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第20章 动物小实验(2)

在这只刚刚获得自由,在桌面上匆匆奔走的蚂蚁周围,用清水再画一个同样大小的水圈。请注意观察,这一次它是在徒劳往返多少时间后,作出爬上水墙游出去的决定的?不到1分钟。而当你使它第三次身陷水圈时,它仅用20秒钟左右就作出了判断:爬墙突围。有趣的是,当它第四次碰上水墙时,竟毫不犹豫地直冲水面而去。显然,这只蚂蚁的行为一次比一次带有经验性。

这是蚂蚁的条件反射的表现。第一次冒险的成功,给它以一新的刺激。第二、第三次冲出包围圈,加深了这一刺激,以致使它认为“遇到水墙只管冲过去就是了”。

通过这个小实验,你一定会对蚂蚁能在这么短的时间内形成如此明显的条件反射,留下深刻的印象。如果你有兴趣,第五次不妨用一片“汪洋大海”来包围这只蚂蚁,等它在水面上游得筋疲力尽时,用一小竹条帮它脱离水面,然后放回这大海中的孤岛上去,看看它恢复元气后又会采取什么行动。

知识延伸:

观察和研究动物的行为是一件很有趣也很有意义的事。这里再介绍一个表明蚯蚓有辨别电流方向本领的小实验。

准备一节正、负极各焊接着一根细导线的干电池。取一张练习簿大小的白纸,放到盛有清水的脸盆里,浸湿后即取出,平铺在桌面上。把一条事先挖到的蚯蚓放到白纸上,认清哪一端是蚯蚓的头部,哪一端是尾部。蚯蚓移动时,一定是头部先往前伸,拉长身体,然后收缩尾部。

把与干电池正、负极相连的导线,分别沿纸面慢慢移近蚯蚓的头部和尾部(移动时应保持导线与纸面接触良好)。此时你可看到蚯蚓收缩身躯,蜷曲成一团。让导线与纸面脱离接触,蚯蚓便伸展身子又开始了移动。现在,请你把与正极相连的导线移近蚯蚓的尾部,与负极相连的导线移近蚯蚓的头部,蚯蚓的反应便与刚才不大相同,它会把身体尽可能地伸长,直到沿正、负极连线方向成一条直线,且保持不动。你不妨反复变换与蚯蚓头部、尾部接近的导线的极性,便可发现它总是按上述规律作出反应,让人相信它有识辨电流方向的本领。

如果你想证实一下昆虫触角的嗅觉作用,还可做一个简单、有趣的对比实验。

捉4只蟑螂,把其中两只的触角剪去,关在一只火柴盒内。把另两只没剪去触角的关在另一只火柴盒内。2~3天后,准备两只空脸盆,在每只脸盆里相隔不远处,放上一点食糖和一点木屑。先把没剪掉触角的两只蟑螂放入一只脸盆中,你会发现它们摆动着头上的那对丝状触角,去碰碰食糖,又碰碰木屑,然后爬到糖堆上啃食起来。再把另两只触角已被剪掉的蟑螂放入另一只脸盆中。你会发现它们爬来爬去,碰到什么就啃食什么,甚至明明是在吃糖的那一只,过了一会儿又到木屑堆上吃了起来。显然,没有了触角,它们已无法分辨出什么是能吃,什么是不能吃的食物了。

萤火虫的秘密

操作难度:★★★

实验方法:

尽管人们很早就对萤火虫有好感,而且用它来为人们做事情。但是,对于它为什么会发光,那还是近代科学家才弄明白的。经过研究发现,萤火虫的腹部有发光器,这个发光器由发光层、反射层和透明层三部分组成。发光层里有几千个发光细胞,细胞里有荧光素和荧光素酶,荧光素酶能够使荧光素和氧化合而发光。发光层就好比是电灯泡里的灯丝,而透明层就好比玻璃灯泡,反射层就好比灯罩。那么,荧光素发光时所需要的氧气是哪里来的呢?

那是由发光器周围的气管供给的。氧气充足的时候,光就明亮;氧气不足时,光就暗淡,甚至不发光。这样就发出忽明忽暗的闪光来。

这种忽明忽暗的闪光对萤火虫生活究竟有什么意义呢?是用来照明吗?

不是。如果用来照明,“灯”就应该放在前面。汽车后面有个尾灯,是发信号用的。那么,萤火虫的光是从腹部发出来的,这个“灯”是“信号灯”吗?

它表示什么信号呢?请做做下面两个小实验,你就明白啦。

第一个实验:你用一张像图画纸那么厚的黑纸,做成一个圆锥形的纸筒。把纸筒的尖端剪去一点,成为一个极小的孔。把黑纸筒套在手电筒头上,用线捆紧。光线只能从纸筒尖端的小孔射出。

捉一只萤火虫,用棉线捆在稻秆上。在萤火虫发光的时候,打开手电筒,让细光柱照萤火虫的头部,结果,它的“小灯”就熄灭了;手电筒一关,“小灯”又亮了。如果用手电筒的光照它的身体,就没有这种反应。看来,萤火虫的头部是感知光线的重要部位。

第二个实验:捉一些没有翅的萤火虫,放在小笼子里,把小笼子挂在草地上方的树枝上。当萤火虫发出荧光的时候,就会招来一些带翅的萤火虫,它们也一闪一闪的开亮自己的“小灯”。

我们知道,大多数种类的萤火虫,雌虫没有翅,只有雄虫有翅。可见,亮“灯”是雌雄虫互相联络的信号。

知识延伸:

科学家研究证明:萤火虫的闪光,实际上是用来招引异性的一种“灯语”,有点像水兵在舰艇上使用的“旗语”。

美国科学家研究了130种萤火虫,根据它们发光的规律,共分成了4个类型。在每一种类型里,雌雄虫的发光又有自己的特点,当雄虫发出闪光的时候,雌虫就会发出一定的信号来回答,对方“明白”了,雌雄虫才靠近完成婚配。

萤火虫发出的光是一种冷光,它不会产生热。科学家根据萤火虫的发光原理,已经成功地制出了能发冷光的荧光粉,涂在日光灯管的内壁上。日光灯的灯丝通电以后,温度较低,只有40多℃,消耗的电能也很少,而发光效率却是白炽灯的四五倍。所以,日光灯受到人们的欢迎。

蛾子相会

操作难度:★★★

实验方法:

绝大部分蛾子是夜间活动的。雌雄蛾子在夜空飞来飞去,准确无误地寻找配偶的现象,令人惊异。那么,它们是怎样找到对方的呢?

原来,不少动物都有一种神秘的联络信号——能够传递各种“语言”的气味。科学家认为这是世界上最古老的无声“语言”。现代科学家把这种传递信息的物质叫做信息素。信息素有许多种,跟繁殖有关的信息素叫做性外激素。

雌蛾在夜间飞舞的时候就会放出这种性外激素,雄蛾在几里甚至几十里以外都可以嗅到这种激素的气味,纷纷赶来相会。

早在几十年以前,法国著名的昆虫学家法布尔,首先发现了雌雄蛾子相会的秘密。当时,法布尔养了许多种昆虫,就在他的一只养虫笼里羽化出一只雌孔雀蛾,它是一种大型美丽的蛾子。这天晚上,他刚刚入睡,屋里却热闹起来,一下子飞进来许多雄孔雀蛾,它们有蝙蝠那么大,在屋里到处乱闯。

一个晚上居然飞来40多只,闹得法布尔全家无法睡觉。他看了半天才弄清楚,原来这些雄蛾是跟笼子里的雌蛾来相会的。一连几天,每个晚上都有一些雄蛾来跟雌蛾相会。

法布尔天天观察着,并且做了一些试验,进一步探索雄蛾找到雌蛾的秘密。最后,他发现雄蛾不是用眼睛看到雌蛾的,而是闻到了雌蛾发出的一种气味,雄蛾就追寻这种气味准确地找到了雌蛾。

雌蛾的气味是从哪里发出来的?在法布尔发现雌雄蛾相会的秘密以后的几十年中,人们一直在研究这个问题,直到几年前才弄清楚:在雌蛾腹部的末端有个腺体,能释放出一种叫做性外激素的化学物质,是它的气味把雄蛾从几里地以外招引过来的。

如果你有兴趣,想重复一下科学家的实验,就请你照下面的方法去做,造个假雌蛾,把真雄蛾招引来吧!

第一步,采蛹。采来一种蛾子的雌蛹(雄蛹腹面末两节的节线呈水平状,雌蛹腹面末两节的节间线呈倒“V”形)25个,放在一个广口瓶内进行饲养(把瓶放在温度和湿度合适的地方)。

第二步,配制性外激素的酒精提取液。在蛹羽化成蛾子的第二天夜间两点钟(这时雌蛾分泌的性外激素最多),把雌蛾的腹部末端三节剪下来,放在盛有5毫升95%浓度的酒精里,密封好,至少要浸泡2天。使用以前,要用玻璃棒或干净的木棍把浸在酒精中的雌蛾腹部捣碎。

第三步,做个假雌蛾。取一小张吸水性强的纸片,剪成雌蛾形状。

第四步,夜晚把浸有雌蛾腹部的酒精,滴在假雌蛾纸片上,挂在窗前,不久就会有雄蛾飞来。

因为假雌蛾的“身上”沾有真雌蛾的性外激素,雄蛾是追寻雌蛾性外激素的气味找来的。

知识延伸:

现在,农业生产上用这种方法来防治害虫。农民用泡沫塑料小块,浸上某种农业害虫(如粘虫)的雌性外激素,然后每隔一定距离抽放一块,这样就可以在一定范围内使雄粘虫蛾飞向塑料小块,而跟真粘虫雌蛾错过相遇的机会(一般雄蛾比雌蛾羽化早)。这样可减少粘虫的产卵量,达到消灭害虫的目的。在缺乏电力供应的偏远山村,用这种方法代替黑光灯诱集捕杀蛾类害虫,更有实用价值。

稻瘿蚊是我国南方水稻的主要害虫之一。用其他方法防治比较困难。1975年,广东昆虫研究所做了性外激素诱集雄瘿蚊的试验,效果比较好。他们在一个直径35厘米的水盆诱捕器里,放两只未交尾的雌瘿蚊。一个晚上可诱集851只雄瘿蚊,最多时可诱集1300只。诱集范围方圆60米。

据研究,一只雌蚕蛾虽然只分泌0.005~1.0微克的性外激素,但是它能诱集100万只雄蚕蛾。

目前人们已查明了100多种昆虫信息素的化学结构,以及信息素所引起的昆虫不同的行为特征。

鸡也能辨认红绿灯

操作难度:★★★

实验方法:

马戏团的动物在舞台上表演的时候,个个都很听话,一切动作都能按教练的指挥来完成,十分逗人喜爱。

这种动物的杂技表演,还是我国的传统节目哩!据古书记载,在宋朝的时候,杭州的动物杂技表演就很受欢迎。当时,杭州的训练人员把龟、鳖、泥鳅、鱼之类的水生动物养在一个大水池里。表演的时候,教练在池边叫某种动物的名字。叫到哪个,哪个就浮到水面上来。这时候教练又加上敲铜锣的节拍来作为信号,每个动物戴上一个假面具按照节拍而舞起来,舞毕沉回水底。教练对每一种动物的表演都是经过千百次成功和失败的训练,最后才取得成功的。

国外也有这样的事实。1904年夏季的一天,在一个德国农民的院子里,有一匹名叫汉斯的枣红马正在表演算算术。人们喊道:“15减9是多少?”

马抬起了它的一只前蹄开始蹴地,一、二、三、四、五、六,就停住了。接着人们又出了简单的加法、乘法、除法,汉斯都会做。

现在,我们也可以训练一些动物来表演某个动作。下面向你介绍一个公鸡“辨认红绿灯”的训练过程。

选择一只当年的、体重250克左右,活泼、健康的小公鸡。然后,做一个养鸡和实验用的木箱子。

训练分为三步来进行。

第一步,把鸡放进木箱以后,头两天,让鸡先熟悉环境。每天喂三次,每次都先在茶缸里放上三粒高粱(或稻谷、玉米、大米等鸡爱吃的食物)。

鸡吃完这三粒粮食以后,马上把食盘外侧的已经放好食物的食槽旋转到箱内去,让鸡好好吃一顿。这样经过一两天,鸡就熟悉了茶缸、食盘、水碗等的位置了。

第二步,从第三天开始,每次喂食以前,先开亮绿灯,大约10秒钟,在茶缸里再放三粒粮食,鸡吃完以后,马上再把装有食物的食槽旋转到箱内。

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