很显然,单用“本能行为”或“条件反射”的含糊解释,是不能完全回答上述问题的,动物中确实存在记忆力的问题,只是对有些动物的记忆基础还未完全认识清楚。为了揭开这其中的奥秘,科学家们进行了大量的实验和研究,得到了某些动物的记忆基础,如海龟的记忆基础是气味;蟹群的记忆基础是行星与地磁的位置;而星鸦的记忆力是借助于贮藏区的地貌特点而得以巩固。然而,仍有一些动物的记忆基础令人迷惑不解。
例如蟾蜍,为了繁殖,在冬眠以后会集体向池塘进发,有时这一征途中遇到了其他池塘,那蟾蜍并不会就近跳入这些池塘中产卵繁殖下一代,它们偏向特定的池塘艰难爬去。事实证明,蟾蜍进发的产卵之途,恰恰是它们前辈的产卵之途,而且这些池塘也是临产蟾蜍的出生之地。最初人们推测,蟾蜍的记忆基础也与气味或行星和地磁有关,然而日本早稻田大学石居进教授的实验却否定了这一推测。石居进将临产蟾蜍放在繁殖池塘对面稍远的地方,则蟾蜍再也不会返身向此池塘进发,它们会迷失方向,这是为何?至今还是个谜,有待今后的进一步研究。
为了揭开英国沼泽山雀记忆的奥秘,人们作了一系列的实验:
在一座大房子里放置了12株树枝,每株树枝上都钻了一些大小正好容纳1颗大麻籽的小洞,总数为100个,每个洞上塞着一块小布团。鸟儿为了贮藏或者寻找大麻籽,必须首先弄走塞着的布团。
第一个实验是让一只沼泽山雀从房间中央地板上的碗内,叼了12颗大麻籽藏好后,就把山雀关到房外,过了几小时再放进来,让它寻找贮藏着的大麻籽。大家清楚,如果这种寻找完全是盲目的话,那么就需要大约搜索8个洞才能找到1颗种子。而实际上,沼泽山雀只探24个洞,便找到了其中的10颗种子,即平均2.4次就有一次命中的机会,可见这远非机遇类假设所能解释得了的。
有人推测,这与气味可能有关,于是又设计了第二个实验。
这一次在同样的树枝上,首先让沼泽山雀把13颗种子贮藏起来,随后又人为地把藏好的种子转移到别的洞中,然后让沼泽山雀进来寻找。在它探索的24个洞穴中,其中11个是原先用来贮藏种子的(现在实为空洞)和第一次实验的成绩不相上下。如果以实际找到的种子而论,这一次总共只有4颗,即平均搜寻6个洞才得到1颗,和机遇的比率颇为接近,可见沼泽山雀的确不是依气味探寻贮藏物。为了进一步验证鸟类是凭记忆力贮藏食物,人们又设计了第三个实验。
这一次首先让沼泽山雀贮藏好第一批种子,然后相隔两个小时,再放进房间里,让它贮藏第二批种子。如果沼泽山雀记不住哪个洞里已经装有种子,那么就有可能出现重复事故。
可是鸟儿在贮藏第二批种子时,几乎从不探寻已经贮藏着种子的树洞,它的确记住了哪些洞是已经藏有食物的,哪些洞是还没有利用的。
然而,沼泽山雀的记忆基础是什么,还有待于进一步探寻。
目前,动物的记忆力已成为各国科学家感兴趣的研究课题。研究对象也扩大到蜘蛛、章鱼、银粉蛇、蜜蜂、乌鸦等等。
科学家们发现,动物的记忆与存在于脑中的核糖酸、乙酰、乙酯等物质有关。这种核糖酸可以抽取注射,因此动物的记忆力也可以转移。世界著名的神经化学家乔治·昂加尔认为:动物的记忆力具有化学物质的特性,由细小的蛋白质分子有序排列组合而成。他通过训练大白鼠受电击时发生的恐怖情绪使之产生记忆力,然后把这种恐怖记忆物质抽取出来,又注射到另一只大白鼠身上,它不经电击就产生出那种恐惧的情绪,说明前者的记忆力已被后者继承了。
虽然如此,有关动物记忆力还有许多未解之谜吸引我们去努力寻求答案。
奇特的生物钟
“生物钟”一词对于当今的人们来说也许并不陌生,因为大自然里有如活时钟般的生物活动,早已一再地为这一词作了注解。雄鸡的黎明报晓,猫头鹰的昼睡夜醒,招潮蟹每逢涨潮时在洞口的频频招“手”,都向人们标示了它们体内确实存在着生物钟。就连花儿也有自己的时钟:牵牛花大约在黎明四点钟打开喇叭,迎接太阳;蒲公英清晨六点绽出花蕊,而午时开放,次日清晨闭合;夜来香只在夜晚才吐出芳香。海洋里有一种单细胞生物叫双鞭毛藻,它全身只是一个小小的细胞,然而它却按照昼夜来生长。白天,它进行光合作用;夜里,它闪闪发光。
然而令人不解的是,生物体内的时钟又是由什么控制的?它的生理机制又如何呢?对此科学家们作了广泛而深入的研究工作。
人们发现,许多昆虫都能利用自己体内的天然定向器来保持正确的行动方向,如蜜蜂、大蚂蚁等。德国动物行为学家贝林利用蜜蜂作了一个实验:将蜜蜂关在暗室中,发现它们即使在没有阳光,甚至完全黑暗时,也能察觉时间的昼夜变化。从而否定了费雷鲁提出的昆虫利用阳光的位置来确定时间的论点。在这方面瑞士昆虫学家维纳尔和兰弗朗科尼利用大蚂蚁所作的实验更具有说服力。大蚂蚁中的工蚁有到离蚁窝几百米以外地方单独觅食的习惯,而且与其他种类蚂蚁不同,它们不是用芳香物质在沿途作标记,而是利用太阳作为“指南针”。科学家把它捉住,放进黑洞洞的潮湿的容器里。3—6小时以后,将其在它们熟悉的地方放出来,并在它们的头上移动一个特制的小车,车上装有可滤光的车顶,这种小车不但可以不让工蚁看见当做定向标的各种物体,而且还能够使天空的面貌失真,实验结果发现153只工蚁都没有发生错误。这说明,这种工蚁既具有稳定的记忆力,能够记住太阳在一天的不同时刻在天穹运动所经过的弧度,而且具有“时钟”系统,这使它们能够补偿太阳系运动的不均匀速度,找出正确的方向。
动物冬眠之谜
冬眠是一些不耐寒的动物度过不利季节的一种习性。每年霜降前后,气温逐渐降低,池塘中的蛙鸣消失了;令人生畏的蛇也不知盘缩到何处了;长着肉翅膀的蝙蝠倒挂在阴暗的屋梁或洞壁上,开始了它的长睡;鼹鼠、仓鼠、穴兔、刺猬等也躲入洞穴,进入了一种不吃不动的休眠状态。此时动物的体温降到同气温接近,呼吸和心率极度减慢,新陈代谢降到最低限度。
然而恒温动物和冷血动物的冬眠又有所区别。冷血动物的体温由外部的环境决定,它们的体温升高或降低完全是被动的。而恒温动物的冬眠则能把自己的体温精确而有目的地加以控制。它们能够逐步降低体温,一直降到一定的限度,进入冬眠状态。当它们冬眠醒来时便把制造热量的器官充分调动起来,在几小时内把体温恢复到原有水平。
恒温动物冬眠所具有的这种制造热量、补偿体温消耗和保持恒温的高级的、复杂的生理现象引起了科学家的注意,并作了不少研究。但迄今为止,有关动物冬眠原因和生理机制的问题还是众说纷纭,莫衷一是。
行为生理学家把引起动物特有行为的外界信号称为刺激。外界刺激越多,内部本能的适应能力越强。因此,他们认为动物冬眠主要是外界刺激所致。这外界刺激主要来自两方面:一是环境温度降低。有人对刺猬的冬眠生理作过研究,发现刺猬的正常体温维持在33℃~38℃,当环境温度降低到使刺猬的直肠温度低于32.5℃时就会进入冬眠。二是食物不足。因为哺乳动物的热量主要来自食物,食物不足就难以维持高而恒定的体温,因此冬眠是动物度过冬季食物不足之困难的一种生理适应。实验显示,笼养的囊鼠在供食充分的情况下,即使在冬季低温时也不会进入冬眠。
但有人不同意上述观点,理由是:人工降温并不能保证所有的冬眠动物都入眠。不少冬眠的动物每到冬眠季节就会自动停止或拒绝进食,而并非食物不足。美国的本格里在专门研究了动物的冬眠之后提出了生物钟学说,认为有一种生物节律控制了每年动物冬眠所发生的代谢变化。恒温动物的冬眠变温现象是进化生态上的一种次生性退化,是与动物迁徙和冬季贮藏食物相似的一种生态适应,是在进化中已固定下来的一种生物节律。但本格里的学说缺少实验事实的支持。
科学家们用黄鼠进行了研究。他们从在人工条件下冬眠的黄鼠身上抽取血液,注射到活蹦乱跳的、生活在夏天的黄鼠的静脉中,后者随即进入了冬眠状态。这表明,正在冬眠的黄鼠的血液中可能有一种诱发冬眠的物质。据观察,冬眠的黄鼠的血液中有三种至今无法鉴定的颗粒。并且冬眠了二三周的黄鼠的血液,比刚进入冬眠的黄鼠的血液,诱发冬眠的作用更强烈。进一步的研究还表明,诱发冬眠的物质主要存在于血清之中,这是一种小到足以通过分子筛的物质。通常,动物对外来的物质总是排斥的。令人奇怪的是,将正在冬眠的旱獭的血清注射到黄鼠的静脉中后,黄鼠不仅没有产生排斥反应,反而呼呼入睡,开始冬眠。科学家们还发现,在动物的血液中还有一种与冬眠物质相对抗的物质,它可以维持动物正常活动和保持清醒。冬眠物质与抗冬眠物质相结合,形成复合体抵消作用。当冬眠物质超过抗冬眠物质时,才会引发冬眠。冬眠的黄鼠的尿液注射到夏季的黄鼠的体内也成功地诱发了冬眠,这表明这种物质会被代谢排出。然而,现在科学家们还不了解,冬眠诱发物质和抗菌素诱发物质到底性质如何,为什么会引起动物在生理上发生这么大的变化。
1983年,科学家们从松鼠的脑中抽取出了一种抗代谢激素。当用这种激素注射到无冬眠习性的小鼠体内时,它的代谢率会明显降低,体温也降至10℃左右。看来,激素代谢也可能是诱发冬眠的另一途径。
最近,又有科学家从动物细胞膜上的生态变化这一新角度探讨了冬眠的机理,但细胞膜变化与神经传导如何联系作用,细胞膜变化是否真是冬眠的关键所在还有待研究。
总之,要解开冬眠之谜,还有待于人们不懈的努力和探索。
动物自卫之谜
蜥蜴、壁虎、蚂蚱、蟋蟀、章鱼,乃至兔子、山鼠,都具有自残躯体以迷惑敌人,从而达到脱身目的的自卫本领。然而,这些动物何以有这种再生残缺躯体的本领,人们至今还没搞清楚。另外,还有一些动物,具有一些独特的自卫本领,其中也留给人们一些迷惑不解的问题。
在海洋中,有一种叫海兔的生物,头上长着两对似兔耳般的触角,那蜷曲的身体也活像只趴在地上的兔子。实际上它是一种软体动物,与贝类中的各种蛤蜊是本家,只不过那贝壳长久不用而退化成了一片薄薄的透明的角质层,被包围在外套膜里边了。别小看这小小的生物,它却有着很强的自卫能力。首先是被称为海中的“变色龙”,它可以通过改变体色使之与周围环境相协调的办法来防御敌害的侵袭。然而人们对它的变色机制还没有深入的研究,只知道它吃红藻时,体色就变为玫瑰红色,以海带为食则体色变为棕褐色。除此之外,海兔还有一套积极的防敌本领。它的体内有两种腺体,一种叫紫色腺,能分泌出红紫色的液体,将周围海水变为紫色,借以逃避敌害。另一种腺体是毒腺,受刺激时能分泌出一种略带酸味的乳状液体,有使人恶心的气味,用以防敌。对于这两种分泌物的化学机制人们也缺少研究,因而海兔的自卫本领实际上还是一个未解之谜。
另外还有一种被称为“屁弹”甲虫的生物,它会运用“化学武器”来达到自卫的目的。这种“化学武器”带有很强的刺激性臭味,能使人头昏、鼻酸以至流泪。更使蚂蚁、螳螂、青蛙、老鼠,以及有“盔甲”的犰狳望之生畏。“屁弹”甲虫在寻找食物时,若遇敌害拦阻,或和它抢夺食物,它便两后足往地上一撑,后腹部对敌人连轰数炮,炽热的雾状毒物能有效地驱逐侵犯者。
科学家用高速摄影机摄影以及研究观察发现,雾状物是一种叫做醌的有刺激性臭味的毒性化合物,这是由于昆虫在放射的一瞬间发生的一种生物化学反应的缘故。这种甲虫体内有一套特殊的防卫器官,它是由一些特异的组织和腺体组成的。其中有一个收集囊把分泌出来的反应物氢醌和过氧化氢收集起来,然后排入到爆炸腔内。爆炸腔也是一个囊状物,其壁上有很多分泌酶的腺体。当有反应物排入到爆炸腔时,酶腺立即分泌过氧化氢,此时甲虫体内就像一个化学试验场,催化酶把过氧化氢分解为水和氧气,过氧化酶把氢醌变为有毒的苯醌。科学家观察到,此反应具有一种“爆炸力”,因而在一种发射的咝咝声的伴随下,把反应物即一种炽热的苯醌喷射到敌害身上。该反应是一个高热的放热反应,而炽热的苯醌就是其防卫系统的主要产物。此外,整个化合物又是一个高强度刺激性的气体,据测定,发射温度可达100℃。气体喷射的同时,还会发出一连串的轻微的爆炸声,犹如轻机枪的扫射声。因为这种甲虫的腹端有一对像炮筒状的小孔,当甲虫突遇强敌,它可以将此炮口调整到任何方向,向来犯者频频开炮。
小小甲虫能产生和贮藏这种如此厉害的化学危险品,而自己却不受伤害,这又是为什么呢?
千百年不死的动物
1990年初,埃及考古学家马苏博士在与同事们挖掘一座4000年前的古墓时,发现一只守在墓旁边的现已绝种的猫科动物。