第12章
科学工作者热切地想了解,白蚁群落的各种工蚁怎样工作,用什么方式来协调自己的活动。小小的白蚁怎能修建出如此和谐、富有独创性的建筑物呢?假如我们想象一下,白蚁有人那么高,那么,它们高大的蚁丘按同样比例放大,就比纽约帝国大厦高4倍。科学工作者考察证实,白蚁所建筑的大厦应该有一个实际的总图,它是根据群落的各种需要制订的、并支配了建设者的一切活动。如何能在如此众多建设者的大建筑公司内实现这一点,科学工作者还没有完全揭开这个谜,说得简单些,有些事儿我们还不知道。正如在关于生命科学中常有的那样,人类必须在未知的事物面前低头,但人类的探索精神必将揭开其中的奥秘!动物导航之谜
人类最初的旅行和远航是靠太阳和星星来辨认方向的。
太阳和星星好比是地球的灯塔,人们靠着它,可以旅行和远航。因为一天之中,太阳总是早上从东方升起,中午高悬于天空当中,傍晚落入西山;在夜间,人们可以凭借北斗星的位置去辨别前进的方向。但是遇到阴天,这些方法就不行了。后来,人类发明了指南针,指南针由于受到地球南北两个磁极的影响,指针永远指向地球的北极和南极,这就为人类的旅行和远航指明了前进的方向。人类的旅行和远航靠的是指南针来辨别方向,那么动物的远航靠什么呢?它们在漫长的远航中,凭借什么来辨别方向,认识路线的?在它们身上是否有导航器?这是科学家正在研究的一个奥秘,相信动物导航之谜终会被完全揭开。动物奇异的远航能力
世界上有许多种动物有着奇异的远航能力。
例如绿海龟,每年6月中旬便成群结队地从南美洲的巴西沿海出发,历时2个多月,行程2000多千米,到达大西洋上一个全长仅有9千米的阿森松岛。在那里完成它们生儿育女的神圣使命后,又下海返回它们原来的老家——巴西沿海。2个月后,小龟纷纷破壳而出,像它们的先辈一样,争先恐后地爬向大海,游回它们父母的栖息之地巴西沿海。这种奇异的远航本领,鸟类也不逊色。短尾海鸡每年迁徙飞行,两次越过赤道。它们每年4月从大洋洲的产卵孵育地,经印尼、菲律宾、台湾、日本、阿留申群岛和美洲西海岸,绕太平洋一圈,9月份又飞回原产卵孵育地。红颜蜂鸟每年从美国北部或加拿大南部起飞,横跨墨西哥湾,行程800多千米,然后飞回原地。身长仅4厘米的名叫北极燕鸥的海鸟,它的远航能力更令人瞩目。它们每年筑巢产卵育雏在新英格兰,到8月份便携儿带女飞往南方,12月份到达南极洲,到第2年春季,又北迁,每年迁飞约35000千米。昆虫远飞的能力也不可小视,昆虫虽小而瘦弱,但它们能迁飞很远的距离。如生活在北美东部的一种褐色大蝴蝶,每到冬季它们就迁飞到墨西哥中部山区,在那温暖潮湿的森林里过冬,行程达3900千米。
最令人感兴趣的是与人类有密切关系的家养动物,也有远途外出而不迷失方向的能力。如猫是很喜欢同主人生活在一起的,但它更留恋自己的故居,当主人把它们带到数百千米以外的地方,它们仍可以长途跋涉独自返回故居。动物导航的秘密
动物在漫长的远航之中能找到它们的归途,说明在动物体内有一个复杂的导航系统。
这个导航系统是什么呢?科学家用蜜蜂和信鸽做了实验,证明这个导航系统有3套:第一套是以太阳为主的罗盘系统,第二套是由太阳散射到空中的紫外偏振光系统,第三套是动物体内的磁性导航系统。著名的诺贝尔奖获得者、奥地利生物学家弗里希,曾在20世纪40年代用一系列实验测出了蜜蜂的基本导航能力。他首先证明了蜜蜂通常是利用太阳作为罗盘进行导航的,指出蜜蜂通过“舞蹈”告诉其他采集蜂如何到达它所发现的花源地,就是以太阳作为参考点的。例如,要是太阳位于蜂箱入口的前方,而采集蜂所发现的花源地在蜂箱左侧40°,那么返回蜂箱的采集蜂就在垂直的巢框上朝左侧40°方向“跳舞”。类似的实验也显示了太阳对蜜蜂导航的重要性。例如,将水平蜂箱中舞蹈蜂所见到的太阳实际位置用镜子颠倒过来,人们发现舞蹈蜂也将其舞蹈方向颠倒过来;可是若将蜂箱完全遮盖起来,则舞蹈方向就乱了套。由此可见,蜜蜂是利用太阳来导航的。信鸽的实验则进一步证明了动物的远航是以太阳为罗盘进行导航的。科学家曾做过这样的实验,他们将一群鸽子关在离家以西160千米的一间屋里,在中午打开电灯来模拟黎明,过了几分钟后把鸽子放出来,鸽子以为是黎明,太阳在东方,但此时太阳却正好在南方,鸽子看到太阳后,就自动根据太阳来导航,飞向南方,它们以为这就是向东方朝家飞。
弗里希的同事、德国动物学家马丁和林道尔发现,蜜蜂不仅在有太阳的时候能顺利导航,就是在没有阳光的阴天,它们也绝不会转向,照样能准确无误地返回自己的家园。这又是什么原因呢?弗里希的进一步研究终于揭开了蜜蜂在阴天不靠太阳导航的秘密。他让水平地舞蹈着的蜂通过各色滤光镜看到一小块天空,但不让它看到太阳。这时,大部分光色对舞蹈蜂无妨碍作用,可是当滤掉紫外光后,舞蹈蜂就转了向。然后,弗里希把紫外光之外的所有光滤掉,并使紫外光偏振,这样紫外光就产生了特定方向的波,这时蜜蜂又开始方向无误地舞蹈起来。当弗里希转动一下偏振器,舞蹈蜂也随之改变了舞蹈的方向。这个实验证明了蜜蜂是能够利用偏振光根据太阳的方向导航的。这就是动物的第二套导航系统,是动物在阴天没有太阳情况下的一套备用系统。除了太阳和紫外偏振光系统外,生物学家还测出了蜜蜂对磁场很敏感。首先发现蜜蜂与磁场有关系的是德国动物学家林道尔和马丁,他们发现所有采集蜂发出的太阳与食物源之间角度信号很少与实际角度相吻合。例如,采集蜂中午也许在正确方向偏右5度,而在下午3点钟却是偏左10度。这是为什么?他们用一套亥母霍兹消磁线圈,把蜂箱四周围住,蜂箱中的磁场即可消除,然后又在玻璃壁上放置一个格栅,并从格栅中测量舞蹈蜂舞蹈的角度,实验结果使他们大吃一惊,通常的舞蹈偏差消失了。这就证明蜜蜂对磁场是有反应的。