1、向生物学习水族世界海豚与水下回声探测器海豚不仅以快速游泳著称，而且不管白天黑夜，水质清澈混浊，都能准 确地捕到鱼。这是因为海豚具有超声波探测和导航的本领。无线电波在水中 会被吸收，故无线电探测装置在水下无用武之地。相反超声波却在水下能远 距离传播，且传播速度是空气中传播速度的 4 倍半，因此水下超声波探测装 置的效能极高。海豚没有声带，其声音源来自它头部内的瓣膜和气囊系统， 海豚把空气吸入气囊系统，连接它们的瓣膜，空气流过瓣膜的边缘发生振动， 便会发出声波。海豚头的前部还有“脂肪瘤” ，它紧靠瓣膜和气囊的前面， 起着“声透镜”的作用，能把回声定位脉冲束聚焦后再定向发射出去，因此 海豚的定位探测
2、能力极强。它能分辨 3 公里以外鱼的性质；能侦察到 15 米外 浑水中 2.5 厘米长的小鱼。现在模拟的海豚回声探测器已用于海洋舰船的航 行，帮助轮船绕过浅滩和暗礁，探测海底深度，搜索潜艇，寻找打捞沉船， 导航和探测鱼群等。潜水员随身携带的轻便回声探测器也已经诞生，利用耳 朵就能探测水下的目标，就好像长了“第六种感觉器官”一样。动物“淡化器”与海水淡化电影上甘岭中有一组令人动容的镜头：坑道中的中国人民志愿军战 士已两天没有水喝了，一个个都渴得口干唇裂，连吞咽都感到困难。为了夺 取反攻的胜利，指导员命令战士们以惊人的毅力去吃饼干。战士们每咽下一 口饼干都要费好大的劲，忍受着喉咙撕裂般的疼痛，小小
3、的一块饼干，也不 知要吃多久才能把它吃完。如果这时送来一口水，实在要比那饼干好得多。 由此可见口渴比饿更难熬。1920 年麦克斯威奈在为爱尔兰独立的斗争中被逮 捕，他在狱中绝食以示抗议。最终他饿了 74 天而牺牲。当然，在这 74 天内 他必须喝水，如果没有水喝，他几天也活不成。因为生物体内含量最多的是 水，一切正常的生命活动都是在水中进行的，没有水，养料不能吸收，废物 不能排出。口渴就是表明生物体已经失去一部分水，并刺激生物去补充水。 地球上的水并不少，海洋面积就占地球总面积的 71，陆地面积仅占 29，而且其中还包括了许多江、河、湖、泊、溪、涧等。地球上的水 97.2 是海水，海水中溶解有
4、复杂的化学成分，每升海水所含的各种离子、分子和 化合物的总量（矿化度）在 3 克以上的是咸水。航海者都知道海水是不能喝 的。海水非但苦涩，难以下咽，而且越喝越渴。所以远航必须带足淡水，途 中补充给养时，第一件事就是补足淡水。由于海水含有大量的盐类，就连用 来灌溉农作物也不能。因此，生物体能直接利用的是矿化度每升小于 1 克的 淡水。主要分布在江、河、湖、泊、地下水、高山积雪和冰川等。仅占全球 总量的 2.8。随着现代工业、农业的飞快发展和人民生活需要用水量的日 益增加，如果不注意节约用水，再肆意破坏水的资源，那么地球上淡水的危 机就会到来。为了避免这种灾难的发生，人们一方面要节流，另一方面要开
5、 源。首先想到的当然是海水淡化。设法将海水脱除盐分变为淡水。世界上许 多国家都建立了海水淡化工厂。通常用的传统方法是蒸馏法，使海水急速蒸 发，蒸发产生的水蒸汽冷凝后得到淡水。目前采用的一些新方法是从一些动物中得到启示而研制成功的。 有一种海鸟叫信天翁，分布于太平洋，冬季也可见于我国东北及沿海各地。成熟的信天翁全身纯白，仅翼端及尾端呈黑色，翅膀很长，伸展开来， 两翅可达 3.6 米。它们能一连数月，甚至成年在海上生活，累了在水面上歇 息，饿了捕食海中的鱼，喝的当然是海水，因为它们只有在繁殖的时候才返 回荒岛和陆地。信天翁能喝海水当然会引起人们的注意，人们急于了解它们 是怎样解决海水中的盐分问题。
6、经过研究，发现信天翁的鼻部构造与其他鸟 类不同，它的鼻孔像管道，所以称为管鼻类。在鼻管附近有去盐腺，这是一 种奇妙的海水淡化器，去盐腺内有许多细管与血管交织在一起，能把喝下去 的海水中过多的盐分隔离，并通过鼻管把盐溶液排出。以后人们相继发现许 多海洋动物都有把海水淡化的本领，如海燕、海鸥、海龟和海水鱼等。海水鱼终生生活在海水里，喝的当然是海水，而且全身都浸没在海水中， 它们又是如何解决海水中的盐分的问题呢？人们当然也不会放过对这一问题 的研究。水生动物的体表通常是可渗透的，鱼体内的渗透压和水环境的渗透 压差别很大，鱼类与体外水环境的水分动态平衡是通过渗透压调节和体液中 盐分含量的渗透作用调节来
7、维持的。海水盐量高，海水硬骨鱼血液和体液的 浓度比海水要低，因此体内水分就会不断地从鳃和身体其他表面渗出，为的 是保持体内水分代谢的动态平衡。一方面海水鱼必须大量吞饮海水，这样体 内盐分就会增加。那么，又如何解决这个矛盾呢？海水硬骨鱼的鳃部有一种 特殊的能分泌盐类的细胞，把过多的盐分排出体外；另一方面，海水硬骨鱼 肾脏的肾小球的数量很少，肾小管重新吸收水的能力强，从而使排尿量减少 到最低限度。就现有的研究材料来看，这些海洋动物虽然各有自己的海水淡化器官， 把喝进去的海水盐分排出体外，但是这些“淡化器”基本上都是用细胞的半 渗透膜来脱盐淡化海水的，如口腔膜、内腔膜、表皮膜和鳃微血管膜等都是 细胞
8、膜，通常称为生物膜。它们喝进海水后，首先在口腔内通过吸气对腔内 不断加压，压力差使一部分水渗过粘膜进入机体内，而大部分盐则被阻隔在 口腔内，随水流经鳃裂或排泄道排出体外。人们根据这个道理，研制出反渗 透膜海水脱盐淡化装置。对海水施加大于渗透压的压力，使海水中水分通过 渗透膜，而盐分则被隔在外面，从而得到淡水。其次，海水中的盐分总有一些进入体内，通过泌盐细胞的特殊功能，以 自身微弱的生物电形成电磁场，把海水中的盐类，如氯化钠的两种电离子分 离，在电场的作用下，渗出膜外，而将水分留在机体内。人们根据这个道理， 研制出电渗析膜海水淡化器，在直流电场作用下，使海水中的盐类分解成正、 负离子，使它们分别
9、通过阳、阴渗透膜向正极和负极运动。然后收集留在两 渗透膜中间的淡水。龙虾与天文望远镜 龙虾不仅是我们的食物，它还给了人类一个非常有益的启示。 生物学家们在研究龙虾时发现，它的眼睛与众不同。 龙虾的眼睛由许多极细的能反射光的细管组成，这些细管整齐地排列，形成一个球面，当外来光接触到这个球面时，相应的细管就会感知这些光， 并会产生反射，就这样，在很远的地方，龙虾就可发现它们的敌人，从而使自己能够及早逃避，保全自己的性命。 根据龙虾眼睛的这种结构特点，美国的科技人员研制出了一种新型的天文望远镜，它可使观测范围大大增加。以往使用的 X 射线望远镜采用的是类似人类眼球构造的结构，它的测量 范围比较小，不
10、适合大范围的天空探测，容易遗漏宇宙中突发的 X 射线变化， 使人们会失掉对宇宙探测的许多宝贵信息，给天文研究工作造成难以预料的 损失。目前新研制出来的 X 射线天文望远镜是由大量内壁光滑的细管组成的。 这些细管整齐地排列成一个球形表面，当 X 射线到达这一球形表面时，就会 射入相应的细管中，并在细管中产生反射现象，根据反射状况就可探测出 X 射线的方向、波长、强度。这种望远镜可以探测到天空 20的范围，大大提 高了 X 射线探测的效率。“发电”鱼与电池渤海湾的远洋作业船队，开到东海渔区赶鱼汛，在排除水下故障时，检 修员遇到了这样一种奇怪的情况：刚刚潜到水下，无意间触到了什么东西， 突然四肢麻木
11、，浑身战栗。当地渔民告诉他们，这是栖居在海洋底部的一种 软骨鱼电鳐在作怪。过了不久，他们用拖网捕到了一条电鳐。它有 60 厘米长，扁平的身子， 头和胸部连在一起，拖着一条棒槌状肉滚的尾巴。看上去，很像一柄大蒲扇。 因为吃过它的亏，小伙子们眼巴巴地瞅着这怪物，想不出用什么法子来对付 它。随船的当地渔民却毫不在意，伸手把它从网上弄下来，丢在甲板上。原 来，由于落网时连续放电，这时，这个“活的发电机”已经精疲力尽了。 其实，放电的本能并不只是电鳐才有。目前已发现有 500 多种鱼，其体 内都装有“发电机” ，能够发出电流，一只最大的电鳐，每秒钟能放电 150 次，有时放出的电压高达 220 伏。非洲
12、电鲶每条能产生 350 伏的电压，可以 击死小鱼，还能将渔民击昏。南美洲的电鳗更是电鱼中发电功率最高的一种， 每一条能发出高达 800 多伏的电。有人计算过，1 万只电鳗同时放的电，可供电车走几分钟。 电鱼为什么能放电呢？原来，它们身体内部有一种奇特的放电器官，可以在身体外面产生很高 的电压。这种器官，有的起源于鳃肌或尾肌，有的起源于眼肌和腺体。各种 鱼放电器官的位置、形状都不一样。电鳗的电器官分布在尾部脊椎两侧的肌 肉中，呈长棱形，电鳐的电器官则排列在头胸部和腹部两侧，样子像两个扁 平的肾脏，由许多蜂窝状的细胞组成。这些细胞排列成六角柱形，叫做“电 板” 。电鳐的两个发电器中，总共有 200
13、0 个电板拄，约 200 万块“电板” （电 鲶的板数更可观，约有 500 万块） 。这些“电板”浸润在细胞外胶质中，胶 质可以起到绝缘作用。 “电板”的一面分布有末梢神经，这一面为负电极， 另一面则为正电极。电流的方向是正极流到负极的，即由电鳐的背面流向腹 面。在神经脉冲的作用下，这两个放电器就能变神经能为电能，放出电来。 单个“电板”产生的电压很微弱，但由于“电板”很多，所以产生的电压就 很可观了。一次放电中，电鳐的电压为 6070 伏。在连续放电的首次可达 100 伏， 最大的个体放电约在 200 伏左右，功率达 3000 瓦，所以它们能够击毙水中的 游鱼和虾类作为自己的食料。同时，放电
14、也正是电鱼逃避敌害，保存自己的 一种方式。世界上最早最简单的电池伏打电池，就是 19 世纪意大利物理学家伏 打根据电鱼的天然器官原理设计的。随着现代科学技术的不断发展，在研究 电鱼中，今后还会得到不少新的启示。海蜇与风暴预测仪海蜇是一种古老的海洋腔肠动物。它有一种高超的本领，这就是它那非 常灵敏的“听觉” 。原来在海蜇的 8 个触手上，生有许多小球，小球腔内生有砂粒般的“听 石” 。这小小的“听石”刺激球壁的神经感受器，就构成了海蜇的听觉。这 种奇特的听觉，能听到人耳听不到的 813 赫兹的次声波。就是靠着这种本 领，海蜇居然可以提前十几个小时预知海上风暴的到来！海蜇这种神奇的听觉在科学上很有
15、价值。自从仿生学作为一门独立的学 科诞生以来，科学家们对海蜇的听觉进行了深入的研究。现在已经有人设计 了模拟海蜇听觉器官的仪器，用来预测风暴，可以提前 15 小时作出风暴的预 测。箭鱼与飞机“长针”箭鱼，这名字就是形容它的游泳速度之快犹如离弦之箭。其实，它们游 泳速度要比离弦的箭快得多，就连全速前进的轮船也很难追上它。据科学家 计算，箭鱼每小时的游泳速度可达 120 公里，是鱼类的游泳冠军。那么，箭鱼为何能游得这样快呢？主要是由于它有个非常漂亮的流线型 身体，游泳时很容易克服水的阻力；再者，箭鱼的周身还覆盖有一层光滑的 粘液，更能够减小水的摩擦力；此外，它的尾部较细，摆动有力，头部的上 颌又尖
16、、又硬、又长，当它飞速游泳时，起着劈水斩浪的作用。十分有趣的是，箭鱼长针似的上颌曾给予超音速飞机设计师们有益的启 示。原先，飞机设计师们绞尽脑汁想设计出超音速飞机，但一直未能成功。 后来，他们观察箭鱼游泳时产生了设计灵感，便模仿箭鱼的长颌，给飞机头 部前方安装了一根“长针” ，这根“长针”可刺破高速飞行时所产生的“音 障” ，从而解决了长期存在的难题，结果超音速飞机就诞生了。乌贼与喷水船乌贼的游泳方式很有特色，素有“海中火箭”之称。它在逃跑或追捕食 物时，最快速度可达每秒 15 米，连奥林匹克运动会上的百米短跑冠军也望尘 莫及。它靠什么动力获得如此惊人的速度呢？经过长期的观察和研究，人们 终于
17、发现了其中的奥妙。在乌贼的尾部长着一个环形孔，海水经过环形孔进 入外套膜，并有软骨把孔封住。当它要进行快速运动时，外套膜猛烈收缩， 软骨松开，水便从前腹部的喷水管急速向后喷射出去，顿时产生很大的推力，使乌贼像离弦之箭冲刺前进。人们根据乌贼这种巧妙的喷水推进方式，设计 制造了一种喷水船。用水泵把水从船头吸进，然后高速从船尾喷出，推动船 体飞速向前。另外，采用喷水推进装置具有速度快、结构简单、安全可靠等 优点。以往的船舶螺旋浆是在水里转动而产生推动力的，它只能在深水中运 用，而喷水推进船在 1 米深的水中便能畅通无阻。就速度而言，采用喷水推 进的喷水船可达 30 米/秒。这种原理用于气垫船，可使其
18、航速达 40 米/秒。 喷水推进器在水中的噪音很小，敌方水下探测系统不易侦听，同时对自身携 带声纳的干扰也小。所以采用喷水推进的潜艇和鱼雷，对于搜索和接近敌方 都极为有利。乌贼与烟幕弹乌贼有施放“烟幕弹”的杀手锏。原来，在乌贼体内长有一个墨囊，里 面贮满了浓黑的墨汁。每当它突遇强敌，无法逃脱之时，就立刻喷出一股浓 墨，把周围的海水染成一片漆黑。在对方惊慌失措的一刹那，它便趁机溜之 大吉。乌贼的这一招启迪了人们的思想，在现代海战中，交战双方为了掩护 己方舰船的进攻或撤退，就经常施放烟幕弹。乌贼与未来神秘衣乌贼的背皮上有黄、黑、橙黄等色素细胞。这些色素细胞的周围有放射 状的纤维肌丝，可使色素细胞放
19、大或缩小。在神经系统的支配下，乌贼能随 心所欲地把身体的颜色变换得和周围环境一模一样。其变色速度之快，配景 之巧，就连魔术师也会自叹不如。乌贼就是靠着这种变色隐身技能，在危急 时刻摇身一变，使“敌人”即使近在咫尺也无法辨其所在。这比军服的颜色、 火炮上的伪装网、坦克及军舰的保护色的隐蔽作用更佳，如能模仿乌贼的变 色技巧，制造出随景变色的“神秘衣”或其他伪装装置，这在军事上将会有 更重大的价值！海虾的启示 新英格兰海虾的整个神经系统非常简单，也是十分理想的实验标本。科 学家发现，5羟基胺，这种与人的极端暴力行为有关的化学物质也存在于海虾体内，研究者也已经从海虾体内分离出能把 5羟基胺输入其血液的
20、神经 细胞。有理由相信，一旦科学家知道整个系统和生物化学过程，就能控制海 虾的行为，或许有一天还能有效地控制人的极端暴力行为。鲍鱼的启示细胞的渐进死亡老化的细胞必须不断死亡把空间腾让给新生细胞， 这是人类想知道的另一个重要的研究课题，其结果会使得人们能更有效地治 疗与细胞渐死功能失调有关的某些疾病，如帕金森氏综合症、阿耳茨海默氏 综合症及肌肉萎缩等。科学家选择鲍鱼进行研究，幼鲍可以在海水中流动，在发育成熟之后，鲍鱼落到海底，并生出新的肌肉系统把自己固着在礁石上。 目前已培养出在这个过程中控制细胞死亡及生长的基因，并找到一种与细胞 渐进死亡有关的酶。海鞘的启示即便是那种一簇簇附着船底令人生厌的海
21、鞘，也被科学家派上用场。和 人等哺乳动物一样，海鞘的肾脏也会蓄积尿酸和草酸钙结晶，从而形成肾结 石。有趣的是，海鞘通体透明，无须解剖就可以观察到肾结石的形成。但与 人不同的是，这种动物的肾实际上是肾囊，并没有把草酸钙结晶当作废 物蓄积下来，显然，它的肾囊可以对草酸钙结晶进行循环处理。研究发现， 海鞘肾囊中有某种化学物质，有很强的抑制草酸钙结石形成的能力，因此， 海鞘肾囊流质中的草酸钙几乎不会形成结石。科学家还发现，在海鞘囊中寄 居着两种微生物，其中一种似乎能够帮助海鞘的肾囊代谢疑聚成草酸钙晶 体，这真是一种奇特的共生现象，如果能分离出这种可能是由微生物制造的 化学物质，就有望找到治疗肾结石的特
22、效药。海洋动物还能告诉我们些什么？这的确令人倍感兴趣。科学家正在进行 各种研究，他们都同意这种观点：了解海洋动物，我们就能更好地了解我们 自己！章鱼的启示生活在水中的章鱼，长有 8 只长脚，活像 8 条带子，人们也叫它“人带 鱼” 。别看章鱼叫鱼，它其实不是鱼，而是一种贝类。在章鱼的脚上，长有强有力的吸盘，靠吸盘来摄取食物。它们平时嗜好 器皿，喜藏匿其中，吸附不出。人们利用它这个怪癖，得益不浅。希腊的克里特岛，由于煤船的频繁往来装卸，海底堆积了厚厚一层煤。 渔民们常常捉来章鱼，拴在长绳子上丢进海里，让章鱼到海底去抓煤块，然 后再把绳子拉上来，煤块也就捞上来了。章鱼抓煤块靠的是脚上的吸盘，吸盘的
23、构造和人们治病用的拔火罐相 似。拔火罐里的燃烧物消耗了罐中的氧气，使罐内外产生了压力差，这就是 拔火罐有吸力的原因。章鱼则是利用肌肉收缩排出吸盘内的水，造成吸盘的 压力差而产生吸劲的。章鱼吸盘的吸附能力很强，有时甚至能吸住比自己体 重大 20 倍的煤块。据说，上世纪日本皇室一艘满载朝鲜贵重瓷器的货轮在日本海沉没，尽 管知道沉船准确地点，但因潜水员下潜不了那么深，于是求助于章鱼。人们 把章鱼系上细绳投入大海，沉至海底，章鱼便觅罐而卧。随后，人们拉起绳 子，顽固的章鱼死死吸住器皿不放，于是一个个贵重瓷器被吸拉上来。章鱼吸盘产生巨大吸力的道理，使研究人员极受启发，他们根据这个原 理，制成了真空起重机
24、。这种起重机用吸盘代替了普通起重机的吊钩，工作 时像章鱼一样，把装有吸盘的吊臂对准起吊物的光滑部位，就能牢牢地抓住 起吊物。用这种起重机，可吊起重 30 吨的水泥预制板。在日常生活中，人们也利用了章鱼吸盘的原理。比如我们常见的“真空 吸盘式”塑料挂衣钩，这种塑料吸盘只要往玻璃或平整的木板上一按，挤出盘内空气，就能牢牢地吸在上面，一个小小的衣钩可擎住一件大衣的重量呢！乌贼的启示乌贼属于软体动物头足纲的一个类群。由于它们体内有一个墨囊，囊内 储存着大量的黑色墨汁。当遇到敌害时，它就连续喷射墨汁使周围几百米的 海水变成一片漆黑，趁敌人还看不清楚的时候逃之夭夭，因此人们常称它们 为墨鱼。乌贼的身体略侧
25、扁平，背部皮肤上有各种花纹，它可以随意变化。头部 有 10 个由足特化而成的腕，腕上有许多吸盘，8 个腕围于口周，另有 2 个特 别长，乌贼就是用这些腕来捕捉和吞食其它动物的。乌贼的口被称之为“鹦 鹉嘴” ，在口内有一对坚硬的角质腭片，平时缩在体内，当取食时伸出，相 当锋利，瞬时可将食物咬碎吞入。乌贼与有壳的软体动物是近亲，只是它们 的壳退化并转入体内，形成了背部内壳，我们通常见到的墨鱼骨就是它的内 壳，又称“海螵蛸” ，在工业、农业、医药上都有用途。乌贼的游泳能力很强。平时靠身体上的鳍在水中慢慢游动，在它的头部 下方有一个喷水的漏斗，它的外套膜很厚，内部肌肉相当发达，在外套膜的 边缘有一个闭
26、锁器。当它要进行快速运动时，外套膜膨胀，使海水进入外套 腔内，然后由闭锁器紧紧封住外套膜口，外套膜的肌肉同时剧烈收缩，这时 在外套腔内具有巨大压力的水只能从口下的漏斗内急速喷出，顿时产生了强 大的推力，乌贼在这种推动力下可快速向后运动，乌贼快速游泳速度可达到 每秒钟 15 米，比一般鱼类要快的多，而且它们还可以通过这种反推动力从水 中跃起，在空中飞行可达 6 米高，20 米远的距离，真可以被称为“水下火箭” 了。乌贼身体的一些重要结构给科学家们很大的启示。首先是体色方面，在 乌贼身体背面有许多变色细胞，使它们的皮肤花纹和颜色可以在神经系统的 控制下任意变换，常与周围的环境保持一致，而且变色速度
27、极快。在紧急时 刻可以摇身一变，使敌害和猎物不易发现，以便顺利地隐蔽或攻击，比现代 军事上用的坦克、火炮上固定的隐蔽色要好的多，军事家们正在设法研制一 种可以任意变换的隐蔽装置，这将在军事上产生重大的意义。乌贼的“烟幕 弹”装置更是巧妙无比，每当遇到敌害无法逃脱时，乌贼会使用这一绝招， 而且经常奏效。在现代海战中，交战双方为了掩护己方舰船的进攻与撤退， 时常施放一种高效的烟幕弹，挡住敌方的视线，达到预期的目的。科学家根 据乌贼的身体结构在改进水中推进器方面研究的最多，他们模仿乌贼的喷水 装置，设计制造了多种喷水船。有的用水泵把水从船头吸入，然后高速从船 尾喷出，比以往的螺旋桨式推动器要好的多，
28、具有速度快、结构简单安全可 靠的优点。其速度可达每秒钟 30 米至 40 米左右，而且还可以在水很浅的地 方高速行驶，因此常把它们装在气垫船上使用。另外由于喷水器在水中产生 的震动很小，一般的水中声纳侦听装置不易测出，如在军用船只上使用，很 有发展前途，现代军事家们对这种推进器极为青睐。飞鱼导弹“飞鱼”导弹在世界上享有很高威望，被称为“海上杀手” 。 “飞鱼”导弹是法国研制的，据说是受飞鱼的启发而发明的一种空对舰导弹。在热带 海洋众多鱼种中，有一种会飞的鱼。这种鱼不仅在水中会游泳，还能在水面 以上飞翔。它被“敌人”追赶时，就跃出水面 810 米，以每秒钟 18 米的速 度滑翔 150 至 20
29、0 多米距离，有时紧紧贴着海面超低空飞行。法国模仿飞鱼的超低空飞行研制了一种超低空飞行的导弹，用以避开雷 达的监测。这种导弹发射后，掠海面飞行，对方雷达很难发现，形似飞鱼飞 行，因而叫作“飞鱼导弹” 。“飞鱼”导弹于 1970 年 1 月开始设计第一枚、1973 年 6 月从“超黄蜂” 直升飞机上进行首次发射试验。1982 年英阿马岛之战中，阿根廷的“超级军 旗式”飞机在躲过了英国“谢菲尔德号”驱逐舰的雷达观测，在距离目标 45 公里时投下了 4 枚 AM39“飞鱼”导弹。 “飞鱼”导弹严格按照运载飞机的 指挥飞行，在距离目标大约 10 公里的时候，自动由 15 米高度降到 0.53 米掠海面
30、飞行，并开始由导弹自身的雷达装置导航而接近目标，一举击沉了 被称之为“皇家的骄傲”的英国现代化驱逐舰“谢菲尔德号”和大型运输船“大西洋征服者号” ，击伤了“格拉摩根号”驱逐舰。 “飞鱼”导弹在大西 洋大显威力。在两伊战争中，伊拉克从“超黄蜂”直升机上发射 AM39“飞鱼”导弹， 也先后击沉了伊朗的一艘快速护卫舰和两艘巡逻舰。“飞鱼”导弹身长 4.09 米，直径 0.36 米，翼长 1.1 米，在导弹中可谓 身材小巧玲珑。它的身价仅仅是 20 万美元，然而它吃掉的却是价值 2 亿美元 的巨大舰艇。特别是它击沉英皇家海军的“谢菲尔德号”驱逐舰后，顿时引 起西方军事专家们的重视。同时把科学家们、特别
31、是军事科学家们的目光引 到军事仿生上来。鲎鱼与电视摄影机鲎鱼也称“东方鲎” 、 “中国鲎” ，体分头、胸、尾三部分，头胸甲宽 广呈半月形，表面有 3 个纵脊，中央一个，左右各一个，前端有一对相接近 的单眼，后端外侧有一对腹眼，腹甲六角形，两侧有 6 个缺刻，尾长呈剑状。 可供食、药用及肥料用，此外还在仿生学上有重要价值。鲎鱼的前面有 2 个单眼和后面有 2 个复眼。单眼是接受紫外线突然增多 的感受器；复眼包括 1000 多个小眼。每个感光细胞都有自己的透镜，将投射 在上面的光聚焦。有神经末梢通过这些感光细胞，在这里光线转变为脉冲电 流，脉冲沿轴突传给脑。当有用光线照射单个小眼某个点时，只有这个
32、点的 纤维中才有脉冲，而另一个点没有光照射则无脉冲。同时照射这两个点，其 两点都有脉冲，但脉冲强度比照射单个点弱。这说明一个细胞得到的光量增 加了邻近细胞的感光量，使它受到了一定的抑制。实际上这是通过细小的侧 向联系网产生的，这样的抑制作用就叫做侧抑制。侧抑制可加大反差，才更 清楚地感到外界的变化。人们模仿鲎鱼眼视神经之间的相互抑制作用，制成一种电子模型能解 10 个元素组成的网络方程，可使模糊图像变清。应用这个原理制成的电视摄影 机，能在微弱光下提高电视图像清晰度，还可提高雷达的灵敏度。飞禽走兽的启示鸽子与生物磁罗盘鸽子传书，被人们称为“通讯兵” ，在古代战场上为人类传送情报，在 生活中为人
33、们传送友谊。我国大型运动会或节庆活动中，放飞千万只鸽子飞 向蔚蓝色的天空，表示人们向往和平的意愿，此时人们称它们为“和平鸽” 。 此外它又是飞行比赛的表演者，一次比赛可飞 900 千米乃至 10002000 千 米，准确无误地返回主人的身旁，令人赞叹不止！鸽子凭什么从千里之外返回故乡呢？经研究认为鸽子有一种精确的导航 系统。在好天气时，它能根据太阳的位置大致辨别方向。在阴天或用黑布盖 住鸽子眼睛时，它仍不迷失方向。但是，如果把一个小磁铁拴在鸽子颈或腿 上，减少了地磁场的作用，或使其飞返途中经过强大无线电台或雷达站附近， 使地磁场受干挠，这时鸽子就晕头转向地不能飞回鸽舍了。从这些实验中可 看出，
34、鸽子有一种特殊的导航系统，即灵敏地获取地球磁场的感应器官，它 能根据太阳、地面标志（建筑物、地形、树木等） ，特别是凭自己磁场的感 应器官，识别方向、位置，准确回到故乡。人类为了研究鸽子这种磁感应器，曾进行了许多实验。如德国一个生化 研究所，在供试验的细胞上面放上一种能导电的盐溶液，用以测量细胞表面 电荷。如果同时在电场之下加一个磁场，测量结果就更正确。于是，细胞会 跟着磁场上下移动，盐溶液也会跟着流动。这时，侧方用的容器里会从磁场 引出电流来，电流对磁场的反应极其灵敏。通过这个实验，人们可以预测，上述系统可能就是磁感应器官的模型， 也就是一种初步的生物磁罗盘。这种磁罗盘由一定数量的、平行排列
35、的神经 细胞和可以诱导磁场电流的电压接收器官所组成。人们观察到地磁场对动植物生长发育都有积极作用，用它可治疗疾病， 目前医务科技人员用“磁疗法”制作的磁疗环、康乐磁等许多医疗设备，都 是磁场对生物具体作用的应用。地震前动物异常反应与生物地震预报仪地震是自然界一大灾害，时间短危害大，是水、火、风、虫灾等所不及 的。全世界每年有大大小小地震 500 万次，严重的危胁着人民生命财产的安 全。我国处于太平洋西岸的亚洲大陆，是个多地震的国家，在抗震救灾中积 累了丰富的宝贵经验，观察到近 60 种动物在震前有异常反应，并编了许多谚 语，现举云南一例：震前动物有前兆，人民战争要打好。 牛羊骡马不进圈，老鼠搬
36、家往外逃。 鸡飞上树猪拱圈，鸭不下水狗狂咬。 麻蛇冬眠早出洞，鸽子惊飞不回巢。 兔子竖耳蹦又撞，鱼儿惊惶水面跳。 家家户户都观察，综合异常作预报。笔者曾于 19661970 年参加了中科院动物所与生物物理所的地震组工作，在河北省邢台观察到一些动物的震前异常行为，如 1968 年 7 月 25 日河 北省宁晋县小留村 4.8 级地震前几种动物表现的异常行为，3 个动物观察点 的猫、鸽、泥鳅、黄鳝在震前一天之内，都出现行为异常。同时，基线和形 变电阻率的异常同步出现，都在峰值时发震。由此看来，震前动物异常行为 不是孤立出现的，而是与其他某些因素伴随出现的。动物在长期进化过程中，有许多比人还要灵敏的
37、奇特本领，如对地磁、 地电、地光、地声、地温等感觉比人还灵敏，所以在地震（尤其是较大地震） 前有这样或那样的异常行为反应，并逃离地震灾难的险境，这是可以理解的。 但是，动物的这些异常行为反应大多不是地震前所特有的，有时在与地震无 关的作用因素（如生活环境的改变、疾病等）的影响下，也产生类似现象， 这样给观察震前异常行为带来了许多误解。因此，我们在观察震前动物异常 行为时，要排除一些无关因素的影响，找出一些真实现象，才能做好用动物 预报地震。动物在地震前的异常行为，给人们许多启示，现正研究一些动物在地震 前为什么有那么多的反应机制，相信不久的将来比现有地震工作中所使用的 各种测量仪器还要灵敏的生
38、物地震预报仪一定会问世。狗的启示在动物界中，狗鼻子确实是最灵敏的，它能闻出上千种物质的气味。军 犬凭嗅觉能识别路途，判断敌情，机灵地闻出敌人的足迹，跟踪追击。猎犬 闻到野兽气味时，会屏住呼吸停下来，用鼻子判断野兽所在的地方，协助猎 人捕获。苏联有种狼狗，能帮助人找到泥土里的矿石。瑞典科学家训练和使 用探矿狗，成功地找到地下十多米深处的黄铜矿。狗鼻子为什么这样灵敏呢？原来，狗的鼻腔粘膜上面长有许多嗅觉细 胞，比如一种牧羊犬的鼻粘膜上竟有 2.2 亿个嗅觉细胞，在鼻腔里占的面积 达 150 平方厘米，而人的嗅觉细胞只有 500 万个，因此狗的嗅觉比人灵敏得 多。狗鼻腔里的粘膜和鼻子尖端表面的粘膜组
39、织，经常分泌粘液来滋润嗅觉 细胞，它才能够把各种气味通过嗅神经传到大脑。否则，狗鼻子就会失灵。 奇怪的是，在地震以前，狗也会无意识地帮助主人脱险。1976 年夏天，唐山地震以前，在唐山、丰南、香河等地至少发生了十几起这类事：狗向天 狂吠乱叫，不听主人指挥；嗅地扒坑，嗅地不抬头；叼走狗崽，挠门撞窗等 等。有个社员家的一只狼狗，当晚狂吠不止，影响主人睡觉，主人把狗打跑， 刚睡下，狗又来乱吠。他再起床打狗，边追边打，刚出大门，地震发生了。 为什么在地震前，狗会出现行为异常呢？德国和意大利的科学家作出了 新的解释：地震前，空气中会产生一种带电粒子，狗的嗅觉很灵敏，容易觉 察这种变化。在地下的化学元素也
40、会发生变化，产生一种“地气味” ，狗闻 到这种特殊气味以后，也会产生行为的异常反应。其他动物，比如鱼、蛇、 鼠、家禽等等也能够产生一些异常行为。人们就可以利用这种现象作为震前的预报手段，以便采取必要的措施。北极熊的启示也许有人认为北极熊是白色的，但稍有动物知识的人都会解释：那不过是一种天然的保护色罢了。然而，实际上的情况如何呢？美国的马尔利姆亨 利说：“不是！”亨利指出，用来拍摄野生动物的红外照相机不适用于北极熊。这种动物 不能被摄在红外胶卷上，因为它们的体温好像周围极地的冰雪一样冷冰冰 的。至于在紫外照相中，白色的北极熊却显得比背景的白雪的颜色要深得多。 尽管白色的北极熊的毛皮反光能力很强，
41、可是，却不知道是什么缘故，它的 白色竟然吸收了照在身上绝大部分的太阳紫外线。亨利着手研究北极熊这一奇妙的现象。他通过扫描电子显微镜，分析北 极熊的白毛，竟惊奇地发现，北极熊的毛不是白色的，而是一根根中空而透 明的小管。人类肉眼所看到的“白色” ，是因为毛的内表面粗糙不平，以致 把光线折射得非常凌乱而形成的。亨利认为，北极熊的毛都是一根根的小光导管，只有紫外线才能通过， 这就是熊捕集温度的“工具” 。这就给人类提出了一个问题：人类是不是可 以从北极熊的“白毛”悟出一些道理，造出同样的御寒衣物，或是更高极的 太阳能收集器呢？尽管许多问题还没弄清楚，比如说，一般认为紫外线不是热线，怎么能 起到增温的
42、作用呢？但是亨利认为北极熊毛的结构很值得继续研究，应根据 这种结构试制一种既有保护色作用，又有导光吸热作用的极地人员服装。有 人还试图把这种光导管安装在太阳能收集器内，提高集热的效率。冬眠激素在严寒的冬季，无数的动物在地下、树洞和岩洞里酣睡。动物为什么能 冬眠？近年来，美国科学家道厄终于揭开了这个秘密。原来，在这些动物的 血液里存在着一种能够诱发动物冬眠的物质冬眠激素。在盛夏，如果把冬眠激素针剂注入黄鼠和蝙蝠身上，这些动物就会有规 律地长时间沉睡。后来又在不冬眠的猴子身上作试验，发现猴子竟然也出现 了典型的冬眠状态，脉搏跳动减少 50，体温也降低了。当冬眠激素的作用 减弱后，猴子又逐渐恢复了正
43、常。道厄的这项新发现，成了 80 年代初期引人 注目的科学成就。冬眠激素可以用来治疗人的某些疾病。动物在冬眠期间，消耗的只是体 内蓄积的脂肪，而丝毫不消耗肌肉组织。如果肥胖症患者注射了这种激素， 只要在被窝里睡一个时期，就可以达到治疗的目的了。冬眠激素可以用来降 低手术病人的体温，既有利于治疗，又对肌体毫无影响，因为病人在冬眠状 态中新陈代谢很慢。冬眠动物对病菌有免疫力，能抗得住强辐射，特别是患 有癌症的动物在冬眠时，肿块长得极慢。这样，人们就可以利用冬眠激素来 配合治疗癌症，这就是癌症病人的一大福音。地球与一些星球距离遥远，如果乘宇宙飞船到那些星球上去，时间是漫 长的，那么人的寿命就远远不能
44、适应需要。由于冬眠激素的发现，就使人进 行长距离的宇航成为可能。狗与“电子警犬”狗的嗅觉比人灵敏 100 倍，根据气味，狗几乎可以找到任何要找的东西。经过训练的警犬更加给人以启示。模拟警犬的嗅觉，人们制成了一种电子仪 器“电子警犬” ，已经在化工厂用作检测过氯乙烯毒气，测定浓度达到 千万分之一。该仪器的工作原理，是基于不同物质对紫外线的选择性吸收，当气味物 质从紫外灯与检测器之间通过时，一部分紫外线被吸收，这样便可测定物质 的性质和浓度。这种“电子警犬”可以检测染料、漆、树脂、酸、氨、苯、 瓦斯以及新鲜的苹果和香蕉的气味，其灵敏度已经达到狗鼻子的水平。另一 种在某些方面比狗鼻子灵敏 1000
45、倍的“电子警犬” ，也已用于侦缉工作。动物远程导航的启示候鸟南来北往，沿着一定的路线飞行。科学家用雷达观察，发现在夜里 飞行的候鸟比在白天飞行的多得多。这真奇怪，难道夜里比白天更容易识别 方向吗？人们因而想到，也许有的候鸟是靠星星来认路的。为了证明这种猜想，科学家对北极的白喉莺进行了实验。这种鸟每年秋 天从巴尔干半岛向东南飞，越过地中海，到达非洲，再沿着尼罗河向南飞， 到这条河的上游去过冬。它主要在夜间飞行。科学家把白喉莺装在笼子里，带进了天象馆里，那里有人造的星空。当 天象馆的圆顶上映现出北极秋季夜空的时候，站在笼子里的白喉莺便把头转 向东南，就是在秋季飞行的那个方向。然后，人造星空根据白喉
46、莺飞行的方 向逐渐改变位置，白喉莺随着星象的变化，使自己始终朝着它所要飞行的方 向，仿佛正在作一番长途的秋季旅行。这个实验证明，白喉莺能根据它看到的天空里的星星来辨别自己的航 向。人们还发现，在大海中回游的生物也有这种本领。 鱼类和海龟迁徙的准确性也不逊色。一种鳗鱼从内河游入波罗的海、横过北海和大西洋，而后便准确地到达百慕大和巴哈马群岛附近产卵。生活在 巴西沿海的绿色海龟，每年 3 月便成群结队地游向 2200 公里之外的产卵地大西洋中长仅几公里的阿森甸岛，在岛上产卵后，6 月间又游回巴西沿海。 动物远程导航的奇异本领，以及它们精巧的天然导航仪，长时间以来一直吸引着许多研究工作者。人们逐渐弄清
47、楚，许多鸟类和其他动物体内都有 精确计算时间的“生物时钟” ，可以根据时间确定太阳或星星的方位，因而 能够利用太阳或星星作为定向标；而另外一些种类的动物则可利用海流、海 水化学成分、地磁场、重力场等进行导航。人类早就知道在航行中利用星星来辨别方向了。然而利用眼睛识别星星 的本领，比起那些动物来差多了。现在人们设计了一种由光敏元件，电子计算机和操纵机构组成的导航 仪。光敏元件就像“眼睛” ，它能够一直瞄准星星，当星光偏离预定航线时，“眼睛”就会向“电子计算机”这个大脑报告， “大脑”马上就能计算出应 当校正的误差，命令操纵机构自动调整航向。鸟与飞机约在公元 1800 年，气体动力学创始人之一的英
48、国科学家凯利，曾深入地研究过飞行动物的形态，寻找最具流线型的结构。他模仿鸟翼设计了一种机 翼曲线，与现代飞机机翼截面曲线几乎完全相同。法国生理学家马雷曾写过 一本研究鸟类飞行的动物的机器的书，介绍了鸟的体重与翅膀负荷（即 单位翅膀面积所负的重量）的知识。后来，俄国科学家茹可夫斯基在研究鸟 类飞行的基础上，提出了航空动力学的理论，正是通过对鸟类的一系列的研 究，终于找到了人类上天的关键所在。在人们模仿鸟类翅膀，采用大功率轻 便发动机带动螺旋桨之后，美国莱特兄弟终于在 1903 年发明了飞机，实现了 人类梦寐以求的飞上天空的愿望。现代航空技术飞速发展，先进的飞机时速可达 3700 公里，但飞机的飞
49、行 本领有许多方面不及飞鸟。有一种“军舰鸟” ，它的翅膀骨骼仅有 100 克重， 而两翅展开却有 2 米多长，因此，它飞行时消耗的能量和动力非常少。比“军 舰鸟”更节省“燃料”的是一种叫作金色鹬的小鸟，它从加拿大越海连续飞 到南美洲，行程 3900 公里，而体重只减轻 60 克。现代航空技术若能赶上这 种效率，那么一架轻型飞机飞行 30 公里，只需耗用 0.5 升汽油，仅相当于目 前用量的 1/9。在西印度洋群岛上的蜂鸟，身长不过 5 厘米左右。就是这种小鸟，竟会 做现有的任何飞机都做不到的各种机动灵活的飞行：向上高飞升至 2000 米的 高空接着垂直下降，陡然起飞，掉头飞行，向后退着飞以及悬停空中等。如 果一旦把它的飞行奥秘破译出来，对改善飞机性能将有宝贵的借鉴作用。鸟类的飞行，还有其他许多优异特性是现代化飞机所不具备的。可以乐 观地预测，继续深入地研究鸟的飞行并从中得到有益的启示，一定可以进一 步改进现有飞机的性能，给未来新型飞机的设计增添异彩。鸟与电子眼 科学家在研究中发现，许多鸟类都有高度敏锐的视觉，对运动物体简直 是“明察秋毫” 。如鸽子，它能在人眼视力所不及的距离上发现飞翔的老鹰。科学家根据鸽眼机能原理制成的“鸽眼电子模型” ，将可改进图像识别系统 的性能。利用鸽眼发现定向运动物体的性质而改进的雷达系
