银蚁:炙烤中生存的小生命

2015-05-30 10:48
下一代英才 2015年12期
关键词:撒哈拉红外光蜥蜴

位于非洲北部的撒哈拉沙漠,是地球表面面积最大的沙漠,同时也是地球上环境最为“恐怖”的地区之一。就温度而言,白天沙漠地表温度可以迅速上升到近70℃,足够煮熟鸡蛋,而空气的温度也能达到足以引起烫伤的50℃以上。因此,只有为数不多的动物能够在这样严酷的环境中生存下来。这些动物,几乎都选择了相同的生存策略——昼伏夜出。不过,银蚁是个例外!

出没于烈日当头

对于纤细的撒哈拉银蚁来说,如果同样选择昼伏夜出,就有可能碰到沙漠蜥蜴——对于沙漠蜥蜴来说,银蚁是它的美味点心。所以,为了避免成为盘中餐,银蚁不得不选择在太阳升起后、沙漠蜥蜴回巢“午休”时才出巢觅食,而此时阳光最强烈,沙漠的地表温度可能高达70℃。

单从外形上看,撒哈拉银蚁和我们平时看到的蚂蚁并没有太大的不同,只不过体形稍大,腿稍长一些,全身呈现出金属质感的银白色,它们的名字也因此而来。

在绝大多数时间内,银蚁必须让自己的体温维持在53.6℃以下。换句话说,不管再怎么热,撒哈拉银蚁得有办法让自己在一定时间内保持足够“冷酷”,否则就只有死路一条。可它们是如何保持体温的呢?

特殊的防晒服

为了研究这个问题,科学家们利用显微镜观察了银蚁的体表,发现在银蚁的体表,尤其是头部以及胸腹部的背侧面,分布着大量密集排列、整齐有序的毛。这些毛发可真不一般——它们的横截面接近于规整的等边三角形,贴近身体的一面较为光滑,其他两个面则带有微小而整齐的波纹。

这种特殊形态的毛发,能够对光线产生极强的反射作用。尤其是以约30°角入射的可见光和远红外光,这些毛发能将它们全部反射掉。反射掉的远红外光会大大减缓银蚁体温的上升,这是因为阳光中的远红外光具有最强的加热性。而这身毛发之所以对30°角入射的阳光具有最大的反射能力,是因为这恰好接近于银蚁活动时太阳光线的入射角度。

高效的散热器

除了能够反射致使体温上升的阳光外,这些排列有序的毛发还能起到另一作用——快速地散热。银蚁体表三角形毛发向外的两个面,能够高效地将身体的热量以中红外线辐射的形式散发出去,散热效率接近于理论计算的极限值。

科学家们通过实验验证了这套“银毛铁布衫”的效力,他们将正常的银蚁和脱了毛的银蚁放置在相同的环境中,然后测量它们的体温。结果发现,被“脱毛”的银蚁体温要比正常的银蚁高出5℃~10℃。而在酷热的沙漠中,5℃~10℃可能就决定了生与死。

其他防晒绝活

当然,要想在酷热的沙漠中生存下来,单靠这层“银毛铁布衫”是远远不够的。银蚁的腿相对于身体的长度,要比一般的蚂蚁长,这使得它们的身体能够远离炙热的沙面,避免被烫伤。

银蚁还是蚂蚁中的“跑步冠军”,它们的体长大约只有1厘米,但移动速度最快可达每秒70厘米,这个速度对于人类来说,相当于在1秒内跑完100米。如此快的运动速度,加上出色的太阳导航定位能力,使银蚁能够最大限度地减少在巢外觅食花费的时间,避免被灼热阳光长时间的照射。

更为神奇的是,银蚁体内还能产生一类被称作“热激蛋白”的特殊蛋白质,这类蛋白质能够保护其他蛋白质在高温下不被破坏而能够继续发挥其生理功能。

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