树木空心之谜

    很多大树随着年岁增长，树心会慢慢腐烂，最后成为空心，威胁大树的生长。在干燥的北方，空心树比较常见，如曹雪芹纪念馆前的歪脖子老槐树，北京植物园龙王庙前的老槐树等。

    事实上，树木空心不止发生在北方我们所熟知的老槐树、大青树或常见的大树中，在水热丰沛地区，树木的空心现象也很严重。亚马孙热带雨林中的树木有37%的空心率；澳大利亚稀疏草原上66%～89%的物种会发生空心，在这里，有的树干空心直径达到整棵树木直径的50%。

    从树木的生长环境与自身生长特征来看，潮湿的原始森林中空心数最多，那么，这些树木为什么会空心了呢？

    1976年，生态学家丹尼尔•扎森发表了一篇名为《为什么热带树木的心会腐烂掉》的文章，提出了营养循环利用理论，认为空心现象是树木对生长环境采取的一种适应性策略，空心乃自然界“无用之用”的体现。树木因为闪电、火烧、真菌侵扰或动物啃噬之后，内心慢慢腐烂，营养物质逐步流到植物根部，被循环利用，树干形成空心。

    扎森对树木空心“无用之用”的解释，听起来好像很合理，但细细思之，当树木中心在微生物或动物作用下慢慢腐烂的时候，营养首先被白蚁等昆虫大量获取。然后，腐烂的树心里面最重要的部分被雨水冲刷到地表的土壤里，这些到达地表的营养则会被浅根的草本植物获取，并不能到达大树的深根。此外，若树木空心是一种适应性策略，理论上，空心木应该能吸引很多分解者和啃噬者，但事实并非如此，那些倒下的非空心树木更受真菌和动物们的青睐。所以，从树木的生长环境方面考虑，营养循环利用的理论是站不住脚的。

    最近，英国科学家在《生物学快报》上发表一篇名为《为什么那么多树是空心的》的文章，否定了扎森的营养循环利用理论，并认为树木在其生长过程中，为了节省能量而选择牺牲身体的一部分，从而造成了空心现象。对于一些粗矮的古树来说，保护树心可能并不是一种经济的选择。因为，树干外周的树皮是用来运输水分、矿物质的，对于较大的树木来说，要维持外周树皮的正常工作每年通常要耗费5%～13%光合获取的能量。为了节约能量，有些树木便舍“内”求“外”，树干中间因缺乏营养而形成实心，这样的实心既不能储存能量也不能传输物质，化学防御物质也没法更新，因此抵抗能力降低了，自然容易受到真菌和动物的侵蚀而腐烂，造成树木空心。

    此外，从树木物理稳定性考量，高大树木的水平侧枝通常比直立的主干更能忍受高强度的拉力。因此，水平侧枝通常生长更加强壮，更耐真菌和动物腐蚀一些，不易发生空心。硕大的侧枝同时会将拉力施加在空心树木的外周，树木空心的现象或许还能合理解释为什么树皮外周比树心结构复杂……

    关于树木空心的谜题还有很多种解释，不过，至今仍然没有更权威的说法。有人可能还会问，为何有的植物（如伞树或竹子）的茎干生来便是空心的呢？想要回答这个问题，还得等待新的科研结果。

人类捕鸟，灾难其后

    ①湖南省新化县槎溪镇鸟坳村位于千年鸟道的罗霄山脉，是候鸟南飞的必经之地，近年来，这里已成候鸟迁徙路线上的一个断点。难以计数的候鸟丧命于此。有当地村民表示，有一天打下来的鸟就足有1吨。这条迁徙路线上，大多是小型鸟，每只只有100克左右，1吨差不多就是10，000只野生鸟。

    ②多么令人惊心动魄的残忍和数字！殊不知人类的好日子很大程度上是通过鸟类的多种功能和作用来实现的。

    ③世界上85%以上的鸟类可以程度不同地捕食害虫，即便是小小的麻雀每年也能捕食许多害虫。燕子能吃苍蝇、飞蛾和蚊子；啄木鸟能吃天牛幼虫；灰喜鹊能吃松毛虫等。1只大山雀在繁殖季节每天喂小鸟100余次，平均每窝按3只小鸟喂食，再加上大鸟自己的捕食，一天能消灭害虫400-500条，一窝大山雀在喂养幼鸟期间就可消灭害虫10000余条。在欧洲1000只紫翅椋鸟在繁殖期间能消灭22吨蝗虫，而1吨蝗虫一天的食物量与2500人一天的食物量相当。猫头鹰和鹰等猛禽大多以老鼠等啮齿类动物为食，对控制农业、林业鼠害以及危险疫病的传播，有着重要的贡献。猫头鹰的食物中99%是啮齿类动物，1只猫头鹰一个夏季所消灭的老鼠，相当于保护了1吨粮食；1年所吃掉的老鼠等于保护了一两万斤粮食。以此观之，每年鸟儿吃掉害虫保护的粮食足以供给地球上的人们吃好几个月。

    ④鸟儿能够维护生物多样性，它们与其他动、植物共同生活、相互依存。每消失一种鸟类，意味着与其伴生的90种昆虫消失，35种植物消失，2至3种鱼类消失。在鸟类与植物的共生关系中有一种特别重要的依存关系，即许多植物的种子是靠鸟类来播散的。雁鸭类、鸠鸽、啄木鸟、乌鸦等，是植物种子的重要播散者，而且，很多植物种子经过鸟类消化后，更容易萌生和成长。蜂鸟、食蜂鸟、太阳鸟、啄花鸟、锈眼鸟、鹦鹉等鸟类嗜食花蜜，对有花植物的传粉有重要而不可替代的作用。

    ⑤与渡渡鸟一样，大颅榄树也是毛里求斯的一种珍贵特产。但是渡渡鸟灭绝后，大颅榄树也渐渐稀少，最后彻底消失了。今天人们才知道，大颅榄树的种子必须靠渡渡鸟消化过后才能发芽，没有了渡渡鸟对大颅榄树种子的首先孕育和催化，大颅榄树就再也不会生儿育女和繁衍后代。由此，我们不难看出某种鸟类的灭绝与植物乃至人类的生存的关系。

    ⑥海鸟眼睛的盐腺，能把喝下去的海水中的盐分排出，据此人们就能把地球上占总水量97％的海水进行淡化。未来飞机的设计可以模仿蜂鸟实现垂直起降、空中悬停及掉头等特性。还有一些鸟类能飞越几千米的高空而保持脑血管供血畅通，不会缺氧，这也为人类提供了在供氧不足的高原环境中正常生活和延长生命的重要线索。

    ⑦鸟类每天吸入大量的空气，进食相当于其体重的食物。在呼吸和进食的同时，鸟类具有较强的富集有害物质的功能，空气和食物如果被污染，通过收集和分析鸟类胃内容物的方法，就可知道环境的污染状况。

    ⑧鸟类被直接利用那就是为人类提供衣食、医药、役用和观赏等生活之需等，事实上今天的人类几乎已经离不开鸟类。

    ⑨现在已知的鸟类有9775种，其中约4000种是候鸟。在这9775种鸟类中已有1212种灭绝，占所有鸟类的约1/8，此外，还有179种鸟类面临严重威胁，344种面临高度灭绝危机，688种鸟类目前已非常罕见。

    ⑩随着人类对自然资源的大量挥霍以及对生物栖息地的不断破坏，人类身边的自然世界正在恶化和消失。鸟类濒临灭绝的原因中，栖息地破坏和改变占60%，人类捕杀占29%，外来物种竞争、国际贸易、污染等占11%。破坏环境和大量捕杀鸟类，最直接的后果是人类将要忍饥挨饿。而每消失一种鸟类，意味着大量的植物和动物也消失，甚至殃及鱼类。例如，每两种鸟类灭绝，必然有一种哺乳动物随之消亡。失去了这些为数众多的生物资源，人类的生存将变得越来越拮据。更严重的是，如果大量植物随着鸟儿的消失而灭绝，人类生存就会陷入万劫不复危机。

    ⑪人类不是不可以利用鸟类来满足人们的生存需求，但与此同时也需要积极地保护鸟儿的生物多样性资源。正如人与人体内的微生物群落的关系一样，人与包括鸟类在内的其他动物和植物同样也是一个共生体，如果类保护包括鸟类在内的其他动物和植物，人类也就在为自己铺就永续生存之道。保护鸟类和其他动植物，也就是在保护人类自己。

团雾——高速公路上的幽灵

    有关人员在分析高速公路上事故的发生原因时发现，造成严重交通事故的“杀手”主要是雾团。

    什么是雾团？从气象学意义上讲，团雾的本质也是雾。受局部地区微气候环境的影响，在大雾中数十米到上百米的局部范围内，那些雾气更“浓”、能见度更低的雾，就是团雾，秋冬季昼夜温差较大、无风的夜间或是清晨6-8时，较容易出现团雾。团雾的形成，与局部小气候环境关系密切，其易出现的地域一般为地势低洼、空气湿度大的地区。另外，雨后山区的高速公路地段也较易出现团雾。这些地区出现雾团的前提条件时昼夜温差大、无风。

    与普通的雾相比，团雾具备以下几个特点：第一，与大雾弥漫有所不同，团雾的势力范围比较小，就像一朵落在地上的云彩，团雾似的，四顾朦胧，团雾以外，视线良好；第二，团雾内能见度很低，一般只有10-20米；第三，团雾覆盖范固呈分段形态，有的地方雾很少，有的地方雾很浓；第四，团雾的覆盖面积大小不一，大的团雾覆盖区域长约5000米，小的团雾覆盖区域长度仅有1000米。

    雾团的危害非常大。人们行驶在雾团外围，可以感觉视线还好，一旦进入雾团，能见度会急剧下降。团雾因其飘浮不定和能见度低的特点，而被称为“高速公路杀手”。高速公路上的团雾，往往与重特大交通事故相伴发生，严重威胁着人们的生命财产安全。 

    团雾的危害是怎么产生的呢？

    首先，团雾的特性造成了其在高速公路上多发。团雾不仅能在大雾天气中现身，就是在天气状况良好的情况下，也有可能在局部区域内出现。

    其次，驾驶员视觉的明暗适应特性不佳，驾驶员在由明朗路段一下子进入团雾路段时，周围环境的能见度大幅降低，人眼不能迅速适应，视力无法得到及时恢复，由此造成反应滞后，导致交通事故多发。

    再次，人类的知觉会因参照物的不同而产生错觉，使得团雾路段内交通事故多发。当车辆在高速公路上由明朗路段驶入团雾路段时，虽然驾驶员会本能地采取制动措施以降低车速，但往往会因为知觉错觉，低估进入团雾路段的车速。这就非常容易使前后车发生追尾。

    最后，人类的反应特性也是团雾路段内交通事故多发的原因之一。在车辆行驶过程中，驾驶员接收到各种各样的交通刺激信号，并对其中影响交通安全的信号做出反应。选择反应时间的长短，与刺激信号的辨别难度有关，辨别难度越大，反应时间越长。当车辆驶入团雾区后，四周白茫茫一片，降低了车辆给驾驶人的刺激强度，增大了驾驶员的辨别难度，使得他们很难从周围的环境中把车辆辨别出来，也就是使驾驶人的反应时间变

    此外，还要考虑驾驶人超速行驶、疲劳驾驶等交通违法行为，这些因素与团雾区能见度低的负面效果相互叠加，这也是造成团雾路段内交通事故多发的原因。

    目前，气象部门和交通部门已经联手开展雾团的监测与预报工作。

地球上的水是哪里来的？

       ①地球上有很多水，从外太空看，就好像是一个大水球。那么地球上的水是从哪里来的呢？

       ②我们先说一下水的形成：一个氧原子和两个氢原子合成一个水分子，二氧原子和氢原子在宇宙中是普遍存在的。太阳系的行星、卫星、彗星都有水，甚至星际尘埃物质也有水分子。所以地球在形成之初，其本身乃至外国都有水的存在，不过可能是气态的。

       ③当然，在最初的时候，地球上的水并没有现在多，那么这些水主要来自哪里呢？2006年，美国哥伦比亚大学的天文学家发布报告，宣布在小行星带靠近木星轨道的位置发现了彗星族群，他们推测这些彗星可能是地球上海洋水的来源。

       ④小行星开始形成的时候，在距离太阳2.7天文单位的地区，形成了一条温度低于水的凝结点线——雪线，在这条线之外形成的星子能够积累星际尘埃中的水分子，并凝结成冰。在小行星带生成的彗星都在这条线之外。这些彗星受到外国木星强大力场的影响，开始在太阳系游荡，一旦来到地球轨道附近就会被地球捕获，这样带来了大量的水。由此这些彗星就成为影响地球水形成的主要因素了。

       ⑤也有科学家认为地球上的水是太阳风的杰作。首先提出这种观点的科学家托维利，他认为太阳风到达地球大气圈上层，带来大量原子核，这些原子核与地球大气圈中的电子结合成氢原子、碳原子、氧原子等。再通过不同的化学反应变成水分子。这种通过太阳风形成的“宇宙水”以雨、雪的形式降落到地球上，成为地球上水的来源之一。据估计，在地球大气的高层，每年几乎产生了1.5吨这种“宇宙水”，在地球45亿年的历史中，形成67.5亿吨。然而与先今地球表面的水贮量1.3860x10³亿吨相比，依然是九牛一毛。

       ⑥我们了解了这些水从哪里来的那么为何这些水到了地球就能以液态的形式存在呢？其关键在于星球表面的温度。在地球上温度通常在0—100摄氏度之间。有的星球如金星，表面温度达到400多摄氏度，远远超过了水的沸点，所以没有液态；有的星球如火星，表面温度达到零下四五十摄氏度，低于水的冰点，即使有水也冰冻了，所以不会有很多液态水。

（选自《科普时报》，有删改）

啄木鸟真的是益鸟

周大庆

    ①啄木鸟一直被人们誉为“森林医生”，是益鸟。但近日，一篇宣称啄木鸟的“啄木”行为破坏树木、加速树木死亡的自媒体文章广泛传播，称啄木鸟绝非“益鸟”。事实真的是这样吗？

    ②其实，鸟本无好坏之分。无论是啄木鸟，还是其他鸟，都是人类的朋友。人类往往按照是否有利于农林业生产经营、是否造成经济损失等，将鸟划分为“益鸟”或“害鸟”。然而，从生物多样性保护的角度看，所有鸟类都是生态系统的组成部分。正是多样的生物促进了整个生态系统的动态稳定，为人类提供了赖以生存的自然环境。

    ③啄木鸟确实偏好在“生病”的树上觅食，科学工作者野外观察发现，啄木鸟的啄洞虽然会为某些病菌、害虫的滋生提供入口，但是，一般来说，不会导致树木死亡。即使啄洞会导致少量树木死亡，对于整个森林生态系统而言也基本没有影响，因为森林本身就是一个动态系统，树木有生有死，整个森林生态系统才会健康运转。

    ④从促进生物多样性的角度来说，啄木鸟发挥着重要的积极作用。啄木鸟属于初级洞巢鸟，自己开凿树洞并在洞内繁殖。同时，还为次级洞巢鸟（指没有啄洞本领，需要利用啄木鸟的旧洞进行繁殖的鸟类）提供“住所”。例如猫头鹰和大山雀，它们很多时候就需要利用啄木鸟的旧洞进行繁殖。如果某区域没有初级洞巢鸟，那么次级洞巢鸟也很可能消失。不仅如此，啄木鸟的啄洞还能为花鼠、貂等哺乳动物提供繁殖栖息场所。可以说，啄木鸟在整个森林生态系统的群落组织方面发挥着举足轻重的作用，是名副其实的“基石”物种。

    ⑤此外，啄木鸟“森林医生”的称号可名不虚传。山东省泰安林科所（今山东省泰山林科院）在1000多亩杨树林中连续了年开展实验，研究发现啄木鸟对天牛、柳瘿虫、黄刺蛾等害虫都有很好的防治作用。其中，仅光肩星天牛就由原来100株树80个幼虫降低至0.8个幼虫。

    ⑥可见，啄木鸟对森林生态系统的影响总体上利远远大于弊，真的是“益鸟”，值得大家携手保护。

（选自《光明日报》，有删改 李传鹏输入）

垃圾分拣，交给人工智能

王宝会  周涛

①将更先进的技术和算法搭栽进机器，使其根据一定的规则或标准自动将物品或数据分类、归类或排序，这就是智能分拣。垃圾智能分拣系统包括智慧分拣机器人、智慧垃圾分类箱等。它们协同工作，共同为垃圾“导航”。

不知疲倦的垃圾分拣机器人

②鱼鳞、鱼骨头是湿垃圾，蛤蜊壳、湿纸巾是干垃圾，没喝完的奶茶需要把吸管、纸杯、珍珠、奶茶分别倒入不同的垃圾桶……面对五花八门的垃圾，想要准确找到它们的“家”，并不容易。这时，一个个小“瓦力”(电影《机器人总动员》中地球上最后一个垃圾处理机器人)来到我们身边。

③垃圾分拣机器人的“大脑”是人工智能。在计算机视觉、机器学习和人工智能等方法的帮助下，它们通过前端的内置视觉系统，能够像人一样对垃圾进行识别、分析和判断，精细、高效地完成分拣任务，实现垃圾分类自动化处理。它们还可以通过共同搭载的云端“大脑”，与“同事”相互学习，各地机器人之间就是通过人工智能技术实现数据共享和远程智能提升的。

丢垃圾也能得数据

④智慧垃圾分类箱上也配置了特殊的摄像头和传感器，当我们把垃圾投进分类箱时，它便开始工作了。分类箱会自动扫描垃圾的特征，并将数据传输到智慧垃圾分类管理系统平台。

⑤将获得的垃圾分类数据进行收集和分析，政府和相关管理者便获得了决策参考。通过数据分析，管理者可以了解不同类型垃圾的投放量、回收量和再利用率，从而制定更科学合理的垃圾分类管理政策和措施，指导、优化垃圾分类工作。不仅如此，智慧垃圾分类箱还有自动称重、自动积分和自动提现等功能，当居民投放垃圾后，系统会根据预设的积分方案给予投放人员相应的积分奖励，激励大家进行垃圾分类投放。

更高效，更准确，更聪明

⑥相比于传统的人工分拣，智能分拣能大大提高垃圾的处理效率、回收率和再利用率，减少资源浪费和环境污染，还能避免分类错误，确保垃圾被正确归类，为资源的回收和再利用提供有力支持，更符合可持续发展的目标。

⑦随着科技的进步，智能分拣技术将不断升级优化，通过引入更先进的计算机视觉和机器学习算法，我们可以进一步提高它的识别准确性和处理效率。智能分拣技术不仅适用于垃圾分类领域，还可以在其他领域得到应用。倒如，在物流行业中，它可以用于分类、分拣包裹和货物，以提高物流处理效率。

④未来，智能分拣技术会与垃圾回收技术相结合，以形成更完整的垃圾处理体系。从垃圾分类到可回收垃圾的回收再利用环节，都将有人工智能的身影。随着智能分拣技术的推广应用，智慧垃圾分类站将成为智慧城市的重要组成部分，它的智能化和高效化将进一步提高城市环境和居民生活质量，为城市的可持续发展作出更大的贡献。

——选自《知识就是力量》2023.09