春到人間草木知

春姑娘頭戴花環(huán)，身穿彩衣，駕著春風，灑著春雨，悄悄地飛來了。

大地已經(jīng)解凍，湖水泛起漣漪，草坪綠了，桃花杏花綻開了笑臉，引來了蜜蜂和蝴蝶，布谷鳥亮起了歌喉……大自然的萬物都在呼喊：“歡迎春姑娘!歡迎春姑娘!”這些花鳥是怎么感知春姑娘到來的呢?

春姑娘的長途旅行

什么是春天的標準呢?節(jié)氣“立春”并不是表示春姑娘來到了，二十四節(jié)氣是古代人根據(jù)當時黃河中下游一帶氣候確定的。現(xiàn)在氣候早就變化了，況且我們祖國那么大，二十四節(jié)氣并不統(tǒng)一，“立春”節(jié)氣不是春姑娘到達的時間。

春天的科學標準是：連續(xù)每五天的平均氣溫穩(wěn)定在10℃—22℃之間，春天就來到你的身邊，每五天平均氣溫低于10℃時就是冬天，高于22℃時就是夏天了。

春姑娘和我們一樣，也有故鄉(xiāng)，我們祖國幅員遼闊，春姑娘每年都要來一次從南到北的長途旅行，還有一個大概的旅行日程表呢!

每年2月下旬，春姑娘從故鄉(xiāng)華南地區(qū)出發(fā)北上，3月5日左右到達長沙，15日前后到達武漢、南昌和杭州，25日前后到達鄭州和濟南。4月初來到石家莊、德州和天津，4月10日左右，春姑娘高興地光臨北京城了。

你看春姑娘用了40多天，走完1700 km的路程，每天走不到45 km，平均每小時不到2 km，真像一個小姑娘走路呀!

春姑娘在北京稍作停留后，接著向北旅行，4月25日左右到達沈陽，5月10日前后到達哈爾濱，這段路是上坡路，所以春姑娘走得慢一些，要是遇上了寒流，春姑娘的日程表也會有一些變化，稍作調整。

你知道嗎?春姑娘還有兩個秘密呢，第一是上山的速度很慢，一些高山春姑娘從不涉足，因為地勢越高氣溫越低，有的同學又想不通了：熱空氣上升，高空離太陽又近，為什么氣溫反而低呢?這是因為空氣是透明的，太陽光不會直接加熱空氣，太陽光照射大地，先把地面烤熱，再由地面去加熱空氣，因此氣溫的變化取決距離地面(熱源)的高低，一般在對流層，每上升100 m，氣溫要降低0.6℃。

春姑娘的第二個秘密是到達海邊的時間要晚一些，不過一旦到達，就會流連忘返，那是因為，海水的溫度變化比較慢，加上海風吹來吹去的影響，氣溫變化要緩慢一些，這就是一些高山和海濱往往是避暑勝地的主要原因。

年年此時燕歸來

有的同學想不明白，人們可以使用溫度計測量氣溫的高低，也可以看看中央氣象臺的天氣預報，可是小燕子和布谷鳥怎么知道春天的到來呢?

原來小燕子和布谷鳥是溫血動物，能夠很靈敏地感覺到氣溫的變化，小燕子體溫恒定，怕冷。而且是以昆蟲為食的，可是，北方的冬季沒有飛蟲啊，于是小燕子每年秋天便集體飛到南方，到了春天，就會和春姑娘一起長途旅行，從不落后，人們稱小燕子是候鳥，是“報春的使者”，非常準確呢，有詩云“年年此時燕歸來”，人們早就知道燕子秋去春回的飛遷規(guī)律?？偸前蜒嘧痈禾炻?lián)系起來。

小燕子和布谷鳥是溫血動物，體溫恒定。感覺氣候變化的能力強，可是像柳樹、小草這些植物，它們怎么能準確感知春姑娘的到來呢?

春到人間草木知

柳樹、小草感知春姑娘的能力，是億萬年來形成的生存本能，你想，嚴冬時也有氣溫暫時回升的情況，如果貿然伸出腦袋，結果“上當”，春姑娘并沒有來到，而伸出的腦袋又縮不回來，就會凍死啊!所以草木不光簡單地根據(jù)一時的溫度。還要根據(jù)很多的環(huán)境信號來判斷外界情況呢!

這些信號除了溫度升高以外，還有春雨帶來的水分、太陽光照射時間變長、春雷帶來的振動、閃電帶來的大氣電場的變化等，還有一點大家可能想不到，柳樹、小草身體里有奇妙的生物鐘，只要是有一定時間的嚴寒冷凍，就知道冬爺爺還沒有離開!

草木也有生物鐘嗎

什么是生物鐘呢?生物鐘又稱生理鐘，是生物體內的一種無形的“時鐘”，實際上是生物體生命活動的內在節(jié)律性，它是由生物體內的時間結構序所決定的，地球上的所有動物都有生物鐘，以人體為例，整，個人類都是以一晝夜為周期進行作息的，人體的生理指標，如體溫、血壓、脈搏、體力、情緒、智力等，都會隨著晝夜變化作周期性的變化，

植物也有自己的生物鐘，而且南方與北方的植物生物鐘有區(qū)別，這點在植物移植時必須考慮到，南方的一些植物移植到了北方，有時“水土不服”生長不好，其實主要是因為植物的生物鐘有區(qū)別，植物的生物鐘除了以春夏秋冬為周期以外，對氣溫、濕度、日照、雷電這些綜合環(huán)境信息也有明顯的反應，這也是仿生學家極為感興趣的事情。

同學們看，動植物對春天的反應這么靈敏，非?？煽浚@些變化被人們觀察到，用于對農(nóng)業(yè)的適時播種，如人們將布谷鳥的叫聲演化為“趕快布谷、趕快布谷”，有地方還編制了以物候指導農(nóng)時的月歷，

目前，有一門介于生物學和氣象學之間的邊緣學科，叫物候學，我國最早的物候記載，見于公元前l(fā) 000多年的《詩經(jīng)》，我國現(xiàn)代物候學研究的奠基者是竺可楨先生，他在1934年就組織建立了物候觀測網(wǎng)，在他的領導下，1962年，又組織建立了全國性的物候觀測網(wǎng)，進行系統(tǒng)的物候學研究。

大有前途的信息仿生學

物候學雖然意義重大，但是非常繁瑣，需要不停地觀察記錄，而動植物的生長活動十分復雜，有時也會發(fā)生偏差，現(xiàn)代遙感技術和電子計算機等的應用，使物候學在研究和應用方面都得到了更大的發(fā)展，環(huán)境對動植物生長和發(fā)育的影響是一個極其復雜的過程，用儀器只能記錄當時環(huán)境條件的某些個別因素，而物候現(xiàn)象卻是過去和現(xiàn)在各種環(huán)境因素的綜合反映，因此，物候現(xiàn)象可以作為環(huán)境因素影響的指標，用來評價環(huán)境因素對于動植物影響的總體效果，

現(xiàn)代仿生學的研究已進人生態(tài)系統(tǒng)的分析和管理中，除了使用遙感技術、模擬技術和精密電腦以外，還采用人工氣候室與數(shù)學模式等先進手段，通過地球資源衛(wèi)星照片來分析農(nóng)作物和植被的物候變化，通過試驗來研究植物受氣候等因素影響時的生理機制，仿生學家做了大量的工作，對動植物感知春天的綜合能力進行研究。

這里需要提一下關于植物生物電研究的新成果，我們常常見到向日葵的花朵能隨著太陽的東升西落而運動，含羞草的葉子一碰就會低眉垂頭害起羞來，這些植物界中的自然現(xiàn)象，都是生物電在起作用的緣故。

植物中的生物電究竟是怎樣產(chǎn)生的呢?有人曾做過如下的實驗：在空氣中，將一個電極放在一株植物的葉子上，另一個電極放在植物的基部，結果發(fā)現(xiàn)兩個電極之間能產(chǎn)生約30 mV的電壓，當將同樣的一株植物放在密封的真空中時，由于植物在真空中被迫停止生命活動，所以植物基部和葉片之間的電壓也就消失了，這個實驗有力地證明，生物的生命活動是產(chǎn)生生物電的根源，植物感知春天雷電的能力似乎與生物電有關，這對于仿生學家也有很大的啟發(fā)。

現(xiàn)代仿生學除了對物候現(xiàn)象做宏觀研究外，已經(jīng)開始對植物器官內部形態(tài)的變化進行觀察研究，就是動植物感覺器官的結構與辨識功能的研究，這些研究發(fā)展很快，還形成一個新的學科——信息仿生學，信息仿生學的內容，主要是研究動植物與外界環(huán)境的信息傳遞、接收、存儲的過程，并用以研制具有類似功能的系統(tǒng)技術，也稱感官仿生學，這個新學科現(xiàn)實意義重大，在科技高度發(fā)展的今天，發(fā)展非常快呢!

觀察大自然，寫春天的日記，原來這么重要啊!希望同學們以后能參加到科研隊伍中，揭開動植物感知春姑娘的秘密。

責任編輯 程哲