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发布时间:2020-05-09 00:39:48

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作者:学校科普活动指导小组

出版社:辽海出版社

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学校怎样组织学生探索科学奥秘(下)

学校怎样组织学生探索科学奥秘(下)试读:

前言

科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。

科学教育,是提高青少年素质的重要因素,是现代教育的核心,这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能,更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。

科学教育,让广大青少年树立这样一个牢固的信念:科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象,研究和掌握新规律,它是创造性的,它又是在不懈地追求真理,需要我们不断地努力奋斗。

在新的世纪,随着高科技领域新技术的不断发展,为我们的科普教育提供了一个广阔的天地。纵观人类文明史的发展,科学技术的每一次重大突破,都会引起生产力的深刻变革和人类社会的巨大进步。随着科学技术日益渗透于经济发展和社会生活的各个领域,成为推动现代社会发展的最活跃因素,并且是现代社会进步的决定性力量。发达国家经济的增长点、现代化的战争、通讯传媒事业的日益发达,处处都体现出高科技的威力,同时也迅速地改变着人们的传统观念,使得人们对于科学知识充满了强烈渴求。

对迅猛发展的高新科学技术知识的普及,不仅可以使青少年了解当今科技发展的现状,而且可以使之从小树立崇高的理想:学好科学知识,长大为人类文明作出自己应有的贡献。

学校科学技术普及是指采用广大学生易于理解、接受和参与的方式,普及自然科学和社会科学知识,传播科学思想,弘扬科学精神,倡导科学方法,推广科学技术应用的活动。目的是使广大青年学生了解科学技术的发展,掌握必要的知识、技能,培养他们对科学技术的兴趣和爱好,增强他们的创新精神和实践能力,引导他们树立科学思想、科学态度,帮助他们逐步形成科学的世界观和方法论。

为此,我们特地编写了这套“学校科普活动设计与组织实施”丛书,包括《学校科技教学的创新指导与实施》、《学校怎样组织学生阅读科学故事》、《学校怎样培养学生科学幻想思维》、《学校怎样培养学生科学兴趣爱好》、《学校怎样培养学生学习发明创造》、《学校怎样培养学生科学发现能力》、《学校怎样组织学生试验制作发明》、《学校怎样组织学生参观科普场馆》、《学校怎样组织学生探索科学奥秘》、《学校怎样组织学生体验科技生活》共十册,具有很强的系统性、实用性、实践性和指导性,不仅是广大师生科学教学指导的最佳读物,也是各级图书馆珍藏的最佳版本。

第四章 学生自然奥秘的科学探索

1.动物的超常感之谜

动物和人一样,也具有超常感本能,它们也能够预感危险,这就是它们的心灵感应。

在美国,有只两岁的英格兰血统牧羊犬博比,它的主人名叫布雷诺,家住美国俄勒冈州。1923年8月,布雷诺带着小狗博比从俄勒冈州去印第安纳州的一个小镇度假时,博比不幸走失了。从此博比开始了它神奇、惊险、而又极不平凡的超常旅程。博比用了6个月的时间,历尽千难万险,历经3000里路程,终于从印第安纳州回到了俄勒冈州的家,找到了它的主人。

动物的超常感指的是有些动物能够以超自然的感觉感知周围的环境,或者与某人、某事,或与其他动物之间有着心灵的沟通。然而,这种沟通似乎是通过我们人类并不知道又无法解释的某些渠道进行的。

1976年唐山大地震之前的四五天,就有好多人发现家里鸡犬不宁,猪、狗乱叫,一向很怕见人的老鼠一反常态拼命地逃离房屋,往大街上乱窜,动物园里的动物也莫名其妙地横冲直撞。

动物的超常感,引起了世界各国的科学家的重视,并作了大量的研究。科学家们发现,某些动物确实具有一些非常奇特的感觉本能,并能以独特的方式利用人类具有的五种感觉本能,而还有一些动物的某些感官功能是我们人类完全没有的,还有一些动物的超常感则是我们现在还没能完全了解到的。

动物世界有着许许多多我们未知的领域,在这些领域里,充满神奇和奥秘。即使今天的动物学研究已经有了很大的发展,但动物的超常感本能的奥秘仍然是我们所不了解的。

2.海豹死亡之谜

海豹是生活在寒带和温带海洋中的哺乳动物,主要分布在北冰洋、太平洋北部和大西洋北部一带。在欧洲的北海沿岸,生活着大量的海豹。由于这里气候比较寒冷,鱼类丰富,非常适合海豹在这里繁衍生息。但由于过量捕杀和环境污染,海豹的数量锐减,面临着灭亡的危险。1988年,一条消息引起了世界的震惊,在北欧沿岸,在不到半年的时间里,就有18000多头海豹莫名其妙地死去。

这样一大批海豹的死亡,人们首先想到的就是环境污染。人们向海里排放的废物中,含有很多重金属及放射性物质,鱼吃了这些东西后,就会把它们聚积在体内。海豹每天大约要吃10千克的鱼,其中的有毒物质也会在它的体内聚集起来,达到一定的数量之后,海豹就会死亡。但是,这些有毒物质对海豹造成的危害是渐进的,不会很快造成大批死亡。因此,这一说法还不能解释为什么这么多的海豹会在这么短的时间内突然死亡。

在荷兰,有一家海豹医院,每年都有很多患病和受伤的海豹被送到这里就医,医好之后再把它们放回大海。为了弄清海豹大批死亡的原因,这家医院的院长雷尼邀请荷兰国家免疫生物学研究所所长奥斯塔豪斯教授对生病的海豹进行会诊。他们得出的结论是,造成海豹大量死亡的原因是由于某种恶性流行性病毒。但这到底是一种什么病毒呢?根据这个研究小组分析,有三种病毒的可能比较大:狂犬病病毒、艾滋病病毒和麻疹病毒。也可能是某种未被发现的病毒。或许这种病毒被找到了,就可以开发出预防这种病毒的疫苗,海豹大批死亡的现象就可避免。

3.动物也会思维吗

提出动物有思维的人是美国南伊利诺斯大学的心理学家罗伯特·詹森。他认为动物有思维能力,能像人类那样思维。比如,训练有素的黑猩猩能从对称排列的17个物体中认出中心的物体来。海獭会把石头当作工具,用来打击贝类以去掉贝壳。要解决这样复杂的问题,光靠“条件反射”是不行的,需要通常所说的“想一想”,也就是思维。

后来心理学家柯林·比尔发现,欧鸟的叫声能携带多种不同的信息,而且信息的意义决定于当时的情况。他由此得出结论:动物的思维能力比我们想像的要发达许多。持有相同观点的科学家还认为,许多动物不仅有思维能力,而且还有相当发达的自我意识。例如在一次实验中,有4头黑猩猩被允许照镜子,而另外两头则规定不能照。接着,实验人员将所有的黑猩猩麻醉,再把彩色颜料涂在每头黑猩猩的前额上,当它们醒来时,那些照过镜子,看到过自己形象的黑猩猩们都想擦去头上的色彩,试图找回自己的本来面目。

美国加利福尼亚洲图阿荷帕城的贝克门研究院的神经学家尤舍·罗伯特也认为,动物有思维能力,但它的智力要比人类落后,这是因为动物不能讲话。例如,科学家们训练几头黑猩猩单独把几个木箱搭高,爬上去取得它本来拿不到的香蕉。当让它们共同解决这个问题时,它们却彼此抢夺对方的箱子,企图用来叠高。这说明动物不能通过一定的语言交流来合作完成,它们不会讲话。

但是,美国佐治亚州大学的心理学家、伊克研究项目的负责人杜安·罗蒙巴却提出异议。他说,“猿有能力使用信号来代表当时当地不存在的东西,这是人类语言中的语义的本质所在。”科学家们教黑猩猩用符号进行交流,结果发现它们能用不同手势把可吃的东西和不可吃的东西区分开来。

动物的思维到底能否借助于语言?动物的思维和人类思维是否一样?动物究竟是怎样思维的?迄今为止仍然是谜,有待于科学家的进一步探索。

4.动物冬眠之谜

一些不耐寒的动物经常用冬眠度过不利季节,这已成为一种习性。如青蛙、蛇、蝙蝠、仓鼠、穴兔、刺猬。

然而热血动物与冷血动物的冬眠是不同的,冷血动物的温度,取决于外部的环境,它们体温的升高或降低完全是被动的。而热血动物的冬眠则能把自己的体温精确而有目的地加以控制。它们能够逐步降低体温,一直降到一定的限度,进入冬眠状态。当它们出眠时便把制造热量的器官充分调动起来,在几小时内把体温恢复到原有水平。

这种热血冬眠动物所具有的制造热量、补偿体温消耗和保持恒温的高级、复杂的生理现象引起了科学家的注意,并作了许多研究,但迄今为止,有关动物冬眠诱因和生理机制行为生理学家把引起动物特有行为的外界信号称为刺激。外界刺激越多,内部本能的适应能力越强。因此,他们认为动物冬眠主要是外界刺激所致。这个刺激主要来自两方面:一是环境温度的降低,二是食物不足。

上述观点遭到许多人的反对,理由是:人工降温并不能保证所有的冬眠动物都入眠;不少冬眠动物每到冬季就会自动停止或拒绝进食,而并非是食物不足。

科学家们用黄鼠进行试验。他们从正在人工条件下冬眠的黄鼠身上抽出血液,注射到活蹦乱跳的、生活在盛夏的黄鼠静脉中,后者随即进入了冬眠状态。这表明,正在冬眠的黄鼠血液中,可能存在一种诱发冬眠的物质。

1983年,科学家从松鼠脑中抽提了一种抗代谢激素,他用这种激素注射到无冬眠习性的小鼠身上时,会明显降低它的代谢率,体温也降至10℃左右,由此可见激素代谢也可能是诱导冬眠的另一途径。

最近,又有科学家从动物细胞膜上的变化这一新角度探讨了冬眠机理。

总之,要解开冬眠之谜,还有待于人们不懈地努力探索。

5.动物的寿命有多长

什么动物的寿命最长呢?据说体重达250至260公斤的大乌龟能活300年,真可算是动物界的长寿者。但野生鳄鱼也可以活到300岁,不过对这一点尚没有确切的证据,有的研究者则认为它只不过能活40至50年。

大象的寿命一般来说仅为60至70年,很少有达到100年的。鲸鱼平均寿命只有30年,寿命最长者也不超过100年。

曾有人提出动物的寿命大体上与身体的尺寸成正比。但鱼虽小却意外地长命。鲤鱼活60至75年,鳟鱼和鲈鱼的寿命则为15年,螯虾也大至相同。被称为百兽之王的狮子能活20至25年。食肉性热血动物一般比杂食性、食草性动物命短。

灵长类的猴子寿命为50年,熊为20至30年,马为20至35年,蛇及大蜥蜴为25至35年,蛤蟆为30年左右,鹿为18至25年,公鹿衰老较快,母鹿则直到生命最后还能产仔。

狼的寿命为10至15,狐狸为8至10年,骆驼为40至45年,猫为13至20年。狗活1年大至相当于人类活7年,因此20岁的狗,如果是人类的话,应是140岁的老人。山羊的生命是15至20年,猪是20年,犀牛是50年,兔子和松鼠是8至10年,蝙蝠和老鼠是3至5年。在鸟类中,鸵鸟活60年,秃鹰活50年以上,鹦鹉大体与人的寿命相同。乌鸦能活100年,但平均寿命不过25至30年。塘鹅活50年,山雀、鸣禽类小鸟一般活5至18年。

昆虫类动物生命一般较为短暂,被称为朝生暮死。生命短暂的蜉蝣也并非如此短命,一般能活3至4天。蝉在地底下生活6至8年,成虫后,在地上仅能活3至10天,雄蜂或雄螳螂一交尾便被雌的咬死,但是蜂王却能活20年。白蚁的寿命可达30年以上。

犹如人的寿命有长有短,动物的寿命也是长短不一。

6.蝙蝠夜间飞行的奥秘

一到傍晚,蝙蝠就在空中一边飞,一边捕捉蚊子、蛾子等食物。这是为什么呢?

早在270多年前,意大利科学家潘兰察尼就进行过这样的实验:

他把一只蝙蝠的眼睛弄瞎后,放到一间拉了许多铁丝的玻璃房子里。令人惊奇的是,这只失明的蝙蝠仍然能够绕过铁丝,准确地捉到昆虫。

接着,他又破坏了蝙蝠的嗅觉器官。但这只蝙蝠照样准确地捕捉食物,像什么事情也没发生一样。他又在蝙蝠身上涂了厚厚的一层油漆,蝙蝠还是照飞不误,一边飞,一边捉虫子。

潘兰察尼又把一只蝙蝠的耳朵塞住,再把它放进玻璃房子的时候,“飞将军”终于没有办法了,只见它东飞西窜,不是碰壁,就是撞到铁丝上,再也捉不到小虫了。

看起来,是声音帮助蝙蝠辨方向和寻找食物的。到底是什么声音呢?

原来蝙蝠的喉咙能发出很强的超声波,通过它的嘴巴和鼻孔向外发射。当遇到物体的时候,超声波便被反射回来,蝙蝠的耳朵听到回声,就能判明物体的距离和大小。

科学家把蝙蝠这种根据回声探测物体的方式,叫做“回声定位”。

蝙蝠飞将军的回声定位器就像一部活雷达。它的分辨本领特别高,能把昆虫反射回来的声信号与地表、树木的声信号区分开,准确地辨别出是食物还是障碍物。

更让蝙蝠自豪的是,它这部活雷达的抗干扰能力还特别强。即使干扰噪声比它发出的超声波强二倍,但它仍然能有效地工作,引导蝙蝠在黑夜中准确地捕食害虫。

7.海豚为何是游泳健将

海豚平常的速度每小时可游40~48千米,当它全力前进的时候,就可以达到每小时80千米。因此人们便把海豚称为海洋里的“飞毛腿”。

但科学家们认为,根据海豚的自身特点及形体,它的游速怎么也不能超过20千米/小时。如果海豚的游速超过了它的肌肉所能承受的限度,只有在以下两种情况下才能得以实现:一是海豚的肌肉具有超自然的高效率,比一般哺乳动物强6倍;二是它采用某种奇特的方法减少阻力。

科学家证实了海豚的肌肉没有特殊的构造,当然也就不具备超自然的高效率。那么,它的超速动力源究竟来自哪里呢?

有人把研究的焦点放在海豚那流线型的体形上。为了证实这种假说的可能性,便做了一个海豚的模型,从体型到体表都与真海豚别无二致,另外在模型上还安上了与海豚尾鳍所产生的推力相同的推进器。实验的结果却让人大失所望,它与海豚的速度比起来要慢得多。

有人认为海豚的游速与其皮肤有关。据分析,它那光滑的皮肤可能会分泌一种润滑物质,用来减少水中的阻力。可后来经研究发现,海豚没有皮脂腺,无从分泌润滑物。

后经科学家们进一步研究发现,海豚的皮肤分上下两层,有很好的弹性。上层皮肤在受到水的压力时,会根据水压的程度而变得凹凸不平。当海豚进入高速运行时,身体振动所引起的紊流就会在皮肤的凹凸变化中得到调整,这样就能大大减少阻力。有人根据这种说法,研制了人造海豚皮,把它贴在鱼雷模型上,结果相当令人满意,其受阻情况比普通模型减少了60%。

8.鲸是陆地动物吗

几年前,以美国密执安大学菲利普·金格里奇教授为首的古生物学家探索队,在亚洲巴基斯坦的喜马拉雅山脉的山麓小丘处,发掘出一些奇特的古鲸化石遗骸,经过多年的精心研究,最近确认它是古代四条腿的陆生鲸,从而提出地球上曾经出现过陆生鲸的理论。

金格里奇等人发掘的古鲸化石遗骸,经研究具有五千万年的历史,它是头骨的一部分,包括:几颗牙齿;一个遗留得十分完整的中耳,经测量有1.8~2.4米长,重达157.5公斤;一个狼形的吻部,其中一只腭上还生长着数枚尖利的三角形牙齿。他们根据获得的这些化石标本的研究,推测这种祖先古鲸原来生活在陆地上,以后才逐步迁移到近海岸生活,取食于兽肉和鱼类。最后被沿海丰富的鱼群所吸引,促使它们渐渐地向海洋靠近,改变了生活习性和形态构造,把海洋变成为自己的家乡。

金格里奇等人认为,今天生活在水中的现代鲸类,是由古代的四条腿的陆生鲸演变而来的。因为在他们所获的化石标本中,中耳是最有说服力的证据了。他们分析后,发现古代陆生鲸具有明显的耳鼓,左右耳骨彼此分离,这就确证了它们是生活在陆地上的。因为现代水生鲸类没有明显的耳鼓,仅存在着退化的耳鼓残迹,而且左右耳骨是相连在一起的,所以水生鲸类能够分辨出水下声音发源的方向。

目前金格里奇等人的这一发现,还没有得到国际古生物学界的公认。有的学者赞同他们的观点,认为现代的水生鲸类可能是由古代陆生鲸发展而来的;有的学者认为他们发现的古代陆生鲸,可能是鲸类进化史中的中间类型;有的学者则对这一发现表示怀疑,认为获得的化石材料太少了,不足以说明问题。

9.鲸与海豚集体登陆

在澳大利亚,有人认为这是鲸为了躲避鲨鱼,企图在多石的海湾中找到庇护所。1995年4头抹香鲸游到比利时海岸时,有人说是船舶发动时的噪声使得它们迷失了方向。美国鲸学家阿·吉·格奥德教授认为,抹香鲸是一种眷恋性很强的动物,当一头抹香鲸在海滩遇难时,只要它通过定向声响系统发出呼救信号,其他同类便迅速赶来奋力相救。如果没有脱险,其他同类也不会弃而离去。正是这种长期的种群生活方式造就了它们保护同类的本性,最后酿成了它们集体自杀(即集体遇难)。

美国国立海洋渔业处的布赖恩·戈尔曼博士,通过仔细查看自杀抹香鲸的尸体,发现它们的皮肤和嘴部都有严重溃疡,特别是皮肤又出现了同肌体分离的现象。解剖尸体后,又发现其胸腔、腹部、心脏及肺部均有红色液体。细菌培养的结果表明,这些鲸都感染了孤菌属或其它病菌,它们的免疫功能已相当脆弱,正是这种传染病夺去了他们的生命。因此,戈尔曼认为,抹香鲸集体自杀是人类对海洋的严重污染,致使病菌迅速繁殖的结果。

日本科学家岩田久人揭开了鲸和海豚登陆自杀之谜。他在海豚尸体中发现了高浓度的有毒物南三丁锡(Tributyltin,简写为TBT)。TBT腐蚀神经细胞,破坏了动物的方向感。岩田说:“TBT是人类污染海洋毒性最大的物质。”已有千万升TBT溶于大洋中,而且数量还在增加。TBT是涂在船身上的一种特殊的防腐涂料,它可以防止海藻、蜗牛、贝壳附在船体上。如果不进行防治,这些小生物一年可使船加重100吨,这就会减慢船速,增加燃料消耗。这种防污垢颜料用量很大,每涂一次需1.5万升,而且每年都要涂一次,才能保持清洁。由于海豚喜欢在船头的海潮中嬉戏,鲸也经常出没在轮船驶过的线路,因此,鲸和海豚容易中毒,从而造成集体自杀的现象。

10.鲨鱼为什么能抗癌

生物学家发现,鲨鱼的身体异常健康,它们即使受了极大的创伤,也能迅速痊愈而且丝毫不会发生炎症,更不会感染疾病。

美国著名的生物化学博士鲁尔,在世界闻名的玛特海洋实验室工作,他对鲨鱼的生理和病理做了长期的研究。在25年间,他先后对5000条鲨鱼进行过病理解剖研究,只发现一条鲨鱼生有肿瘤,而且还是良性肿瘤。

美国佛罗里达州的科学家曾用一种极猛烈的致癌剂——黄曲霉素去饲喂鲨鱼。在将近8年的饲喂实验中,未发现一条鲨鱼长出一个肿瘤。

有的科学家认为,鲨鱼的抗癌绝招是它的肌肉里能产生一种化学物质。这种化学物质能抑制癌细胞生长,因此不易患癌。

鲁尔博士则认为,鲨鱼的肝脏能产生大量的维生素A。实验证明维生素A有使刚开始癌变的上皮细胞分化,恢复为正常细胞的作用。所以鲁尔认为保护鲨鱼免于患癌的秘密武器是维生素A。

另一些科学家则认为,鲨鱼的血液中能产生一种抗癌物质。我国上海水产学院的科学家也支持这一观点。1984年,他们从鲨鱼的心脏中采血,然后提取一定浓度的血清,再把它注入人体红血球性白血病细胞中(是一种血癌)经过一段时间,他们发现一些癌细胞的正常代谢作用被破坏,大部分癌细胞已死亡。这说明鲨鱼的血清具有杀伤人类红血球性白血病肿瘤细胞的作用。可见鲨鱼的血液中有抗癌物质。

还有科学家认为,鲨鱼的软骨组织中有秘密武器。从前,科学家已发现:牛犊的软骨有一定的防癌作用。1982年,美国麻省理工学院的科学家朗格尔,在研究中发现:鲨鱼的骨骼全部由软骨组成。这些软骨组织中有一种能阻断癌肿周围的血管网络的化合物,它能断绝癌细胞的供养而使癌肿萎缩,同时能杀死癌细胞。他通过实验证实了,鲨鱼软骨中的物质能完全阻止癌细胞的生长而无任何副作用,其抗癌作用比牛犊软骨中的物质强十万倍。

11.恐龙是怎样诞生的

恐龙生活在距今一亿多年以前的中生代,它们称霸地球的时间长达两亿年,在它之前,有无数的物种生活过,在它之后,又有无数的物种在不断地进化着,直到今天。

但恐龙又是怎样诞生的呢?根据科学家仔细地研究推测,地球上的生命进程大概开始于36亿年前,生命的起始形状像是一大盆水,在生活着无数的单细胞有机物。

由此又过去了数十亿年,起源于大海里的早期脊椎动物从海里爬上岸,这些动物占据了恐龙时代之前的世界,其中就有异齿蜥,它大概生活在距今2.7亿年前的三叠纪,异齿蜥背部长着长鳍,身长约3.3米,背上披着鳞甲。

三叠纪末期的环境恶化,造成大部分物种消亡,为了适应当时的环境,生物又开始进化。水龙兽就是在此时由异齿蜥进化而来的幸存者。

科学家们从地层里发掘出来的恐龙化石得知,恐龙的祖先是槽齿类爬行动物。

发掘于南美洲的兔鳄龙看上去与恐龙非常相似,而兔鳄龙是恐龙时代到来之前出现的动物。这是一种食肉的爬行动物,体长大约有1米,样子有点像鳄鱼,也有点像恐龙,它的后肢长,前肢短,能用后肢行走,牙齿长在齿槽里,在解剖学上与早期的恐龙相似。

考古学家对兔鳄龙化石进行分析,认为恐龙或许就是从这种动物进化而来。至于兔鳄龙之前还有什么,在这漫长岁月里生存过的,拼搏过,顽强生活过的动物群,却没有留下任何的遗迹,也许只是还没有被人发现,偶尔发现的化石似乎能说明点什么,但还是远远不能说明当时的情形。

12.恐龙为什么身材高大

著名的霸王龙,从头到尾长达15米,站起来有6米高,差不多有两层普通楼房那么高了,真是一个可怕的庞然大物!

其实在恐龙家族中,霸王龙只能算是中等身材。真正的庞然大物是蜥脚类恐龙,它们包括马门溪龙、雷龙、梁龙和腕龙等,体长20-30米很平常,抬头有5-6层楼的高度也不足为奇。最大的蜥脚类恐龙——地震龙长达42.67米,重约80吨。

尽管恐龙中也有不少是比较矮小的,但平均而言,它们比古今任何种类的陆生动物都要大得多。

究竟最大的恐龙有多大,现在还不清楚。

另外,科学家也一直弄不明白,为什么有些恐龙身高这么大?这对它们的生存到底有什么好处?

有人认为,爬行动物与哺乳动物的生长方式不一样。哺乳动物快速长到成年阶段后,接着便衰老,死亡。它们的寿命比较短促,个头一般都不大(这里说的是陆地上的哺乳动物)。但大型的爬行动物却具有无限的生长力,只要它们不死,一辈子都在慢慢长个子。大型的蜥脚类恐龙能活200多年,200年不停地生长,个头自然会长得非常大。

有人说,当时地球空气密度比较大;也有人说,当时地心引力比较小。还有人说可能与宇宙因素有关。

然而,有不少学者却认为,体大并不都是好处。体大的动物肚皮大,吃得多,像蜥脚类恐龙,偌大的身体,而脑袋却很小,吃食问题不好解决,如果环境一有变化,首先被淘汰的就是那些巨大的动物。

恐龙身材高大的原因目前还没有一个令人信服的说法。

13.恐龙的皮肤之谜

我们要想知道恐龙的皮肤状况,也必须从化石上研究。

恐龙的皮肤很难保存为化石。从发现的少数皮肤印膜化石来看,大部分恐龙具有与现在爬行动物相似的皮肤:粗糙、坚硬、有鳞甲或角质突起。

霸王龙类的肉食恐龙皮肤很粗糙,上面长有一排排高出表面的大鳞片。

梁龙、雷龙和马门溪等蜥脚类恐龙的皮肤与蜥蜴近似,有比较粗糙的、颗粒状的鳞片,但比霸王龙平坦。

鸭嘴龙的皮肤上布有多边形的角质突起或小瘤,这种突起在体表各处的大小不同。

剑龙的皮肤上有细小的鳞片,与现在的蛇和蜥蜴差不多。

角龙的皮肤有成排的、大而呈纽扣状的小瘤,从颈部一直排列到尾部。

甲龙的皮肤最有趣,它身披坚硬的甲板。甲板上长有大的瘤或刺一样的突起,像古代武士的铠甲。

一些学者推测,进化较快的肉食龙,如窄爪龙,皮肤上可能长有毛发之类的东西;有的则可能长有鸟那样的羽毛。

恐龙的皮肤的结构总算有皮肤印膜化石参考,至于皮肤的颜色,那就无从参考了,因为很难找到关于皮肤颜色的化石。

于是,各种各样的猜测又产生了,有的认为它们皮肤的颜色是单色的,比如棕色、褐色或灰色等等,但有的人却认为它们的皮肤的颜色肯定是彩色的,而且色彩绚丽。现在爬行动物皮肤的颜色大多数有亮丽的颜色,所以有的人认为恐龙的皮肤颜色应该是可以变的。但都没有统一的定论。

14.恐龙都是卵生的吗

恐龙是卵生的,人们对此一直是深信不疑的。出土的恐龙蛋化石就是铁证。

但是,美国科罗拉多大学博物馆古生物馆馆长罗伯特·贝克却提出,雷龙可能不是卵生,而是胎生的。

雷龙是世界上最大的恐龙之一,生活在1.2亿年前。贝克研究了40-50具成年雷龙的骨架,发现它们的盆骨腔比其他大多数恐龙都宽得多。这样宽的盆骨腔,足以容纳下雷龙的胎儿,而且还能顺利地分娩。

1910年,人们曾发掘出一具成年雷龙的化石骨架,而在这一骨架中竟包含有一个小雷龙的骨架。当时有人猜测,这一大一小两具骨架,是被水冲到一起的。

但后来贝克仔细研究了这一标本,得出的结论却是:这是雌雷龙和它的还未出世的胎儿的遗骨!这位学者相信,雷龙妈妈不产卵,而是直接生出龙宝宝,就像现在的大象一样。小雷龙出世后,一直处在父母的保护下,因为曾发现过雷龙的脚印化石,其间大脚印中出现小脚印。从这些小脚印看,它们的体重大约不小于135千克。说明小雷龙一生下来,就已经达到一定大小,能很快自己走动。如果是从蛋里孵化出来的,小雷龙就不可能有这么大。

贝克还花了好长的时间去寻找雷龙的蛋化石,但始终没找到。但他坚信在中生代时,这类恐龙曾成群结队地生活在北美大陆的湖滨沼泽地带。如果雷龙是下蛋的,就不难找到它们的蛋化石或化石蛋壳残片。

对雷龙是胎生的还是卵生的问题,现在还没有一个肯定的结论。

15.恐龙灭绝之谜

一直以来人们都认为,恐龙是最早称霸世界的远古爬行动物。有关专家根据考古发现的恐龙化石推断,它最早出现于两亿年前的三叠中期,是一个庞大的家族,拥有数百个属种,它们在地球上活跃了一亿多年,到了6500多万年前的白垩纪末期,由于自然界的剧变导致它在地球上灭绝。

关于恐龙灭绝的真正原因,科学家们提出的解释方案不下10种,但目前比较有影响的主要有以下三种:

美国的贝克认为,由于6500万年前,宇宙间一颗直径约20公里,重量为127000千亿克的小行星落到地球上,发生了比最大氢弹爆炸还高出百倍的大爆炸力,大量的尘埃布满天空,密集的尘云遮住了天空长达3个月之久,白天变成黑夜,大量动植物死亡,因食物的中断,庞然大物的恐龙也大规模绝灭。

美国的弗格逊博士提出了恐龙绝灭的新理论。他与同伴用500号鳄鱼卵进行实验发现,鳄鱼的性别是受精卵受温度影响而决定的。在26℃~30℃的温度下孵化出来的小鳄鱼都是雌性的,而在34℃~36℃的温度下孵化出来的小鳄鱼则都是雄性的。根据这点,他认为与鳄鱼有亲缘关系的恐龙的灭绝也是由于雌雄比例失调而绝种的。

也有科学家认为,恐龙是一种恒温动物,由于地球在白垩纪末期发生了全球性的温度下降,没有毛羽的恐龙无法适应急剧变冷的气温,因此大批死亡而绝灭。但近年来,在世界各地不很开化的地方,经常有人发现非常类似恐龙的动物。恐龙到底因何而灭绝目前尚无定论。

16.恐龙的年龄

据科学家研究,哺乳类的动物中,寿命长一点的,像大象可以活到75岁,马可以活到55岁,寿命短的也可以活到二十几岁。鱼类寿命最长的也只是60岁左右,鸟类有的最多活70岁。

因此,哺乳类、鱼类、鸟类绝不是动物世界中的长寿者,真正长寿的,该属恐龙的近亲——爬行类亲戚。

像龟,可以称得上是长寿冠军了,它可以活几百年,甚至上千年。

恐龙是不是也能这样长寿呢?一些古生物学家在对恐龙的骨骼进行研究时,发现恐龙平均死亡年龄为120岁左右。但很多证据表明他们并不是自然衰老死亡的。许多恐龙都死于非命,或者被别的恐龙吃掉,或者死于自然灾难等等。因此,依据推理,恐龙应有的寿命绝不止120岁。

恐龙上了年纪以后,就像人一样,行动不灵活了,病多了,体力也不支了,从而失去了保护自己的能力,在弱肉强食的竞争环境中,这很容易成为肉食恐龙的腹中餐,也就是说,恐龙在没有“养老保障”的中生代,很难活到它们应该活的最高年岁。

由此可见,恐龙的寿命应是比较长的,大约在100-200年之间,也有可能超过200年。而且,活命的几率和身躯的大小也不无关系,像那些身躯庞大的恐龙,如震龙、梁龙和雷龙,活上个200岁以上大概不成问题。由于植食龙比肉食龙身躯高大,故也比肉食龙活得长。

17.恐龙灭绝其它假说

关于恐龙灭绝原因,假说不下百种。其中堪称主流的学说也有十余种。其中包括——“气候大变动论”。持这种说法的科学家们认为白垩纪晚期的造山运动引起气候的剧烈变化,许多植物枯死,食用植物的恐龙因此死去,从而影响到食肉恐龙的生存。“疾病论”。持这种观点的多是美国权威的病理学家,他们认为在地球上恐龙这一物种发展到最鼎盛的时候,一场类似于人类目前面临的艾滋病一样的神秘病毒或者瘟疫,突然袭击地球,使称霸地球长达1.4亿年的物种彻底灭绝。“地磁移动论”。以美国肯涅学院的查尔斯·霍普吉斯教授为代表的一些学者提出,在过去的时代,地球磁极的极圈曾多次发生移动,而每一次移动都导致自然环境的巨大变化,如洪水、海啸、物种灭绝等,最严重的可能导致过文明的彻底终结,所以身体庞大的恐龙逃不过此劫也是情理之中的事。“便秘论”。持这种观点的人认为,食草类恐龙的食物以苏铁、羊齿等植物为主,后来这类植物灭绝,所以恐龙们不得不改食桑树等植物,造成便秘,食而不化而死亡。“种族老化论和哺乳类竞争论”。持这两种观点的人认为,在生存竞争中,“后来者”哺乳类不但与恐龙争食,而且把恐龙蛋吃光了,使恐龙绝了后。“超新星爆发论”。前苏联天文学家什克洛夫斯基认为,是太阳附近的超新星爆发使恐龙灭绝,超新星爆发时,强宇宙线的照射对生物是致命的,前苏联和巴西科学家对恐龙化石的分析证明了这一点。

此外还有“氧化过量论”、“火山喷发论”等等。

18.植物也有思维吗

美国的维维利·威利曾做过这样一个试验:她从公园里摘回两片虎耳草的叶子,祝愿其中一片叶子继续活着,对另一片叶子则根本不予理睬。一个月后,她不闻不问的那片叶子已经萎缩变黄,开始枯干;可她每天注意的那片叶子不但仍然活着,而且就像从公园里刚摘下来的一样。

美国化学师马塞尔·沃格尔按照威利的做法,从树上摘下三片榆树叶,放到床边一个玻璃碟里。每天早饭前,他都要花一分钟的时间,劝勉两边的叶子继续活下去,而对中间那片叶子不予理睬。一周后,中间的一片叶子已变黄枯萎,另两片仍然青绿、健康。使沃格尔感兴趣的是,活着的两片叶子的小茎上的伤痕似乎已经愈合。

沃格尔说:“人可以而且也做到了与植物的生命沟通感情。植物放射出有益于人类的能动力量,人们可以感觉到这种力量。它们把这种力量送给某个人的特定的能量场,人又反过来把能量送给植物。”

在同植物进行感情交流时,千万不能伤害植物的感情。沃格尔请一位心理学家在15英尺外对一株海芋属植物表示强烈的感情。试验时,植物作出了连续不断的强烈反应,然后突然停止了。沃格尔问他心中是否出现了什么想法,他说他拿自己家里的海芋属植物和沃格尔的做比较,认为沃格尔的远比不上他自己的。显然这种想法刺伤了沃格尔的海芋属植物的“感情”。

沃格尔发现植物对于谈论不同的话题内容也表现出不同的反应,在故事的某些情节中,例如“森林中鬼屋的门缓缓打开”,或者“一个手中拿刀子的怪人突然在角落出现”,或者“查尔斯弯下腰打开棺材盖子”等等,植物似乎特别注意。

沃格尔的研究为植物界打开了一个新的领域,证明了动植物也有思维,这种研究的意义无疑是深远的,但怎样进一步开发它,让它为人类服务,还是一个值得研究的问题。

19.植物有神经吗

自然界有些植物很敏感,在遇到外界触碰刺激时,会像动物一样做出十分快速的反应。比如含羞草在受到触摸后,能在1秒钟或几秒钟时间之内将叶片收拢。澳大利亚的花柱草,雄蕊像一根手指伸在花的外边,当昆虫碰到它时,它能在0.01秒的时间内突然转动180°以上,使光顾的昆虫全身都沾满了花粉,成为它的义务传粉员。捕蝇草的叶子平时是张着的,看上去与其它植物的叶子并无二致,可一旦昆虫飞临,它会在不到1秒钟的时间之内像两只手掌一样合拢,捉住昆虫美餐一顿。众所周知,动物的种种动作都是由神经支配的,那么植物呢?难道植物也有神经吗?

坚持植物有神经的是伦敦大学著名生理学教授桑德逊和加拿大卡林登大学学者雅克布森。他们在对捕蝇草的观察研究中,分别测到了这种植物叶片上的电脉冲和不规则电信号,因此便推断植物是有神经的。沙特阿拉伯生物学教授塞匀通过研究也认为植物有“化学神经系统”,因为在它们受伤害时会做出防御反应。

但是也有许多学者不同意这一观点,德国植物学家冯·萨克斯就是其中之一。他认为,植物体内电信号的传递速度太缓慢,一般为每秒20毫米,与高等动物的神经电信号传递速度每秒数千毫米根本无法相比,而且从解剖学角度看,植物体内根本不存在任何神经组织。

所有植物都有应用电信号的能力,这已经被科学家们反复验证。但是,因为植物的电信号都是通过表皮或其他普通细胞以极其原始的方式传导的它并无专门的传导组织,因此,相当多的学者认为,植物的电信号与动物的电信号虽然十分相似,但仍不能认为植物已经具备了神秘系统。植物到底有没有神经,还有待人们进一步去研究探讨。

20.植物叶片运动之谜

很少有人知道植物也能像动物一样运动,只不过它们是在原地运动,表现得不像动物那样明显罢了。到目前为止,人们已经知道的能运动的植物有近千种。如梅豆的爬竿运动,葡萄、丝瓜的攀援运动,向日葵的趋光运动,苜蓿、酢浆草的睡眠运动,猪笼草、毛毡苔的捕虫运动,等等。植物中最为奇妙的“运动员”,要算是含羞草和跳舞草了。

文雅秀气的含羞草,似乎有着特殊的“运动细胞”,只要触动一下它的叶子,它就会立即把“头”低下来,先是小叶闭合,接着叶柄萎软下垂,就像一个娇羞的少女,所以,人们给它取名为“含羞草”。含羞草叶柄上长着四个羽毛状的叶子,羽毛状的叶子又由许多对生的小红叶组成。小叶柄和大叶柄的基部稍有膨大,膨大部分叫叶枕,叶枕下半部的细胞壁较厚,上半部的较薄。在正常情况下,细胞中充满了细胞液,使叶子处在正常状态。当它一受到触动,小叶叶枕上半部的细胞中水液就迅速进入细胞间隙,引起小叶闭合。大叶柄基部的叶枕正好与小叶叶枕相反,它的下半部细胞壁薄,细胞间隙较大。所以,较重的刺激又会引起大叶柄的下半部细胞失水、萎软,使整个复叶部下垂含羞。

跳舞草与大豆是近亲,属豆科植物,由三片叶子组成复叶,只是中间的叶片特别大,长圆形。两侧的小叶特别小,像两只兔子耳朵,能经常自发地进行转动。一般约1分钟转动一次。中间的大叶上下成一定角度摆动。奇妙的是,这种摇摆运动完全是在没有任何触动和刺激下自动产生的。跳舞草在荒芜寂寥的野外自寻其乐,不断地舞动着自己的叶片。到了晚上,跳舞就自动停止了。跳舞草的运动,有人认为是由植物内部的生理变化引起的。

植物叶片运动的真正原因是什么呢?这还有待于科学家的进一步研究与探讨。

21.植物为什么能耐寒

当严寒到来,许多动物都深居简出,或者干脆冬眠了,不少植物却依旧精神抖擞地屹然不动,难道植物真的不怕寒冷吗?当然不是。比如,当植物细胞中的水分一旦结成冰晶后,植物的许多生理活动就会无法进行。

不过要使植物体内的水分结冻,并不太容易。比如娇嫩的白菜,要在-15℃才会结冰,萝卜等可以经受-20℃而不结冰,许多常绿树木,甚至在摄氏零下四五十度还依然不会结冰,秘密何在呢?

如果说,粗大的树木可以用寒气不易侵入来解释,那么,细小的树枝和树叶、娇嫩的蔬菜何以也不易结冰呢?白菜、萝卜、香薯等遇上寒冷时,会将贮存的部分淀粉转化为糖分,植物体内的水中溶有糖后,水就不易结冰,这也确是事实。但如果我们仔细一算,就知道这并不是植物耐寒的主要理由。要知道,1千克水中溶解180克葡萄糖后,水的结冰温度才会下降1.86℃,即使这些糖溶液浓到像糖浆一样,也只能使结冰温度下降七至八度。可见这其中一定另有缘故。

原来植物体内的水分有两种,一种为普通水,还有一种叫“结合水”。所谓“结合水”,按它的化学组成而言,和普通水并无两样,只是普通水的分子排列比较凌乱,可以到处流动,而结合水的分子却以十分整齐的“队形”排列在植物组织周围,和植物组织亲密地“结合”在一起,不肯轻易分开,因此被叫做结合水。有趣的是,化学家发现结合水的“脾气”和普通水大不相同,比如普通水在100℃沸腾,摄氏零度结冰。冬天,植物体内的普通水减少了,结合水所占的比例就相对增加。由于结合水要在比摄氏零度低得多的温度才结冰,植物当然也就比较耐寒了。

22.树木过冬之谜

大自然里有许多现象是十分引人深思的。例如,同样从地上长出来的植物,为什么有的怕冻,有的不怕冻?更奇怪的是像松柏、冬青一类树木,即使在滴水成冰的冬天里,却依然苍翠夺目,经受得住严寒的考验。

其实,不仅各式各样的植物抗冻力不同,就是同一株植物,冬天和夏天的抗冻力也不一样。北方的梨树,在-20℃~-30℃能平安越冬,可是在春天却抵挡不住微寒的袭击。松树的针叶,冬天能耐-30℃严寒,在夏天如果人为地降温到-8℃就会被冻死。

究竟是什么原因使冬天的树木特别变得抗冻呢?

原来,树木为了适应周围环境的变化,每年都用“沉睡”的妙法来对付冬季的严寒。

我们知道,树木生长要消耗养分,春夏树木生长快,养分消耗多于积累,因此抗冻力也弱。但是,到了秋天,情形就不同了,这时候白昼温度高,日照强,叶子的光合作用旺盛;而夜间气温低,树木生长缓慢,养分消耗少,积累多,于是树木越长越“胖”,嫩枝变成了木质……树木逐渐地也就有了抵御寒冷的能力。

然而,别看冬天的树木表面上呈现静止的状态,其实它的内部变化却很大。秋天积贮下来的淀粉,这时候转变为糖,有的甚至转变为脂肪,这些都是防寒物质,能保护细胞不易被冻死。如果将组织制成切片,放在显微镜下观察,还可以发现一个有趣的现象。平时一个个彼此相连的细胞,这时细胞的连接丝都断了,而且细胞壁和原生质也离开了,好像各管各一样。这个肉眼看不见的微小变化,对植物的抗冻力方面竟然起着巨大的作用。当组织结冰时,它就能避免细胞中最重要的部分——原生质不受细胞间结冰而遭致损伤的危险。

可见,树木的“沉睡”和越冬是密切相关的。冬天,树木“睡”得愈深,就愈忍得住低温,愈富于抗冻力;反之,像终年生长而不休眠的柠檬树,抗冻力就弱,即使像上海那样的气候,它也不能露天过冬。

23.植物也有记忆力

法国克兰蒙大学有一位科学家叫玛丽·狄西比,几年前用金盏花做了一系列实验,居然证明植物也有记忆力!

金盏花是一种一年生花卉,高约30~60厘米,整个植物都长有细毛,叶子是椭圆形的,大小相等,开黄色花朵,与菊花相似。这位科学家是这样进行实验的:她先找来两盆金盏花,在它们刚刚发芽的阶段用针在一盆金盏花左侧的叶子上刺出4个小孔。5分钟后,她把这盆金盏花的顶芽和叶子剪掉。过了一段时间,这棵金盏花长出了新的顶芽,但新长出来的叶子出现了明显的差别,左侧的一片叶子很小,右侧的一片叶子却很大;而没有经过针刺的那盆花,长出的叶子仍然是对称的。她认为金盏花是有记忆力的,它记住了那次针刺。

后来,玛丽·狄西比又进行了一次实验。这次她选用一棵金盏花,先后进行了两次针刺。第一次是在同一侧的叶子上刺了4个小孔,然后剪去顶芽;在经过不同长短的时间间隔以后,她又分别在左右两侧的叶子上都刺出一个小孔,再剪去顶芽。由于第一次针刺与第二次针刺之间的时间间隔长短不一样,结果就出了差别。如果两次针刺的时间间隔很短,那么,这棵金盏花就只能“记住”后面的针刺,就是说,它长出的叶子还是对称的;但如果这两次针刺的时间间隔很长,那么,它就会“记住”第一次的针刺,而把第二次针刺“忘记”,就是说,它长出了左右不对称的叶子。于是这位科学家认为植物的记忆力分为两种:长期记忆和短期记忆,在某些条件下,植物的长期记忆要比短期记忆牢固。

24.植物也有语言

因为人有语言,动物有“语言”,于是人们也想探索一下,默默无闻生活着的植物是否也有“语言”呢?通过科学家们的努力,植物的“语言”逐渐被揭示出来。

20世纪70年代,澳大利亚的一位科学家发现植物在遭受严重干旱时,便会发出“咔嗒咔嗒”的声音,于是提出植物也有语言,这是最早的关于植物有语言的发现。

到了80年代人们不但听到了植物的语言,而且还录了音。植物“歌曲”录音带,是由美国沙乌斯·利士纳堡录音公司制作的。他们把两个精巧的微型电极接在植物的叶子上,当叶子进行呼吸时,便会发出微微的颤动,使电压产生微弱的变化。微型电极跟一个灵敏的话筒相接,话筒就会把植物发出的信号,由另一个仪表把它转换成声音。通过录音发现,不同的植物会唱出不同的“歌”。人们还发现,植物唱出的歌与环境有关,在阳光下或沐浴到水分时,它们的歌声就会变得格外悦耳动听。

最近,英国和日本的科学家,共同研制一种“植物活性翻译机”,这种机器只要连接上放大器和合成器,就能够直接收听植物的声音。他们在研究中发现,当植物在黑暗中突然受到强光照射时,能发出类似惊讶的声音;当遇到变天、刮风和缺雨时,就会发出低沉、可怕和混乱的声音,好像它们正忍受着某种痛苦。平时,有些植物发出的声音好像口笛在悲鸣,有的则像病人临终时的喘息,还有一些叫声本来很难听的植物,当受到适宜的阳光照射或被水洗过以后,声音就会变得动听起来。

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