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自然界智慧的来源 生物界的智慧

来源:中华圣网 | 作者:微 言识 | 时间:2010-09-05 | 阅读[] 字体: [ ] [繁体] [推荐]

自然界智慧的来源

  类似上述的事例,可谓不胜枚举。放眼天地之间,随时随地都可看到造物主的无穷奇妙。工艺科学中的仿生学,就是专门研究生物体的结构和功能,进而加以模仿。因为人们不得不承认,生物体的天然结构和功能,远远超乎人造物体之上,人类可以从中受到深刻的启发。总之,我们所看到的世界并不是一个盲目的,无意识的,仅由无数偶然事件堆积而成的杂烩,而是处处充满高超智能的巨大体系。这种智能既不是人的智能,更不是那些鸟兽虫鱼、花草树木本身的智能,那么这种智能究竟由何而来的呢?生物学称之为“本能”,但这只是一个名称,并不是答案,因为本能也应有个来源。

生物界的智慧

  如果我们再察看一下地上的动物和植物,我们就会发现更多造物之工的奇妙。各种生物为了延续自身和种族的生命所展现的智能,实令人叹为观止。例如你撒一把豆子在泥土中,豆粒落地的方位是随机的,其胚点(脐)或上或下,或左或右并无一定,它服从数学上的概率原则。但一旦种子开始萌发,其发育生长方向则完全服从生命的要求,绝对不受概率支配。其根芽即使绕180度的弯曲,也要向下生长;其茎芽即使翻一个完整的跟斗也要向上生长,绝无例外。现在我们根据生物学知识知道只有这样,根系才能获得水分和营养,枝叶才能获得阳光和空气。但何以能做到这一点,至今仍不很了然,然而在亘古以前,这些智能就早已存在于这些小小的种子之中了。

  各种植物为了散播它们的种子各展奇能:蒲公英等植物的种子长有几根纤毛,这就使它们具备了良好的空气动力学性能,使它们在成熟以后可以随风远扬;凤仙花的蒴果和多种豆类的荚果则是极有效的弹射器,在种子成熟后可突然爆裂,将种子弹射到数公尺以外;苍耳子等植物的种子既不能飞,又不能弹,但却长有巧妙的倒钩刺,能够钩挂在动物的皮毛和人的衣物上随之远行。至于靠鸟类传播的植物则都有甜美的果实,以吸引鸟类啄食,如枸杞、桑椹等。这类植物的种子通常只有在通过鸟类的消化道之后才能萌发,这样就避免了直接落地萌发所造成的拥挤现象。热带有多种食虫植物,其中之一是猪笼草。它的叶子上生有一个小口袋,袋底能分泌芳香的蜜汁,以招引虫蚋入内,但其袋口内面却十分光滑,使虫类在试图取食蜜汁时因立足不不稳而滑落袋底。这时袋口上方的盖子立即将袋口封闭,盖子及袋口边缘的刚毛互相扣紧,使袋内的虫类断无逃脱的可能,直至袋内分泌出的消化液将之完全消化为止。然后袋口重新开启,等待另一个虫蚋上门。这岂不比猎人设计的陷阱更加巧妙吗?美洲另有一种食虫植物,我们不妨称之为“迷魂草”,因为它有非常奇特的捕虫手段。它的花像一个广口的深杯,能散发出独特的香气,虫类一闻到这种香气,便像中了传说中的“迷魂香”一般,立即丧失逃生的能力而落入花杯内,你即使从中将它们取出,它们也不知振翅逃命,仍然在那一带胡乱爬行,最终仍然不免落入花杯之中,成为迷魂草的美食。迷魂草捕虫的手段比猪笼草似更高一筹。所有这些高明设计都是出自谁人之手呢?

  让我们再看看动物界。蝙蝠是夜行动物,它在漆黑的夜空来去自如,绝不会误撞障碍物, 又能追捕各种飞行中的虫类为食,其动作之灵巧,甚至超过某些昼行的鸟类。蝙蝠靠什么来 控制自己的动作呢?原来它们飞行并不靠视觉,而是用超声导航。它们飞行时不断用声带发 放超声波,每秒钟可发放十个高频脉冲。它们的耳朵则是极敏锐的超声“声纳”,可以接受 各种物体反射回来的超声波,蝙蝠即根据这些超声信息以回避障碍物并追踪食物,其脑部分 析脉冲信息的速度以微秒计,故蝙蝠可在一秒钟之内连续捕捉两个不同目标。有些夜蛾为了逃避蝙蝠的追捕则另有绝技,它们一旦觉察到超声波的追踪,能立即中断正常飞行,收敛双翅,以假死状态向地面一坠而下而逃过追杀。海生动物如鲸鱼和海豚等也用超声导航。因为它们在深水潜泳时,因光线太暗,能见度极差,超声导航远比视觉有效。这些动物的头部都有一团脂肪样物体,乃是极好的超声放大器。为什么这些动物用超声而不用普通声波导航呢?这是因为普通声波频率低,波长大,遇到障碍即绕行而过,几乎没有反射,不能提供反射信息。假如人类也有这种超声导航本领,那么盲人就可以以耳代目了。的确有人试用超声装置代替明杖为盲人导步。可惜迄今人工超声装置都是体形笨重,效率低下,远不及动物的超声系统适用。

  中国自古有所谓“螟蛉义子”的传说。螟蛉是一种青虫,土小蜂利用它来繁殖后代, 故有义子的误解。土小蜂将产卵时,就选择一条肥壮的螟蛉,先用毒针刺它一下,使之进入麻醉状态,然后把它拖回洞穴之内,将卵产于螟蛉体内。完成生育任务的母蜂便离开洞穴,将洞口封闭,旋即死去。被麻醉的螟蛉长期不食不动,不死不僵,不腐不臭。直到次年春,蜂卵化为幼虫,即以此螟蛉为食,直至羽化为新一代的土小蜂,破洞而出,重演上一代的生活。这种高超的肉食保存方法,至今仍是人类无法做到的。土小蜂的这种本领决非由学习而来,因为子代小蜂在长成之前完全与世隔绝,和上代土蜂也无从见面。

  人们常称啄木鸟为树木的医生,因为它有惊人的为树木除虫害的天赋本领,为任何其他动物所不及。一般鸟类的脚趾排列都是三前一后,便于抓持树枝。(鸵鸟是个例外,因为它只在地上奔跑,从不上树,所以没有后脚趾)。但啄木鸟却是在粗大的树干上活动,所以它的脚趾排列也非同寻常,乃是二前二后,便于在垂直的树干上攀附。啄木鸟有良好的“望诊”能力,能够在众多的树木中发现那些有虫害的树木,并能用“叩诊”,即用它的尖嘴叩击树干,确定害虫的所在。而后即用两脚抓牢树皮,并将尾羽展开为扇形,贴紧树干,这样便使它的身体得到稳固的支持,然后开始除虫的“外科手术”,以将害虫取出。它的坚硬而尖锐的鸟喙是凿木的利器。但为要凿穿坚韧的木质,它的头必须快速而有力地前后摆动,才能在树干上凿洞。但这一动作必将使它的头部承受强烈的震汤。经测定,其震汤强度足以将一般动物的脑组织震碎,然而啄木鸟的头部却有特殊的防震结构,保护它的脑子不受损伤。在树洞凿通之后,还要有可靠手段将藏身于洞穴深处的害虫取出。啄木鸟的舌头具有和其他动物完全不同的构造,乃是自深洞取虫的专用装备。它的舌尖有尖利的倒钩刺,其舌根则是一条很长的弹性软索,平时盘存于头颈内部,使用时伸出,将舌尖推送到洞穴深处,用倒钩将虫钩出,而后将之吞食,结束深洞除虫的作业。

  你曾否想过,萤火虫为什么能够发光却不发热?蚂蚁为什么能够预知暴雨将临,而预先将大量泥土堆积于洞口周围,一旦大雨来临,泥土便可将洞口封闭,以色雨水灌入洞穴?是谁给了它们聪明智慧去作如此简单有效的防洪设计呢?蜘蛛结网捕虫,几乎万无一失,为什么它自己却不被粘住呢?蜘蛛能够结网于两棵树或两座建筑物之间,有时两者相距颇远,甚至其间可能有深沟或溪水等障碍,蜘蛛并不会飞,那么结网的第一根丝是如何送到对面去的呢?鹰隼等猛禽自上而下捕捉猎物时,并不对准目标俯冲而下,而是采取大约三十度左右的斜角自一侧下滑切入,这是为什么?经空气动力学试验,发现落体在空气中下滑时,这个角度可以得到最大的速度,而且捕获食物之后,可立即升空,比直接向目标俯冲更为有效。但当它们下水捕鱼时,却又采取大角度俯冲,因为如果以斜角切入,就将被水面弹回,无法下入水中。猫头鹰在夜里捕食鼠类,除必须有锐敏的听觉和夜视能力以外,还必须能作无声的飞行。一般鸟类飞行时都会产生一些噪音,鹰也不例外。不过其他鹰类均系白天在飞行中寻找猎物,向下扑击时完全靠速度和威势制胜,有无噪音并不重要。但猫头鹰却是在夜间静鼠类出现以后,方展翅出击,它的扑击乃从静止状态开始,不可能达到太高的速度,所以必须悄然无声地扑向猎物,使鼠类猝不及防而将之捕获,如果噪声太大,鼠类必将闻声而遁,躲入洞中,猫头鹰就无可奈何了。为什么猫头鹰的飞行能够无声无息呢?经研究分析,发现原因乃是它的翅羽后缘呈锯齿状排列,可抑制空气湍流的形成,故能消除噪声。美国最新式B-2 隐形轰炸机的机翼后缘就是仿照猫头鹰的翅羽设计的。然而又是谁给猫头鹰设计了一对无声的翅膀呢?

  再看一下动物的行动方式。人类所造的运行器具,从古至今几乎都靠轮轴和滑板行动, 因为它们构造简单,制作容易。但它们的适应性却很差,路面稍有崎岖就窒碍难行,上下台 阶更是无能为力。近来人们开始制造“步行机”,但目前人造的步行机至少需要八条腿才能 避免倾覆,勉强行走。而且各条腿只能轮流逐一试探移动,动作迟缓而笨拙。反观人体本身只有两只脚,却可以同时动作,能够行走、奔跑、跳跃、舞蹈,能够作踢、蹬、踹、跺、跪等各种不同的动作,同时保持良好的平衡。其他各种动物的行动方式更是花式繁多,众艺纷陈,却无不恰合其生活需要,而且运用自如,各尽其妙,与人工制品相比,实不可同日而语。人们所谓“巧夺天工”,不过是聊以自慰而已。例如,走兽四足而直行,蟹族八足而横行,蜈松、百足等足数上百,仍能互相协调,由后而前依次作波状移行。尺蠖足短身长则曲伸而行,蟋蟀身短足长则弹跳而行。蚯蚓无足而有刚毛则蠕行,蛇类无足而有鳞片则爬行。蛇遇树能攀升,遇水能游泳,其灵巧不亚于有足动物。在沙漠中生活的蛇类,因细沙松软、爬行困难,便将身体弯曲为螺旋形向侧方滚进。水生动物则摆动尾巴或后肢前进,效率远高于船桨。它们都有一个纺锤形或长水滴形(前圆而后尖)的身体,且体表光滑而有弹性,可以消除湍流。据实验,这种形状在水中阻力最小,又便于转换方向。海豚类在水中急泳时,速度超过全速前进的鱼雷。现代潜水艇的船体,都是模仿水生动物的体形。飞行动物都有宽大的翅膀和相对轻巧的身体。鸟类除了有特别强大的胸肌以操纵翅膀以外,其他肌肉都相对细小,或根本缺失以减轻体重。它们也没有厚重的骨骼。其骨骼大多为中空的细管或弯曲的薄片,这种结构有重量轻,强度大的特点。鸟类翅膀的羽毛甚至也是薄避状结构,乃是最好的飞行材料。一片羽毛可以在空中久久飘浮,兽类的针状毛就不能。飞行的运动强度比地面活动大得多,也消耗更多的能量,所以鸟类必须有更高的代谢率。为维持高代谢率,鸟类的体温比兽类高得多,其正常体温是摄氏42度。人如果达到这样的高温,早就命在旦夕了。飞行动物中有一怪杰,就是其貌不扬的苍蝇。苍蝇的天敌很多,它却没有其他有效的自卫手段,所以它只能用诡异多变的飞行技巧来摆脱敌害。飞机起飞需要跑道,多数大型鸟类起飞时也需要助跑,小鸟和多数昆虫起飞时则需要弹跳。但苍蝇却什么都不需要,它可以随时向任何方向起飞,如果敌害在前,它甚至可以向后方倒飞。起飞以后,其飞行径路也是变化多端,怪异莫测。一般昆虫都有四个翅膀,苍蝇却只有一对,而且也没有长尾或长脚等维持飞行稳定,那么它在胡乱飞行时,怎样保持平衡,避免失控呢?其奥妙在于它的双翅下面,有两个棒状体,每当苍蝇飞行时,这一对棒状体就高速回旋,以保持苍蝇飞行时的稳定,其作用正如现代飞机和船舰上所用之 “回旋陀螺导向仪”(代替旧式罗盘)。小小苍蝇的飞行技能曾使多少航空工程学者为之叹服而甘拜下风,因为迄今为止,尚无任何人造物体能以其飞行的巧妙与苍蝇相比。