书城科普读物科学伴你行-神往的生态环境
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第5章 动物与生态(2)

鲨鱼非常贪婪,常常咬毙比自己食量还要大的动物,所以海洋中的动物都非常惧怕鲨鱼,见之远避。但是海洋中有一种硬骨鱼——鮣鱼就敢主动与鲨鱼为伍,并且从中得到好处。这种鱼身体细长,头背部长有一个吸盘,是第一背鳍特化而成的。吸盘椭圆形,上面有11~24对阔的横条软肉,横条的后缘根据需要可以竖立起或放低。当鮣鱼悄悄地靠近鲨鱼腹面,用吸盘吸附时,将横条后缘竖起,形成吸盘内一部分真空,便将自身吸附在鲨鱼腹面下。鲨鱼没有受到任何损伤,毫无觉察。鮣鱼把鲨鱼充当交通工具,毫不费力地随着海中霸王到处巡游,海中动物见到鲨鱼纷纷逃避,鮣鱼自身的安全度因此大大提高。这同寓言中的狐假虎威何其相象!鮣鱼的高明更在于当鲨鱼捕到猎物,饱餐后,鮣鱼将吸盘横条后缘放低,悄悄地脱离鲨鱼去享受鲨鱼吃剩的残屑。有时,鮣鱼也自行猎食,附着的对象当然也不仅限于鲨鱼,鲸、海龟以及船舶常被光顾。

鮣鱼和鲨鱼的这种关系在生物学上称为共栖,指两种生物生活在一起,彼此之间,一方受益,另一方谈不上有多少益害的一种关系。共栖有很重要的生物学意义,在自然界,找寻食物同时又要避免自身被其他动物所食是动物生存的重要条件。因此就会有不少动物与其他动物共栖,并从中得到益处,包括食物、庇护、空间、基底和携带等。一般来说,依附者是主动的,被依附者是被动的。共栖的形式可有多种多样,除鮣鱼临时依附在鲨鱼体表这种形式外,还有依附者生活在被依附者身旁或体内的,也有依附者永远固着在被依附者身上等形式。

在我国南海分布有一种少女鱼,身体很小,嘴唇很厚,头和体侧有4条横带,色彩艳丽,行动活泼,这种小鱼常和海葵生活在一起。海葵是海产的腔肠动物,身体圆筒形,下端附着在固体上,游离的上端中央有口,口周称口盘,四周有许多触手,伸长开来,形状像葵花,故名海葵。口的下面有口道通消化腔,触手上有许多刺细胞,能放出刺丝将猎物麻醉。触手非常灵敏,一触马上就会收缩,同时放出刺丝。但是,令人惊异的是少女鱼在海葵触手间来回穿梭,海葵触手竟会毫无反应。少女鱼色艳夺目十分招摇,常被一些鱼类捕追。当危急时,它会巧妙地躲进海葵体内。而尾随而来的追捕者稍微触碰一下,海葵触手马上收拢,放出刺丝将它麻醉,送入消化腔中消化,少女鱼则安然无恙。由此看来,似乎少女鱼无意中也给了海葵一点报酬。

有一种热带小鱼,称作光鱼,全身透明,体型较细长,背鳍和臀鳍都延长,没有腹鳍,很适合钻窜活动。光鱼喜欢同海参生活在一起,海参是著名的海鲜,属于棘皮动物,长圆形的身体,体表有许多棘状突起,口和肛门各在身体两端,消化道较长,肛门通入一个很大的排泄腔。海参过着海底生活,通常将身体埋入海底泥沙中,仅露出两端。光鱼常常在日间从海参的肛门钻入到排泄腔,把那里当作休息室或避难所,夜间再钻出来活动。有时一条海参的排泄腔可容纳几条光鱼。这些“房客”进进出出的打扰,还看不出对海参会带来什么好处,但是海参对此竟然没什么反感,这是一个利用空间的共栖例子。

藤壶是一种过固着生活的节肢动物,外形有些像一只倒盖的碗,身体外面包有石灰质的硬壳板,常成群地固着在海岸、礁石、码头船坞的木桩、绳缆和船底上。如果船底附着许多的藤壶,航速势必会减慢。因此,造船业不得不花费财力和人力去解决藤壶固着问题。就是这种藤壶也常常固着在鲸的体表或一些软体动物的贝壳上,利用它们的身体作为固着基底。这样可以随着被固着者的移动,大大地增加自己的生活范围,无疑可受益匪浅。对被固着者来说,如果是鲸一类海兽,一般不会像非生物的船只那样容忍成群的藤壶固着。至于几只小藤壶固着在鲸那样大的身体上是不会有多大感觉的,如果是软体动物贝壳上固着有藤壶,除了加重一些负担外,如同披上一件盔甲,倒也可以起到一些保护作用。藤壶的共栖是一种基底共栖,也是一种携带共栖。

中国艾鼬国外立功

1996年6月22日,《光明日报》发表记者陈凯里的报道:中国艾鼬,越洋为“师”。这使人想起,1978年8月24日,我国博物学家黎先耀在《人民日报》发表文章:《螳螂南行》。这两篇文章分别介绍美国和澳大利亚引进我国动物物种,去重建那里的生态平衡。这是很有意思的。

艾鼬是一种细毛哺乳动物。人们用一个美好的名字“艾虎”称呼它。按我国民俗,端午节人们佩戴艾虎,即用艾做成的虎。希望它可以辟邪除秽。

有诗云:“钗头艾虎辟群邪,晓驾祥云七宝车”。产于我国东北的艾鼬,性情凶猛,野外适应能力很强,是捕鼠能手,和美国的黑足鼬有很近的亲缘关系。

黑足鼬是分布在北美洲西部的一种珍贵动物。20世纪80年代野生黑足鼬已经灭绝。美国动物保护专家人工繁育了18只,使这种珍贵物种得以幸存。科学家试图将它们放归大自然,重建黑足鼬野生种群。但是,人工饲养长大的黑足鼬已经不再捉老鼠,把它放归大自然后,不是被饿死,就是被猛禽吃掉。它们已经失去了自我生存的本领。

美国科学家想到了中国东北的野生鼬,并同中国科学家进行这两种动物的比较生态学研究。中国工程院院士马建章教授主持了这项研究。他们采用最先进的无线电追踪技术和生物化学手段,在内蒙古自治区八达尔湖农场40平方公里的范围内,对艾鼬展开全面研究。经过4年多的努力,弄清了该区艾鼬的昼夜活动规律,它的食物结构和天敌分布等生态学特征。

中国科学家不仅对美国提供了这方面研究的全部技术资料,并且赠送12只我国东北野生艾鼬。美国科学家根据中国专家提供的资料,有针对性地对黑足鼬进行夜间捕食和天敌躲避等一系列野外生活训练,特别是有中国送去的12只中国艾鼬的“言传身教”,终于帮助美国黑足鼬重新获得了野外生存的本领。它的种群很快发展为500多只。北美大草原重新出现黑足鼬野生种群,在抑制鼠害保护草原中“建功立业”。

蜣螂,是一种昆虫,俗称“屎壳郎”,专门以食牛羊粪便为生。

在茫茫的大草原上,每当夜幕降临时候,草原上就有成千上万的蜣螂出来活动,把牛羊排出的粪便运走并埋藏起来。它们是草原的有效的清扫者,草原生态平衡的维护者。试想,要是没有它们的“服务”,粪便堆积起来,不仅会把草地弄得又脏又臭,而且还要覆盖大片的草场,最后就没有长草的地方了。

螳螂的活动,首先是把粪便搓成球。它搓的粪球比它们的身体还大许多倍。粪球搓好后,它们把粪球推出几米远,找到一个适宜埋粪球的地方,以便把粪球埋起来。在推粪球时,雄虫用头抵着地,后足拉动粪球,雌虫爬在粪球上。如果雄虫拉不动,两者就一前一后,通力合作,直到把粪球拉到适于埋藏的地方。到了目的地,雄虫挖掘埋粪的洞,挖好后雌虫和粪球一起落入洞内。粪球埋好后,它们均以此粪球为食并进行交配,雌虫产卵一粒。它们吃剩的粪球是幼虫的食料,能够保证幼虫发育所需的食物和水分。

为了完成这些活动,蜣螂发育有强大的腿,有像铲子一样的前胚节,并呈球拍状,适于把粪便拍成球形;后两腿细长而向外弯,适于奔走和能围抱住粪便以利于做成球;后腿的胚节有向后的刺,便于在向前推进时得到良好的推动力;它的头部迎面有像推土机似的推土铲,这样就使得它的全部活动配合得十分和谐,因而有较高的效率。

澳大利亚有广阔的草原,饲养有几千万头牛羊,是畜牧业很发达的国家。

这些牛羊每天排出几亿堆粪便,要覆盖成百万亩草场。而且牛粪还滋生蝇类,成为一个很大的问题。

为了发展畜牧业,建设草场的生态平衡,1978年澳大利亚从我国进口蜣螂,让它们去那里吃牛粪,打扫澳大利亚的牧场。

难道那里就没有“屎壳郎”吗?

有的。但是本地的“屎壳郎”只吃袋鼠的粪,不问津牛粪。他们那里没有吃牛粪的蜣螂。

为什么澳大利亚没有以牛粪为食的蜣螂呢?

这里有地质史和生物进化史两方面的原因。

在古老的地质时代,澳大利亚与欧亚大陆相连。只是到了一亿多年前,由于地壳运动引起大陆漂移,澳大利亚才脱离大陆,渐渐地漂移到它现在所在的地方。

那时,动物进化处于哺乳动物的早期阶段。地球只有鸭嘴兽和袋鼠等低等哺乳动物。澳大利亚离开欧亚大陆以后,限制了哺乳动物在当地环境继续演化。现在澳大利亚的马、牛、羊是人们从欧洲、亚洲带去的。虽然牛带去了,但是,吃牛粪的蜣螂却没有带去。因此那里没有专吃牛粪的“屎壳郎”。

澳大利亚引进我国的蜣螂,让它们去打扫那里的牧场。蜣螂的活动还可以疏松土壤,把粪便转化为肥料,培肥土壤,从而促进牧草的生长。因此,中国蜣螂远渡重洋到澳大利亚,将在那里建立对人有利的新的生态平衡,促进当地畜牧业的顺利发展,这是一件好事。

自然界的状态是生态平衡。这是大自然的重要特征。但是,由于自然界的物质运动可能导致生态平衡破坏,特别是人类活动导致自然平衡破坏,这是非常普遍的。自然本身具有调节生态平衡的机制。也就是说,自然界有能力重建生态平衡。同样,人类活动也可重建生态平衡。

我国艾鼬远涉重洋到北美洲,帮助美国黑足鼬重新学会在野外生存的本领,这是人类努力重建北美大草原的生态平衡。中国螳螂远涉重洋到澳大利亚落户,这也是人类努力重建澳大利亚大草原的生态平衡。

这里,中国两种很不起眼的小动物,成为大自然重建生态平衡的“明星”。

但是,这是在人的参与下和帮助下才达到的。

斑马的条纹

大家知道,斑马身上有黑色条纹(实际上,它是淡黄色的)。这种条纹分布在斑马的全身,从头到脚,甚至在尾巴上也有这种条纹。它不仅很好看、有趣,而且也很有用。

斑马的条纹有什么用呢?

人们普遍认为,这种条纹是一种隐身术。那就怪了,有这种条纹不是很显眼更容易被发现吗?是的,对于同类来说,这是一种颜色语言。斑马和其他动物混在一起吃草,黑白相间的条纹容易引起注意,一旦出现危险,例如狼和狮、虎出现,只要头马一动,所有斑马很快能够一起逃跑。也就是说,这种条纹对同类来说有引起注意的作用。

但是,它对于猎食者来说,能起隐身作用。科学家发现,眼睛对黑白两种颜色的感光程度有差异。正是由于有这种差异,斑马奔跑的速度又很快,捕食者很难迅速地测定它的距离。当捕食者测定距离时,它早就逃之夭夭了。

因而这是斑马的一种隐身术。

最近有人在报上写文章,说对斑马条纹的作用有了新的解释。科学家的实验结果表示,斑马的条纹是为了防止刺刺蝇的叮咬。刺刺蝇是双翅目昆虫。

它常常叮咬羚羊等颜色单一的动物,并传播一种睡眠病。但是,斑马在同样的环境下则不被叮咬,得以安静地生活,也用不着不停地摇晃自己的头部和尾巴去驱赶蚊蝇。

动物学家在斑马生活的地方做实验,把小铁桶分别染成黑色、白色和黑白相间三种,然后在这些铁桶上通上电流,放在灌木丛中,凡是落在小铁桶上的刺刺蝇统统全被电击而死。实验结果发现,染成黑白相间颜色的小铁桶上被杀死的刺刺蝇数量最少。

也许这都是真的,斑马的条纹既有防止蚊蝇叮咬的作用,又起隐身的作用。

这是动物在环境的压力下,为适应环境而产生的变化。这种变化使得它们有利于保护自己,有更多的存活机会。这是生物的适应性进化形成的一种生态平衡状态。

类似斑马的情况在自然界是非常普遍的。如鲸鱼,它是一种哺乳动物,是海洋中的兽类。它不像鱼儿那样以产卵繁育后代,而是直接产仔,通常每胎产一仔。初生下来的鲸鱼仔就有8米长,6吨重。这是很难想象的。而且,小鲸仔吃母鲸的奶,一昼夜就长100公斤。鲸鱼是世界上最大的动物。人们捕捉到的最大的鲸鱼,长33米,体重150吨。比较一下,一条鲸鱼相当于30只大象,或者150头牛的重量。它的心脏700公斤,有一匹马的重量,肾脏有1000公斤,舌头2000公斤,比两匹马还重。它的胃宽3米,比一个房间还大。真是庞然大物!

鲸鱼在海洋中生活是可以想象的,要是在大陆,哪有这样大的场所,可以让它自由地施展呢?

据说,鲸鱼在数百万年前曾是陆地上的动物,它原有四条腿,曾经在陆地耍威风。科学家在埃及的地层中发现古鲸腿的化石。那时古鲸的大腿约25厘米长,小腿35厘米,同现在鲸这庞然大物相比,显然是小了些。

现在,鲸鱼生活在海水里,当然就用不着脚啦,而长出了游泳时用的鳍。

外表看去,鲸是没有脚的,但它的身体里藏有两块很长的后股骨骼残余。它的后肢已完全退化了。但个别出现“返祖现象”的鲸,有两条类似后腿的东西长出体外,就像两条小腿。

鲸为适应海洋的生活,用鳍代替了腿,而且全身无毛。为了保温和减少身体比重,皮肤下有一层很厚的脂肪。虽然,它与陆地哺乳动物一样用肺呼吸,但已练出了特殊的本领,在水面吸气一次,潜入水中潜泳可达10~45分钟。它也许能称得上是潜泳的冠军了。

在生命世界,成功的标准是种的生存。有许多物种灭绝了,是因为它们不适应变化了的环境,只有适应性强的物种才生存下来。

生物适应环境,这是生态平衡的一条重要的规律。适应作为生物生存的重要因素,是生物生存的一种机制。这就是面对环境的变化,生物需要不断地调节自身的生理、形态等的结构,使自己与环境的变化相一致,以便有更多的生存机会。

人也是这样的。科学家发现,人到了高山地区,例如在青藏高原,呼吸、心血管造血系统等的活动,会发生数十种变化,包括血液系统的成分、生理化学和功能的变化。如造血功能增强,红血球生成增多,血红蛋白分子改变形状,血液中的氧容量增加,肺通气增强,心率输出增加等等。人身体内的这些变化是适应高海拔低气压而产生的。当回到低海拔的地区后,又会恢复到原来的状态。

科学家指出,生物有机体在生活环境发生变化时,以自身的变化做出反应,以适应环境,主要是细胞水平的适应,通过细胞水平的改组去实现适应,例如在高海拔缺氧的情况下,细胞水平的适应包括:(1)对氧的争取,提高氧的利用率和酶的活力,以及提高活性物质含量;(2)对低氧的适应,降低氧的消耗,刺激能量交换中缺氧的过程;(3)提高细胞的非特异性的抵抗力,增加细胞原浆蛋白质结构的抵抗力,提高控制细胞反应过程的效能,以完成适应过程。