动物们的神奇感官

作者简介

费陀斯·德浩谢尔（Vitus B. Dr？scher）,当代最负盛名的动物行为学家，全球最受欢迎的动物题材科普作家，德国汉堡州人文科学院院士。大学期间，德浩谢尔专攻动物学和心理学，自1954年起开始从事动物学研究并发表专著。 在对六大洲多种动物的行为进行了几十年广泛深入考察的基础上，他撰写了30余部动物行为学著作，包括《动物们的神奇感官》《感官的魔力》《友善的野兽》《温暖的巢穴》《从相残到相爱》等。这些作品曾获德奥多尔·沃尔夫奖和施文·西蒙奖等多项国际大奖。他的作品已被译成23种文字，在许多国家和地区出版发行，总发行量超过千万册。他还为电视台拍摄、制作了大量动物题材的节目，并担任报纸杂志的专栏作家和特约撰稿人。 德浩谢尔是一个具有哲学家气质的科学家，他的动物行为学研究侧重于动物行为的历史演变及其对理解与指导人类行为的借鉴作用。在德语世界中，他的名字与动物行为学主要创始人康拉德·洛伦茨一样家喻户晓。

内容简介

电感 我们可以用磁铁来抓鱼吗？当我这样说的时候，我所指的不是那些有着金属嘴的用硬纸板做的鱼，如儿童游戏套装里的纸板身金属嘴的假鱼，而是真正的活鱼。这听起来根本不可能，但这种钓鱼法的确已获得成功。首先做成这件事的是英国剑桥大学的动物学家H.W. 利斯曼（ H. W. Lissmann）博士。 在非洲内陆航道的一艘手划船上漂流时，他发现了一条长 1.5米多的甚为壮观的裸臀鱼［俗称“尼罗河魔鬼（鱼）” ］。当他在离那条鱼不到 0.5 米的范围内时，他在水面上方举着一块蹄形强磁铁。就像是被磁铁吸引着一样，那条大食肉鱼向磁铁靠近，并将其头部停在了磁铁正下方。当他来回移动磁铁时，那条鱼会慢慢地跟随着磁铁而动。后来，那位教授又用梳头发的方式让一把硬质橡胶梳子带上了电，然后用那把带电的梳子去靠近那条鱼，结果，那条鱼对那把梳子做出了与对磁铁所做的同样的反应，尽管在反应强度上要弱些。 这种令人惊异的把戏只对非洲裸臀鱼、非洲象鱼和南美魔鬼刀鱼（线翎电鳗）有效，对梭鱼或其他大多数鱼类则无效。这该怎么解释呢？ 裸臀鱼是少数视力与听力都很差，也不依靠侧线器官的压力波接收器来感知环境的鱼种之一。它们用一种最奇特的方式—使自己所在环境通电—来给自己定位：如果环境中有东西扭曲了它们所产生的电场的电场线，并使之偏离了在不受干扰的情况下会采取的航线，那么，它们就能搞清楚周围发生了什么事（见图 81）。对我们人类来说，这可能是最奇怪、最难理解的感觉世界。它是如此不同寻常，以至于即使是在测量技术上也没有真正的可比性。它与雷达或声呐毫无共同之处，也与蝙蝠和海豚的超声波的世界有着根本的不同。那些带电的鱼不接收回声，也不测量时间间隔。 它们拥有一种我们完全缺乏的感觉。在学校里，科学教师总是难以讲明白电场的概念。毕竟，我们很容易通过铁屑来使磁场变得可见。用类似的方法来显示电场则还是不要做的好，因为可能需要会引起危险的几千伏的高压电。 因此，对我们来说，电场线仍然是一个有点儿神秘的抽象概念。我们无法怀疑它们的存在，但我们不能以任何其他方式看到、听到、尝到、触到或体验到它们。然而，对裸臀鱼来说，电场线就是信息的主要媒介，就像光是人类获得信息的主要媒介一样。 不过，裸臀鱼并不像一个科学老师那样用高电压工作。裸臀鱼所产生的电不像电鳗的有 500～800 伏，也不像鲇鱼的有 450 伏，也不像电子射线的有 50 伏。依其体形大小，裸臀鱼在自身的“活体电池”中所产生的电只有 3～10 伏，那是一种脉冲式的直流电。裸臀鱼身体作为“活体电池”其正极在头部，负极在尾部。 裸臀鱼发出电脉冲的频率很高。在几乎终其一生的时间中，无论白天还是黑夜，无论醒着还是睡着了，这种鱼的电器官都在以每秒钟 300 次的频率不断地发出电脉冲。这种以固定频率不断发出电脉冲的现象就像是心跳，只是比心跳快得多。 然而，这种连续发送电脉冲的特性会产生一种不愉快的结果。如果两条相邻的裸臀鱼侵入对方的电场区域，那么，就像两部无线电发射机以同样的波长发送节目一样，它们会互相干扰对方的接收。但与无线电工程师相比，正如利斯曼博士所确定的那样，对该怎么应对这种情况，裸臀鱼要清楚得多。在干扰刚刚产生时，裸臀鱼就会暂停发送电脉冲；然后，它们就会突然改变电脉冲的发射频率，使各自以不同的频率工作，从而将对方的电脉冲与自己的区别开来。 如图81所示，每个电脉冲都会在鱼的周围产生一个球形的电场。然而，水中的每个物体—任何植物、石头、陌生的鱼，或利斯曼教授所用的磁铁和带电的梳子—都会扭曲这种正常的电场线模式。那些导电性比水更好的物体会使电场线聚合，那些导电性比水差的东西则会使电场线散开。如图 82 所示，这种情况也改变了进入或离开裸臀鱼身体的电场线的密度。 如此一来，这种鱼就能感知电场线密度，并据之就它周围90～180 厘米范围内发生的事情得出正确的结论。由此，它能识别出直径只有两毫米的玻璃棒，也能识别出两个形状相同但材料不同的物体。 利斯曼教授曾经展示过裸臀鱼对电的极端敏感性。即使电压只有每厘米一亿分之三伏（相当于电流密度仅为每平方厘米一亿分之四安培）的微小下降，这种鱼仍然会有反应。裸臀鱼能感知的这种电压或电流的变化实在太微小了，以至于无法对之进行具体的比较。但有人可能会说：这种电感觉的灵敏度相当于可被单个光子激发的眼睛对光的灵敏度，或相当于能感知亚原子级振动的耳朵的灵敏度，或相当于能对单个分子做出嗅觉反应的蝴蝶的触须的灵敏度。 这种感觉如此卓越不凡，不仅应归功于裸臀鱼对电场变化的感知，也要归功于裸臀鱼对整个身体所接收到的电场强度的正确解读。我们应该记住：这种场强差异样式对裸臀鱼来说是环境中的唯一刺激。 例如，让我们来看看图 82 中的左图。在一个不良导体两侧放两个良导体可实现与一个不良导体引起的电场线偏离几乎相同的效果。由此可见，两个完全不同的东西可产生几乎（是几乎而不是完全）相同的刺激。裸臀鱼得靠这种极小的差异来识别完全改变了的环境：就鱼脑而言，这是几乎令人难以置信的。 裸臀鱼的脑的确完成了这个任务。说目前的发现而言，裸臀鱼脑中最大的区块只与电觉刺激的处理有关。生活在非洲内陆水域的象鱼也是用电场来定位的，就像人的大脑皮质比整个脑其余各部分的总和还要大一样，象鱼脑中的电觉区也已比其余脑区的总和还要大。 顺便说一下，象鱼是唯一像海豚一样具有明显游戏冲动的鱼。由于玩耍是需要较高智力的，因而，象鱼的脑似乎也有能力取得较高层次的成就。 然而，裸臀鱼必须对其测量技术进行彻底的简化。在游动的过程中，如果它像所有不带电的鱼一样做出曲折的动作，那么，它的脑就不可能判断出所接收到的电场的强度。因此，所有轻微带电的鱼—裸臀鱼、象鱼（约 100 种）和南美魔鬼刀鱼等—游动时的身体姿态都好像吞了一把扫帚一样僵硬。即使在转弯时，它们的脊椎仍然是僵直的。它们的身体是靠长鳍的波浪式运动来推进的。（见图 83） 然而，最重要的问题的答案仍是模糊的：这些鱼是如何产生电流的，它们又是通过什么手段来感知电流的？ 利斯曼教授发现：在裸臀鱼身体的所有部位—头部、腹部和背部—的皮肤上都有精细的感觉微孔，它们以相当规则的方式排列着，彼此间相距约 2 毫米。从外表上来看，它们与味觉器官是难以区分的；对鱼来说，味觉器官不仅在口腔中也在外表皮上。但是，这种电觉器官只有在被电场所激发时才会向脑发出信号。这种电觉器官的微孔是一根微型管子的入口，里面充满了胶状物质。这种胶状物质的导电性特别好，因此，它能像透镜一样将电场线聚集起来。在 0.1 毫米之下，这根微型管子进入了一个其底部分布着神经细胞的球形腔体。（见图 84） 电刺激在这里是如何转化为神经电信号的呢？科学家们发现：这跟视觉、触觉、听觉、嗅觉和其他感觉细胞中刺激的转化一样难以解释。 为什么电鱼会有这种复杂而奇特的感觉呢？为什么它们不像其他的鱼一样使用眼睛或侧线器官呢？ 实际上，电鱼的眼睛只能用来感知某个时刻是白天还是黑夜。由于这种鱼生活在极其浑浊的水域中，因而，实际上它们很难用眼睛看清楚任何东西。另外，它们通常是在夜里觅食和狩猎的。但这仍然不是它们必须有电觉的理由。我们知道，在永久黑暗的地下水体中，那些没有视觉能力的鱼可用其侧线器官的压力波接收器很好地应对自己所处的环境。 这是另一个关键事实：几乎所有的微电鱼都生活在快速流动、水流湍急甚至波涛汹涌的溪流与河流中。在这种环境中，压力波感觉是注定要失效的。如果一种鱼想要征服这样一种生存空间，那么它就需要一种全新的秘密武器。 世界不只像我们眼中那样，动物的“超级感官”会带来截然不同的体验。《动物们的神奇感官》是一本让人大开眼界的动物认知科学读物，介绍10余种不可思议的动物感官，揭示动物千变万化的认知和生存方式。 “能和动物说话的人”、荣获德国联邦十字勋章的动物行为学家、德国国民科普作家费陀斯·德浩谢尔，为动物代言，写给每个人的动物科普书！ 德浩谢尔动物科普著作翻译成20多种语言，全球总销量超过800万册，甄选代表作首度系列授权中文版出版！ 营造如看《动物世界》般的沉浸式阅读体验。深刻的观察+严谨的论述+优美的文笔，编织成动物们的故事，带你领略妙趣横生的动物世界！ 颠覆我们对动物的旧认知。动物世界绝不仅仅是偏见中的“弱肉强食”，它们会做出利他行为，会用智力达成目标，也能审美并进行艺术创作。真正认识我们的动物朋友，是一场不可错过的生命教育课！ 了解动物，反思人类。动物如何应对自然资源不足，如何与竞争者维持关系，如何领导族群，如何教育后代，如何维持生态平衡……以动物为镜，引发我们对人类自身行为的思考！