生物熱現象

任何一個化學反應過程,都因為參加反應的物質中,原子最外層電子的運動狀態改變而伴隨有溫度的變化。這個過程中溫度的變化可能是負值 (吸收熱量),也可能是正值 (放出熱量)。溫度變化是物質分子熱運動的表現形式。分子運動愈快,物質溫度就越高。生物界的熱——動物的體溫,主要是由生物能(生命物質的化學能)提供的。這裡,我們既不討論由體內分子熱運動所表現出來的能量,也不討論生命過程中化學能的變化,而主要討論生物體熱力學和生物對熱信息的感覺器兩個問題。

熱現象對生物的影響

在炎熱的夏天,南方的水牛喜歡到池塘浸泡;雞會張開嘴不停地喘息;山羊躲藏在樹蔭下面……這都是因為它們沒有汗腺來調節體溫。但人們除了尋找和製造涼爽的條件之外,還可以通過汗腺來進行體溫調節。
在研究活機體與其環境間的熱相互作用的時候,可以沿用工程系統熱力學的某些概念。活機體的熱力學與化學過程的熱力學差別很大,而活機體與熱機系統的熱力學差別就更大。之所以產生這種差別,是因為被看作熱力學系統的活機體不斷地發生產熱的可逆反應;而非生命熱系統中若發生產熱,總可以看作是處於平衡的可逆反應
有些動物的體溫,是隨環境溫度的變化而變化的,這類動物叫冷血動物;有些動物的體溫不大受環境的影響,體溫保持相對恆定,叫恆溫動物。體溫是決定活機體內化學反應速度率的一個主要因素,體溫升高一度時,基礎代謝強度增加 7%。大多數高等動物的體溫是恆定的,其調節體溫不是控制產熱,而是調節散熱機能。恆溫動物的散熱主要是以外線輻射的形式進行,又因為紅外線輻射攜帶大量的信息,於是一些動物 (特別是夜行動物)進化出了能接收紅外線信息的器官,例如蛇就是利用紅外探測器在夜間捕食小鳥的。下面我們就順便介紹一下動物的體外感受器。
人們發現,蟒蛇科的蛇的唇口和響尾蛇亞科的蛇的頰窩紅外感覺器的效率超過了它的視覺,其方向性和選擇性比人造紅外線探測器精確很多。因此,瞎眼睛的蛇也能根據紅外線輻射來追蹤和捕獲獵物。蛇還能在來自太陽、熱石頭等干擾場中,識別活的動物,對死鼠則不予理會。可見,生物界的紅外裝置抗干擾和識別能力是很高的。
感受紅外輻射的還有深水烏賊。深水烏賊的熱視眼分布在烏賊尾部的整個下表面。當熱視眼接收到紅外線信息後,引發視覺神經產生脈衝,脈衝信號被送入神經中樞加工、處理。此外,螞蟻、蚊子也對紅外輻射很敏感。研究生物界的紅外探測器,探索生物界利用紅外感受器接收、加工處理紅外線信息的秘密,將有助於研究、設計和製造新型的紅外裝置,增強人類認識和改造自然的能力。

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