懷揣“時鐘”的動物們

從古老的日晷（利用太陽位置的變化測定并劃分時刻）到漏刻（利用水滴速度計時），再到今天的各式各樣的鐘表，人類可謂想盡辦法來觀察、利用我們的時間。然而，許多動物卻擁有它們與生俱來的天然“時鐘”。

招潮蟹的“勞力士”

在西部非洲、大西洋西部、東太平洋和印度洋的泥質(zhì)海灘上，生活著一種人們很容易辨識的小蟹——招潮蟹。別看這種蟹的個頭很小，卻生有一只大大的螯（在夜深時看起來就像一個大嘴巴，故它們也被稱為“大嘴蟹”）。除了外形獨(dú)特，招潮蟹令人驚訝的還有：它們總是能預(yù)知潮汛。每當(dāng)潮水上漲之前10分鐘，它們就停止覓食，快速返回棲息的洞穴，還機(jī)智地用貝殼或石塊等堅(jiān)硬物質(zhì)堵住洞口。一當(dāng)潮水退卻，它們又大搖大擺地爬出洞口四處活動。

千萬不要驚訝，包括招潮蟹在內(nèi)的海洋中的蝦兵蟹將都身懷“勞力士”，這些無形的“鐘表”的“滴答聲”和海浪拍打的節(jié)拍出奇的一致。海浪拍打的節(jié)拍在月球和太陽等天體的引力作用下，造成海水的涌動：海水迅猛上漲時，出現(xiàn)高潮；過一段時間，海水自行退去，出現(xiàn)低潮。這種海面上周期性的漲落現(xiàn)象就是潮汐。

招潮蟹怎么知道潮水會在什么時候到來呢？科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，即使把招潮蟹養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)室里，讓它們遠(yuǎn)離潮汛的影響，它們的活動規(guī)律仍然會保持與潮水同步。雖然遠(yuǎn)離了海岸線，無法用肉眼看到或感知到潮水的變化，但每到漲潮時，它們照樣會提前10分鐘迅速地尋找掩體把自己藏起來。每次都是10分鐘，分毫不差?？茖W(xué)家認(rèn)為，在招潮蟹的體內(nèi)一定有一個“計時器”，而且是一個十分精確的“計時器”，否則這種現(xiàn)象無法解釋。

包括招潮蟹在內(nèi)的生活在潮汐帶中的生物，它們之所以能預(yù)知潮漲潮落，是基于它們所擁有的24小時一次的節(jié)律。這就是它們的“勞力士”。試想，如果沒有“掐表”功能，退潮對這些動物來說就是致命的。為了避免脫水狀況的發(fā)生，這些神算手們練就了毫不費(fèi)力預(yù)知潮汛的“超能力”。

鱟的“鬧鐘發(fā)條”

科學(xué)家認(rèn)為，許多海洋生物的活動，尤其是生殖活動，都與月亮和太陽運(yùn)動規(guī)律有著相當(dāng)密切的關(guān)系。一種源自遠(yuǎn)古的動物——鱟，總是在夏季滿月時分登上北美海岸，然后進(jìn)行一場自恐龍時代起就未曾改變的“儀式”。

早在泥盆紀(jì)（距今4億年前），一種與今天的鱟長相類似的生物就已經(jīng)出現(xiàn)了，它被認(rèn)為是鱟的祖先。鱟的甲殼的形狀很像馬蹄，因而也被叫做馬蹄蟹。其實(shí)，鱟并不是蟹，鱟與蜘蛛、蝎、扁虱、螨等蛛形綱生物以及已絕滅的三葉蟲有著親緣關(guān)系。

太陽的引力會影響潮汐。一些大潮每月發(fā)生兩次，一次在滿月時，一次在新月時。每隔半個月，月球和太陽的引力會互相抵消，從而形成小潮汐。許多海洋生物的生活規(guī)律都受到這一循環(huán)的支配，鱟也不例外。鱟比較典型的特征就是在夏季滿月或新月之夜，準(zhǔn)時踏浪而來，它們利用月圓后的大潮，趁著高潮時的大浪集體沖上海灘。成千上萬只鱟就像是事先約好似的同時出現(xiàn)，數(shù)量之多，令人瞠目結(jié)舌。尤其是在滿月的那天夜晚，鱟的活動最為頻繁。它們會在海灘上挖洞，尋找蟲子、海藻以及一些軟體動物作為食物。那么，鱟發(fā)起如此聲勢浩大的“狂歡聚會”，僅僅只是為了品嘗蟲子或者堆沙丘玩嗎？

答案當(dāng)然是否定的。原來，它們是利用潮汐上岸產(chǎn)卵。它們的行動與最大的大潮同步，所以總是能將卵產(chǎn)在高潮線。有沙子作為保護(hù)，而且遠(yuǎn)離海水，因此不用太擔(dān)心卵被魚類掠食。雌性鱟在產(chǎn)卵前，會在海灘上挖一個約15厘米深的坑，然后將卵產(chǎn)在里面，雄性鱟則馬上就給卵受精。一窩卵有2 000～20 000粒。通常，每個雌鱟有多個雄鱟相伴。當(dāng)潮水快要淹沒沙灘時，鱟的大軍就馬不停蹄地遷回了大海。

一個多月后，黏黏的卵孵化出來。黏糊糊的幼蟲們將經(jīng)歷一場巨變，這也和月相周期有關(guān)，但整個過程主要取決于溫度的高低。在下次大潮汛來臨前，大量的鱟的幼蟲會在沙子里待上數(shù)周。待到潮汛來臨時，它們已經(jīng)完全長大成形。由于是同時孵化的，大潮會將它們?nèi)慷季磉M(jìn)海里。一旦被沖進(jìn)海里，這些幼鱟便會鉚足了勁兒展開一場瘋狂的、不間斷的游泳比賽。

就這樣，鱟一代接著一代、周而復(fù)始地繁衍至今。可以毫不夸張地說，鱟的“鬧鐘發(fā)條”早在2.3億年前就已經(jīng)開啟，至今依然活力不減。

多邊膝溝藻的“計時器”

讓科學(xué)家難以置信的是，單細(xì)胞生物也有自己的“計時器”。可以說，缺乏生物鐘的單細(xì)胞生物是無法存活的。藻類如黃棕色硅藻、眼蟲屬（具有植物和動物兩種特征的單細(xì)胞生物）、衣滴蟲和多邊膝溝藻具有趨光性晝夜節(jié)律（所謂趨光性，是指生物體發(fā)出可見光的行為）。多邊膝溝藻的晝夜生理過程更是典型的晝夜節(jié)律性生物發(fā)光過程。在日本海，科學(xué)家觀察到一種非常有趣的現(xiàn)象：在日出前一個小時，生長在幾百米深海中的多邊膝溝藻就會如火箭般浮上水面，形成密密的厚厚的一片，然后進(jìn)行光合作用。到日落之時，它們又抓緊時間潛回深海。到了夜晚，它們借助熒光素酶發(fā)出生物光，以驅(qū)趕它們的天敵——撓足亞綱。多邊膝溝藻的這種晝夜節(jié)律受光線強(qiáng)弱的影響，在條件有利的情況下，甚至?xí)纬杉t潮這一壯觀景象。

最新研究表明，無論有沒有光線來源，多邊膝溝藻在實(shí)驗(yàn)室里同樣會進(jìn)行相應(yīng)的垂直升降運(yùn)動，而且保持同樣的垂直運(yùn)動節(jié)律。這正好說明多邊膝溝藻除了具有趨光性能力，其自身內(nèi)部也牢牢地被“計時器”所控制。

蟬的生命“鐘擺”

辛辛那提的地下世界里住著一種堪稱時間觀念最強(qiáng)的動物，這些動物在度過整整17年的地下生涯后，才會第一次也是唯一一次爬出地面。17年前，它們在孵化之后就離開了樹，進(jìn)入地下。自那以后，它們體內(nèi)的“鐘擺”開始擺動并自動計算度過的年數(shù)。這就是生命周期長達(dá)17年的“17年蟬”，生活在北美地區(qū)的一種蟬。17年蟬也被稱為“周期蟬”，因?yàn)樗鼈冊诒泵乐薜娜魏我粋€地方都是同步生長——在同一年的同一時間破蛹而出。它們的生命周期達(dá)17年之久，簡直讓人難以置信。其他種類的蟬（全球大約有3 000種蟬）都不是同步生長的。

在17年的蟄伏中，蟬的幼蟲生活在地下30厘米或更深的地方，以森林植物根的汁液為食。生活在地下的幼蟲會不斷地往下蠕動以尋求更大的植根。經(jīng)過漫長的17年幼年期后，蟬蛹會在土壤溫度約7℃時，從地下大約20厘米的地方破蛹而出，然后羽化，實(shí)現(xiàn)17年后的首要目標(biāo)——變成成蟲。多年以來，這樣的蛻變都發(fā)生在4月末到5月初的美國南部地區(qū)以及5月末到6月初的美國東部地區(qū)。

剛出來的蟬會爬到附近的植被上尋找一個舒適的地方完成最后的蛻變。羽化是完美蛻變的關(guān)鍵。只需要20分鐘，它們一生中的最后一次蛻皮就完成了。它們依附在樹上，直到身體的顏色完全變暗，外骨骼完全變硬（剛剛完成蛻變的幼蟬是白色的，但會在一個小時內(nèi)變暗）。至此，它們的“成人禮”算是完成了。只可惜，它們離見上帝的時刻也不遠(yuǎn)了。它們的交配時間只有短短幾分鐘，雌蟬用鋒利的產(chǎn)卵器割開樹皮，將卵產(chǎn)在溝槽中，然后死亡，紛紛落到地上，成為一大片枯竭的尸體。直到17年后，蟬才會再次出現(xiàn)。

試想，當(dāng)我們開始新的一天生活的時候，數(shù)以百萬計的蟬在歡快地舉行著“狂歡集會”。然而，在我們看來只一會兒的工夫，它們的一生就結(jié)束了。被生物鐘深深纏繞的“鐘擺”就這樣停止了擺動。

可以肯定的是，幾乎所有的生物都能夠通過被稱為生物鐘的生化機(jī)制來保持自身內(nèi)在的時間。但是，許多生物內(nèi)部機(jī)制的深奧問題，科學(xué)家們至今尚未搞清楚。