书城童书我的第一本动物科学探索发现
6776200000022

第22章 动物学家的故事(22)

1938年,在南非东伦敦附近的海面上,一艘拖网渔船捕获到一条奇特的鱼。这是一条长约2米、泛着青光的大鱼,鱼鳞像铠甲一样布满全身,尖尖的鱼头显得异常坚硬。特别引人注目的是在它的胸部和腹部各长着两只与其他鱼类比起来既肥大又粗壮的鱼翅,看上去就像野兽的四肢一样。此时,在东伦敦博物馆工作的拉蒂迈小姐正巧路过码头,当她看到这条鱼时,不由得停住了脚步。她对从未见过的还长着“四肢”的鱼产生了浓厚的兴趣,于是将这条鱼的形状画了下来,但在家里和在图书馆都没有找到有关这条鱼的一点儿线索。于是,她给南非罗兹大学鱼类学家詹姆斯·史密斯教授发出了一封信,还附上了自己画的草图,向教授请教。遗憾的是,恰逢史密斯教授到外地考察,事情因此被搁置下来。不久,史密斯得知此事后,立即赶来,但此时鱼已经烂掉,幸运的是,拉蒂迈把这条鱼的鱼皮保存下来了。史密斯教授研究了鱼皮后,喜出望外,确认这是一种腔棘鱼类。为纪念拉蒂迈小姐对标本的“慧眼相识”和精心保护,史密斯教授给这条鱼起名为拉蒂迈鱼。

为了获得更多更好的拉蒂迈鱼标本,史密斯教授登广告悬赏:谁能再捕到一条拉蒂迈鱼送给他研究,将得到100英镑的奖金;他还在当地一带贴了许多有关拉蒂迈鱼的招贴画,以便引起渔民的注意。但是,拉蒂迈鱼毕竟太稀有了,以至于直到14年后的1952年,才有信息说在马达加斯加岛西北方向的科摩罗群岛中的安朱安岛附近海域里,渔民又捕到了第二条拉蒂迈鱼。此后,拉蒂迈鱼仍不断有所发现,但迄今为止,全世界也只发现了200条,而且其分布区仅限于非洲南部马达加斯加岛附近海域。

生物学家后来证明拉蒂迈鱼的确地球上最古老的鱼类,它们出现在距今3亿5千万年前的泥盆纪时期,早期生活在容易干涸的淡水河湖中,那时,它们的主要呼吸器官是鼻孔和鳔,后来由于环境的变化,在距今1亿8千万年前的三迭纪以后,它们来到了海洋,逐渐变成用鳃呼吸。从多次捕获的情况推测,拉蒂迈鱼生活在200~400米的深海里,体长介于128~180米,体重介于30~80公斤。由于深海和地面气压相差过大,所以拉蒂迈鱼出水后活的时间都不很长。

拉蒂迈鱼的出现,给人们提供了生物进化史的资料,但也使人们产生了疑问:拉蒂迈鱼既然具备了两栖、爬行类祖先的特点,那么,它为什么没有继续进化成为两栖类,却又回到了海洋中去了呢?它们原来生活在淡水河湖中,转入海洋后又怎么能适应新的环境?就这些问题生物学家们正在深入研究,并正在努力揭示这些有价值的奥秘。

“拉蒂迈鱼”现通常称作“矛尾鱼”。20世纪80年代前,科学界一直认为骨鳞鱼类是陆生四足动物的祖先,而拉蒂迈鱼是骨鳞鱼的近亲。现在,虽然我国学者已经否定了骨鳞鱼类是四足动物祖先的理论,但拉蒂迈鱼对于了解腔棘鱼类的解剖构造、生活习性和进化关系等仍然有重要意义。

座头鲸的“歌声”

人们在茫茫的海洋世界里航行时,往往可以听到一种神秘莫测的美妙歌声,这种歌声在古希腊史诗《奥德赛》中被充分渲染为迷人的“海妖之歌”,后来人们才发现,原来这个海洋中的神秘“歌手”是座头鲸。

座头鲸平均体长11~15米,体重可达25吨。在鲸类王国中,座头鲸是一种地地道道的奇鲸,它长相奇妙,背部不像一般鲸那样平直,而是向上弓起,故又名“弓背鲸”,或“驼背鲸”。座头鲸发出的声音之所以被称为歌声,是因其与鸟类、青蛙和蟋蟀等简单而又不断重复的鸣叫声完全不同。座头鲸并不使用声带而是通过体内空气流动发声,它唱的是自然界中声音最洪亮、最冗长、最缓慢的歌。

虽然人们早就知道座头鲸会“唱歌”,但对其歌声的研究却起步较晚。1952年,美国学者舒莱伯在美国夏威夷首次录下了座头鲸发出的声音,发现座头鲸发声间隔,从7~30多分钟不等。每只座头鲸唱的歌都由一系列长音符组成,而且能无限地重复演唱。人类歌唱家几乎没有几个能胜任这样长久而复杂的独唱。经计算机分析,科学家发现座头鲸的歌声交替反复,很有规律。每首歌持续的时间一般可达6~30分钟。

1971年,美国两位动物学家对座头鲸的歌进行分析后发现,不同的“歌手”还会随意在歌声中加入“花音”。同时,座头鲸的歌曲还在不断改变。他们认为,座头鲸唱的歌,充满了不完整的尖啸、呜咽、低吟,这种曲调的变化,在其他动物中是少有的。但是,现在还没有弄清其意义。科学家还发现,座头鲸的歌声中含有像人类语言一样的语法结构。到目前为止,座头鲸是已知除人类外唯一使用这种语言结构的动物。但科学家认为,座头鲸的歌声虽然很复杂,但还不能与人类的语言相提并论,它们不会同人类一样,使用能够代表确定或抽象事物的名词。

座头鲸不仅会唱歌,而且还会“作曲”。每年,随着南来北往的回游;它们修改着所唱的歌,以至于在几年内其歌曲可以完全变样。有人将1964年录制的座头鲸所唱的歌曲与1969年录制的进行比较,其差异竟似贝多芬的乐曲与当代甲壳虫乐队的音乐之差别。座头鲸这种奇妙而复杂的作曲能力,是除人类外动物世界绝无仅有的。

美国一对夫妇曾收集了百慕大水域近20年的座头鲸歌唱录音,他们的分析研究表明:在百慕大地区,所有的座头鲸在同一年里都唱同一首歌,但到第二年它们却都改唱新歌。两个连续年份的曲调相差不大,都是在上一年的基础上增添新的内容,这说明它们能记忆一首歌中所有复杂的声音和声音的顺序,并储存这些记忆达6个月以上,作为将来唱新歌的基础。这样,这一地区座头鲸所唱的歌曲就一直在演变,但不管变化多么复杂,每只座头鲸还是同伙伴们一起变化着它们的歌曲。这样,人们每年听到的座头鲸的歌曲就成为绝无仅有的了。

座头鲸为什么要唱歌?至今说法不一。有人认为这是一种求爱方式,雄性座头鲸必须尽情表演,以歌声赢得雌性座头鲸的“芳心”。一些科学家认为,座头鲸唱歌是要传递信息。穿过数千公里海洋的座头鲸依靠歌声建立自己的语言世界,使其小群体保持不散。美国纽约康奈尔大学的一位学者对座头鲸进行了长达9年的跟踪研究。他使用美国海军的一个水下麦克风网络系统“倾听”座头鲸的歌声。他认为,实际上座头鲸是利用歌声进行回声定位,辨识海底海山一类的地形位置,帮助自己安全遨游。

鲸鱼的学名是由希腊语中的“海怪”一词衍生的,它们的祖先是在陆上用四肢行走的动物,后来由于被水中的鱼类等食物所吸引,从陆地回到了海洋,并逐渐适应了海洋生活。鲸鱼具有胎生、哺乳、恒温和用肺呼吸等特点,与人类完全相同,因此属于哺乳动物。

鲨鱼的“第六感”

人类到底有没有第六感官,科学家对这个问题至今仍在争论不休,可是对于动物有第六感官,动物行为学家几乎已取得了一致的意见。凶猛的鲨鱼就是被认为有“第六感”的海洋动物之一。

1678年,意大利解剖学家劳伦兹尼发现,鲨鱼头部前端有斑点般的体孔,体孔集中在鲨鱼嘴巴四周,若将邻近的表皮翻开,每个体孔都是一条透明管子的开口,管子里面充满晶状胶质,这让鲨鱼看起来像“早上刮过胡子、下午五点又长出胡楂”。经过一段时间研究,劳伦兹尼推测:鱼体上的黏液或许是由这些体孔分泌出来的,但随后他就否定了这种推测。虽然他终生都没有证明这些体孔的用处,但却坚信其一定有着其他“不为人知的功用”。后来,生物学家把劳伦兹尼发现的鲨鱼体孔称之为“劳伦氏壶腹”。尽管以后的很多人都对“劳伦氏壶腹”进行了研究,但一直没有结果。

第二次世界大战期间,当时有不少美国海军参战的战舰和飞机在海上被击沉击落,那些从海上被救回的幸存水兵和飞行员诉说了鲨鱼袭击他们并吃掉他们同伴的可怕情景。这种说法很快传遍了海、空军部队,严重地影响了部队的士气。飞行员不愿到鲨鱼频繁出没的海区上空执行任务。在这种情况下,美国海军于1942年正式向有关科研机构提出研究防鲨药剂的请求。然而,通常使用的各种化学药剂,都阻挡不住鲨鱼去咬诱饵。1958年,在美国海军的支持下,美国生物科学会等科学机构举行了防鲨研究专题会议,大家一致认为:要加快防鲨研究的步伐,必须首先了解鲨鱼,研究鲨鱼的生态学和行为特点。后来,借助现代实验设备,科学家们对鲨鱼进行了系统研究,终于发现了“劳伦氏壶腹”的用处:在污浊水域或暗无天日的海底,鲨鱼的视、嗅、味、触与听觉等感觉器官会通通失灵,这时,平时看似“无用”的“壶腹”就开始发挥它的巨大作用。它就像一台“探测器”,对其他动物产生的电场非常敏感,正是依靠它,鲨鱼能够发现躲藏在沙子里的小鱼,因为即使在沙子底下,小鱼的肌肉也在伸缩,会产生一种电场,这种电场对其他动物来说非常弱,几乎感觉不到,但对鲨鱼来说已经足够强了。这种能够探测到电子信号的能力就是鲨鱼的“第六感”。

发现了鲨鱼的“第六感”之后,研究人员发明了一种叫做“防鲨盾”的带电装置来驱赶鲨鱼。防鲨盾装有两个电极,能连续发射矩形波的直流电脉冲,频率很低。将防鲨盾装在拖网后部能有效地阻挡四种鲨鱼,而这几种鲨鱼又都是伤人的鲨鱼。因此,这种装置也可用于保护水下人员和设施。另外,一种带电防鲨装置是防鲨电标枪。标枪尖部装有与枪身绝缘的正电极;负电极装在枪杆上与海水接触。当标枪击中鲨鱼时,电流由枪尖上的电极流进鲨鱼体内,通过其体内脏器、肌肉组织和皮而进入周围的海水,由于海水具有导电性,而电极又与海水接触,因而形成了一个复杂的回路,在电流的作用下,鲨鱼立即失去了活动能力。

科学家发现,除了能觉察其他生物发出的细微电荷之外,鲨鱼还有味觉和触觉。最近,海洋生物学家们又发现,鲨鱼甚至可以觉察到地球磁场的变化。这一发现为证明海洋鱼类存在一个内部的“罗盘”系统引导它们辨别方位,提供了新的例证。

一些科学家认为所有的原始脊椎动物,包括人类祖先在内都具有电流感受能力。但随着它们的进化,哺乳动物、爬行动物、鸟类和大部分鱼类都丧失了这种能力。现在,只剩下鲨鱼和其他一些海洋生物,如鲟鱼和七鳃鳗等还仍旧保留着这种“超能力”。

“海中大熊猫”文昌鱼

在我国的厦门、青岛、烟台等地的浅海泥沙中,生活着一种世界著名的稀有“鱼”类——文昌鱼。据记载,文昌鱼最早是在福建的郡城文昌阁前方的海水里发现的,因此而得名。因其数量少而古老,被学术界誉为“海中大熊猫”。

文昌鱼体型细小,全身只有30毫米长,形状宛如一根小小的扁担。虽然它既像鱼又像蠕虫,但血统上跟鱼及蠕虫相差很远。18世纪发现文昌鱼时,生物学家先是把它归入了软体动物,后来又归入鱼类,其实这两种划分都不准确。最终为文昌鱼正名的是19世纪俄国生物学家、进化论比较胚胎学的开创人柯瓦列夫斯基。

18世纪末,法国的古生物学家居维叶把动物界分成了四门:脊椎动物门、软体动物门、分节动物门、放射动物门。他提出这四门不同的结构图案是一开始就存在的。照这种观点,脊椎动物就是脊椎动物,无脊椎动物就是无脊椎动物,互相没有关系。当达尔文的进化论为学术界公认后,人类不断发现动物进化在各阶段上的证据,但从无脊椎到脊椎这个进化过程一直没发现实证物种,而成为悬案。19世纪,俄国人柯瓦列夫斯基研究了文昌鱼的胚胎发育,这才找到了无脊椎动物和脊椎动物之间的失落的进化环节。

柯瓦列夫斯基发现,支撑文昌鱼全身的是一条原始的、尚未分节的脊索。要知道,脊索是脊椎的前身,脊椎动物在胚胎时期都出现过脊索。此外,文昌鱼没有头和心脏,仅有一条富有收缩能力的腹大动脉,驱使无色血液由后向前流动。而鱼类拥有一个一心室一心房的心脏,全身流动着红色的血液,并可携带丰富的氧及营养物质,从而加快身体的血液循环,使新陈代谢更加旺盛。由此可见,文昌鱼虽外形酷似鱼类,但它的身体构造和各种生理机能与真正的鱼类还存在很大的差别。柯瓦列夫斯基由此断定:文昌鱼是介于无脊椎动物与脊椎动物之间的过渡类型。1874年,德国动物学家海克尔根据柯瓦列夫斯基的研究,更正了前人的分类错误,把文昌鱼等动物和脊椎动物合并在一起而成立了一个新门——脊索动物门。后来,进化论奠基人达尔文在评价柯瓦列夫斯基发现文昌鱼地位的工作时说:“这是最伟大的发现,它提供了揭示脊椎动物起源的钥匙。”

据后来的科学家研究,文昌鱼早在5亿多年前就出现了,至今仍保持着古代的特性及原始性状。弱小的文昌鱼虽无自卫能力,但有惊人的钻沙本领。它总是栖息在江河汇合、透明度较高的浅海海底,平时很少游动,游泳时可保持每分钟60厘米的速度,连游50秒后会突然停下,沉入海底。它的摄食不是靠主动游泳去追捕食物,而是将身体埋入泥沙,只露出身体前端,依赖口部纤毛摆动形成的水流,将浮游植物和氧气带入口和咽部。它的消化系统比较简单,肠尚未分化,只是一条直筒。由于文昌鱼走上适应泥沙、少活动的进化道路,故未能成为脊椎动物的直接祖先。

文昌鱼在我国被发现以后,立即受到了科学家的重视,列为国家二级保护野生动物。但后来由于过度捕捞,让这种活“化石”的数量急剧减少,一度处于濒危状态。所幸的是,后来在厦门一个海区又发现了文昌鱼的栖息地,表明厦门仍然是我国文昌鱼的重要产地。

脊索动物门现存6万余种,占全世界动物种类的5%左右。脊索动物又分为头索动物亚门、尾索动物亚门和脊椎动物亚门。文昌鱼是头索动物亚门的代表动物;尾索动物亚门的代表是海鞘;鱼、蛙、龟、鸟、兽等都属于脊椎动物亚门。

“美人鱼”儒艮

“美人鱼”这个名字,对于很多人来讲可能并不陌生,在安徒生童话中就有关于它的美好描写。浩瀚无际的大海里真的生活着令人遐思的“美人鱼”吗?生物学家们对此一直争论不休。