飞鸟为什么不会相撞？

贝小戎

人群不时地会发生踩踏事件，动物在成群结队行动时，即使遇到紧急情况也不会因为惊慌失措而相互碰撞，为什么？

美国普林斯顿大学行为生物学家伊恩·库森说，蚂蚁、鱼和鸟有能力在整个群体里传递关于群体的身体动态的信息。比如蚂蚁可以用信息素在蚁群内交流，通过简单的小范围互动能形成复杂的模式。人类是自私的，而蚂蚁是社会化的生物。我们都想节省通行时间，哪怕是以牺牲他人的时间为代价，而蚂蚁是为整个群落而工作。从这个意义上说，我们是最原始的生物。我们没有进化出群体活动时的集体智商，无法超出局部的互动规则。鱼群或迁移的动物在突然行动时，领袖扮演着重要的角色，拥有往何处去的必要的信息，其他同类只要跟着就行了。

另一种说法是，许多大型的鸟类如天鹅和塘鹅以“V”字形或梯形编队飞行，这样既能提高飞行效率，又能避免碰撞。阻力能够降低65%，飞行距离可以增加70%，因为每一只鸟都处于前面一只鸟的翼尖涡流造成的上升气流中。只有头鸟得不到这种好处，但鸟群中的其他鸟会轮换当头鸟，以共同承担这种压力。

实际上，鸟群的飞行编队很少是完美的“V”字形，往往是“J”字形。但无论是哪种形状都可以让所有的鸟获得看前面同类的最佳视野，以便保持安全的距离。飞行时，鸟群中的鸟之所以不会相互碰撞，是因为它们的视觉系统比人类的发达，它们的新陈代谢和肌肉的反应速度也更快。

意大利国家博物馆马西莫宫里有许多价值连城的古代钱币、珠宝和雕塑，但物理学家卡瓦尼亚却能够说服保安，允许他把许多观测设备弄到博物馆的屋顶上去观察鸟群。因为欧盟同意他的研究，希望他的研究项目能够获得重要的科学数据。一个物理学家为什么要研究鸟类呢？这是因为，在2004年至2007年，欧盟组织了一个名为“飞行中的椋鸟”的研究，动用了多国的研究机构收集数据，并改进了对鸟群的3D模拟，以便帮助人们理解人类的群体行为，如时尚、风潮、金融市场的群体行为。物理学家卡瓦尼亚选择了意大利罗马的马西莫宫。冬季的每个下午，椋鸟在罗马郊外觅食后都会回到这里的鸟窝。黄昏时分，这些鸟群会在天空中上演半个多小时的特技表演，它们有时像一股烟雾，有时又像一条摆动的缎带。卡瓦尼亚和他的团队把鸟群的移动做成了3D图像后意外地发现，鸟群中鸟的分布是不均匀的，在鸟群边缘的鸟比中心更密集，就像在一辆拥挤的公交车上，中央的乘客悠闲地聊天，车门附近却很拥挤。更让他们感到有趣的发现是，鸟群中的鸟能看到它附近的十五只到十六只同类，但它只注意它两侧的六七只鸟的活动。邻近的鸟距离它自己的远近不重要，重要的是同类的数量，它们只根据邻近的同类来改变飞行速度和方向，这就能保证整个鸟群朝同一方向飞行。进化为什么选择了“六”或“七”作为神奇的数字？一种解释是“七”是鸟类认知能力的极限，它们无法跟踪七个以上的物体的活动；另一种解释是，“七”是在群体中传递信息时的最佳数字。你也许以为你沟通的个体越多越好，但如果你跟太多人沟通，你会得到太多嘈杂的不准确的信息。这样的话，如果发生了什么重要的事情，你搞清楚状况之后可能就为时已晚了。

①从一个星系际的优越地位上，我们可以看到无数模糊纤细的光须象海水的泡沫一样遍布在空间的浪涛上，这些光须就是星系。其中有些是孤独的徘徊者，大部分则群集在一起，挤作一团，在大宇宙的黑夜里不停地飘荡。展现在我们面前的就是我们所见到的极其宏伟壮观的宇宙。我们隶属于这些星云，我们所见到的星云离地球80亿光年，处在已知宇宙的中心。

②星系是由气体、尘埃和恒星群(上千亿个恒星)组成的，每个恒星对某人来说都可能是一个太阳。在星系里有恒星、行星，也可能有生物、智能生命和宇宙间的文明。但是从远处着眼，星系更多地让人想起一堆动人的发现物——贝壳，或许是珊瑚——大自然在宇宙的汪洋里创造的永恒的产物。

③宇宙间有若干千亿(10¹¹)个星系。每个星系平均由1000亿个恒星组成。在所有星系里，行星的数量跟恒星的总数大概一样多，即10¹¹*10¹¹=10²²。在这样庞大的数量里，难道只有一个普通的恒星——太阳——是被有人居住的行星伴随着吗？为什么我们这些隐藏在宇宙中某个被遗忘角落里的人类就这样幸运呢？我认为，宇宙里很可能到处都充满着生命，只是我们人类尚未发现而已。我们的探索才刚刚开始。80亿光年以外嵌着银河系的星系团催迫着我们去探索。探索太阳和地球就更不用说了。我们确信，有人居住的这个行星只不过是一丁点儿的岩石和金属，它靠着反射太阳光而发出微光。在这样的大距离里，它已经消失得无影无踪。

④但是，这个时候，我们的旅程只到达地球上的天文学所通称的“本星系群”。本星系群宽达数百万光年，大约由20个子星系组成，是一个稀疏、模糊而又实实在在的星系团。其中的一个星系是M31，从地球上看，这个星系位于仙女星座。跟其他旋涡星系一样，它是一个由恒星、气体和尘埃组成的巨大火轮。M31有两个卫星，它通过引力——跟使我呆在坐椅上相同的物理学定律——将矮椭圆星系束缚在一起。整个宇亩中的自然法则都是一样的。我们现在离地球200万光年。

⑤M31 以外是另一个非常相似的星系，也就是我们自己的星系。它的旋涡臂缓慢地转动着——每2亿5千万年旋转一周。现在，我们离地球4万光年，我们正处于密集的银河中心。但是，假如我们希望找到地球的话，就必须将方向扭转到银河系的边远地带，扭转到接近遥远的旋涡臂边缘的模糊的地方。

动物冬眠之谜

动物的冬眠是一种奇妙的现象。人们观察了若干种动物冬眠，发现了许多意想不到的现象。

在加拿大，有些山鼠冬眠长达半年。冬天一来，它们便掘好地道，钻进穴内，将身体蜷缩一团。它们的呼吸，由逐渐缓慢到几乎停止，脉搏也相应变得极为微弱，体温更直线下降，可以达到5℃。这时，即使用脚踢它，也不会有任何反应，简直像死去一样，但事实上它却是活的。

动物的冬眠真是各具特色。熊在冬眠时呼吸正常，有时还到外面溜达几天再回来。雌熊在冬眠中，让雪覆盖着身体。一旦醒来，它身旁就会躺着1～2只天真活泼的小熊，显然这是冬眠时产生的仔儿。动物冬眠的时间长短不一。西伯利亚东北部的东方旱獭和我国的刺猬，一次冬眠能睡上200多天，而苏联的黑貂每年却只有20天的冬眠。

动物的冬眠，完全是一项对付不利环境的保护性行动。引起动物冬眠的主要因素，一是环境温度的降低，二是食物的缺乏。科学家们通过实验证明，动物冬眠会引起甲状腺和肾上腺作用的降低。与此同时，生殖腺却发育正常，冬眠后的动物抗菌抗病能力反而比平时有所增加，显然冬眠对它们是有益的，使它们到翌年春天苏醒以后动作更加灵敏，食欲更加旺盛，而身体内的一切器官更会显出返老还童现象。

由此可见，动物在冬眠时期神经系统的肌肉仍然保持充分的活力，而新陈代谢却降低到最低限度。今天医学界所创造的低温麻醉、催眠疗法，便是因此而得到的启发。

和我们人类一样，动物中的鸟兽都是温血动物，那么冷血动物昆虫又是怎样熬过漫长的冬季呢？许多冬眠的昆虫会不会冻结呢？昆虫学家进行了长期的观察和研究，终于查明了昆虫越冬的部分奥秘。冬天，为了防止汽车散热器结冰，人们要加入防冻液。昆虫竟然也会采用相似的办法，在严寒的冬季保护自己。

在冬天，昆虫要保持活动，不被冻僵是至关重要的。活的组织一旦被冻结，膨胀的冰晶体势必使细胞膜受到破坏，造成致命的创伤。当细胞里液体不足，不能保持维护生命所必需的酶活性时，即使没有完全被冻结，也会造成死亡。那么，昆虫是怎样解决这一难题的呢？它们主要是靠降低体内液体的冰点，从而提高抗寒能力，办法就是产生大量的“防冻液”。昆虫是怎样制造防冻液的呢？天暖之后又怎样将防冻液除掉呢？为什么要除掉防冻液？这些问题直到现在仍找不到答案。

值得补充的是，科学家们又发现，蛙类也会自制防冻液。在实验室中，科学家们将许多青蛙冷冻起来，5～7天后，再慢慢地使之解冻，这些青蛙解冻后依然活着。经过认真分析和研究，科学家们发现了一种人们在防冻剂中常用的物质：丙三醇。与昆虫相似的是，到了春天，这些青蛙的体液中再也找不到这一物质了。

至今，人们尚未能完全揭开动物冬眠的奥秘。但是科学家们通过不断探索已经认识到，研究动物的冬眠不仅妙趣横生，而且颇有价值。