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奇妙的大自然-第10章

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像的投影而不是照片。18世纪中期,一位名叫达孟尔的人发明了新型感光材料碘化银,用它作底片装在“摄影暗箱”上,终于在这种特殊的纸上显出像来。至此,世界上第一架照相机诞生了。1858年,英国的斯开夫发明了一种手枪式胶板照相机。1946年,兰德和宝利发明了“一次成像”照相机。

第十六章 如果切掉了平衡棒——昆虫与新型陀螺仪() 
小问号

    在弱肉强食、各显神通的大千世界,弱小的昆虫可谓微不足道。可是,生活在地球上的100多万种昆虫,在长期的生存竞争中,不断进化、优化,炼就形形**的“拿手绝技”:有的昆虫可以用改变飞行的姿态或位置来调节体温,有的昆虫用与周边环境相似的拟态来躲避天敌的追杀……其中,双翅目昆虫的楫翅(平衡棒),成为许多昆虫的天然导航仪,也为人类研制新型陀螺仪带来了重要启示!

    日常生活中,我们往往把没有目的地东碰西撞的行动说成“像无头苍蝇一样”。其实,如果把任何双翅目昆虫的楫翅(平衡棒)切掉,它们的飞行就会像没有头的苍蝇一样,东倒西歪,失去了方向感。楫翅是昆虫后翅的一个微小器官,形状像哑铃,是调节昆虫翅膀向后返回运动,并保持虫体的紧张『性』,使昆虫能一举飞离开去,而最重要的功能是能够使昆虫在飞行中保持航向不偏离既定的目标。因此,生物学家称它是昆虫的“天然导航仪”。

    生物学研究发现,双翅目昆虫在飞行时,它们的楫翅以每秒330次的频率振动着。当虫体倾斜、俯仰或偏离航向时,楫翅振动平面即刻发生变化,这个变化被其基部的感受器所感受,并把偏离的信号发送到昆虫的脑子里。昆虫的大脑收集这些信号后立即发出相关指令给有关的肌肉组织,就会把偏离的航向纠正过来(蛾子、蝴蝶、甲虫等没有楫翅,但是它们触角能在水平面上振动,发挥着楫翅一样的功能)。以苍蝇为例,它有高超的飞行技巧。譬如说,大鸟起飞要助跑,小鸟和大多数的昆虫起飞要弹跳,而苍蝇却什么都不需要。它能做各种巧妙的飞行,如:向上飞升,垂直下降,定悬空中,突然侧飞和回头飞行等。总之,它随时可以向任何方向飞行。那么,苍蝇是靠什么来迅速起飞和保持平衡的呢?依靠的就是苍蝇的楫翅,能保证苍蝇在飞行时迅速转动,随时保持平衡。

    我们知道,陀螺在转动时,它的轴总是朝着一个方向不变的。利用这个原理制造的陀螺仪是飞机、轮船、火箭惯『性』导航系统的重要感受器。可是,这种陀螺仪都有高速旋转的转子,不易小型化,要制造高精密度的、小型化陀螺仪,需要寻找新的途径。科学家正是根据双翅目昆虫的楫翅的导航原理,研制成功了一种音叉式振动的陀螺仪,成为新型的导航仪器安装在高速飞行的火箭和飞机上。它的体积很小,主要部件像只音叉,是通过一个中柱固定在基座上的。装在音叉两臂四周的电磁铁,使音叉产生固定振幅和频率的振动,就好像苍蝇楫翅的振动那样。有了这种仪器,飞机和火箭就能够自动纠正偏转的航向,有力地保证火箭和飞机飞行的稳定『性』。装有这种仪器的飞机,能自动停止危险的“翻滚”飞行,即使机身在强烈倾斜时,也能够自动平衡,使飞机的稳定度非常完善,以至在复杂的急转弯时,飞机也能万无一失。

    【小档案】

    导航有两种意思,一是在水面或陆上设置航标、灯塔等导航设备,引导船只沿着安全、便捷的航线航行,二是利用地面导航设备,保障飞机准确航行。地面导航设备有无线电设备(定向定位设备、着陆设备)和目视导航设备(各种发光、发烟、布板信号等)两种。

第十七章 眼睛的特异功能——昆虫与偏振光导航() 
小问号

    飞机诞生不久就能依靠磁罗盘来导航了。可是,有一次一架小型飞机进入北极圈上空后,驾驶员发现磁罗盘失灵了。惊恐万分之下,飞机只好迫降在茫茫的冰原之上。原来,地磁场的两极就在地球的两极附近,飞机只要进入两极地区,磁罗盘的指针就会被磁极牢牢地吸引向下,失去了往日精确指示方向的作用。那么,在高纬度的两极区域怎样才能找到正确的方向呢?

    飞机在高纬度『迷』失方向的问题曾经长期困扰着科学家。后来,仿生学家在长期的研究中发现,昆虫的眼睛里有我们人类看不见的“秘密”。原来,自然界中有许多昆虫,如:蚂蚁、蜜蜂、甲虫、水蚤等能看到太阳的偏振光,并利用它来导航。

    所谓太阳偏振光,是指在某个方向上振动,或某个方向的振动占有优势的光。天空中任何一点偏振光的偏振方向,都同太阳、观察者和那一点组成的平面相垂直。可惜,人类的眼睛不仅看不到偏振光,而且根本觉察不到偏振光。

    不过,许多昆虫的眼睛有这种“特异功能”。蜜蜂的眼睛里就长着“天然的偏振光罗盘”。蜜蜂有5只眼:长在头甲上的3只眼,叫单眼。单眼能感受光线的强或弱,是照明强度的感受器。蜜蜂早晨什么时间飞出去,晚上什么时间归巢,是由单眼决定的。而长在头两侧的两只大眼,叫复眼,每只复眼由6300只小眼组成。复眼中的每个小眼是由8个作辐『射』状排列的感光细胞组成的。蜜蜂就是利用这些小眼感受太阳偏振光的,由此来确定太阳方位。所以,蜜蜂即使在阴云密布的日子,也能“看”到偏振光,并准确无误地飞行在蜂巢和采蜜地点之间。

    生活在沙漠的蚂蚁也是利用偏振光定向的能手。为了寻找食物,沙漠蚂蚁在没有任何标志物的沙漠上奔波忙碌,即使云缠雾绕的日子,也能找到回家的路,这种奇特的本领让人类羡慕不已,而依靠的就是偏振光导航——能准确地判定出太阳的位置。

    科学家从蜜蜂、蚂蚁等昆虫的偏光定向技术中得到启发,设计了用于航海和航空的偏振光罗盘。依靠这种新型罗盘的导航,在南极或北极附近的高纬度区域,轮船和飞机照“航”不误。即使是在乌云蔽日或太阳处于地平线以下之时,也不至于『迷』失方向,再也不用担心磁罗盘失灵了。

    【小档案】

    早在2000多年前的战国时期,中国人就发现了磁石能指示南北的特『性』,并根据这种特『性』制成了指示方向的仪器——司南。到了宋代,人们已经了解地磁场的原理,并利用磁力作用把铁片进行人工磁化,或将磁石磨成针锋状,做成磁针,因受地磁场的作用,针的一头大体上指向南方,利用这一『性』能,可以辨别方向,常用于航海、旅行和行军中。后来,宋朝人又把经过人工磁化的指南针和方位盘结合起来,制成了“罗盘”。宋朝时,对外贸易往来已经非常频繁,很多阿拉伯商人和水手来到中国的广州、泉州等地,他们从中国商船获得了有关指南针和罗盘的知识,并随中国的船舶南行到印度半岛,亲眼目睹了中国水手使用指南针和罗盘的实情。到了13世纪,指南针(包括罗盘)由阿拉伯人作为中介,传到了欧洲及世界各地,成为中国人民对世界文明的一大贡献。

第十八章 触角+口须=鼻子——昆虫与气味灭虫法() 
小问号

    人的嗅觉器官是鼻子,长在脸部,不论什么人种,我们一眼就可以看出。可是,昆虫不一样,它的嗅觉器官是:触角+口须=鼻子。而且,各种昆虫的触角是不一样的:有的是细长的,像一对鞭子;有的生着许多分枝,像2把刷子;有的非常短,下面是1个柄,上面膨大,2只触角像2把短锤。在昆虫的口部下面,还有2对短小的口须。这触角和口须的模样和高等动物的鼻子完全不同,它们却能够和鼻子一样,起着闻气味的作用。因为触角和口须的表面,有许多微小的孔洞,有些孔洞里藏着能够感受气味的细胞。当昆虫遇到带着气味的空气时,靠着这种特殊的构造,就能使它们辨别气味。那么,气味灭虫法是怎么一回事?与昆虫的鼻子有什么关系?

    气味与我们的生活密切相关。好闻的气味,给我们以美的享受,甚至能提高工作效率;芬芳四溢的花香,还可以防病治病,祛病延年;臭味、腥味等异味,令人作呕……当然,我们人类肯定喜欢闻花香味。有趣的是,不仅人类爱闻花香,许多昆虫也特别爱闻花香,像蜜蜂、蝴蝶就是其中的典型代表。

    可是,蜜蜂和蝴蝶的鼻子长在哪儿呢?它们是怎么
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