膽一樣很好地繼續活下去或是繁殖。”
事實上,紅海膽越是成熟,它們製造**或卵子的能力就越強,即使在老得不能再老的年紀,它們的生殖能力也依然很強。對紅海膽來說,根本不存在什麽更年期。
帝企鵝:保鮮有一招
雄性帝企鵝能將未消化的食物在它們的胃裏存放長達三周的時間,這在高級脊椎動物中是一種獨特的能力。這保證了它們的子女擁有穩定的食物來源。但是,它們如何做到這一點卻是一個謎。
一項關於鳥類胃容物的分析表明,企鵝通過殺死它們胃中的細菌以保持食物的新鮮,這意味著它們的消化道能製造抗菌劑。
如果壞天氣延遲了雌企鵝帶回食物的時間,雄企鵝就用它們胃裏儲存的食物喂小企鵝。位於斯特拉斯堡的法國國家研究機構科學研究中心的塞西爾·圖佐說,對波賽申島7隻孵卵和保存食物的雄企鵝的研究表明,它們胃裏的溫度和PH值有利於細菌的生長。這種以魚和魷魚等高蛋白為食的鳥能產生大量的胃腸道微生物。但當她的研究小組檢查儲藏食物的企鵝時,他們發現這些企鵝胃中有比正在消化食物的企鵝更多死的、缺乏活性和畸變的細菌。企鵝能用丙烯酸——一種浮遊植物所產生的抗菌化合物——來殺菌。企鵝捕食對象的胃裏也發現了這種化合物。但是企鵝似乎能啟動保鮮過程,這意味著它們能有效地釋放一種或多種殺菌劑。
龍蝦識途靠磁場
美國北卡羅來納大學的研究人員拉裏·博爾斯和肯尼思·洛曼經過研究後得出結論,龍蝦是靠地球磁場來辨別方向的。
這兩位生物學家把抓來做實驗的龍蝦關在一個密封間裏,然後帶到40公裏外一個對它們來說完全陌生的水域裏,這樣就可以保證它們絕對不可能依靠視覺記憶來辨識方向。可是第二天,所有龍蝦都順利回到了它們被捕獲的地方,也就是它們原來的家。
這是科研人員第一次發現無脊椎動物體內也存在磁感應物質,能夠根據地球磁場確定自己的地理方位,就像候鳥、某些哺乳動物和魚一樣。生活在大西洋西部的龍蝦每年10月到第二年1月都會長途遷徙,行程有時長達200公裏。它們一隻接一隻排成長隊,數百隻一起在海底魚貫前行,目標明確、陣容龐大,就像一支開拔的部隊。
千古之謎:鱷魚王的傳說
這種鱷魚的身長相當於一輛公共汽車,體重近18000磅(約8噸)。它悄然無聲地在如今已是非洲撒哈拉沙漠的原始河流裏巡遊,捕食缺乏警惕性的恐龍。芝加哥大學的古生物學家保羅·塞雷諾說:“它確實太大了。沒有什麽東西能對付得了它。它仿佛是一顆直徑5英尺(約1.5米)的活魚雷。相比之下,世界現存最大的恐龍看起來就像一道開胃小菜。”
在1100萬年以前,世界還是巨型動物的天下。“鱷魚之王”(Sarco—suchus imperator)雄踞食物鏈的最頂端,它能把12英尺長(約3.7米)的魚一口吞下。這種古代的鱷魚或許還能突然躥上岸去,捕食重達數噸的恐龍。
科學家在中非尼日爾一片極為幹旱的沙漠中發現了它的遺跡。這片地區在圖阿雷格語中稱做“加杜法瓦”,意思是“駱駝不敢走的地方”。
塞雷諾說,自從1964年法國地質學家第一次發掘出“鱷魚之王”的骨骼,科學家就已經知道它的存在。但是,由於沒有找到完整的頭骨,他們無法估算它的個頭。
塞雷諾的小組發現了幾塊頭骨和其他骨骼。他說,由於“有充分證據表明鱷魚頭部和身長的關係”,研究人員才得以猜出“鱷魚之王”的樣子。
他們發現,這種動物在外形上一看就是鱷魚,但個頭卻比它們現代的子孫大多了。“鱷魚之王”身長11米至12米,腦袋幾乎長約2米,重量約8噸,大約是一頭非洲象的1.5倍。
相比之下,最大的澳大利亞鱷魚才長約6米,重量隻有1噸多一點。北美最著名的美洲短吻鱷隻能長到約5米,重約600公斤。
“鱷魚之王”全身長滿了堅硬的“鱗甲”,每一塊鱗甲上都有年輪。塞雷諾的小組根據一隻年輕成年鱷的鱗甲推斷,這種巨鱷之所以個頭那麽大,原因是它們一直不停地生長。它們的壽命為五六十年。
有許多特大的水生食肉爬行動物都已經滅絕,“鱷魚之王”就是其中之一。它們為什麽曾經生存並且長到這麽大?這仍然是個謎。
堪薩斯州立海斯堡大學斯滕伯格自然曆史博物館館長邁克爾·埃弗哈特說:“一種理論認為,動物會不斷向體形更大的方向演變。”埃弗哈特的研究對象是一種稱作滄龍的巨型水生爬行動物。
此外,哥倫布州立大學的古生物學家戴維·施維默說:“當時的生存條件也很好。”
施維默的研究課題是名叫Dinosuchus的巨鱷,這種生活在北美的巨鱷與早期的“鱷魚之王”個頭相仿。這兩種動物都生活在白堊紀。那時全球氣候溫暖,植物繁茂,大批恐龍得以存活。
“鱷魚之王”是棲息地的統治者。它主要以魚為食,但它的鼻孔和眼睛卻是立起來的。因此,它能像現代的鱷魚一樣沿著河岸巡遊而幾乎不被察覺。它把巨大的身體隱藏在水下,同時又警覺地觀察著岸上的獵物。塞雷諾說:“它天生就適於伏擊。”
他說,既然現代的尼羅河鱷能夠襲擊牛羊,不難想像,“鱷魚之王”可捕食重達兩噸的禽龍和鴨嘴獸。
塞雷諾說,“鱷魚之王”的牙齒又短又厚,形似圓柱,是一張生來就適於“穿透並切碎”大型食草動物的嘴巴。他說,唯一可能和它較量的就是在《侏羅紀公園三》中惡名遠揚的食肉恐龍——棘龍。
鯊魚:趣聞多多
在世界上總共350多種鯊魚中,對人類構成威脅的不到10%。其餘的都不會攻擊人類,有許多是以浮遊生物為食。
人類對鯊魚的恐懼更多的是源於對它們的無知。這種動物早在4億年前就已經出現在地球上,它們的生存曆史比人類長100倍。
雖然我們不能稱它們為“人類的朋友”,但約有一半種類的鯊魚可以用來製作魚粉或供人食用。
鯊魚是“海中強盜”,它們能夠出色地維護海洋中的生態平衡。當它們偶爾攻擊人類的時候,它們並不是為了捕食,而是出於保護自己的地盤,就像狗會衝著走近自己家門的人吠叫一樣。
與人們認為的相反,鯊魚是一種十分聰明的動物。研究表明,鯊魚的大腦比大部分魚類、許多鳥類和一些哺乳動物還大。這些海洋中快速而靈巧的捕食者,大腦重量占體重的比例是魚類中最高的。
對人類最危險的三種鯊魚是大白鯊、虎鯊和牛鯊。這三種鯊魚會主動攻擊人類。其中大白鯊可以長得比一輛公共汽車還長,體重超過三輛小汽車。在捕食時,大白鯊通常用它鋸齒般的牙齒將獵物一下撕成兩半。
世界上鯊魚襲擊人類事件發生最多的是在澳大利亞、新西蘭和新幾內亞海岸。其他比較頻繁的地區是加勒比、美國、南非和地中海海岸。
這種動物在海洋中用鰭遊泳、用鰓裂呼吸,但和其他由硬骨組成骨架的魚類不同,鯊魚是軟骨魚類,它屬於軟骨魚綱鯊目。
鯊魚在體側有5—7個鰓裂用於呼吸。它們的鰭小而尖銳。其皮膚上覆蓋著一層堅硬的鱗片,鱗片的結構與牙齒十分相似。
鯊魚可分成兩大類,有臀鰭的和沒有臀鰭的。除了兩種鯊魚之外,所有的鯊魚都生活在海水中。
動物學家認為,鯊魚長壽的秘密是它們特別的體內孵化的繁殖方式。這使得小鯊魚一離開母親就能夠遊泳並捕食。鯊魚可以在飽餐一頓之後幾周內不進食。它們的能量都儲存在大部分是脂肪的肝髒中。
鯊魚的嗅覺、聽覺、味覺和觸覺都十分靈敏。它們能夠感受到微小的水壓和磁場變化。這使它們成為海中不可戰勝的霸主。
捕殺鯊魚十分容易,隻要一個結實的魚鉤和一塊誘餌。在全球很多地方鯊魚的數量正因為過度捕殺而急劇減少。
人們最近發現,鯊魚和鰩魚都有抵禦癌症的能力。這可能幫助人類找到戰勝這一疾病的方法。
鯊魚是海洋生態係統中重要的一環,它們必須受到保護。鯊魚中的白鯊、虎鯊和鯨鯊數量已十分稀少,許多國家都為它們製定了專門的保護措施。
在抵禦了數百萬年的自然災害和可能來自外星的傷害而頑強生存下來的鯊魚,如果因人類的無知和憎惡而遭到滅絕,那實在是一件太遺憾的事情。
天下烏鴉一樣精
烏鴉先生以愚蠢地讓奶酪從嘴中滑落而聞名。現在可以肯定的是,棲息在新喀裏多尼亞的一些烏鴉,可以幫烏鴉先生做一個鉤子把奶酪再撈回來。牛津大學的動物學家們觀察到了一對烏鴉對他們設計的試驗裝置的反應。
研究人員把一小籃食物放在一個透明的柱狀瓶子底部,看烏鴉如何獲取這些食物。雌性烏鴉比雄性烏鴉反應快。它很快用較柔軟的植物莖製作了一個鉤子,把它伸到瓶中鉤到了籃柄。已經確知新喀裏多尼亞的鴉科動物能做到這一點,但人們不清楚它們的這種行為來自於模仿同類還是屬於一種真正的創造。然而,進行試驗的雌性烏鴉很小就被捕捉來了,它從未和其他會這樣做的鳥類接觸過,而且一個小時前它還不知道如何使用試驗道具類的東西。
鉤子的使用對烏鴉來講確實是輕車熟路了,但又由此發展到用嘴將植物莖製成鉤子。這裏麵有一些認識階段連某些被認為更近似於人類的靈長類動物都沒有逾越過。因此,製成鉤子獲得食物隻能算是鳥類的創舉。還有,在創紀錄的不到2分鍾的時間裏,烏鴉就全都弄懂並且知道使用工具去品嚐美味佳肴了。
在自然環境裏,這些烏鴉可以很細致地撕扯樹葉,這時它們的嘴就像是剪刀。烏鴉把這些撕扯後的樹葉當成梳子,用它們捕捉樹幹內的昆蟲。
烏鴉會把做成的東西當作很好的工具:在用完之後,它們不會扔掉這些東西,而是帶到下一個要捕食的樹幹處重新利用。在工具的製作過程中有一個很特殊的階段,這個認識階段在人類身上的出現是在180萬年前。這一研究成果可能會幫助研究人員重新編寫人類認識過程的曆史。
人們現在知道,烏鴉能表現出很多方麵的識別能力。看看日本的烏鴉:它們等著紅燈亮,然後將核桃放在汽車前進的路線上,等車一啟動就馬上飛走;汽車碾碎了核桃,烏鴉則坐享自己的美食……如果車輪沒壓到核桃,烏鴉會再把它們移正。汽車是烏鴉的大型核桃碎殼機嗎?這個問題目前似乎還沒有人提出來過。