大自然中,每一种动物的“作息时间”都安排得井然有序。猪、牛和羊等家畜总是在白天活动的,可是猫却喜欢在白天睡大觉。每当夜幕降临,猪、牛和羊开始人睡时,猫才伸伸懒腰,活跃起来了。傍晚时分,好像有什么号令,一下子把许许多多的蝙蝠从阴暗的角落、潮湿的山洞或密不透光的树丛里召唤了出来。鸟儿则是按时“起床”的:东方欲晓,公鸡就一跃而起“引吭高歌”;接着,鸭群苏醒了,争先恐后地发出“嘎嘎”声;没多久,麻雀也叽叽喳喳地喧闹开了;白头翁是喜欢睡懒觉的,金色的阳光早已普照大地,它们才慢腾腾地放开歌喉。
美国加利福尼亚州有个奇特的农场,100多头毛驴是这个农场的职工,它们承担了那儿所有的农活。有趣的是,正午时所有的毛驴都会自动停止工作,到了中午12点,谁也无法强迫它们继续干活。而到了下午6点,它们又会分秒不差,重新干起活来。
动物不光知道钟点,还知道日程呢!燕子每年都要进行一次“长途旅行”。冬天燕子南飞,到南洋群岛、印度和澳大利亚等地“避寒”;春暖花开的时节,它们又成群结队地北上,早春二月,它们飞到我国的广东,3月间到达福建、浙江及长江下游,4月初就可以在秦皇岛看到它们的踪迹。
最奇妙的要算一种叫琴师蟹(也叫招潮蟹)的动物了。这是生活在海滩上的一种小蟹,因为雄蟹有一只巨大的鳌,看上去就像一位正在拉小提琴的琴师,因而人们就把它叫作琴师蟹。白天,琴师蟹藏在暗处,这时它们身体的颜色会变深;夜晚,它们四处活动,身体的颜色又会变浅。人们发现,琴师蟹体色最深的时间,每天会推迟50分钟。要知道,大海涨潮和落潮的时间每天也恰好推迟50分钟。
每年5月,在月圆以后, 美国太平洋沿岸会出现一次最大的海潮。闪闪发光的银鱼, 就是被一年一次的巨大海潮冲上海岸的。在海岸上,银鱼完成了传宗接代的任务后,又被海浪卷回大海。
为什么燕子在长途旅行中这么准时?为什么银鱼从不错过这一年一度的大好时机?究竟是谁向动物报告时间的?原来,在动物的体内有一种类似时钟的结构,这就是生物钟。
一般认为, 生物钟是通过激素或中枢神经系统起作用的,它们的作用类似于古代计时的漏刻,或物理学中具有周期性变化的振荡器。然而,不同的动物,它们生物钟的位置是不一样的。
低等动物也有自己的生物钟。形似倒置草鞋的草履虫,它的生命中枢——细胞核的大小,在一天之间会发生周期性的变化:中午12点最小,以后逐渐增大,至夜间12点变得最大。主宰这种节律的部位何在?深入研究的结果表明,细胞中的脱氧核糖核酸(DNA)分子,在一天的不同时间里,会制造出不同种类的蛋白质。由于细胞的各种活动,与细胞在一天的不同时间里所具有的蛋白质有关,所以细胞的活动也就有了一定的生命节律。由此看来,生物钟也许是生物细胞的基本组成部分。
蟑螂是众所周知的夜行昆虫。人们已在它的咽下神经节找到了控制生物钟的物质,这是一群神经分泌细胞,位于神经节的侧面和腹面。这团神经组织有规律地生成控制蟑螂活动的激素,使之维持一定的生活节律——白天睡觉,夜间活动。
近年来发现,鸟类和哺乳动物的生物钟就在脑的下方、形如松果的松果体里。一到黑夜,鸡的松果体细胞便分泌一种叫黑色紧张素的激素,使鸡知道该去睡觉了。如果摘除一只麻雀的松果体,这只麻雀每天的活动周期就消失了,这时若将别的麻雀的松果体移植进去,它的活动周期便恢复了。
现在已经知道,生物钟五花八门,多种多样:有和昼夜相适应的日钟,有和潮汐相适应的潮汐钟,还有和地球公转、季节变化相适应的年钟。正是这些生物钟,使动物能在大自然的怀抱中,正常地生活、觅食和活动。
探索生物钟的奥秘有着很大的现实意义。生物钟为人们提供了控制家禽、家畜生长和繁殖的有力武器。为何夏天母鸡的产蛋率特别高?人们由此得到启发,延长白天的时间可以让母鸡多产蛋。在明亮的人造光源的普照下,母鸡根本不知道夏天早已逝去,于是全年的鸡蛋产量便始终保持在夏季的水平。缩短黑夜的时间,对牛、羊的繁殖大有好处。因为这样可以延长牛、羊的发情期,增加交配次数,加速繁殖。
对生物钟的研究为人们控制有害昆虫提供了有益的启示。如今,有的科学家正在研究如何调整蚊、蝇和农业上有害昆虫的生物钟,使它们在缺少食物、温度极不适宜的季节成熟,以便大幅度地减少它们对人类和农作物的危害。
在使用杀虫剂的时候, 一种奇怪的现象引起了人们的注意:同样浓度的一种杀虫剂, 在一天的不同时间里却有着不同的杀虫效果。例如,用除虫菊灭蝇,下午3点特别有效;而用来杀灭蟑螂,则下午5点半最有效,此时正值它们活动猖獗的时刻。看来,这又是生物钟在起作用。显然,将生物钟的知识用于控制虫害,既有助于节约药物和时间,减少环境污染,又能达到最大的杀虫效果。