书城科普探索神秘的大自然:春夏秋冬的奥秘
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第18章 冬季——沉寂冷清(3)

蜜蜂的过冬方式十分特别,它们需要团结一致,而且分工明确。在深冬季节,它们一方面通过食用蜂蜜获得热量,另一方面它们还会围着蜂王“抱成一团”,形成一个蜂巢团,这时候蜂巢的温度会保持在35℃左右。最有意思的是,如果蜂巢团外层的蜜蜂冷得无法坚持时,内层的蜜蜂就会跟它们调换位置。在这个大集体中,工蜂们会像保姆一样照顾幼虫。它们一方面负责幼虫的喂食工作,另一方面还聚集起来形成一道保温层,从而使幼虫免受严寒的侵扰。

耐寒的昆虫的皮肤中含有一种可以变大变小的细胞,通过这样的变化来调整光线的反射程度,影响热量的吸收,从而调节自己身体的温度。小茧蜂就是这样的一种动物,它们在零下47℃的严寒下仍然能安然无恙。

蝗虫的卵一般都会产在朝阳背风的斜坡上。蝗虫用坚硬的产卵瓣在地上钻出一个洞,然后把自己的腹部伸到洞里,把卵一粒粒的产在一起。这还不算完,它们还会用分泌出来的一种胶液把卵都包起来,就像个胶袋,既保暖又防水。

大青叶蝉会把卵产在树皮里过冬。它们的产卵管十分坚硬,能把树皮锯开,并把卵产到里面。

盲蝽象用尖锐的嘴巴在植物上刺出小洞,然后调头把产卵管输到小洞产卵,每个小洞只产一粒卵。而且,它们的卵在朝向洞口的一面有一个小盖子,既能挡风又不妨碍透气。

蛾子的幼虫冬天到来之前就钻进地下,筑起一座坚固的土房,然后从嘴里吐出黏液涂刷房子的内壁,使房子变得光滑,既安全又保暖。

小麦叶蜂深知在土壤浅层里睡觉太危险,因为可能会被来年耕地的农民耕到,于是它们拼命地往深处钻,以确保暖和和安全。

刺蛾幼虫吐出丝和黏液,把身上的毛,编织出一个很硬的圆茧,就像一个小鸟蛋,黏附在树杈上,硬得就像个小石头子。

黎星毛虫爬到老树干的朝阳的面,并钻进树缝和老树洞里,然后脱下身上的长长的毛,吐出丝织成个“毛毯”,把它紧紧裹在身体外面,这样就不怕严寒了。

甲虫有坚硬的翅鞘和厚厚的皮肤,可以有效地防寒。冬天快来时,它们就是积极的在体内贮存营养。冬天来到时,它们早就在落叶下、碎石里、树洞中或者随便找个隐蔽的角落,顺利地度过严冬。

多数蝇类和蚊子是以成虫过冬,它们溜进人们的住房,躲在阴暗的角落,人们不容易发现。而家蝇则将蛹埋在土里过冬。

豆天蛾和菜白蝶的蛹皮又厚又硬,比幼虫更耐寒。天气回暖的时候,过冬的蛹就破茧化蝶,飞向田间了。

蝶类的翅膀上鲜艳夺目的色彩是由极为细小而精微的粉状鳞片编织成的。当太阳光从不同的角度照射到蝶翅上,由于折射和反射作用,蝴蝶显现出鲜艳夺目的色泽。同时,也接收了大量的热能。

珍珠蝶除了能靠不停地扑动翅膀来产生热量,还能接收和积聚太阳光的能量。冬季晴朗的日子里,珍珠蝶翅膀上那密密麻麻、毛茸茸的鳞片,宛如亿万面镜子,能吸收大量的光能,使身体变得暖和起来。另外,珍珠蝶还能转动翅膀的角度来控制受热面,使获得的光能量达到最大值。当体温过高时,它便转动翅膀的位置来调节获得热量。它们的身体温度一般保持在35℃左右。

动物冬眠

冬眠,是某些动物抵御寒冷、维持生命的特有本领。这些动物通过在冬季时将生命活动处于极度降低的状态,是来适应外界不良环境条件(如食物缺少、寒冷)。一般常见的冬眠动物有蝙蝠、刺猬、极地松鼠等。冬眠时,它们可以几个月不吃不喝,也不会饿死,最令人不可思议的是,母熊竟在冬眠期间生育,当双胎小熊从洞穴里出来时,体重竟达到2.27千克了。这段时期,小熊是靠吮吸沉睡中的母熊乳汁生活的。

冬眠一般分为3种类型:①蛇及蛙等两栖爬虫类的冬眠,它们的体温与周围环境配合,如环境温度下降则体温跟着下降而进入冬眠状态,已无法进行调节。②松鼠等动物的冬眠,它们体温于平时保持恒温性,在进行冬眠时,可将自己体温下降到接近环境周围的温度,但为了避免体液在0℃以下结冻,其体温会维持在5℃左右。③熊类的冬眠,它们在冬眠时体温只下降几度,但却能长时间不进食而呈睡眠状态,近于睡眠和冬眠之间。

动物在冬眠时,一般都蜷缩着身子,不食不动。不仅如此,此时它们的呼吸频率大为减少,心跳也慢的出奇,例如刺猬在冬眠时的心跳,每分钟只有10~20次。如果把冬眠的刺猬放到水中,半小时之内它都不会有事。而在一般情况下,清醒的刺猬只能在水中坚持2~3分钟。

动物冬眠时,它们的神经基本进入了麻痹状态。以蜜蜂为例,当周围的温度在7℃~9℃时,它们的翅、足就会停止活动,仅能微微颤动;温度在4℃~6℃时,它们的翅、足就会变得丝毫没有反应,进入了很深的麻痹状态;温度下降到0.5℃时,麻痹的程度更深。不能看出,动物神经的麻痹程度跟温度变化有极大的关系。

除此之外,动物冬眠时体温也会显著下降。以黄鼠为例,在冬眠的状态中度过130个昼夜只放出热量70卡,而在非冬眠状态中度过13.7个昼夜就能放出579卡。一般情况下,动物在冬眠过程中,每昼夜只能放出热量0.5卡,但在它苏醒后处于兴奋时,每昼夜则能放出42卡。正是因为在冬眠过程中,动物的体温下降,从未使得机体内的新陈代谢处于缓慢状态,也就保证了动物生命的维持。

动物顺利地度过冬眠还有赖于其皮下脂肪。这些脂肪一方面可以帮助动物有效的抵御严寒,更为重要的是为动物体内的消耗提供了能量来源。一般情况下,动物冬眠前会加大营养的摄入,使自己的体重增加到平时的1~2倍,而一旦进入冬眠,体重就会逐渐减轻。例如冬眠162天的蝙蝠体重可以减少33.5%。与此同时,在冬眠过程中,动物的白细胞也会大大减少。以土拨鼠为例,在平时1立方毫米血液中,含有12000多个白细胞,而在冬眠时平均只有6000来个。最让人难以理解的是,最为捍卫身体健康的“卫士”——白细胞的减少,并未对冬眠的动物造成什么影响。

对动物冬眠的现象,科学家进行了几个世纪的研究。他们发现,动物皮层下有白色脂肪层,可以防止体内热量散发。在冬眠动物的肩胛骨和胸骨周围还分布有褐色脂肪,好像电热毯一样,产生的热量比白脂肪快20倍,而且环境温度越低,热量产生越快。当气温下降时,冬眠动物的感觉细胞向大脑发出信息,刺激褐脂肪里的交感神经,使动物的体温刚好保持在免于冻死的水平。

冬眠的青蛙人们虽然已经了解了动物的生理变化,可是,究竟是什么原因促使动物冬眠呢?黑熊在进入冬眠约一个月之前,每24小时就有20小时在吃东西,每天摄取的热量从7000卡增加到2万卡,体重增加也超过45千克。看来,这些都是受动物准备冬眠的一种或几种激素所控制的,也就是说。冬眠动物的体内有一种能诱发自然冬眠的物质。

为证实以上推测,科学家曾对黄鼠进行实验。他们把冬眠黄鼠的血液注射到活动的黄鼠的静脉中去,然后把活动的黄鼠放进7℃的冷房间。几天之后,它们就进入了冬眠。接着又用相同的方法使许多山鼠也冬眠了。这些试验表明了诱发自然冬眠物质存在的可能性。

人们又从冬眠动物的血液中分离出血清和血细胞,并分别注射到两组黄鼠体内。不久,它们也都冬眠了。再用血清过滤后得到的过滤物质和残留物质,分别给黄鼠注射,发现只有过滤物质才引起冬眠。人们从中得到启示:诱发冬眠的物质是血清中极小的物质。有趣的是,用冬眠旱獭的血清诱发黄鼠冬眠效果最好,不论是冬天或夏天,都能诱发黄鼠进入冬眠。

科学家又进行了另一些实验,将冬眠期和活动期的黄鼠的血清,过滤成过滤物质和残留物质,按照不同比例混合后,注入黄鼠体内。结果发现,它们冬眠开始的时间却推迟了。因此人们又得到启示:动物血清中可能含有一种抗诱发物,起了抵消诱发物的作用。

因此,人们得出初步结论:形成冬眠不光是决定于诱发物,还决定于诱发物和抗诱发物之间的互相作用。动物是全年在制造诱发物的,而抗诱发物只是在春季一段时间才产生。秋冬季节,诱发物多了,就促进了动物冬眠;到了春季,抗诱发物多了,抑制了诱发物,动物就从冬眠中苏醒过来。

动物冬眠的研究虽然取得了一些进展,但还有许多奥秘没有被揭示。如控制动物冬眠的激素到底是什么物质?动物内脏器官在冬眠时是怎样改变功能的……只有揭开这些奥秘,人们才能更全面地认识动物的代谢功能和生理功能,为农业、畜牧业和医学,甚至为航天技术提供有益的启示。

冬至

冬至:二十四节气之一,是二十四节气中最早制订出的一个节气,也是我国的一个传统节日,俗称“冬节”、“长至节”、“亚岁”等。作为节气,冬至时间在每年的阳历12月21日至23日,这一天是北半球全年中白天最短、夜晚最长的一天,过了冬至,白天就会一天天变长,黑夜会慢慢变短。冬至过后,我国各地气候都将进入一个最寒冷的阶段。