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                    專題
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                    《科學畫報》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    由中國科學社于1933年8月創刊,距今已有80年的歷史?!犊茖W畫報》在80年的辦刊歷程中,形成了通俗生動、圖文并茂地介紹最新科技知識,形式多樣地普及科學技術的特點,對提高廣大群眾的科學水平,啟發青年愛好科學、投身科學事業起了很大的作用,當今的不少著名學者、教授、科學家,青少年時代都曾受到它的熏陶和啟發。

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                    動植物也能預報天氣嗎

                    2014-03-26 17:07:13

                    /上海市公共氣象服務中心


                    “燕子低飛蛇過道,螞蟻搬家蛤蟆叫,大雨不久就來到?!痹诓簧贇庀笾V語中,動植物充當起了“氣象預報員”的角色。在德國,人們認為青蛙會預報天氣,因此德國人把天氣預報員直接稱為“天氣蛙”。難道動植物真有預報天氣的特殊本領嗎?

                     

                    動物界的天氣預報員

                     

                    水母聽風

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                    水母能在1015小時前捕捉到暴風雨來臨的信息,并從容地把身體隱藏到安全地帶,這是因為水母有一個可以感覺超聲波的“耳朵”。海洋上,由空氣和波浪摩擦而產生的次聲波(頻率為每秒813次)是風暴來臨的前奏曲。這種次聲波人耳無法聽到,小小的水母卻很敏感。在水母耳的內部,有一個極小的聽石,正是次聲波震動了聽石,聽石再把次聲波的振動傳給水母耳壁內的神經感受器,水母才能聽到風暴聲。由于次聲波的傳播速度要比風暴和波浪快得多,所以,水母可以提前收到風暴的“預告”,迅速采取躲避措施。

                    仿生學家仿照水母耳的結構和功能,設計了水母耳風暴預測儀,相當精確地模擬了水母感受次聲波的器官。把這種儀器安裝在艦船的前甲板上,當接收到風暴的次聲波時,可令旋轉360°的喇叭自行停止旋轉,而它所指的方向就是風暴前進的方向,并且可以根據指示器上的讀數得知風暴的強度。這種預測儀能提前15小時對風暴作出預報,對航海和漁業的安全都有重要意義。

                     

                    蜜蜂曉晴雨

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                    “蜜蜂出巢天氣晴”“蜜蜂不出工,大雨要降臨”“蜜蜂帶雨采蜜天將晴”,這些諺語說的就是蜜蜂預知天氣的本事。早晨如果有大量蜜蜂爭先恐后飛出蜂箱采集,這表明今天可能是個大晴天;早晨如果蜜蜂不出箱、少出箱,或遲遲不離蜂箱,預示將有陰雨天氣來臨。

                    為什么蜜蜂對天氣的變化這么敏感呢?原來蜜蜂的前后兩對翅膀很輕薄,這樣便于飛行,而且,蜜蜂習慣在天氣晴朗、氣壓較高的情況下飛行。在降雨之前,因大氣含水量增多,濕度大、氣壓低,蜜蜂易沾上細細的水珠,體重增多,翅膀也變得又軟又重,振翅頻率減慢,導致飛行較困難,只好待在蜂巢里不出來。另外,從蜜蜂采蜜角度分析,也與天氣有密切關系。當天氣晴暖無風,鮮花的蜜腺分泌大量甜汁,散發出濃郁的香味,引誘蜜蜂前來采集。

                     

                    青蛙大叫

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                    在動物界,青蛙被稱為“活晴雨表”,這是由青蛙皮膚的特點造成的??諝飧稍飼r,皮膚水分蒸發加快,青蛙須呆在水中保持皮膚濕潤;而在陰濕多雨的天氣,包括下雨前夕空氣水分較多時,皮膚水分不易揮發,青蛙就會跳出水面集體呱呱大叫。

                    非洲的某些土著居民觀察樹蛙來了解天氣,當地人只要看到樹蛙由水中爬到樹上,便動手做好防雨工作。

                     

                    土撥鼠報春

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                    按照美國民間傳統,每年的22日,世界上最著名的土撥鼠“天氣預報員”——菲爾在賓夕法尼亞州的寒冷早晨爬出洞來。如果陰天,它看不到自己的影子,意味著這一年春天將提前到來;如果晴天,它看到自己的影子,會躲回樹洞繼續冬眠,意味著冬天還將持續下去。該民間傳統的最早文字記載可以追溯到1841年。100多年前,土撥鼠“菲爾一世”就被派上了天氣預報的活兒,至今代代相傳已經不知道是菲爾第幾世了。

                    冬去春又來,這是大自然的規律所在,與任何有代表性的鼠類的預言無關。這里不得不強調一點,國家氣候數據中心做過一項調查,調查結果顯示,土撥鼠預測天氣的準確率只有39%。因而,它們的預測只能作為一種參考。有一年由于菲爾的預報錯得過于離譜,還遭到了當地檢察官的起訴。不過,這一切并不妨礙民眾收聽菲爾預報春天的傳統。

                     

                    植物界的天氣預報員

                     

                    含羞草測濕度

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                    含羞草是一種能預兆天氣晴雨變化的奇妙植物。如果用手觸摸一下,它的葉子很快閉合起來,而張開時很緩慢,這說明天氣會轉晴;如果觸摸含羞草時,其葉子收縮得慢,下垂遲緩,甚至稍一閉合又重新張開,這說明天氣將由晴轉陰或者快要下雨了。

                    含羞草葉子開合快慢之所以能預兆天氣的陰晴,主要是由于在含羞草葉頸部,有一個小鼓狀的薄壁細胞組織——葉褥,葉褥里充滿了水,當你用手觸及含羞草葉子時,葉子一振動,葉褥下部細胞里的水分立即向上和向兩側流去,這樣葉褥下部便癟了下去,而上部卻鼓起來,葉柄便下垂了,葉子閉合。所以,葉子的閉合與張開,是由葉褥的膨壓作用引起的。而葉褥的膨壓作用與空氣中的濕度密切相關,在空氣濕度很小時,葉褥的膨壓作用明顯,葉子的閉合與張開速度快;在空氣濕度很大時,葉子的開合速度便慢。所以,含羞草葉子開合速度的快慢,間接地反映了空氣中濕度的大小,可以作為天氣預報的參考。

                     

                    三色堇葉片測氣溫

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                    三色堇是歐洲常見的野花物種,它的葉片非常有意思,竟能像溫度計一樣測量出溫度的高低,因此被人們稱作“氣溫草”。這是因為它的葉片對氣溫反應極為敏感,當氣溫在20℃以上時,葉片向斜上方伸出;若氣溫降到15℃時,葉片慢慢向下運動,直到與地面平行為止;當氣溫降至10℃時,葉片就向斜下方伸出;如果氣溫回升,葉片又恢復原狀。當地的居民根據它的葉片伸展方向,便可知道氣溫的高低。

                     

                    西雙版納風雨花

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                    我國西雙版納生長著一種奇妙的花,當暴風雨將要來臨時,便開出許多花朵,根據它的這一特性,人們可以預先知道天氣的變化,因此大家叫它“風雨花”。在暴風雨到來之前,外界的大氣壓降低,天氣悶熱,空氣中的水汽含量很大。風雨花貯藏養料的鱗莖中,有一種控制開花的激素。當暴風雨快來時,由于氣溫高,氣壓低,這種刺激使開花激素猛增,促使它綻放出許多花朵。

                     

                    青岡樹變色

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                    青岡樹是一種常綠喬木,在我國分布很廣。人們發現,久旱將要下雨前,青岡樹葉子變成紅色;雨過天晴,樹葉又恢復原來的樣子。根據青岡樹樹葉顏色的變化,可以預測天氣是晴天還是陰雨天,因此稱青岡樹為“氣象樹”。這是因為樹葉中含有葉綠素、葉黃素、花青素等,在一般情況下,葉綠素的合成占了優勢,其他色素都被葉綠素掩蓋了,所以葉片呈綠色。而青岡樹對氣候條件非常敏感,當久旱將要下雨前,光強、干旱、悶熱,葉綠素的合成受到抑制,花青素的合成占了優勢,因而葉色變紅;當雨后轉晴,葉綠素的合成又占了優勢,樹葉又變回綠色。

                     

                    天氣預報還得靠科學

                    看過了動植物界中這么多“預報員”,我們在感嘆大自然的神奇的同時,不妨對它們的預報能力進行一番分析。自然界中的動植物,為了自己的生存,機體內的器官會逐漸適應外界環境的變化。這種適應性代代遺傳下來,形成了一種對外界環境變化的敏感性。但是,我們要注意到,這樣的敏感性往往僅是針對某個氣象要素的(比如濕度),而單憑某個氣象要素預測天氣,這樣的預測水平顯然不可能太高。

                    另外,在解釋天氣和動植物的反應之間的關系時,往往是解釋動植物對已經發生的天氣做出的反應,而不是未來的天氣變化。比如,昆蟲低飛要下雨,是因為當前空氣濕度增大的緣故。但是,反過來,如果說只要昆蟲低飛就要下雨,這個結論并不成立。天氣變化是直接由大氣環流的變化帶來的,而大氣環流的變化不僅與當地的環境有關系,還與一定范圍內的環流條件有關,動植物的反應往往是局地的天氣和環境條件引發的。因此,預報天氣,還是要對衛星、雷達以及大范圍的氣象資料進行分析和判斷,進而做出預測,僅僅依靠當地動植物的變化來預測天氣,并不太可靠。


                    (選自《科學畫報》2014年第三期)









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