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神奇的生物天地(1 / 3)

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生物钟之谜

形形色色的生物时间节律

从孩子时候起,每个人就学会了看钟:一只圆盘,分为12等分,一根时针,一根分针,有的钟上还有不断前进的秒针,它向人们报告着时间。时间对我们来说实在太重要了,每个人都有自己的“作息时间”,飞机、火车、轮船都有各自的时刻表,电台、电视台按时播出各种节目。如果没有时间这个坐标,我们这个世界就会乱了套。

在五彩缤纷的自然界中,许多动物和植物虽然不会看钟,但也存在它们自己的时间节律,这就是科学家长期以来十分关注、长期研究的“生物钟”现象,也就是生物节律的问题。

其实,“生物钟”对我们每个人来说,都是十分熟悉的事情。正常人的心脏,每分钟跳动70次左右,正常人的呼吸,每分钟15~20次,它们是如此规律,从古到今,似乎没有太大的变化。

在我国一些偏僻地区的小旅店门口,中华人民共和国成立前常可见到这么一副对联:“未晚先投宿,鸡鸣早看天”。在交通不发达的地区,是靠步行来进行旅行的,天气的好坏会影响行程,每天早上要靠看天来安排旅行计划。每当天将亮时,雄鸡就用它嘹亮的啼声预告新的一天的到来,雄鸡每天按时啼叫,也是“生物钟”的一种表现。如果我们仔细观察自然界,我们可以看到许多有趣的“生物钟”现象。

在动物界,猫白天睡觉,晚上出来活动;猫头鹰是典型的夜行动物,每天半夜12点钟,它的体温最高;蜘蛛是夜间织网的,这种活动从午夜开始,一般持续4个小时才完成。

能自动调节时间节律的提琴蟹

人类花了几个世纪的时间,才设计出与天体运行相符的日历和时钟,然而在美国东海岸科德角的海滩上,却有一种螃蟹能够根据太阳和月亮的运行每天校正自己的“作息制度”。这种螃蟹人称“提琴蟹”,又叫“招潮蟹”。雄性的提琴蟹前面长着一个大螯(不是一双),看上去像在演奏小提琴。这种螃蟹白天颜色变深,晚上颜色变浅,到黎明时又变深。表皮或外壳颜色变深是许多动物用以保护自己的一种本能。颜色变深,不仅使螃蟹的颜色与海滩颜色近似而使“敌人”难以发现,而且由于色素增加,使它能经得起中午强烈阳光的照射。

提琴蟹的另一种生物节律是它能根据潮汐的涨落而安排它的觅食活动。我们知道,潮汐是由于月球的引力形成的。看来,提琴蟹既能根据太阳光改变颜色,又能随着潮汐的涨落来寻找食物。当潮水退去的时候,提琴蟹在海滩上寻找食物,变得十分活跃,而在潮水到来前10分钟,它已经进入了它的洞穴。潮水来到的时间每天都有规律地变化,而提琴蟹能够根据每天潮水的变化调整它的生物节律,这座“生物钟”确实十分奇妙!

长周期的“生物钟”

动物的冬眠和候鸟的迁徙是一种长周期的“生物钟”在起作用。

每当秋天来临,松鼠就为过冬做准备,在夏天,一只活跃的松鼠一天能收集20个硬壳果,但是在秋天,它能收集到300个之多,一到秋天,熊体内的脂肪层增厚,毛也长得更浓密,这也是为冬眠做准备。

当秋天接近北半球的时候,北方的飞鸟就越来越不安了,有一天它们开始长途飞行,飞向南方,因为那里气候温暖。美国加利福尼亚州有一种燕子,它们每年都在3月19日前后的几天里从南美洲飞来,谁也不知道这类燕子用的是什么“日历”。不只是鸟类,海龟也有它出发作远洋长游的准确日期。

植物的“生物钟”

“生物钟”的现象也表现在植物中,例如,有的植物只在夜间开花,有一种芳香的开花烟草,只在日落以后几个小时才开花。夜间开花这种特征也许和花粉及花蜜的分泌有关。我们已经知道,某些植物花粉和花蜜的分泌是按一定的时间表进行的。某些植物还在其枝叶上表现出周期性的变化,如豆类植物幼苗叶子白天抬起,夜间垂落。

科学家还发现,光合作用也有其节律,光合作用是绿色植物重要的机能,它对维持自然界的生态平衡方面有着极重要的作用。白天,在阳光的照射下,绿色植物中的叶绿素能利用根部吸收的水分和叶子吸收的二氧化碳合成碳水化合物(又称为糖类),同时释放出氧气;夜间,由于没有了光照,绿色植物也和动物一样,吸收氧气,释放出二氧化碳。生物学家对于光合作用的研究发现,光合作用在中午时间进行得最慢。中午时候,光照最强,温度和湿度也很适合光合作用,为什么会出现这种特殊的规律?目前生物学家还不能做科学的解释,还需深入的研究。