探索奧妙 熱愛科學(1)

主題導引

科學，已經如此深刻地浸潤于我們的生活中，成為人類社會結構和秩序中舉足輕重的因素。正如原始部落崇拜圖騰，田園詩人謳歌自然，在科技時代，我們對科學的感悟，正是來自于生活本身的體悟。科學家在追求真理的過程中，鍥而不舍，孜孜以求。常人往往認為他們苦，其實他們卻樂在其中。科學家頓悟與突破后的快感是常人所無法體會與想象的。此時莘莘學子，何不趁著這大好年華，走進知識的殿堂，探索科學的奧秘，培養自己熱愛科學的情感呢？

美文薈萃

昆蟲植物攻防戰

□虞國躍

許多昆蟲以取食植物為生，在這種取食與被取食的關系中，似乎昆蟲握有相當的主動權，植物基本毫無回旋余地。但實際上，某些植物并非任人宰割、束手就擒，而是進化出了一套令人嘆服的防御系統，我們常見的植物的乳汁就是一些植物有力的反蠶食武器。

一些植物的葉子破損或莖折斷后，會冒出白色乳汁狀的液體，這樣的植物稱為乳汁植物。有幾個科的植物會產生乳汁，如常見的夾竹桃科、大戟科和桑科等，其中最著名的屬于蘿藦科的馬利筋。在這些植物中，乳汁被貯存在長形的管狀細胞中，這些細胞稱為乳汁管。它們伴隨著葉子的脈序。因此，當你切斷一片蘿藦的葉子時，乳汁似乎是從葉脈中冒出來的，但實際上它的產生與葉脈無關，是從自己的乳管系統中流出來的。

早期，人們認為乳汁有營養，好像白色的乳汁中含有淀粉。但乳汁有黏性、味道不好，這種有營養的想法越來越靠不住。1905年德國的研究人員通過針刺大戟，使葉子中的乳汁流出，發現蛞蝓會取食沒有了乳汁的大戟，而不取食原來有乳汁的葉子，從而證明了乳汁的防御作用。

實際上，許多昆蟲也采用這種方式，躲避植物的防御系統，獲得所需的、安全的食物。棕翅粗角跳甲是常見的一種葉甲，分布于吉林、河北、江蘇、湖北、江西、湖南、浙江、四川等地，取食的植物有蘿藦科、桑、雞矢藤。在北京，４月底５月初蘿藦的嫩莖從地下冒出來了，越冬的棕翅粗角跳甲出來取食嫩嫩的葉子。它們先在近葉尖的主脈上啃咬，白色乳汁流出來了。由于乳汁管已被咬斷，切斷點前面部分的葉子就不會再有乳汁流過，因此這部分的葉子是安全的，跳甲可以放心地食用。有時棕翅粗角跳甲只取食無葉脈的葉面組織，因此在葉的邊緣留下缺刻，或在葉中間咬食一個孔洞。

許多昆蟲上演著上述的割脈行為，但并不是所有的乳汁植物像蘿藦一樣容易被解除武裝。在蘿藦中，脈序是從中脈處平行分出支脈，因此只需切斷主脈，就可以阻止乳汁流向切割位以外的葉面。但有些乳汁植物如木瓜，葉子呈現網狀脈序，乳汁可以通過周圍的葉脈繞開切斷的葉脈。因此，如果某些昆蟲要解除葉子的武裝，就需要挖一條橫向或圓形的戰壕，才能切斷乳管系統。

植物與昆蟲之間的相互關系是極其復雜的，植食性昆蟲促進了植物防御的進化，反過來植物的防御又促進了昆蟲反防御的進化。植物中乳管的出現和昆蟲避開這些乳管的能力，均是協同進化的結果。

（選自《森林與人類》2007年第7期）

賞析

“物競天擇，適者生存”，雖只有簡單的兩句話，卻道盡了生物界演化的基本規則。應該說昆蟲依附于植物生長，它從植物身上獲得生長所必需的營養；同樣植物也要繁衍生息，為了盡量避免昆蟲的侵襲，它們也有一套獨特的防御體系。這正如本文所言，大自然中一幕幕昆蟲植物攻防戰在悄悄上演。本文語言生動活潑，特別是文章標題新穎別致，極大地激發了讀者的閱讀興趣。

雪的功能令人驚奇

□竇光宇

從天而降的片片雪花給人們帶來歡樂，同時也給人們帶來了無須額外投入的清潔能源。

專家推算，10萬噸雪換算成等量制冰所需能耗，相當于1.2萬噸石油。如果用來進行存雪制冷，節約的燃油為數十分可觀。現在，無能耗的“雪能源”正在日本北方市民生活中扮演越來越重要的角色。入冬以后，人們隨時把降雪積存起來，集中保管在專用的雪庫里。來年夏天，把它循環往復地送入各戶以達到制冷的目的。據報道，日本北海道的美唄市，最近出現了一座以存雪為制冷劑的6層空調住宅樓，這一奇特方式目前尚屬世界首例。雖然一個夏天的用雪量為數不小，但美唄市每年的降雪量很大，一個冬天郊外地面積雪可厚達2米。一間雪庫可積存100噸，足以滿足夏天需要。

除了制冷以外，雪還可以用于空氣凈化。雪的晶粒結構非常復雜，即使攥成雪團，內部的微孔仍可保持足夠的空間，含有甲醛、花粉等有害物質的空氣從中經過，這些化學成分就會吸附在上面，把空氣流量調整至適當程度，可濾除90%以上的甲醛、花粉等有害成分。

雪水是水經過蒸發后重新凝結而成的冰狀水，是一種超軟水。它不含鉀、鈉等礦物質，具有很強的滲透力。雪水對人體有著奇妙的保健作用。它對治療紅眼病、皮膚燙傷、凍傷都有效果，尤其對于輕患者，只需每三四個小時涂洗一次，可不用其他藥物，45天就能痊愈。常用雪水洗澡，可以增強皮膚的抵抗力，促進血液循環，減少疾病。清純的雪水還是一種美妙的天然飲料。研究表明，雪水中所含酶化合物比普通水多，所以當今醫學界普遍認為，每天飲12杯雪水，可使血中膽固醇含量顯著降低，能防治動脈硬化癥。俄羅斯的醫學專家還提醒人們，隨著年齡的增長，體內冰結構水會日顯不足，從而加速人的衰老。所以，上了年紀的人喝雪水更有好處，可以延年益壽。

目前已收集到的試驗數據表明，戶外4米高的雪堆，蓋上30厘米厚的木屑、枝葉等，到8月份仍可保持2.5米高度。同樣方法，如果將雪堆改為半地下方式，按照高25米，邊長100米規模堆放，可存雪20萬立方米，夏天可從這里源源不斷地取用，在空調或糧庫恒溫系統中發揮作用。來自大自然生態環境的雪，回過頭來又開始為保護生態作貢獻。

（選自《百科知識》2008年第2期，有刪改）

賞析

雪——這一大自然的精靈，它的功能，被作者描繪得淋漓盡致。在這篇科普小品文中，作者以質樸的文字，向讀者介紹了雪所具的制冷、空氣凈化、保健等令人驚奇的功能。文中運用列數字的說明方法，準確地說明了存雪制冷，能節約大量燃油；運用舉例子的說明方法，具體地說明了降雪積存起來可以制冷的功能。縱覽全文，作者無時無刻不在告誡人們要呵護雪這一精靈，讓它更好地為人類作貢獻。

嗅覺的奧秘

□郭振海

詩人王冕在詠梅的佳作中曾寫道：“冰雪林中著此身，不同桃李混芳塵。忽然一夜清香發，散作乾坤萬里春。”在此，我們不是要研究此詩寫得如何高超絕妙，而是要探索人是怎樣聞到梅花散發出的誘人的清香的。

我們知道，人人都長有一個鼻子。它不僅用于呼吸，還能辨別出各種氣體：不論是撲鼻的梅花清香，還是臭不可聞的硫化氫，鼻子都能靈敏地感覺出來。

談到嗅覺，雖然我們能夠辨別香、臭、甜、酸、苦、辣等各種氣味，但在動物界，人類的嗅覺并不算太高明。蒼蠅與狗的嗅覺都相當靈敏，要比人強許多倍：蒼蠅能在幾千米外嗅到極為微弱的氣味，有靈敏嗅覺的警犬可以在公安、軍事、救護等方面充當“偵察兵”。

那么，人和動物為什么能聞到各種氣味？氣味與化學有什么關系？蒼蠅和狗的鼻子為什么比人的鼻子還靈？這些問題長期以來使人類感到迷惑不解。雖然有許多人對此進行過研究，也提出過許多學說來解釋，但至今仍是謎底深深。

從前，聰慧的古希臘哲人們曾對嗅覺做過解釋，認為鼻子里存在有網眼的黏膜，氣體分子只要能鉆進去，人就可以感到氣味。顯然，這只是一種主觀想象，在現代人看來如同兒戲。

經過長期的研究，人們終于發現，對物質的氣味辨別，不僅與嗅覺器官有關，也與物質的化學組成、化學結構、溶解狀況、分子量的大小等有關。例如，由碳、氫、氧三種元素組成的有機酸，分子中一般都有含有叫做“羧基”的基團，所以一般有酸味，如醋酸、檸檬酸等；酯類物質一般都具有濃郁的香味，如乙酸異戊酯有香蕉味，異戊酸異戊脂有蘋果香味……也就是說，氣味是由化學物質微粒決定的，它能在空氣中散發飄逸。

進入20世紀后，蘇格蘭科學家蒙克里夫于1949年提出了一種氣體立體化學理論，認為氣體分子的形狀如同我們常見的物體那樣，多種多樣，千姿百態，有球形、船形、椅形等。

氣體立體化學理論認為，在人和動物的鼻子中有感覺靈敏的鼻竇，在鼻竇的細胞中有專門接受外界氣體分子的受體，它也是一種分子。當外界氣體分子和鼻竇受體分子像模具和模型一樣相互吻合并發生生理反應時，產生的信號便刺激大腦，就可以使人聞到氣味。如果外界氣味分子和鼻竇受體分子不吻合、不反應，人就聞不到氣味。例如，樟腦分子是球形，而鼻子中受體分子是碗形，兩者吻合，所以人才能聞到樟腦味。后來，美國的阿爾莫對此理論提出了一個較為完整的嗅覺化學機制，但兩者大同小異，觀點基本相同。

不過，這種理論也遇到了一些新的挑戰。例如，有的物質化學結構雖不同，卻有相同氣味；有的物質結構非常相似，卻具有不同的氣味；也有一種物質同時具有兩種氣味……這些問題用上述理論都難以解釋。

現在，人類對嗅覺的認識還在步步深入，在步步逼近真理，但還有許多問題至今仍不清楚。作為一門正在悄然興起的新科學——香味學，但愿能像王冕詩中描寫的那樣，早日“散作乾坤萬里春”。

（選自《飛碟探索》2002年第6期，有刪改）

寫作借鑒

這篇科普性文章以時間順序對人類的嗅覺進行饒有趣味的說明。首先是文章開篇就引用詩人王冕《白梅》中的詩句，頗有文采，吸引讀者，引出將要說明的對象。全文把人們對嗅覺奧秘的研究主要分為兩個階段：對嗅覺器官的研究和對嗅覺化學機制的研究。文章運用舉例子、打比方等說明方法使這篇說明文更加生動形象。當然，自然界中的奧秘無窮無盡，未解之謎也還有很多很多，這有待于人類做進一步的探索與研究。