书城科普读物趣味科学(科学知识大课堂)
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第36章 趣味生物(5)

但是上述两种假说,并不能解释许多种蝴蝶迁飞的现象。如美洲的大斑蝶,每当冬天来临之前,它们就纷纷结群,从寒冷的北美洲加拿大出发,飞到墨西哥的马德雷山区过冬。来年春天,它们又成群结队,浩浩荡荡地飞向北方,行程长达2880千米。每当蝴蝶迁飞时,蝶群如行云一般,遮天蔽日。有人曾测算过迁飞的蝴蝶数量,约有300多亿只。不可思议的是,它们个个目标明确,直飞目的地,从不开小差,并且每年定期在固定的两地之间迁飞,不会错走他乡。科学家目前仍无法破译这个谜。

弱不禁风的小小蝴蝶,为什么有飞越崇山峻岭、漂洋过海、航程3000~4000千米的巨大能量?这股能量是从哪里来的?从动力学角度来看,蝴蝶是飞不了那么远的。这是蝴蝶迁飞的第二个谜。

有的科学家认为,蝴蝶迁飞那么远主要是靠风力。他们研究发现,许多迁飞昆虫,其迁飞的方向均为顺风方向,迁飞的时间和季风同步,也就是说,昆虫是随季风由南到北,由东到西迁飞的。

但另一些昆虫学家认为,上述迁飞现象,只是风载型迁飞昆虫的表现。而蝴蝶的迁飞方向和路径,不受季风所左右。并且它们有一定的自控能力,它们可以逆风或横切着风向飞行,奔向它们的目的地。

苏联科学家米哈伊洛夫娜和斯维塞尼戈夫则认为,蝴蝶迁飞时使用了先进而节能的“喷气发动机原理”。他们使用高速摄影机摄下了墨星黄粉蝶飞行的情况,惊奇地发现,这种粉蝶在飞行中竟有三分之一的时间翅膀是贴合在一起的。它们巧妙地利用自己翅膀的张合,使前面一对翅膀形成一个空气收集器,后面一对翅膀形成一个漏斗状的喷气通道。蝴蝶在每次扇动翅膀时,喷气通道的大小,进气口与出气口的形状和长度,以及收缩程度都有序地变化着。两翅间的空气由于翅膀连续不断地扇动而被从前向后挤压出去,形成一股喷气气流。一部分喷气气流的能量用以维持飞行的高度,另一部分喷气气流所产生的水平推力则用来加速。蝴蝶就是用这种“喷气发动机原理”来漂洋过海的。但蝴蝶是如何操纵这个“喷气通道”的,仍是个谜。

蝴蝶在蓝蓝的天空中,是靠什么来定向导航,克服种种恶劣天气,奔向目的地的呢?这是蝴蝶迁飞的第三个谜。

昆虫学家贝克专门研究了昆虫导航问题。他发现西欧的小菜粉蝶在秋季向南迁飞时总与太阳方位角保持恒定的角度。白天,太阳方位角随时间而变化,粉蝶的迁飞方位也随之变化。它每天的迁飞路径是一条自东至南最后到西的一个半圆形弧。整个迁飞季节中便形成一系列半圆形弧组成的向南迁飞的路径。

他又发现,远距离(2000千米以上)迁飞的蝴蝶(如斑蝶),靠太阳导航时,能根据太阳方位角的日变化,来调整航向。换句话说,它的飞行方向,并不总是和太阳方位角保持恒定,而是随着太阳方位角的变化而变化。这种变化是通过体内的生物钟来调节的。例如上午9~10点,它是向着太阳飞行的话,到了下午3~4点,它就调整到背着太阳飞行了,但始终保持飞行路径接近一条直线,以便用最短的航程到达目的地。他的研究似乎证明了蝴蝶是靠太阳导航的。

1981年,佛罗里达大学的科学家在蝴蝶的脑袋和胸腔内发现了极细小的微磁粒。他们认为这些微磁粒是蝴蝶迁飞的“导航仪”,是蝴蝶体内的“生物指南针”。但是,蝴蝶是如何使用微磁粒发现地磁场,从而确定方向的,这又是一个谜。

苍蝇为何不得病

人们都知道,苍蝇是传播疾病的罪魁祸首。科学家研究证明:一只苍蝇身体表面通常携带的细菌多达1700万至5亿个,体内携带的细菌更多。目前已知,苍蝇身上携带的病菌共有60多种。伤寒、霍乱、痢疾、肠炎、结核、小儿麻痹等对人类危害极大的传染病,苍蝇都能传播。然而,令人奇怪的是,苍蝇自身里里外外全是病菌,怎么它自己就不得病呢?这一直是科学界的一个谜。

最初,科学家认为,这是因为每种生物都有适合自身生长、繁殖的条件,细菌和病原体也不例外。苍蝇虽然浑身上下携带有大量的病菌,但苍蝇的身体环境,不适合细菌地繁殖要求,所以细菌不能在它体内大量繁殖,也就不会产生大量毒素,所以苍蝇就不得病了。

科学家认为:这些细菌在苍蝇体内是可以生长繁殖的,只不过这些病菌对人是有害的、致病的,但对苍蝇来说却是无害的,不是致病菌。就好比人类身上以及消化道里也有几百亿个甚至更多的细菌一样,它们中多数对人是无害的,不会使人致病。他们认为这是细菌与媒介昆虫(指苍蝇)之间,在长期进化过程中形成的一种适应。

在第二次世界大战期间,苍蝇问题引起了许多军事科学家、生物学家、病理学家的极大兴趣。他们带着各自的目的,进行了大量的研究,发现:苍蝇的进食方式与众不同,它采用的是“体外消化”的方法。苍蝇吃食时,先把唾液吐在食物上,待食物溶解并转化成营养物后,再伸出吸管饱吸一顿。同时,苍蝇几分钟就要大便一次。所以它的吃饭方法是:一边吐,一边吃,一边拉。他们称苍蝇“吐、吃、拉一条龙”。他们还发现,苍蝇消化道的工作效率极高,是任何动物都无法比拟的。当食物进入消化道后,苍蝇可以立即进行快速处理,在7~11秒内,可将营养物质全部吸收完毕,与此同时,又能将废物连同病菌迅速排出体外。就是说当病菌进入苍蝇体内刚要“繁殖子孙”时,却已被苍蝇迅速排出体外。

所以他们认为,苍蝇就是靠这种高速度、高效率的消化吸收和快速外排,在病菌还没有来得及作恶之前就把它逐出体外了,因此苍蝇不会得病。

一般来说,绝大多数昆虫进食之后需要10分钟左右才排便,而哺乳动物需要1~6小时才排便,人类则需8~24小时。细菌繁殖是分裂繁殖,约20分钟分裂一次。这样,一个细菌在人体里经过11小时繁殖后,如果其后代一个都不死,则可增殖到233个(约85亿个)。它们便可在人体内大闹天宫,兴风作浪。

20世纪80年代中期,意大利科学家莱维蒙尔尼卡认为,苍蝇不得病是体内有特殊免疫能力的缘故。他在研究中发现,有的病菌繁殖速度也相当快,甚至可以在3~5秒内完成繁育后代。要是这样,它们完全可以在苍蝇体内“兴风作浪”,甚至也可以要苍蝇的老命。苍蝇为什么还是不怕它们呢?他进一步研究发现,当病菌侵入苍蝇体内,威胁着它的机体健康时,它的免疫系统就会立即释放出两种免疫蛋白来抵抗,它们是BF64球蛋白和BD2球蛋白。这两种免疫蛋白,可以说是苍蝇体内的“跟踪导弹”。因为当它们从免疫系统发射出来以后,就能自动寻找病菌,并引起爆炸,与“敌人”同归于尽。而且这两种球蛋白,一般都是连手对敌,一前一后,寻找目标。如果体内侵入的病菌太多,免疫系统产生的“跟踪导弹”也增加,不断地向目标射去,就像机关枪的子弹,直到把细菌完全彻底地消灭干净为止。“跟踪导弹”的杀菌力要比青霉素、庆大霉素等抗菌素大得多。因此苍蝇的抗病力极强,不易得病。

20世纪90年代,日本科学家名取俊二经过多年的实验和研究,终于在麻蝇的体液中,成功地提取出了外源性凝集素(一种特殊蛋白质)。他认为这种外源性凝集素使苍蝇具有抗病本领。他将提取出来的这种外源性凝集素,在哺乳动物身上试验,发现它能有效地干扰哺乳动物体内的肿瘤细胞,使肿瘤细胞先萎缩,随后慢慢地消失。

尽管人们的研究各见成效,但究竟苍蝇是使用哪种绝招来防病抗菌的,仍是个未解之谜。一旦解开这个谜,对人类的防病抗病措施将有很大的帮助。

蜜蜂为何“怕老婆”

蜜蜂是一种典型的社会性昆虫。每个蜂群大约有几万至几十万只蜜蜂,并且只由母蜂、雄蜂、工蜂三种不同职能的蜂所组成。

母蜂,又称“蜂后”,一个“家庭”里只有一个,其职能就是专门产卵,繁殖后代,整个蜂群成员全部是它的子女。

雄蜂,约成百上千个,是由“蜂后”所产的未受精的卵孵化成,其职能就是与蜂后交配,繁衍后代。

工蜂,有几万至几十万个,是由“蜂后”所产的受精卵孵化而成,是整个蜂群的主体,也是蜂群的劳苦大众,担负着蜂群的全部社会劳动。

在蜜蜂大家庭里,雄蜂是最无能的。他的惟一职能就是和“蜂后”进行交配,繁衍后代。因为雄蜂总是游手好闲,不爱劳动,也不会采蜜,所以,常常被他们的同胞姐妹赶来赶去,甚至赶出巢外,孤苦伶仃,过着流浪的生活。不是交配季节,“蜂后”根本就不理睬他,他也见不着“蜂后”,若是胆敢接近“蜂后”,就会被同胞姐妹们推拉到一边,直至撵出巢外。即使“蜂后”有了召唤,需要交配时,也只能轮上几个体魄最健壮、飞翔力最强的“棒小伙子”(蜜蜂交配是在高空进行),其余的将流浪一生,直至死亡。就是这几个幸运的身强力壮者,和“蜂后”交配之后,也会立即以身殉情,坠落地上,了结一生。可见,在蜜蜂社会里,雄蜂是十分受气的。

然而,“蜂后”虽然也从不劳动,是个好逸恶劳者,但她却以“太后”自居,十分风光。不可思议的是群蜂们居然心甘情愿地俯首称臣。“蜂后”产卵时,无论走到哪里,总有不少工蜂在一旁陪伴和服侍,工蜂会把“蜂后”将要产卵的蜂房打扫得干干净净。“蜂后”休息时,工蜂们便一口一口地轮流喂给它最有营养的食物。“蜂后”在巢内活动时,其他蜂全都自动闪在一旁,赶快给她让路。只要它在蜂巢里,群蜂们的生活和工作总是井然有序,主动自觉。一旦她不在蜂巢,群蜂会不知所措,乱成一团,甚至互相打斗。这一切似乎显示,在蜜蜂社会里有一条不成文的“女尊男卑”的“宪法”。为此,动物学家戏称蜜蜂是“怕老婆”的动物。

“蜂后”为何有这么大的“魔力”呢?

较早的时候,有的科学家认为,这是“抚育的结果”。因为每只蜜蜂长大后干什么事,是由工蜂喂养抚育的方式来决定的。当蜜蜂在婴儿期(呆在蜂房里的幼虫)时,就由负责哺育的工蜂逐一挑选,把受精的和未受精的、强壮的和弱小的区分开来,分别以不同的抚育方式抚育。稍大一点儿后,再分配跟随不同的工蜂学习。这样一来,蜜蜂的成长就如同园丁手中的小树一样,园丁决定了小树的形状,抚育决定了蜜蜂的类型和行为。

后来,有的科学家认为,蜜蜂绝大部分复杂的行为并不是抚育的结果,而是“遗传的作用”。他们在实验中发现,“蜂后”、雄蜂以及担负蜂群守卫、处理死蜂殡仪、采集花粉和花蜜、侦察迁移地点、照看哺育幼蜂、振动翅膀给“蜂后”降温等不同工种的工蜂身上都存在着明显的不同的遗传基因。

20世纪60年代,法国科学家佩茵研究认为,这是“蜂后”使用“化学武器”的后果。

1981年6月,法国国立自然历史博物馆的《性的自然史》展览,在上海自然博物馆展出。其中有一个“动物的性与群居”专栏,对“蜂后”的“魔力”做了以下揭示:“蜂后”上下颚的唾液腺能分泌出一种特殊的化学物质——信息素。这种信息素能起到“化学武器”的作用:第一,可以把工蜂引向“蜂后”,为“蜂后”喂食及做一切服侍工作;第二,可以抑制工蜂的卵巢发育,使其丧失生育能力;第三,这种信息素和王浆共同作用可以告诫所有工蜂,只要本“蜂后”存在,就不许再扶植另一只“蜂后”;第四,在繁殖季节,“蜂后”外出婚飞时,这种信息素能吸引雄蜂拼命追逐“蜂后”,飞入高空进行交配。

这种信息素,被科学家称为“蜂后物质”,即“蜂后”用来统治蜂群的“化学武器”。“蜂后”利用这种秘密武器,使工蜂们俯首帖耳,心甘情愿地服侍她一辈子,也使雄蜂个个“怕老婆”,谁也不敢造反。