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《11次奇妙自然探索之旅》海伦•斯凯尔斯-pdf,txt,mobi,kindle,epub电子版书免费百度云百度网盘

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作者: [英]海伦•斯凯尔斯

内容简介:

生命是什么?

最不同寻常的物种灭绝是如何发生的?

经过3 亿年的进化,植物最后的秘密武器是什么?

生命史上的伟大转折点是什么?

本书选自英国皇家科学院主办的圣诞讲座,选取11次关于自然与生命演化的科学探讨,包括“世界自然纪录片之父” 大卫•爱登堡的演讲以及英国著名演化生物学家、动物行为学家及牛津大学教授理查德•道金斯关于生命演化的爆炸性系列演说。与那些从未谋面的神秘动物隔空对话;看未知的自然界中有什么生命与我们共存着,而我们对其一无所知;听与我们擦肩而过了几个世纪的生物诉说命运更迭……站在科学前沿的科学家们为我们拨开数百年的科学探索迷雾,揭秘地球上的生命之源以及那些我们从未发现的自然之谜。

从1825年至今,圣诞讲座致力于让英国大众了解科学。 圣诞讲座的宗旨是:“不要谈论科学,要给大众展示科学。”这一宗旨也充分展示出科普书存在的最大意义。任何一本科普书都不足以让我们了解科学的全部,《11次奇妙自然探索之旅》能让我们见证近200年以来,一个又一个新的理论如何被提出、被论证。读这本书的过程就像是随着科学家的脚步在不断探索,亲眼见证人类科学一点一滴的进步。这种对于科学的自豪感和随之而来的求知欲,就是是读科普书最伟大的意义之一。

试读

汤姆逊提到的第一个栖息着生物群落的地方,对很多人来说都很熟悉——海滨——但人们对此仍然有许多惊讶之处。北极熊在这里捕猎,海象在这里晒太阳,海蛇和海龟每年都会来此产卵,这里也是那些长相奇特的琵琶鱼的家园。它们在浅海海床灵活地摆动着自己的鱼鳍,额头前方挂着一个颇具诱惑力,且不断生长的诱饵,其看上去像一个蠕动的大肉虫,吸引着其他鱼类自投罗网地钻进它张开的血盆大口里(深海中还有类似的鱼类,通过在黑暗中发光诱惑不明所以的猎物)。提到它时,汤姆逊指出,这是一条“用自带钓竿捕鱼”的鱼。

但是,对生物的繁殖而言,海岸是一个环境恶劣的地方。“那一定是个奇妙而热闹的栖身之所,”他说,“但绝没人敢说在那里生活能有多惬意。”每天都要应付海浪和风暴的侵袭,必须时刻面对被水淹没的困顿,在汹涌的洪流中谋求生存,继而还要被暴露在干燥的空气中。同时,这儿还是一个拥挤的地方,挤满了各种各样的物种。“这儿几乎包罗了每一种生物。”汤姆逊说。

随着我们的主讲人逐渐深入这第一个生物群落,他那转换注意力和讲故事的极大天赋得到了充分的发挥。片刻之后,他又开始研究生物个体微妙迷人的细节特征——黑雁从水中过滤出食物时,总是优雅地踢一踢自己毛茸茸的细腿;而螃蟹呢,习惯用海绵碎片和海草来伪装自己坚硬的外壳。接着,他退后一步,画出了一幅很大的海岸众生图,进一步说明这些生物是如何相互影响、相互竞争的。

然后,他又投入到远海群落的讲解中,“新年第一天讲这样一个主题也还不赖”。1921年1月1日,他就这样开始了自己的第二场讲座。“我们可能会经常这样祝福彼此,可以遨游在更为广阔的海洋里,一个没有岩石、冰山困扰的宽广海域,扎入无边的自由之地。”比起拥挤无常的海岸,生活在开阔的海洋里,生存斗争的压力要小得多。

为了向他的听众介绍这一生物群落,汤姆逊在屏幕上放映了一组被他称为“浮动的海草场”的图片,大片海域内布满了微小的藻类(现今通常被称为浮游植物群落)。“这儿所有的其他生物都是依赖它们生存的,”他说,这帮他顺理成章地引出一个令人意想不到的关联,“春季三个月的日照量和比林斯门(Billingsgate)鱼市上供应的马鲛鱼之间有什么样的联系呢?”他问,继而解释道:马鲛鱼是以桡足类(微甲壳纲动物)为食的,桡足类又是以浮游植物为食的,这些浮游植物主要运用体内的叶绿素将阳光转化为自身所需的能量。因此,阳光越充沛,马鲛鱼生长所需的“海水汤汁”就越丰富。“世界就是这样运转起来的。”汤姆逊说,“没有任何东西会无故消失,万事万物都在流转中。”

远海中生存的动物,它们的一生不是自主游行,就是随波逐流,正如汤姆逊所言,这可不是一个休息场所。这些游泳健将中有海蛇、鲱鱼、鱿鱼,还有海洋哺乳动物,他用“具有非常强健的身体素质”来描述它们,这是他表明它们方方面面都能很好地适应海洋生活的说法。他显然很欣赏鲸鱼,“所有鲸鱼对自己的处境都十分了解,它们必须要跻身于远海的征服者之列。”他说。它们的身体是流线型的,能够高度适应水生生活,它们有厚厚的鲸脂保持体温,利用嘴里那些细密的须毛过滤出水中的小动物,就是人们常说的鲸须(通常用来制作女性的紧身胸衣)。“这对鲸鱼来说是不幸的,”汤姆逊说,“人类很早就发现鲸须和鲸脂对他们的价值了。”汤姆逊开设讲座那时,商业捕鲸仍然在如火如荼地进行着,他指出,由于现代化渔船和鱼叉,“这个有趣的动物正快速地从海洋中消失”。

讲到漂流生存的海洋生物时,汤姆逊详细描述了一种名为纸鹦鹉螺(或船蛸)的头足纲生物,一种不常见的小章鱼,这成功地引起了听众的兴趣。它们身上最令人称奇的事情是,他说,雌性有着“世界上最美丽的摇篮”,用来携带和保护自己的卵。他生动地描述了这只小章鱼从两只腕足端部的膜网中分泌出一层碳酸钙躯壳的过程(他说船蛸是缩进它们的壳里在海面上漂流的,但我们现在都很清楚,它们其实是利用身体向外吐出气体产生的冲力,灵活地在水下游动的)。另一种海洋软体动物是有着紫色外壳的蜗牛,它能分泌出一种泡状的浮球,从而让自己漂浮在海面上。

纸鹦鹉螺

从远海浅水区向下潜游,汤姆逊开始带领我们探索海洋深处的生命奇观,在他演讲前的几十年里,人们普遍认为深海中是没有生物的。不过,科学家们开始具体研究这一人迹罕至的生物群落时,如19世纪70年代挑战者号皇家海洋军舰进行的开创性的探险,他们用拖网和清淤器从深海中打捞出了很多非比寻常的野生生物。科学家们在平均深度约2.5英里(4千米)的深海海域,以及深度超过6英里(9.7千米)的“深渊”中进行取样研究,深渊探索研究是非常具有挑战性的。“没有人见过它。”汤姆逊说(那应该是人们进入深海海域进行生物探究前的又一个十年,我们将在朱利安·赫胥黎的圣诞讲座中了解到)。“最重要的是,对生物而言,没有什么深渊是深得无法存活的。”他说。

这个生物群落会给生物带来一系列独特的挑战,在汤姆逊看来,“这是一个暗黑深沉、寒冷平静,而又寂静单调的世界”。

缺乏阳光,意味着没有植物,食物很难供给,很多动物都习惯于彼此吞食,吞下出现在自己眼前的一切,不管多大。一些深海鱼类就只是“一张嘴和一个胃”而已。他解释道,唯一的其他食物来源就是动植物的尸体,包括浮游生物,从上面“像冬夜里的雪花一样平静坠落下来”的东西(20世纪晚期,深海生物的另一个重要的食物来源被发现,那就是无须通过太阳能转化,而是通过化学能转化获得能量的细菌,这一过程就是所谓的化学合成)。汤姆逊向他的听众描述了这些在地球上其他地方从来没有被发现过的深海海洋生物,比如海百合,海星的近亲,栖居在很大的海床上,“像湖边的水仙花”。虽然阳光无法到达海洋深处,但实际上,那儿并不是完全黑暗的。

约翰·亚瑟·汤姆逊爵士(1861—1933)

出生于东洛锡安区索尔顿的约翰·亚瑟·汤姆逊爵士,是一位博物学家和软珊瑚研究专家。1893至1899年期间,他在爱丁堡大学任教,后来,直到1930年退休,他都在格拉斯哥大学担任自然史学教授。他是一位杰出的科普作家,写过很多书,其中包括《性的进化》(1889)、《科学与宗教》(1925)和《科学概要:一个简单的故事》(1922)。

海百合(海百合类)生长于深海海域

通过化学反应,很多鱼类、珊瑚、甲壳纲动物和水母都能够发光,用它们自身发的光在海洋深处进行沟通、寻找猎物,警告并吓走敌人。汤姆逊将之想象成这样一幅景象:“在一片漆黑的海洋深处,它们如通体微蓝的幽灵般出现,像在一个没有月亮的夜晚,黑暗的浓雾中点亮的一盏电灯。”有一样在其他任何地方都很常见的东西,海洋深处却没有,汤姆逊告诉听众这个生物区域几乎没有细菌,“那就意味着那里也没有腐烂”(事实上,深海中到处爬满了细菌,只不过,要把这些细菌活体从海洋深处带到海面上来需要特殊的技术支持,现在科学家正在积极研究这些细菌,从而发现不寻常的分子,包括潜在的新型抗生素)。

“海洋深处的动物到底是从哪里来的呢?”汤姆逊问,在他看来,生命很有可能起源于海岸附近的浅海区,然后从那里蔓延开来。他提出,海岸生物群落的动物可能逐渐迁移到了海洋深处,同时还带来了漂浮的食物(虽然生命的确是首先在海洋中孕育进化的,但目前尚不清楚究竟起源于何处;最新理论表明生命起源于深海热液喷口,生态系统直到1977年才被发现)。

离开深海生命区域,汤姆逊接着把注意力转向了淡水区,从较深的湖泊到小池塘,到“大河和潺潺的溪流,湍急的洪流和流动缓慢的细流”。这些淡水河流对地球表面的覆盖率还不及1%,但却容纳了大量种类丰富的生命。

淡水区域的生物群落是动态且不断转移变化的,这个领域内的很多栖息者总是来了又走,淡水水域的生活只是它们生命的一部分。鳗鱼在大西洋中部的马尾藻海域产卵,这些卵将会随洋流迁移到众多河流和湖泊中,在那里汲取营养,并逐渐长大,鲑鱼们每年都会在海洋和淡水湖泊之间进行大规模的迁徙。汤姆逊将一只几英尺长的小海牛,也有可能是成年海牛的填充体标本带到了皇家科学院的讲堂。他对年轻的听众说,这是一种典型的沿海动物,但它却要溯游到很远很远的淡水河里,比如,如今我们在佛罗里达州的大沼泽地里发现了它。但是这一波动的生物领域同样也带来了危险,池塘和湖泊总有会干涸的风险,尤其是在气候温暖的国家。为了克服这一挑战,动物也进化出了能够避开干旱时间的策略,汤姆逊以一种来自非洲热带河流的奇怪“泥鱼”(现在我们将之称为肺鱼)为例对此进行详细讲述,当河流的水位变得很低时,它们会在变干变硬的泥浆中挖出一个洞,然后舒服地躺在里面,直到雨季的最终来临。裹在淤泥里的鱼被带到了英国,甚至可能几个月后才会醒来。“一条真正离开了水的鱼啊!”汤姆逊开玩笑道。另一个大风险——尤其在河流里——是洪水泛滥,一些淡水动物,如水蛭和昆虫的幼虫,有吸盘和夹持结构,能够防止自己在大暴雨后被洪水冲走。

汤姆逊继而深入思考:动物究竟是如何在淡水中生存的。他详述了沿岸生物可能会慢慢地向河流上方迁徙,远离潮汐的影响。也有些动物会从淡水迁徙到陆地,比如水蜘蛛,汤姆逊绘声绘色地描述了一只雌蜘蛛在池塘底部吐丝结网,并用丝线固定住它,从其表面填充空气,将其粘连在自己身体表面的绒毛上。然后,只要它的网充满了空气,它就能把卵安全放置在里面。“这只蜘蛛,”汤姆逊解释道,“发现了一个空荡的角落——一个充满机遇的、空洞的小角落——当然也充满了挑战,但却能为它们带来食物供给和护己周全的新机会。”

接下来,让我们把自己擦干,来探索汤姆逊所说的第五个生物群落,继续水生动物开始第三次大规模入侵陆地的故事,自此才有了我们今天所知道的地球上色彩纷呈的生命。

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