拟态——神奇的自然礼物

康乐

    ①当你在森林小径散步时，可能会看到一片不起眼的枯叶，但你的脚还没有踏上去，“枯叶”却突然飞起，瞬间变成一只闪耀着墨蓝色光泽的美丽蝴蝶。它翩然飞去，很快就消失得无影无踪——原来是罕见的枯叶蝶。

    ②你或许还会看到一只虎甲在路上迅速跳动，细看却觉蹊跷——“虎甲”竟然长着超长的触角！原来这是一种螽斯①的若虫②，它模拟虎甲的体色、外形和跳跃行为，以防被猎食。直至完成最后一次蜕皮，它就会成为一只巨大的螽斯，前翅宽阔，脉络清晰，像一片树叶。

    ③这就是大自然里奇妙的拟态！

④拟态，表现为一种生物与另一种生物或周围自然界物体的相似性，这种相似性很高，简直难以分辨，可以保护其中某一物种或两个物种。这种相似性可表现在外形、颜色、气味、鸣声和行为等方面。拟态非常神奇，也很常见，在动物、植物和真菌界都存在，也吸引了很多科技工作者探究其原因和机制。

⑤已有的科学研究认为，一方面，大自然的“进化接力赛”促进了不同物种之间互惠互利的协同进化，导致了拟态；另一方面，为了适应相似的选择压力而导致的平行进化也会促进拟态的发生。研究者推测导致拟态的生物机制可能是这样的：第一步是与调节形态变化有关的修饰基因发生突变；第二步是具更小表型影响的基因受到了选择，导致相似性程度增加。事实上，亲缘关系很近的动物并不都采用拟态的对策适应环境。相似的基因组为什么能产生如此大的表型变异和分化？更多物种的拟态及其机制仍等待着我们去发现和探索。

    ⑥拟态是生物多样性的重要表现形式，是大自然的馈赠，让我们的世界更加神奇、复杂和美丽，使自然生态系统更加稳定、多样和有序。拟态的美学特征也经常让我们深感意外，同时也让我们领悟到它存在的道理，从而激发我们的好奇心。

                             （选自《大自然》总第183期，有删改）

【注】①螽（zhōng）斯：一种昆虫。②若虫：蝗虫等不完全变态的昆虫，在卵孵化之后，翅膀还没有长成期间，外形跟成虫相似，但较小，生殖器官发育不全，这个阶段的昆虫叫做若虫。

                                                                                                                                            氢动力汽车
        ①如果未来有一天，汽车不再燃烧油料，你也许会以为这是科学幻想。可是随着科技的发展和巨大市场利润的刺激，这种工业神话正在成为现实。
　　②谁都知道汽车是燃烧汽油、柴油等燃料的，由于人类一百多年的疯狂使用，这些不可再生的资源正面临枯竭的威胁，终有一天，汽车会无油可用。同时，它们燃烧后产生的一氧化碳、二氧化碳等，每天都在制造着污染，并加剧了地球的温室效应。要想改变这种困境，唯一的出路在于找到既环保又可再生的替代性能源。
　　③美国通用汽车公司目前认定的可替代性的能源是氢。该公司已经研制出“氢动力燃料车”，称作“氢动力概念车”。该车造价极高，但物有所值，它实现了零污染。负责“氢动力概念车”项目的总工程师对这种车做了这样的判断：“我们正在进入汽车时代的一个新纪元，氢能源替代石油能源是人类在未来最合乎逻辑的选择。”
        ④氢能源的开发技术是氢动力汽车最终走进寻常百姓家的关键。氢能源不像埋藏在地下的石油，只要简单开采，再经过提炼就可使用。虽然氢无处不在，比如，水就是由氢和氧两种元素构成的，但是把氢提取出来制成液态，并安全地存储和使用，成本是非常高的。要想大规模获取液态氢，目前的开发成本是以“亿美元”为计算单位的。然而它的市场前景十分可观，一旦攻克了大规模获取液态氢的难题，人类在21世纪就会迎来一个崭新的汽车时代。

“石油植物”领衔燃油新时尚

       ①近年来，作为代替石油的燃料，人们倾注的热点最多的是“生物燃料”。“生物燃料”是以甘蔗或玉米等为原料，制造出用于汽车的燃料。人们也把这类可以直接生产工业用燃料油或经过发酵、加工可生产出燃料油的植物，统称为“石油植物”。

       ②那么，利用石油植物生产的生物燃料与汽油相同吗？不管使用什么原料，如果能够生成乙醇，则其性质是一样的。换言之，不管玉米还是甘蔗，还是其他石油植物，如果生成的是生物乙醇，那么，原材料的差异是不会影响性质的。

       ③生物乙醇燃烧时产生的能量约是汽油的60%，所以，掺合到汽油中的生物乙醇越多，每单位体积释放的能量越少。例如，掺合了10%生物乙醇的混合汽油与普通的汽油相比，混合汽油释放的能量只是普通汽油的96%。这个数字反映在燃料消费率上，也就是说，通常的汽油能够行使100千米，同量的混合汽油只能行驶96千米。

       ④在成本方面，生物燃料的成本比汽油要高。因为生物乙醇必须经过播种、培育、收割、加工等阶段。但石油是不可再生的能源，一旦用尽，便不能再生，它的枯竭是不可避免的。而生物燃料可以通过栽培、种植，能够无止境地重新生产。

       ⑤由于温室气体二氧化碳的不断增多，全球不断变暖，人们越来越多地关注生物燃料，希望使用生物燃料代替石油，以此减少温室气体二氧化碳的排放。那么以生物乙醇为例，1千升生物乙醇究竟能够多大程度削减二氧化碳呢？从整个地球来看，每千升生物乙醇可减少的二氧化碳的排放量为1094千克。使用生物燃料不仅能减少化石燃料的消耗，还能减少化石燃料燃烧时排放的二氧化碳呀。

       ⑥石油植物是新一代的绿色洁净能源，在矿物质能源给当今生态环境带来严重污染的情况下，应用石油植物对保护环境十分有利。石油植物全身是宝，它不仅能在生产过程中消耗二氧化碳、降低温室效应。它们还可以通过生物分解，避免对土壤、地下水的污染。其次，这种植物不含碳化物，不会污染大气，不会形成酸雨。种植石油植物不仅可阻住土壤的流失，还可以重新建立新生土壤。石油植物分布面积广，属于可再生资源。若能因地制宜地种植，完全可以实现就地取材，化木为油，省却了矿物能源勘探、钻井、开采等过程，也减少了产油区与工业区之间的长途运输、管道运输等，大大降低了成本，易于普及推广。

       ⑦开发石油植物，还将逐步加强世界各国在能源方面的独立性，减少对石油市场的依赖，可以再保障能源供应、稳定经济发展方面发挥积极作用。

       ⑧石油植物的开发，是解决未来能源的有效新途径之一。生物质能源将成为未来可持续能源的重要部分，随着石油的日益稀缺和技术逐步提高，50年后“石油植物”将改变地球的能源结构。

       ⑨如今，美国种植的石油植物已扩展到10万公顷，产量超过500万吨。菲律宾种植了1万多公顷银合欢树。瑞士也准备种植10万公顷石油植物，帮助解决每年50%左右的石油需求量。

       ⑩随着世界各国积极行动起来，大面积种植石油植物，相信不但能抑制地球变暖，我们还将看到地球上空越来越清澈的蓝天。

昆虫般大小的机器人

    ①一部分研制机器人的专家认为：下一步的研究方向主要是机器人的大小，未来机器人的大小应该和昆虫相仿。

    ②大型机器人需要沉重昂贵的发动机和大量的动力消耗，需要接合的手臂和数千米的连线。控制所有这些硬件又需要数平方英寸的微晶片。而如果机器人的这些部件组装起来只有昆虫那样大小，那么它的造价不但会便宜得多，它所能从事的工作也会给人类生存带来很大影响。

    ③一般说来 ， 目前机器人所能做的工作都可由相应的机器来取代。与工厂中固定的有强大动力的机器相比，许多工作由机器人来做不如留给相应的机器去做。但是小机器人所能做的工作却不是机器所能完成的，这正如微型飞机比大型飞机更适合用来观测农场作物的生长情况以及控制自动灌溉和施肥系统一样。比如只有微型机器人，才能沿着患者的血管，进入变窄了的冠状动脉去排除血管壁上沉淀的胆固醇，从而解除病人的危险。

    ④当然，就目前的情况来看，这种说法未免言过其实。不过研究人员确已成功设计出一种能进入煤气或自来水管道去修补裂缝或漏洞的微型机器人。这种机器人进入管道之后，可用自己的身体测量经过地方的电导，一旦测不到这种电导，就表明那里存在着裂缝或漏洞。于是该机器人便作出“自我牺牲”，用自己的身体来把裂缝或漏洞堵上。

    ⑤如果许多这样的微型机器人通力合作，其功用更是一般机械所无法比拟的了。比如说战场上可使用微型机器人兵士。这些“兵士”可轻易地偷偷爬过或飞过战场，而不被敌方的雷达系统发现，因为它们体积微小，且可超低空飞行（乘微型火箭）．一旦越过敌人的防线，它们便可成为摧毁敌方设施的生力军，就像毁掉农作物的蝗虫一样。

    ⑥这种昆虫般大小的机器人目前已不再是科幻小说里的主人公。当然要它们在现实生活中出现，还需克服一系列技术上的障碍。其中主要是如何把现在机器人所用的齿轮、杠杆、曲柄、弹簧和其它机械部件缩小到比头发丝还细的程度，同时把传感器、电动机、控制计算机及其他系统装配到一块微晶片上。

    ⑦当然目前制作微型动力部件的技术还处于刚刚研制阶段。1988年初加利福尼亚大学伯克利分校的一个实验室的工作人员，制造出了只有1/5毫米长的带连接部件的曲柄和齿轮。这种齿轮的轮只有红细胞一般大小。新泽西州美国电报电话公司贝尔实验室的专家们已经研制出了比蚂蚱颚还要小的钳子。该实验室还研制出了只有半毫米大小每分钟24000转的气功涡轮机，其转速比许多喷气式飞机的发动机还要快。机器人微型化的另一个问题是动力问题。为微型机器人提供动力的装置要比电池小非常多才行。不过，微型发动机的研制工作也取得了令人鼓舞的进展。

    ⑧微型机器人的大量生产恐怕还不是近年之内能办到的事情。然而，一旦这种机器人能批量生产出来，它们在科研和生产中所起的作用将是无法估量的。

让地球人烦心的“太空杀手”

    ①当人类进入 2l 世纪后，一个新的“太空杀手”正在悄悄地向着地球飞来。它，就是直径为 270 米的小行星——阿波菲斯。

    ②对于目前的地球来说，这个阿波菲斯可以说是最为严重的威胁。前段时间，俄罗斯科学家对这颗小行星的飞行轨迹重新进行了计算。计算结果显示，阿波菲斯最早将于 2029 年 4 月 13 日逼近地球，届时，

它与地球之间的最近距离仅有 3.8 万公里。我们知道，月球是离地球最近的星球，而从月球到地球之间的最小距离至少也有大约 36 万公里。由此可见，3.8 万公里的距离对地球来说，实在是太危险了。因为地球本身就是一个巨型磁体 ，由于地球的引力，阿波菲斯从 3.8 万公里处的近地点突然向地球奔来的可能性是不能排除的。

    ③那么，如果它真的向地球冲过来，将会出现什么样的后果呢？科学家为我们描绘 出了这样一番景象：假如阿波菲斯以每秒不低于 16 公里的速度砸向地球表面的话，在它触地的一刹那，其释放出的能量则相当于成千上万枚原子弹同时落地爆炸，随之而产生的巨响声远远超出人类耳朵所能承受的分贝级别。紧接着，强劲的冲击波便朝着四面八方横扫过去，在方圆数百公里至数千公里范围内的所有城市和乡村顷刻间便会灰飞烟 灭。与此同时，因小行星高速撞击地面后所扬起的巨量尘埃，则会迅速弥漫到整个大气层内。可以这么说，如果它砸中了美国的某个地方，那么整个北美洲就会瞬间变成无人区。

    ④如果它没有落到陆地上，而是直接掉到海洋中，在海底的落点处将会形成一个深度为 3 公里、直径为 8 公里的漏斗状或喇叭口状的巨型“弹坑”。与此同时，令人恐怖的海啸波会带着让人感到无比惊悚的魔鬼般的吼叫声向四面八方汹涌地扑去，在其前进的路途中，任何胆敢“阻挡者”都会立即被几百米高的巨大而飞速的海浪撞得粉身碎骨。在大洋四周的沿岸地区，将会有几百万甚至几千万人死于非命。

    ⑤不过，根据俄罗斯科学家的计算结果来看，这颗陨星与地球相撞的概率很小。但这是因为在对阿   波菲斯的飞行轨迹进行计算时没有将非引力加速度，也就是雅可夫斯基效应这一重要因素纳入其中。雅可夫斯基效应指的是，当小行星暴露于太阳光照之下的时候，它的一个面会受热升温，导致热量辐射相应增强，这将会产生微弱的推进力。这种力虽然很小，但是当它作用于小天体的时候，足以对其飞行轨道产生重大的影响，所以，如果把雅可夫斯基效应考虑在内的话，那么从 2029 年再过七年，也就是到了 2036 年 4月 13 日这天，阿波菲斯就有可能与地球碰撞。

    ⑥因此，俄罗斯政府已经制定出了一项计划，打算在 2020 年将一台特制的重力牵引机发射到阿波菲斯这颗小行星上去，通过地面遥控操作强行改变其飞行轨迹，从而达到彻底消除任何一丝安全隐患的目的。（有删改）

      ①当下青年人在交往中流行探索人格：“你是i人还是e人？”意思是你的人格特质是属于内倾性（i）还是外倾性（e）？那么，（甲）____  ？

      ②它来自一种测量人格的工具——迈尔斯——布里格斯类型指标，简称MBTI。这是由心理学家布里格斯母女研发的。

      ③心理学家荣格曾把每种人格特质描述为对立倾向之间的平衡，最有名的对立倾向就是外倾性和内倾性。外倾性是指将注意力指向外部，关注周围的人和事，在人群中感到兴奋、精力充沛；而内倾性是专注于自己内心的想法和感受，独处的时候感到自在。

      ④布里格斯母女以荣格的理论为基础，划分出注意力方向、认知方式、判断方式、生活方式等四个维度，每个维度还有两个方向，以此衍生出16种不同倾向的人格模式。

      ⑤很多年轻人在接受MBTI测试之后，会问：“（乙）____？”

      ⑥其实，不同人格类型并没有好和坏之分，只是显示了不同。如果理解和接受自己与别人不同，也就能够用不同的视角理解别人。

      ⑦例如，在很多文化中，外倾者更受欢迎，内倾者更害羞、不善交际。但内倾者比外倾者更清楚自己的想法和感受。两者都可以发挥自己的优势。比如很多作家、科学家都是内倾型，而销售岗位更适合外倾型的人。

      ⑧（丙）____？首先是先天的。心理学家发现，个性气质的差异有可能是由大脑中的化学物质的平衡来决定的。一项关于羞怯的研究发现，新生儿出生第1天对刺激的反应程度就已经有差异了。大部分婴儿在面对新刺激时比较平静，但有10%的婴儿非常拘谨，另外有10%的婴儿显得比较大胆。11年后再次测试，他们还是表现出相同的气质。

      ⑨先天性的人格倾向只是一个影响因素，后天的文化环境以及自己的认知同样有影响。例如，亚裔美国人有60%的成年人认为自己是羞怯的，但犹太裔美国人中，这一比例只有25%。这就是文化影响的结果。“鞭策多于鼓励”等文化理念使华裔儿童更倾向保守、低调，而犹太裔更接受任务失败的儿童，鼓励儿童竭尽全力地向外探索。

      ⑩在浩瀚的宇宙中，我们的人格就像雪花一样，是独一无二的，姑且就把“i人还是e人”当成社交娱乐，不必奉为圭臬①。相信自己，无论具有什么样的特质，都能找到适合发挥自己特质的环境，都拥有人生的无限可能性。

【注释】①奉为圭臬：把某些言论或事物当作准则。