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      師法動(dòng)物——生靈的碰撞(二)

      2008-10-16 09:09:46綠色空間
      走近科學(xué) 2008年10期
      關(guān)鍵詞:鯊魚獅子科學(xué)家

      綠色空間

      出于生存需要,動(dòng)物對(duì)環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。燕子可以完成長(zhǎng)達(dá)1萬(wàn)公里的旅行,大象則能記住50年前曾到過(guò)的一處水源地。但很長(zhǎng)一段時(shí)間里,沒有一種生物能把身邊看起來(lái)毫無(wú)關(guān)聯(lián)的信息,總結(jié)成對(duì)生活有用的知識(shí)。人類的出現(xiàn)則改變了這一切。

      150萬(wàn)年前,除了外表和其動(dòng)物有了明顯區(qū)別之外,人類祖先的大腦容量已經(jīng)有了明顯增加,足以讓人們?nèi)ダ斫庵車氖澜纾藗儼l(fā)現(xiàn),一種特殊的云就是下雨的前兆;而燕子的到來(lái),則意味著季節(jié)變換(圖1)。

      (1)借鑒動(dòng)物的行為改變了人類的命運(yùn)

      環(huán)顧四周,人類因拜動(dòng)物為師而產(chǎn)生的發(fā)明無(wú)處不在,北京舉辦奧運(yùn)會(huì),羅雪娟作為中國(guó)的第一棒火炬手,在雅典光榮地領(lǐng)跑了2008年北京奧運(yùn)會(huì)的火炬接力。當(dāng)年她奪得2004年雅典奧運(yùn)會(huì)百米蛙泳冠軍的時(shí)候,中國(guó)人相當(dāng)自豪。她的這個(gè)項(xiàng)目就叫蛙泳,顧名思義就是模仿青蛙的運(yùn)動(dòng)方式,

      但是,如果人們僅僅模仿動(dòng)物的外在運(yùn)動(dòng)模式,那么今后人類很難再有更大的超越。聰明的人類總是不斷發(fā)現(xiàn)動(dòng)物身上的奇異功能,并且尋找出相關(guān)的規(guī)律來(lái)提升自身的能力。最近,一些科學(xué)家就研制出了一種特殊材料,用它制成泳衣,極有可能打破人類游泳的速度極限,它的靈感就是來(lái)自另一種動(dòng)物游泳健將身上的特殊機(jī)能。

      鯊魚在浩瀚的大海中覓食超過(guò)了3.5億年。它憑借巨大的尾部和流線型的形體,將游泳速度提高到每小時(shí)70公里以上。這個(gè)速度是人類的6倍。

      眾所周知,鯊魚有鱗。然而科學(xué)家最近從鯊魚皮膚中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不為人知的秘密,那就是鯊魚的這些鱗中有小槽,表面并不光滑。這與表面越光滑阻力越小的流體學(xué)基本原理完全背道而馳。為什么像鯊魚這樣游得飛快的動(dòng)物,會(huì)有這么粗糙的皮膚?科學(xué)家陷入沉思。

      通過(guò)反復(fù)試驗(yàn),科學(xué)家最終發(fā)現(xiàn),水受到鯊魚鱗片阻擋,形成一系列規(guī)則的水流,鯊魚在海水中游動(dòng)時(shí),這些水流并沒有和它的皮膚直接摩擦,這樣就大大降低了阻力,從而提高了鯊魚的游動(dòng)速度。

      這個(gè)發(fā)現(xiàn)讓人類像鯊魚一樣快速游泳有了可能。人們照此原理制造出了帶有特殊鱗片的游泳衣。和鯊魚一樣,泳衣上的鱗片擋住了水流,從而降低了游泳者10%的阻力(圖2)。

      (2)模仿像鯊魚特殊鱗片的泳衣在以微秒計(jì)數(shù)的世界游泳比賽中有巨大的優(yōu)勢(shì)

      這種技術(shù)同樣被用到了航空上,人們將類似鯊魚皮泳衣的特殊材料安裝在飛機(jī)上。使機(jī)翼表面的氣流平穩(wěn),從而降低飛機(jī)的阻力。據(jù)統(tǒng)計(jì),這可以減少超過(guò)6%的阻力,使每架飛機(jī)每年減少消耗多達(dá)350噸的燃料。如果每年來(lái)往于大西洋兩岸的飛機(jī)都裝上這種外皮,節(jié)省的燃料價(jià)值可達(dá)10億美元,與此同時(shí),造成溫室效應(yīng)的二氧化碳排放物也會(huì)大大減少。

      事實(shí)上,沒有動(dòng)物做老師,人類也許永遠(yuǎn)不會(huì)從大地上飛起來(lái)。

      達(dá)芬·奇是最早拜動(dòng)物為師的大師之一。他通過(guò)觀察蝙蝠飛行的樣子,制造了最初的飛行機(jī)器。他認(rèn)為拍打翅膀是飛行關(guān)鍵。但飛行器最終失敗了。因?yàn)?,達(dá)芬·奇不知道,與動(dòng)物相比,人類肌肉的力量與自身的重量完全不成比例,絕對(duì)不可能完成拍打翅膀的重任。

      正是通過(guò)不斷地觀察模仿動(dòng)物的飛行,人類才在一次又一次的試驗(yàn)失敗中獲得了飛行的奧秘。如果鳥類不會(huì)飛翔,人類可能永遠(yuǎn)不會(huì)飛離地面,也就永遠(yuǎn)不可能換一個(gè)角度去看待世界。

      ?對(duì)外界事物,尤其是對(duì)其他生物體,人類一直都保持著好奇之心,因?yàn)樗鼈兊哪承┨亻L(zhǎng)幫助人類實(shí)現(xiàn)了進(jìn)步。

      這之后,人類又開始對(duì)延長(zhǎng)自身壽命寄予了厚望。從2000多年前秦始皇派徐福率童男童女赴東海尋找長(zhǎng)生不老藥開始,人們?cè)谧畲笙薅妊娱L(zhǎng)壽命上絞盡腦汁。近幾年,科學(xué)家提出了將暫時(shí)無(wú)法醫(yī)治的病人冷凍起來(lái),待科學(xué)發(fā)達(dá)能夠治療時(shí)再予以解凍。表面看方法似乎合理,但其中有個(gè)難題,那就是冰凍人體的體液會(huì)膨脹,從而損壞細(xì)胞,解凍后的人是無(wú)法存活的。正在科學(xué)家感到困惑的時(shí)候,自然界的一種小精靈的生存方式,讓大家找到了解決難題的靈感。

      醫(yī)學(xué)界有種死后復(fù)生的大膽設(shè)想。將人體放進(jìn)低于冰點(diǎn)200度的太空船,有朝一日解凍后可以復(fù)活。但很多科學(xué)家對(duì)此表示懷疑。

      科學(xué)家們懷疑的最大理由是凍傷。因?yàn)楸鶅鰰?huì)撕裂成千上萬(wàn)的細(xì)胞,將來(lái)解凍,死去的細(xì)胞則永遠(yuǎn)無(wú)法復(fù)活(圖3)。

      (3)正在人類為自己的明天大傷腦筋時(shí),有些動(dòng)物卻已精通這種神秘的冷凍術(shù)。度過(guò)冬天一旦解凍后,這些動(dòng)物會(huì)利用好這六個(gè)月的活動(dòng)季節(jié)(上圖:錦龜;下圖:林蛙)

      春天到了,冰雪融化。生活在北美洲的小錦龜在冰凍狀態(tài)下度過(guò)了它們生命的第一個(gè)冬天。在冬天時(shí),它們超過(guò)一半的身體組織都被凍結(jié)了起來(lái)。林蛙同樣也在深度冰凍狀態(tài)下度過(guò)了冬天。和錦龜一樣,它們用糖類物質(zhì)當(dāng)作防凍劑來(lái)保護(hù)自己的重要器官。而解凍的順序是從內(nèi)到外,先是心臟,然后是身體。

      當(dāng)它們處在假死狀態(tài)的時(shí)候,心臟會(huì)停止跳動(dòng),就像是死了一樣?;覙渫苄枰x擇一個(gè)有少量樹葉覆蓋的露天地帶來(lái)度過(guò)一個(gè)沒有心跳的冬天。

      如今,人類的冷凍術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有成功?;蛟S有一天,人類能從這些動(dòng)物身上學(xué)到凍而不死的奧秘。

      動(dòng)物的能力給人類生命健康方面帶來(lái)的啟示和幫助可以上溯到很久以前。

      在原始社會(huì)中,人類是弱小無(wú)知的。在那個(gè)一切都充滿陌生和恐懼的環(huán)境里,瘟疫、疾病一直在嚴(yán)重威脅著人類的健康的生命。為了挽救病患和傷者,人們只能使用巫術(shù)祈禱康復(fù),其效果可想而知。

      直到15世紀(jì),意大利人卡蒂內(nèi)爾提出了注射器的原理,情況才發(fā)生大的轉(zhuǎn)變。你或許想象不到他的發(fā)明是受到了蛇的啟發(fā)。

      毒蛇是人類最好的老師,它擁有尖利的尖牙,里面儲(chǔ)藏著致命的毒液。

      蛇能在瞬間將尖牙刺入老鼠身體,然后用活塞式的肌肉將毒液擠入帶孔尖牙中,最后送到獵物的體內(nèi)。這一切,都發(fā)生在幾秒鐘之內(nèi)。最后小老鼠因?yàn)橹卸就V沽撕粑?。這時(shí),蛇才會(huì)將獵物吞下去。

      從毒蛇身上學(xué)到的這一方法,直到19世紀(jì)中葉,才真正被人類應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域。多虧有了這種注射方式,各種疫苗和抗生素,才以最直接的方式進(jìn)入我們的機(jī)體,也因此拯救了很多生命。

      在動(dòng)物身上,還有許多養(yǎng)生智慧等待我們?nèi)W(xué)習(xí)和模仿。在非洲草原,處在食物鏈頂端的獅子依然面臨生存的挑戰(zhàn)。不過(guò)挑戰(zhàn)來(lái)自獅子自身。伴隨著一次一次的獵捕,獅子的肌體開始勞損,并不斷地修復(fù)。而這會(huì)漸漸要了它們的命。

      因?yàn)楠{子的肌肉被修復(fù)的次數(shù)有限,不能無(wú)限次重復(fù)。每次獅子獵捕開始時(shí),它會(huì)使出全力,這讓它遭受了最大的身體消耗。所以,除非勝券在握,獅子絕不會(huì)拼命奔跑,一旦肌肉損耗過(guò)大,修復(fù)不好,就會(huì)坐以待斃(圖4)。

      (4)憑經(jīng)驗(yàn),獅子知道在野外要想獲得長(zhǎng)壽,就要儲(chǔ)存自己的體能。每一個(gè)不和諧的步伐,都會(huì)潛在地導(dǎo)致身體損傷

      這提醒人們,不要將自己置于獅子極力避免的生存狀態(tài)之中。盡管中等強(qiáng)度的體育鍛煉對(duì)大家有好處,不過(guò)距離太長(zhǎng),太過(guò)激烈的運(yùn)動(dòng)對(duì)健康也會(huì)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

      生活在倫敦塔上的鴿子則教給人類另一個(gè)養(yǎng)生之道,那就是遠(yuǎn)離壓力。這些倫敦塔上面的鴿子,得益于被人類保護(hù),衣食無(wú)憂。像其他被人工飼養(yǎng)的動(dòng)物一樣,它們的壽命通??梢匝娱L(zhǎng)一倍,很多都活了30歲。而老鼠和鴿子身體尺寸相當(dāng),壽命卻只有鴿子一半。原因當(dāng)然是在人人喊打的環(huán)境下,生存壓力過(guò)大。

      也許有些人認(rèn)為是遺傳因素影響人類的生老病死。但動(dòng)物則用自己的經(jīng)歷告訴我們,遠(yuǎn)離壓力,生活有節(jié)制才是長(zhǎng)壽秘訣。

      動(dòng)物的一些生存能力和它們的生長(zhǎng)特性,幾百萬(wàn)年來(lái)給了人類巨大的幫助。不過(guò)人類過(guò)去只是學(xué)習(xí)和挖掘了動(dòng)物身上為己所用的技能,而潛藏在動(dòng)物觀念當(dāng)中的對(duì)待大自然的一種可持續(xù)生存的理念,卻往往忽視了或視而不見。

      比如說(shuō)食量巨大的大猩猩從不固守一地,總是走走停停,在游蕩中采食。它們不會(huì)等到一棵樹、一片灌木叢被吃光后再遷往新的采食地。過(guò)去,傳統(tǒng)農(nóng)耕文化或者游牧文化,也體現(xiàn)了這種持續(xù)利用資源的生存智慧。但是工業(yè)革命之后,人類對(duì)大自然資源的開發(fā)、常常以掠奪或殺雞取卵的方式進(jìn)行,大大超出了自然生態(tài)環(huán)境的承受能力(圖5)。

      (5)人類要向動(dòng)物學(xué)習(xí)的不僅僅是技能,還有生存理念

      從動(dòng)物身上獲得靈感,是人類的智慧所在。也正是因?yàn)槿祟惥哂袑W(xué)習(xí)的天賦,人們最終才擺脫蠻荒,創(chuàng)造了輝煌的現(xiàn)代文明。

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