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大熊貓以竹類為主食,熊貓為了生存,食性和習性必須適應環境。它們退居深山竹林,適應了低營養、低消化率的竹類,竹子缺乏營養,只能提供生存所需的基本營養,大熊貓逐步進化出了適應這一食譜的特性。在野外,除了睡眠或短距離活動,大熊貓每天取食的時間長達14個小時。一只大熊貓每天進食12至38公斤食物,接近其體重的百分之四十。大熊貓喜歡吃竹子最有營養、含纖維素最少的部分,即嫩莖,嫩芽,和竹筍。
大熊貓棲息地通常有至少兩種竹子。當一種竹子開花死亡時,大熊貓可以轉而取食其他的竹子。但是,棲息地破碎化的持續狀態增加了棲息地內只有一種竹子的可能,當這種竹子死亡時,這一地區的大熊貓便面臨饑餓的威脅。
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360度,給熊貓來個白描
白天,熊貓只睡一小會兒,大部分時間都在吃東西! 熊貓吃什么?對了――竹子。熊貓吃的東西幾乎全是竹子。 熊貓每天得吃9~18千克的竹子,也就是說,它們每天要用10~16個小時吃竹子。
熊貓的皮毛黑白相間,這可能是因為它們住的地方經常下雪,還有很多巖石,這種毛色可以讓熊貓寶寶更好地隱藏自己,幫助它們躲過兇猛的食肉動物。
森林里又濕又冷,但熊貓的皮毛很光滑,而且非常厚實,所以它們并不怕冷。 它們連腳底板都長著厚厚的毛,這樣,即使踩在雪地里也不會冷! 熊貓有兩個大大的黑眼圈,在敵人看來,顯得很兇猛。 跟貓一樣,熊貓在晚上最活躍,看東西也非常清楚。 熊貓的牙齒很大,下顎肌肉力量十足,啃起堅韌的竹節來,幾下就能搞定。
熊貓一般都是獨來獨往的,但有時也會結伴而行。熊貓能發出11種叫聲用于互相交流。它們也會在石頭或樹上留下嗅跡,好讓其他熊貓找到。
野生大熊貓,別跑
如今有野生大熊貓嗎?當然有。
有專門研究野生大熊貓習性的工作人員。他們的工作學名叫“野生動物行為學研究”,聽起來高大上,做起來是一件瑣碎的事情。他們要記錄大熊貓的一舉一動,和它們日夜為鄰。在這些繁雜和重復的勞動中,許多重要的數據被采集下來,為野生大熊貓的研究提供了重要的參考。好,下面就聽聽研究人員講述的野生大熊貓的故事吧。
大熊貓怎么吃竹葉?
大熊貓先用牙齒把竹葉柄部咬斷,將竹葉順勢存到嘴角,等到存有十幾二十片竹葉時,再伸出前肢把竹葉們像弄雪茄一樣疊成一疊,一卷一扭,左一口右一口,津津有味地吃起來。
大熊貓摸起來什么感覺?
很多人認為大熊貓摸起來是軟綿綿的,其實它的皮特別硬,摸起來有點像鞋刷,毛又厚又硬,很扎手,即便是最小的熊貓的毛都比最老的狗的毛硬。
大熊貓的聲音是什么樣的?
大熊貓可以發出很多種聲音,代表不同的含義。比如雌性大熊貓的咩叫聲,是安撫幼崽的聲音;汪汪汪的叫聲,代表了嫉妒的憤怒;低沉的嗯嗯,警告生人不要再靠近自己……現在研究人員已經可以通過分析聲音的相關數據,來判斷這只大熊貓的個體大小了。
大熊貓的便便很清香嗎?
大熊貓的糞便是非常清淡的竹香味(偶爾帶點薄荷味),紡錘形,翠綠色,有點像粽子。在野外要是看見大熊貓的新鮮糞便,可是一件值得高興的事情,因為這意味著附近便有大熊貓的身影了。研究人員要把糞便當寶貝一樣撿回去,進行各種監測和分析。
聽說大熊貓是資深宅和吃貨,是真的嗎?
通常情況下大熊貓一天平均移動幾百米。它每天的主要活動就是吃,大約要花14個小時左右的時間吃竹葉,吃飽了就找個地方睡覺。
大熊貓跑得比人快嗎?
別看動物園里的大熊貓和小伙伴嬉戲時都是慢動作、憨憨的樣子,野生大熊貓在山里跑得可快了,一般人根本追不上。它看起來圓滾滾的,其實皮下沒啥脂肪,渾身都是肌肉,在山林里,大熊貓可是真正的野獸。
我國為什么把大熊貓當國寶?
大熊貓數量稀少,喜歡生活在海拔2000—3000米的森林里,特別是闊葉林和針闊混交林里。它們生性警覺,行蹤不定,被譽為“竹林隱士”,因此調查野生大熊貓不僅需要借助科學儀器,還需要調查人員進入人跡罕至的大山腹地,探尋大熊貓的神秘蹤跡。這是一項有趣而異常艱辛的科學工作。
調查方法
這次調查,科學家們采用了路線調查法和非損傷性DNA數量鑒定法。
路線調查法主要用于調查大熊貓野外種群的分布、數量和密度。首先布設覆蓋大熊貓分布區域的調查路線,然后調查員依照路線進行調查。路線盡可能多地穿過大熊貓活動的各種環境。調查過程中,調查員需要仔細觀察調查路線及其周邊的大熊貓活動情況,將調查信息填寫在大熊貓野外種群狀況調查表上。
調查過程中,調查員以搜尋大熊貓痕跡為第一目標,最明顯的目標莫過于大熊貓糞便。在科考隊員眼里,這些糞便不是臟兮兮的排泄物,而是具有科學價值的東西。如發現15天以內的新鮮大熊貓糞便,需要測量糞便的直徑和長度,并取樣品以供DNA檢測。另外,還要測量大熊貓咬斷的竹節長度,可以用來判斷不同的大熊貓個體。
你知道嗎
非損傷性DNA檢測技術是利用動物遺骸、毛發、分泌物或排泄物等提取微量DNA進行分析。用于大熊貓種群性比和遺傳多樣性調查。
森林探險
隨著調查的深入,環境也越來越艱辛,原始森林中可謂險象環生。風霜雨雪、日夜兼程:跋山涉水、風餐露宿;與毒蛇擦腳而過,與螞蟥蚊蠅為伴……克服這一切需要有很強的野外適應能力和堅強的意志,也需要同伴之間的互相信任和幫助。
艱難交通
西南地區獨特的氣候和地質所帶來的滑坡、滾石、塌陷等災害經常阻斷交通。車窗擋風玻璃被飛石擊碎險些傷人,車輪陷入淤泥中久不得出,滾落的大石頭攔路擋道……坐在車里也不省心啊。
跋山涉水
進入大熊貓調查區域后就只能徒步前行,有時遠的調查路線往返需要半個多月。科考隊員們翻山越嶺,在1000~4000米的海拔段間上上下下,路途中多是靠一把砍刀開路。調查過程中總會經歷無數艱險,或遇懸崖峭壁,或遇湍急河流。
風餐露宿
科考隊員們經常在野外扎營,這可比不上好玩的野炊。午餐通常是餅干、面包等干糧,晚餐則就地生火做飯。在冰雪覆蓋無流動水源時,就用冰化作飲水:遇暴雨河流無清潔水時,便從帳篷上接雨水飲用。野外扎營,有時寒風掀起帳篷,有時暴雨淋濕睡袋。
森林毒蟲
森林里危機四伏,通常威脅并不來自于大型猛獸,而是那些來無影去無蹤的小毒物。螞蟥是森林吸血鬼,一旦嗅到人吐出的二氧化碳的氣息,就神不知鬼不覺地靠近你,附在你皮膚上開懷暢飲,待人發現時皮膚上已血跡斑斑,有時傷口結痂后還奇癢無比。而最恐怖的是“殺人不見血”的蜱蟲和牛角蜂,被森林里的蜱蟲叮咬有可能引發森林腦炎,而被牛角蜂蜇了會引起過敏和毒性反應,被它們叮咬后都可能導致死亡。
樂在其中
雖然野外大熊貓調查異常艱辛,但也充滿樂趣,調查員不僅能與罕見的野生大熊貓邂逅,還能與各種動物親密接觸。飽覽森林、湖泊、雪山、云海的自然奇觀,白天可以穿梭于顏色各異的百花叢中,夜晚可以圍坐篝火邊看漫天星空,真的非常過癮呢!
邂逅大熊貓
不管是偶然遇見的大熊貓,還是出現在紅外線照相機鏡頭里的大熊貓,發現它們的蹤跡是對經歷艱難歷程的隊員們最大的慰藉。
動物為伴
在調查大熊貓的途中,隊員們也遇到了不少動物朋友。它們對我們進入它們地盤表現得或友好、或警惕,非常有趣。
植物為友
花兒是考察途中美麗的風景,它們用優美的身姿裝點著大自然,也讓我們大飽眼福。
置身美景
大熊貓的棲息地內地形地貌復雜,高山深谷與雪山急流相映,絕壁無數,瀑布成群。置身美景讓隊員們沉醉在大自然鬼斧神工的作品中,暫時忘記了艱險與疲憊。
科考大家庭
大熊貓調查隊伍集結了許多保護部門的科研骨干,在長達兩年的野外調查中一起跋山涉水、風餐露宿、交流工作,建立起深厚的情誼,猶如一個大家庭互相關懷和幫助。正是他們的辛勤付出,我們才可以對大自然了解更多。
1、大熊貓的走路方式是什么樣子的:內八。
2、大熊貓走路內八跟它的體形、骨骼還有生活習性、進化過程有很大關系。
3、我們肉眼可見熊貓的體形很龐大,而且后腿短前腿長,內八字走路的方式可以減少它體形的影響,使身體重心往前移,還可以很好地分擔它后腿的壓力。
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偽裝不是穿上夸張的動物服那么簡單。比如,僅穿著一身毛茸茸的大熊貓服,眨巴著眼睛賣萌,看上去更像是《功夫熊貓》的COSPLAY。真正的偽裝,不僅外觀可以迷惑對方,連氣味、習性和行動方式也被動物視為己類。
臥龍自然保護區中國大熊貓研究與保護中心的飼養員們,會向身上噴灑臭烘烘的熊貓糞便和尿液,用以掩蓋人的氣味。當飼養員和熊貓臭味相投,那些呆萌的熊貓幼仔就會感到毫無壓力,也不會害怕“大熊貓”噓寒問暖了。
僅僅蓋住氣味還是不夠的。美國動物學家布雷迪?巴爾曾經偽裝成鱷魚,深入坦桑尼亞河岸的泥巴洞穴,想接近一群尼羅鱷。他的鱷魚頭套是玻璃纖維材料制成,身體部分是一個鋁制防護框。
正當覺得萬無一失時,他犯下一個致命錯誤――不是仿照鱷魚緩慢爬行而是快速移動了一下。一只大鱷魚察覺出異樣,猛地轉過身來,把頭湊到巴爾跟前,直盯著眼前這個“同類”。
如果既想打入動物群體的內部,又不想被兇險的它們滅掉,動物之間的排斥感是天然的自我保護利器。哈佛大學一名博士生想要查清楚是否所有的河馬糞便都會引起魚類的死亡。問題是,采集水樣要冒著被一頭或幾頭四噸重龐然大物壓扁的危險。他定制了一艘遙控小船,用仿制的尼羅鱷魚頭做了巧妙的偽裝,船里滿載著測量水質用的傳感器和聲納裝置。
河馬和鱷魚一直以來都是井水不犯河水,所以這個偽裝奏效了,小船成功穿越了被幾只河馬占據著的溪流。
利用“易容”的招數接近動物,并不是要傷害它們,而是為了更好地保護與人類共生的物種。
在威斯康星州巴拉布市的國際鶴類基金會,員工們打扮成幽靈不是為萬圣節做準備。他們把自己隱蔽在白色偽裝服里,袖口還伸出長長的錐形鳥喙。嗷嗷待哺的美洲鶴幼仔從人工鳥喙里叼走草蜢,就像從母親口中分享美食一樣。
一些珍稀野生動物在安逸中逐漸喪失了對捕食者的警惕,有的科學家決定使使壞,讓它們意識到危險是無處不在的。喬治?伯格是國際野生動物保護學會的野生動物學家。有一次,他穿著馴鹿服裝,裝作不經意地將狼的糞便丟在這些大型哺乳動物旁邊。令人擔憂的是,那些生活在黃石公園的馴鹿還很悠哉,忘記了一聞到狼的氣味就應當迅速跑開。
狼在幾近滅絕后又重新回到了它們的領地,但馴鹿對危險的逼近毫不知情。不過,后來的研究顯示馴鹿們很快恢復警覺――如若不然,它們將會成為狼群的晚餐。
2016年8月12日,電影《我們誕生在中國》在中國上映。這部自然電影由美國、中國、英國聯合拍攝,由中國導演陸川執導,講述了四川野生大熊貓、三江源雪豹和川金絲猴、藏羚羊幾種不同的中國野生動物在四季變換中以家庭、繁衍為中心的生活故事。電影僅僅上映4天,票房近2000萬元人民幣,對于一部自然題材的電影來說,非常難得。
野生動物的家庭溫情
經過一年一度的長途遷徙,母藏羚羊們抵達位于青藏高原上的卓乃湖,這里是她們遷徙的重點。在這里,她們生下自己的孩子,孱弱的小藏羚羊通過氣味來辨認自己的母親,建立感情的紐帶,建立牢不可破的聯系。
有時它們會找不到自己的母親,但沒有關系,憑借氣味,總是能找到。找到時,它們就會伏在媽媽的腳邊,安心地休息。
電影的這一片段只有短短幾十秒,卻如此自然而溫情。可以說,這部影片的鏡頭對準的不是每一個物種,而是它們的家庭。動物們性格各異,充滿了溫情和愛。在影片里,觀眾甚至能看到大熊貓母親最為罕見的一刻―笨拙地將孩子抱在懷中,注視它吃奶。
《我們誕生在中國》在美國做觀眾試映場時,獲得87分,是10年來打分最高的三部電影之一。陸川說,“我覺得電影講了一個全世界觀眾都能看懂的故事,因為家庭是每個人都能產生共鳴的主題。”
雪豹,隱藏在雪域高原,珍惜而罕見。據說每年只有不超過50人看到雪豹,許多自然學家多次艱難入藏只為尋找它。但在這部電影里,觀眾不止能看到雪豹達娃一家,還能看到棲息在中國四川竹林的國寶大熊貓丫丫和她的女兒美美,攀緣于神農架密林的逗趣頑童金絲猴淘淘,以及在中國古代神話中被譽為“仙鶴”的丹頂鶴,青藏高原上美麗稀有的藏羚羊。
雪豹達娃勇猛敏捷,占山為王。當她看到獵物時,伏低身子,從巖石上機警地沖下,對獵物毫不留情,但在兇猛的外表下卻隱藏著一顆慈母的心。她獨自哺育幾個孩子,為了它們捕捉獵物,抵御外敵,甚至在腳受傷時依然鋌而走險去和一群牦牛對抗。
金絲猴淘淘是一個渴望得到家庭溫暖的搗蛋鬼,因二胎妹妹的來臨而倍感失落,于是它選擇了離家出走,和流浪猴混跡為伍。流浪中,它第一次見到天敵蒼鷹,也看到了流浪猴們的渙散自私,更加惦念自己的媽媽和妹妹。
對于幾乎終其一生都獨自生活的大熊貓而言,養育孩子是一個非常特殊和珍貴的階段,那只有短短幾個月時間。大熊貓丫丫作為一個霸道的媽媽,不再只是呆萌,而是充滿對孩子的笨拙又霸道的愛護。
對于每天都在進步的女兒美美,丫丫似乎總是不肯放手。對一切充滿好奇、渴望長大和自由的美美,不希望媽媽總是護著它,它想要學會獨立和保護自己的能力。
一部瘋狂的電影
導演陸川將這部電影稱之為“一部瘋狂的電影”,對他個人來說的確如此。雖然他曾經拍過講述藏羚羊保護者故事的《可可西里》,但完全的自然題材電影,對他來說還是一個陌生的領域。
對陸川來說,演員雖然不需要片酬,但是面臨的難題更大:不允許拍攝中對野生動物進行任何形式的干擾和干涉;不允許使用投喂等任何方式來引誘野生動物作出不符合其習性的行為;不允許改變或者改造野生動物的生存環境。
為了拍攝,來自法國、英國、美國、德國四國的五位攝影師分為五組,進行了長約18個月的跟蹤拍攝,深入臥龍、神農架、可可西里、三江源、鹽城等多個自然保護區,5個攝制組分別跟拍雪豹、藏羚羊、大熊貓、金絲猴、丹頂鶴,拍攝了350個小時的素材,最后只截取了不到80分鐘。
由于雪豹數量急劇下降,攝影師在青海玉樹拍攝的第一個月,一個素材都沒有拍到。高原的天氣變化超出他們的想象,下雨、冰雹、放晴、下雪、大霧交替出現,考驗他們的耐心。
而且,雪豹的視覺聽覺極度敏銳,遠遠地發現有人就馬上跑掉了,它們的運動半徑長達80公里,即便是逐漸進入狀態,攝影師們也常常需要一兩個禮拜才能拍到有用的鏡頭。為此,攝影師們不得不在地上挖了很多坑作為掩體,帶著設備在里面一躲幾天,雪豹來了就迅速拍攝。
有一次趁雪豹出門打獵,攝影師冒著生命危險爬到它的窩附近,意外發現了兩個雪豹娃娃,趕緊在窩的上方裝了一個隱蔽攝影機,才得以拍到很溫馨的一家三口畫面。
而在四川超熱的夏天,拍大熊貓的攝影師必須穿上一層假的熊貓皮,來降低熊貓的警覺性。拍攝藏羚羊的攝影師每天都要花16個小時待在隱蔽處等待藏羚羊。有如此艱難的過程才得以為觀眾展現最為自然的動物生活故事。
講述東方理念的中國故事
壯美的雪域高原、一望無際的清涼竹林、蒼涼的戈壁、美麗的鹽湖……可以說,《我們誕生在中國》向全世界展示出中國最美的自然風光和富有特色的物種棲息地。
迪斯尼說服陸川的理由之一,是為中國拍一部電影在全世界發行,陸川為此心動。于是他用了一周寫下了一個故事,當時的名字就叫《Born In China》。他不止希望通過這部影片展示中國的野生動物,更希望講一個“中國故事”,講述中國人相信的生命理念:生命循環往復,生生不息。
“(這些珍惜的野生動物)它們需要被我們看見,也需要被世界看見。它們的故事里,是我們中國人生命的精神和理念。”陸川說。
影片用春夏秋冬的時間輪回,來講述大自然中生命的繁衍、成長、制衡和更迭。
夏天,強壯的雪豹媽媽達娃憑借充沛的精力,和孩子們度過了一段愉悅富足的時光,是當之無愧的山中女王。然而,當雪花飄落時,她因為腳傷已經很久沒有獲得食物,帶著孩子們躲避在一塊剛好能擋住風雪的巖石下。
當雪豹媽媽看到一群體重是她10倍的牦牛時,經過一番掙扎,她決定為了孩子們鋌而走險。這是她們最后的生存機會。于是伏低身子,從山崖上機敏地緩緩而下。當她咬住小牦牛的頸部時,母牛沖過來用牛角一次次猛烈地撞擊達娃的身體……牦牛帶著幼牛徐徐離開,達娃的兩個孩子在山巖上發出失望的叫聲。達娃死了,她身下的雪還沒有完全融化。不久后,春回大地,萬物復蘇,大熊貓美美已經能爬上樹了。當熊貓寶寶學會爬樹時,就意味著它們能夠抵御肉食動物的侵襲,而可以離開母親獨立生活。
“在中國人的思想里,死亡并不是生命的終結,而是另一種開始,大自然是不斷輪回生生不息的。”陸川說。
偏頭痛發作的時候,看到亮光往往會痛感加劇。視覺和痛覺是怎么發生關聯的?1月10日《自然-神經科學》雜志在線發表了一項對盲人偏頭痛群體的研究,試圖揭示其中的生理機制。
超過80%的偏頭痛患者對光特別敏感,其中包括一些有偏頭痛史的盲人,也會出現恐光癥。在參與這項研究的盲人志愿者中,一組是6位全盲者―他們或是摘除了眼球,或是視神經受到了嚴重損害―完全感覺不到任何光線。另一組是14位通常意義上的盲人,他們看不到影像卻能感覺得到光,也能根據光線變化調整正常的睡眠-覺醒周期。
正如預期的那樣,亮光并沒有讓全盲者覺得更頭痛;而第二組盲人在接觸到光線時都表示頭痛加劇了。科學家推斷,光感性頭痛現象可能與影響睡眠-覺醒節律的視黑質(見本期辭典)有關。通常盲人的視網膜中,感光黑視蛋白功能正常;而全盲者無法將光信號傳遞到大腦,因此對光線沒有反應。
為了檢驗這一推斷,研究人員在老鼠眼內注入染料,追蹤光信號沿著視覺神經到達大腦的路徑,發現光照能激活丘腦中一類感知痛覺的神經細胞。
瘧疾感染非洲大猩猩
科學家在非洲大猩猩體內發現了兩個新的瘧疾寄生蟲物種。美國《國家科學院院刊》(PNAS)1月19日報告說,野生大猩猩同樣能被惡性瘧原蟲感染,這種能引起瘧疾的瘧原蟲之前只在人類身上被發現。
加州大學歐文分校的生態學與進化生物學家曾對人類瘧疾進行溯源研究,不久前的基因檢測表明,目前已知的所有惡性瘧原蟲都是黑猩猩體內發現的瑞氏瘧原蟲(Plasmodium reichenowi)的直系后代。為了探究在猿群中寄生的瘧原蟲的多樣性,他們進一步檢查了喀麥隆的125只野生黑猩猩和84只大猩猩的排泄物樣本,以及加蓬的3只大猩猩的血樣。結果證實野生黑猩猩體內存在包括瑞氏瘧原蟲在內的兩個亞種,而野生大猩猩體內則首次發現了惡性瘧原蟲(Plasmodium falciparum),以及P.GorA和P. GorB這兩個新的寄生蟲物種。
科學家在報告中指出, 隨著人類與非洲猿群的接觸不斷增加,新的寄生蟲傳播給人類的風險也會提升。這會不會給疫苗研制帶來新的挑戰?
粒子對撞會制造黑洞嗎?
你或許聽說過大型強子對撞機(LHC)能夠制造黑洞的傳言。自從2008年歐洲核子研究中心(CERN)建成這個世界上最大的粒子加速器以來,粒子物理學家就預言它能夠產生許多微型黑洞。甚至有人擔心這些黑洞會吞噬地球,因而向聯合國請愿要求停用這臺造價55億美元的LHC。
有趣的是,誰也不知道愛因斯坦的廣義相對論是否預言粒子對撞能產生黑洞。直到最近,美國費米國家加速器實驗室的科學家首次展示了粒子對撞確實能制造黑洞,該研究即將發表在《物理評論快報》(PRL)上。
形成黑洞的關鍵是要將足夠大的能量或質量擠進足夠小的空間內,就像恒星坍塌時那樣。根據廣義相對論,質量或能量能使時空發生彎曲―這種效應即我們通常感受到的引力。當引力足夠大時,包括光在內的任何物體都無法逃離,于是出現了黑洞。
借助于模擬計算粒子碰撞時的引力作用,費米實驗室的科學家發現,要是兩個粒子碰撞的總能量超過普朗克能量(見本期辭典)(約20億焦耳)的1/3,就會產生黑洞。但這并不意味著LHC能制造黑洞,因為普朗克能量是LHC最大對撞能量的千萬億倍。
艾滋病病毒變身之謎
艾滋病之所以難治,病毒變異快、適應藥物能力強是一大原因。大名鼎鼎的“雞尾酒”療法,通過混合多種藥物來防止病毒產生抗藥性,成為艾滋病治療的標準藥方。然而,在耐藥突變的逐漸累積和藥物選擇壓力的作用下,艾滋病病毒(HIV)已經發展出對不同類藥物的交叉耐藥性。這么強大的變身術是怎么來的?
通過比較接受藥物治療的艾滋病患者和未經治療的患者身上的艾滋病病毒序列,哈佛大學劉軍研究組提出,主要是由于病毒的逆轉錄酶和蛋白酶的基因突變,降低了HIV對藥物的敏感性。
為了分析這些突變產生耐藥性的作用機制以及它們的相對重要性,研究小組利用計算機建模檢測了3種抗逆轉錄病毒藥物和病毒突變體之間的相互作用。仿真結果提示,出現在蛋白酶特定序列上的一組突變可以破壞抗逆轉錄病毒藥物印地那韋與蛋白酶的結合。類似地,在逆轉錄酶上的三組突變可能相互作用,從而防止齊多呋定與它的靶標相結合。結果發表在1月11日的美國《國家科學院院刊》(PNAS)上。
這項研究代表了通過生物信息學手段追蹤病毒耐藥性發展的新技術,并有可能幫助醫生設計最優治療方案。
細菌鐘表同步發光
成千上萬的螢火蟲同步發光的現象曾經讓人驚嘆自然造物的神奇。如今,合成生物學讓大腸桿菌也能計時發光。盡管處在不斷的生長和運動中,實驗室的細菌卻能每隔20分鐘制造一次熒光蛋白,協調整個群落產生同步的光脈沖。科學家表示,這在工程學上的難度,好比讓全世界的交通燈以共同的節奏閃爍。
生物體內的振蕩器決定了從心跳到腦電波的各種節律。早在十多年前,生物學家就嘗試人工建造“生物鐘”。第一代生物振蕩器“repressilator”誕生于2000年。然而早期的振子無法維持精確的振蕩節律。
加州大學圣地亞哥分校的科學家設計了由兩個基因組成的第二代生物振蕩器,它包含正反饋和負反饋的回路。回路能夠被一種信號分子激活,開始制造綠色熒光蛋白,同時產生更多信號分子擴散并激活周圍的細菌,進而調整節奏達到同步。《自然》雜志在1月21日發表研究報告稱,比起大腦從中樞向外周的單向信息傳遞方式,細菌振子之間的交流模式更像時下最流行的社交網絡(比如微博)―整個群落能夠瞬時共享信息。
黏菌搭建高效鐵路網
日本科學家發現黏菌能夠自發形成高效的運輸網絡。這些網絡體現了最為經濟的聯接路徑:常用的聯接越來越發達,而不用的聯接逐漸消失;最終網絡的總長度達到盡可能短;在某處中斷時,確保有其他路徑可以繞行。
黏菌是一種單細胞微生物,具有向食物聚集的特性。研究人員在A4紙大小、與日本關東地區形狀相同的容器內培養黏菌。一開始,黏菌和大塊食物處在容器內模擬東京中心的位置,而其他小塊食物分散放置在模擬關東地區36個主要車站的位置上。不到兩天,容器內整個“關東地區”便呈現出清晰的“鐵路網”。
研究人員還利用黏菌避光的特性,用光照模擬實際鐵路施工中一些困難的區域。不同情況下黏菌都能建成最優化的網絡。實驗中還出現過與現實的關東地區鐵路網基本相同的網絡構架。這項結果發表在1月22日的《科學》雜志上。
在城際鐵路網絡和通信網絡等基礎設施的規劃設計中,低成本、高效率和容錯性都至關重要。如今研究人員可以利用黏菌的網絡建設能力,來模擬考慮成本和風險等復雜因素。
大熊貓的基因不識肉味
奧運會吉祥物大熊貓“ 晶晶”上了《自然》雜志1月21日號的封面。利用新一代短序列測序技術,科學家完成了對這只大熊貓全套基因組的測序工作。結果有助于我們了解大熊貓進化過程產生的獨特習性:作為食肉目動物,它為什么愛吃竹子不吃肉?
有趣的是, 大熊貓似乎有食肉動物消化系統所需的全部基因,唯獨缺少消化纖維素的基因。因此,它們可能依靠腸道細菌來消化竹子。另一方面,基因T1R1能影響動物對肉類和高蛋白物質等的感知。大熊貓體內T1R1基因功能失活,這意味著它可能嘗不到肉的鮮味而選擇素食。
大熊貓的基因組由24億DNA堿基對組成(人類基因組為30億),約含2.1萬個蛋白編碼基因(與人類基因組相似)。該序列所反映的基因組多樣性水平很高,這表明大熊貓在地球上數量銳減并不是由近親繁殖造成的。完整的基因圖譜進一步證實了近年的一些科學推論:大熊貓的基因組成和狗類的基因組成類似;大熊貓屬于熊科亞屬類動物。
火山口居民興亡更替
華盛頓大學的科學家發現,生活在海底火山口附近的微生物種類比預測的多十至百倍。DNA測序結果顯示,新近的火山口以少量存在的一些序列,在古老的火山口則蘊藏豐富。這表明微生物群落的主宰地位在發生交替變化,“你方唱罷我登場”。
這些活躍的微生物生活在一個被稱作“遺失之城”的深海火山噴口區,這是中大西洋目前已知的唯一一處火山噴口區。火山口內含有豐富的金屬,溫度高達約371.11℃。噴口處的海水具有高堿性,含有豐富的甲烷和氫氣,是“遺失之城”中微生物生存的重要能源。這些火山口已有1200多年歷史,由于噴液逐漸緩和并冷卻,改變了周圍的生態系統。
“遺失之城”的罕見生物圈是微生物經歷了長期的環境變化的儲存庫。華盛頓大學博士后威廉姆•布拉澤爾頓(William Brazelton)表示,這些發現首次證明微生物能夠長時間保持著較少的數量,一旦生態系統發生變化,它們就能從數量上完全扭轉形勢,進而占據優勢地位。研究結果發表在2010年1月號的美國《國家科學院院刊》(PNAS)上。
兄弟結隊搶親
哺乳動物的受精過程中,數以億計的搶奪有限的幾個卵子,誰最先游到輸卵管,誰就有可能搶先結合上卵子。們也不是孤軍作戰,它們能夠幾十個甚至上百個地集結在一起、抱團前進,加快游進速度。1月21日在線出版的《自然》雜志報告,在雌性機會多的物種中,能夠識別來自同一父親的“兄弟”,只和自家人合作。
哈佛大學的研究人員對高度雜交的鹿鼠(Peromyscus manicula t us)與一夫一妻制的老田鼠(Peromyscus polionotus)進行比較。由于不存在其它雄性競爭,老田鼠的聚集抱團的時候并不區分來源;而鹿鼠的只和同一來源的親兄弟結隊搶親。
“兄弟連”的游動速度比單個快了接近20%。不過協同作戰也是有風險的:在集結過程中,一些會提前啟動受精機制,等不及遇上卵子再反應。由于最終只能有一個與卵細胞結合,只有與來自相同雄性的其他合作,才能最有可能傳遞自己的基因。鹿鼠和老田鼠的不同表明,同源合作的機制是在競爭中產生的。接下來的問題是:通過何種方式來識別彼此的身份?
馴化水稻讓我們臉紅?
喝一杯酒就會讓你臉紅嗎?最近一項研究顯示:喝酒會臉紅的基因突變,發生在中國古代農民馴化水稻的同一時期和地域,“臉紅”機制或許能提示用水稻釀酒的遠古農民不要貪杯。
當你喝酒時,肝臟中的乙醇脫氫酶(ADHs)將酒精轉化為乙醛,再由另一種酶將乙醛轉化為乙酸。在大約50%的亞洲人和5%的歐洲人中,這些酶存在突變,能夠提高酒精代謝率達100倍。這導致乙醛快速積累,臉上的毛細血管擴張變為紅色。2008年,耶魯大學的遺傳學家發現,ADHs酶的突變多發生在東亞人群,推斷是自然選擇的結果。
一、開放教學目標,突出個性
要改革語文閱讀課堂教學,首先必須緊密聯系新教材,改革傳統教學中過于狹隘的教學目標,使閱讀教學的價值取向朝多元化方向拓展,強化語文觀念,增強語文應用意識,把著力點放在語文教育的策略性、創造性及問題解決過程的體驗等方面。首先要根據教學指導綱要、教材內容的要求,制定出全體學生普遍要求達到的基本認識目標,再根據學生的個性特點,從認知、技能、情感的基礎出發,制定與之相適應的發展性、情感性、情意性目標。例如,教學《在大熊貓的故鄉》,除將目標鎖定在讓學生體會熊貓幼仔和大熊貓的可愛之外,還應該讓學生領悟語言規律,潛移默化地受到愛國主義熏陶。課前讓學生收集課外資料,增加閱讀量,知道大熊貓有“活化石”之稱,它有溫雅的個性,憨態可掬,真不愧是大自然的“明星”。咱們的“國寶”大熊貓因為美麗的祖國而可愛,祖國有可愛的大熊貓而美麗,我們要愛護動物、保護環境,把祖國建設得更美麗。除此之外,在設計教學目標時,還可以結合學生實際,激發和培養學生的創新意識。
二、開放課堂教學環境,激發創新意識
使用新教材教學,必須開放課堂教學環境,創設一種開放型的課堂教學空間、開放型的師生關系和開放型的課堂教學氣氛。在這種氛圍中,學生敢于求新求異、大膽表明自己的想法,從而有效激發其創新意識,張揚學生閱讀的個性。
1.創設開放的課堂教學空間。在教學實踐中,根據教學設計需要,可以把教學地點安排在室外,也可以安排在室內;可組織學生到溪旁林邊教學,也可以帶學生到工廠參觀。如在室內教學,可進行座位排列的重組、創新。座位不能是統一的“秧田式”,可排成馬蹄形,也可安排成“蜂窩狀”,還可圍成圓、半圓;座位讓學生自由選擇、自由組合等等。如在室外,可分組閱讀,也可以集體討論。這些形式的變化,目的在于打破以往呆板、單一的教學形式,為學生積極參與學習活動、開展多向交流營造出寬松的環境,為學生進行創造性學習創造條件。
2.建立開放型的師生關系。在開放型的師生關系中,教師對學生的態度更多的是鼓勵、平等和寬容。上課時,要給予學生充分的信任,允許和鼓勵學生大膽提出疑問和發表不同見解。如教學《草船借箭》一文,學生通過預習閱讀,可能提出許多見解和主張,有的學生建議老師從分析文中的數字講起,有的主張介紹諸葛亮的足智多謀,有的認為應重點分析曹軍上當的原因,有的主張分析周瑜的妒忌心態等等,教師都應予以肯定。
3.建立開放型的課堂氣氛。心理學研究表明:學生只有在寬松、和諧的氛圍下學習,才能思維敏捷、思路開闊。因此,在新教材教學中,要聯系語文教材適時創設情境,讓學生體驗到自我價值感、對集體的歸屬感和個人能力感。一方面,課堂上要允許學生插嘴說話,自主站起來發表自己的見解,讓學生參與板書設計;另一方面,可以巧妙運用激勵語言,激發學生創新的欲望。教學過程中,教師要關注主體的成功體驗,善于發現不平凡的、有價值的問題或見解,給予坦誠、真切的鼓勵,發揮教學“促進者”的作用。
三、開放教學內容,擴展創新空間
新教材內容的選用上,給予了教師更多的選擇余地,教師可選擇一些與現實生活緊密結合、富有時代氣息的內容供學生學習,激發學生研究問題的興趣,激發學生的求知欲和創新欲。
1.課內外結合,優化教學資源。例如教學《翠鳥》時,可在課前讓學生說說自己喜歡什么動物,從課本中、電視中、網上查找有關翠鳥的資料,上課時讓學生通過聯系上下文以及課外資料,初步了解翠鳥的有關知識,體會翠鳥是大自然中的一員,應該給予保護。教師可啟發學生思考:翠鳥到底有哪些具體的生活習性呢?這時教師為了繼續培養學生的自主探究能力,不把答案告訴給學生,而是說:“這個問題值得研究,你們課后繼續查找資料,等找好資料,我們再交流探討。”這樣的教學,實現了課堂向課外(社會)的開放。
傳統的教學模式是教師"主講",學生"主聽",是填鴨式的,是應試的。實際上新課程提倡的師生之間應是民主的、平等的關系,師生之間應互相理解尊重。教育過程是師生之間積極互動的發展過程,是老師指導下師生共同參與,不斷激活思維,研究探索的過程,是不斷提高自主學習、自主管理能力的過程,是獨立意識、民主意識不斷強化的過程。是師生互教互學,彼此將形成一個真正的"學習共同體"。平等的交往,意味著對話、參與、相互建構,也是充盈于師生之間的一種教育情景和精神氛圍。對學生而言,交往意味著心態的開放,個體性的凸現,個性的張顯,創造性的解放。對教師而言,交往意味著上課不只是傳授知識,而是一起分享理解;上課不是無謂的犧牲和時光的耗費,而是生命活動、專業成長和自我實現的過程。交往還意味著教師角色定位的轉換,教師由教學中的主角轉向"平等中的首席",從傳統的知識傳授者轉向現代的學生發展的促進者。教師應勇敢地從"圣壇"上走下來,改變自己全知、全能的角色定位和自我設計,放下架子,既當指導者,又當傾聽者。平等的站在學生中間,當好一個長者和首席。教師要徹底變"主講"為"主聽"。讓學生成為課堂的主角,教師成為學生發展的助手、參謀和引路人。要積極構建一種民主、平等、互動、合作型師生關系,在與學生交往互動、合作交流中及在與學生心靈碰撞、情感交流中健全學生人格、完善學生個性,促進師生共同發展。教師要不斷加強對信息技術的運用能力,促進信息技術與教學內容的整合,改變教學內容的呈現方式和師生互動方式,從根本上有效提高教學效率。
二、教師面向全體引導學生創新,學生變"被動"為"主動"
"創新是一個民族進步的靈魂,是國家興旺發達的不竭動力。"教師在教學時應特別關注全體學生。這就意味著以往被忽視的學生群體應該得到更多的關注、每堂課上,都會有一些非常積極的參與者,還會有一些被動的參與者,或者根本不參與的。教師的任務是幫助調動這些被動的參與者,或者根本就不參與的學生的積極性,并反思自己的教學設計:如何讓更多的學生卷入到活躍的學習活動中來。
在教學《大熊貓》這一課時,我在上新課之前,要求學生回家完成作業:1.畫一幅大熊貓樣子的圖。2.在家長的指導下,畫一畫大熊貓的活動、睡覺的姿勢、吃東西的樣子。第二天上課之前先檢查學生的作業完成情況,再挑選4幅畫得有創新、符合文意的作品張貼在黑板上。然后才開始本課的教學。學生因為有了大熊貓的樣子以及生活習性方面的感性知識的積累,學習起來就非常輕松,而且興趣也十分濃厚。實際上,學生在完成作業的過程中,不僅培養了他們的審美、繪畫能力、同時也培養了他們平時注意觀察、收集素材的好習慣。通過這種有準備的學習活動讓學生明白寫小動物原來就是要寫清楚它的樣子以及它的生活習性。使學生變"被動"接受知識為"主動"參與學習。在教學《小兔和老鷹》一課時,我是這樣設計課的開始的:我事先把一張白紙和一張黑紙貼在黑板上。讓學生觀察后回答"你是先發現白紙還是黑紙?"再讓學生思考后回答"為什么我們會先發現白色的紙呢?黑色的紙容易發現嗎?為什么?"。之后再組織學生學習課文,學生就能很快明白課文中小白兔說的話"顏色也能保護我們。"的含義。
三、樹立"以人為本,育人為本"的思想,變只關注"知識地掌握"為更加關注"學生個性化發展"