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。

      ①由于地球在不断运动和变化，逐渐积累了巨大的能量，在地壳某些脆弱地带，造成岩层突然发生破裂，或者引发原有断层的错动，这就是地震。一个地震序列中最强的地震称为主震；而余震是主震之后接连发生的地震。
      ②余震一般在地球内部发生主震的同一地方发生，通常情况是一个主震发生以后，紧跟着一系列余震，它的持续时间可达几天甚至几个月。余震强度比主震小，大多数的余震都不会造成破坏。虽不足为患，但多次就成灾。打一个形象的比方，余震好比人说话的回声，虽然能量不及前面的大地震，但威力叠加起来，经过多次打击的建筑物可能就承受不住了。余震依发生时间顺序，在次数和强度上都逐渐减弱。科学家称，主震发生后的第二天，余震数量大约是第一天的一半，而到第10天，余震数量则是第一天的1/10。
      ③地震后为什么会有余震呢？
      ④地震主要起因于地壳上大陆板块彼此相对移动产生的压力累积。主震发生过后，时隔不久最多一两天，或者在震中也可以拉开一定距离，可发生称为余震的二次震动。到目前为止，科学家认为余震产生于主震引起的“静态压力^①”改变，因为似乎只有它能够具有产生余震的这种机制。美国地球物理学家发现，余震的主要成因是由地震引起的“动态”地震波的冲击，而不是原先认为的缘于地震引发的断层附近的地壳重整。美国地质调查的Karen Felzer和加州大学的Emily Brodsky分析了近二十年发生在南加州的数以千计的中小型地震中余震的数据之后得出了这一结论。他们还发现，在距离震中50公里之外，余震的发生数量急剧下降。更确切地说，他们发现至震中距离与余震次数约呈指数-1.35左右衰减。这意味着一个平稳的量引发了整个运作过程，在50公里的距离中静态压力的改变几乎可以忽略不记，因此“动态应力^②”是余震的罪魁祸首。
      ⑤研究者说这个结果将对地震过后预测余震的发生产生影响。
      【注】①压力：垂直作用于物体表面的力。②应力：物体受外力作用时，内部任一截面单位面积上双方产生的相互对抗的力。

凶手WiFi

       ①近日，一群来自丹麦的女学生用水芹种子进行实验，得出了惊人的发现：WiFi信号可能会损害健康。

       ②由于学校没有监测大脑活动的设备，女孩们选择了水芹种子作为研究对象。她们将12个装有水芹种子的盘子平分为两组，其中一组放在没有任何WiFi信号的房间里；另一组则放在两台运行中的无线路由器旁边。十二天的时间里，覆盖有WiFi的房间内，大多数种子变成了褐色，然后死亡。而另一间房里的种子则正常生长。

       ③虽然有人认为，种子之所以在覆盖有WiFi的房间中死掉，可能是路由器散热所致。但此项实验结果还是加剧了人们对WiFi辐射的恐惧感，有些家长和教师们要求校园内禁止安置无线路由器。

       ④与此同时，实验也得到了荷兰研究者的力挺。三年前，荷兰的科学家选用白蜡树作为研究对象，他们将这些树木分别放在距六个辐射源0.5米处的位置，辐射源的频段介于2412赫兹到2472赫兹，功率为100毫瓦﹣﹣和无线路由器相似。靠近辐射源种植的树木，树叶上出现了“具有类似铅光泽”的物质，导致叶片的上下表皮死亡，最终掉落。

       ⑤但是，美国的一些研究者对这些研究成果表示怀疑，他们认为，由于WiFi采用的是低强度的无线电波传输信号，其威力只是微波的十万分之一。在一间覆盖WiFi的屋子里待上一年，受到的辐射量仅相当于用手机进行20分钟通话。

       ⑥不过需要提醒的是，如果WiFi使用不正确，也极可能对人体造成伤害。那么，作为普通用户，在使用无线路由器时应该注意什么呢？

       ⑦首先，人体接受的辐射量跟频率有关，频率越高，伤害越大。因此，家中没有必要使用功率过大的无线路由器。

       ⑧其次，辐射危害大小还跟距离有关，距离越远，危害越小。如果家中有孕妇、小孩、老人或免疫力低下者，最好让无线路由器与他们的活动范围保持较远的距离。

       ⑨第三，最好不要将WiFi设备放置在卧室内，尤其是放在床边。如果不使用WiFi，最好将无线路由器关闭，以降低不必要的风险。

       ⑩还有，别在腿上使用笔记本电脑，最好将电脑放在桌子或托架上。

手机确定你的位置

    ①当今时代，手机已经越来越普及，移动通信技术的发展使人和人之间的沟通更加方便，给人们的生活带来了很多的便利。随着手机技术的成熟和发展，同时也带动了各种新昔无线业务的出现，如彩铃、彩信和手机上网等等。我们在这里要介绍的是手机的无线定位技术。

    ②无线定位技术的应用非常广泛。在军事上，这项技术可以用以锁定敌对目标的住置。例如，在第一次车臣战争期间，俄罗斯军队用导弹击毙正在用手机通话的杜达耶夫，就使用了这项技术。在公共安全方面，警方在处理绑架案件的时候，可以通过这项技术确定使用手机的绑匪的位置。在日常生活中，这项技术可以派上大用场，倒如，给迷路的人指引方向，救助突发疾患的病人等等。那么，怎么用手机来定位呢?

    ③无线定位可分为卫星无线定位和地面无线定位。在卫星定位技术中，最有名的就是全球定位系统(GPS)，这是一种利用卫星系统实现移动目标三维定位的技术。而地面无线定位则通过测量无线电波的传播时间、信号场强、相位、入射角度等参数实现移动目标的定位。手机定位技术属于地面无线定位系统。

    ④手机定位有各种不同的形式，各种不同的定位业务对定位精度的要求也不相同。我们都知道，手机处在外地漫游状态时，其通话费的计算就另有标准，那么这种定位所需的技术就比较简单。移动通信网有很多基站，每个基站覆盖一定的区域，在这个区域内的手机与基站发生通信联系．从而确定其大致位置。

    ⑤在手机的无线定位系统中，为了避免对移动终端增加额外开销，多采用的是基于网络的定位方案，由多个基站同时接收和检测手机发出的信号，根据测量到的参数由计算机对其进行定位估计。为了获得这些参数，就需要在基站中安装监测设备，再把这些数据通过计算机处理，从而估计出手机的大致位置。手机信号的参数有传播间、信号场强、入射角度等。

⑥从手机发出的信号到达基站，需要一定的时间，根据电磁波的传播速度可以算出手机与基站之间的距离。那么，如果通过多个基站进行这种测量，就可以计算出手机的位置。这种技术对时间同步的要求很高，后来，人们研究出一种方法，可以通过计算时间差来确定手机位置。

    ⑦手机距离基站越远，所接收的信号强度越低。这样，通过测量接收信号的场强数据，以及一些相关的参数，就可以估算出手机与基站之问的距离。同时，由三个以上的测量值就可以估算手机的位置。这就是根据信号场强来定位的原理。由于在城市的复杂环境中，无线电波的传播非常复杂，所以．这种技术在定位精度上有局限性。

    ⑧手机发出的信号是一系列电磁波，电磁渡到达基站有一定的入射角度，测量入射角度．就会得到一条从发射机到接收机的方向线，手机的位置就可以由这条方向线得到。当然了。至少要测量两个基站得到两条方向线才行。为了测量电磁波的入射角度，接收机的天线需要改进，必须配备方向性强的天线阵列。

    ⑨以上介绍的是最基本的手机定位技术。如果定住精度要求比较高的话，就需要多种定位技术混合使用，这就是混合定位技术。在混合定位技术中，手机也可以使用全球定位系统(GPS)为人们服务。特别是在城市里，可以利用基站密集的优势，利用卫星技术和基站信号混合的方式定住，实现在高楼层中的精确定位。

    ⑩虽然目前的手机定位技术还存在着很多问题，但是，随着技术的发展，手机定位技术一定会更好地造福于人们。

看穿食品包装上的噱头

       ①“不含防腐剂”、“不含人工色素”……究竟该如何看待食品包装上“自卖自夸”的诱人说辞？这里选一些有代表性的说法，来解剖其中的潜台词和产品真相。

       ②“不含防腐剂”，可没说不含其他食品添加剂。抗氧化剂、增鲜剂之类都可能在里面。

       ③很多食品本来就不需要用防腐剂，如罐头，一些极干的食品，含盐和糖极高的食品。因为罐头在制作过程中能把里面的细菌和芽孢彻底杀灭，最后密封包装，细菌进不去，所以它不需要防腐剂。没有水，细菌无法繁殖。大量盐和糖能起到防腐剂的作用。

       ④不过，盐和糖含量太高，比含有防腐剂还要糟糕。因为大量的盐对健康的危害，要比微量的防腐剂厉害得多。比如，一些酱油、咸菜等宣称“不含防腐剂”，但它们通常都是咸味特浓，甚至再加糖掩盖的产品。

       ⑤“不含人工色素”，意思是说，这里面还是含有色素的，只不过这些色素不是合成色素，而是从天然原料中提取出来的，如红曲色素、紫胶红等。

       ⑥对号称“纯天然”的食品也要辨明其真相。商场里那种红色或绿色的“果汁”产品，看起来很像是水果浓缩而成，包装上还画着大大的水果图像。但仔细看了原料说明后才发现，它含的原果汁只有20％左右。也就是说，其中约80％都是水、糖、香精、色素、增稠剂等辅料。

       ⑦“不含蔗糖”的说法常见于糊粉类产品，或饼干、点心之类。“不含蔗糖”，即不含我们常吃的白砂糖。中老年人、糖尿病人和肥胖者，都容易受其吸引。其实，这真是一大陷阱。

       ⑧能让血糖快速上升的，远不止蔗糖。精致淀粉令血糖上升的速度已够快了，而以淀粉为原料制作出来的麦芽糊精、麦芽糖浆、葡萄糖浆等，都比蔗糖有过之而无不及。在那些声称“无蔗糖”的产品中，却常能看到这些配料。糖尿病人要是选择它们，那可真不如直接吃大米饭算了。

       ⑨从营养价值来说，无蔗糖也不意味比其他产品含营养素更高。不加蔗糖，往往用淀粉、糊精、油脂之类代替，除了提供能量升高血糖之外，对人没什么帮助。问题还在于，它们还常给人一种“高档”“滋补”的美妙感觉。

说数

沈致远

    ①自然数1、2、3……是数学之起点，其他所有的数都是从自然数衍生出来的。自然数的实物原型可能是十个手指，否则我们不会采用十进位制。

    ②自然数均为正数，负数之引入解决了小数不能减大数的困难，例如1-2＝-1。负数也是有原型的，欠债不就是负资产吗？所以负数概念的形成恐怕与人类早期的商业借贷活动有关。

    ③零是数学史上的一大发明，其意义非同小可。首先，零代表“无”，没有“无”何来“有”？因此零是一切数之基础。其次，没有零就没有进位制，没有进位制就难以表示大数，数学就走不了多远。零的特点还表现在其运算功能上，任何数加减零，其值不变；任何数乘以零，得零……零的原型是什么？是“一无所有”还是“四大皆空”?

    ④零和自然数以及带负号的自然数统称为整数。以零为中心，将所有的整数从左到右依次等距排列，然后再用一根水平直线将它们连起来，这就是“数轴”。每个整数对应于数轴上的一个点，这些点以等距离互相分开。你看！负数和正数分列左右如雁翅般排开，零居中央，颇有王者气象。

    ⑤分数的引入解决了不能整除的困难，例如1÷3＝1／3。分数当然也有原型，例如三人平分一个西瓜，每人得三分之一。

    ⑥数轴上相邻两个整数之间可以插入无限多个分数以填充数轴上的空白，数学家一度认为这下子总算把整个数轴填满了。换句话说，所有的数都已被发现了。其实不然！有些数就根本无法以整数或分数来表示，最著名的就是圆周率——3.14159265358979323846……圆周率既不循环，也无终结，包含着无限的信息。想想看！北京图书馆里浩如烟海的藏书所包含的信息虽然极多，但仍是有限的，而圆周率却包含着无限的信息，怎能不令人惊叹！数学家将像圆周率那样无法用整数或分数表示的数称为“无理数”。

    ⑦有了无理数以后，原来的整数和分数统称为有理数。对数的寻求是否到此为止呢？数学家并不满足，继续孜孜以求，寻找尚未发现的新数，果然被他们找到了。发现的契机是研究一些数的平方根：4的平方根是2，是正整数；2的平方根是一个无理数，和圆周率类似。那-1的平方根是什么？大家都知道任何数的平方均为正数，据此-1的平方根就根本不存在。但不存在的东西可以创造出来！这就是科学的创新精神。数学家为此创造了“虚数”，以符号i表示之，并规定i的平方为-1，-1的平方根当然就是i了。同理，-4的平方根就等2i，即2乘以i。

⑧引入虚数固然解决了负数开平方的难题，但也带来了另一个困难——虚数在数轴上没处摆。这迫使数学家创造出一根“虚数轴”，使之与改称为“实数轴”的原来之数轴相垂直。由虚、实两根数轴组成的平面称为“复平面”。实轴上的点是实数，虚轴上的点是虚数。复平面上其余的点就是“复数”，它包含实数及虚数两个部分。零就是实轴与虚轴的交点，是整个复平面的中心，仍占有非常特殊的地位。从实数轴上的“雁翅排开”，发展到复平面上的“众星捧月”，无论数的概念怎样扩大，零的特殊地位始终不变。难怪最近在网络上评选一千年来最重要的发明时，零也在被提名之列。我有一首小诗单咏零：

零赞

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    ⑨谁说数学枯燥无味？数学天地充满了诗情画意，有待我们去发掘。

    ⑩虚数和复数有没有实际的原型呢？乍看似乎“虚”无飘渺，“复”杂得很。其实虚数和复数都有原型：电工学中的虚功要用虚数表示，量子力学中的波函数要用复数表示。谁说数学太抽象？即使抽象如复数，其应用也实际得很呢。

    ⑪从自然数到负数和零，再到分数、无理数和复数，数的发展史是否还有更新piān章？我们且拭目以待。