悲情国宝:“长江女神”白鱀豚生死全纪录（电子版）89

 

中  篇

 “淇淇”传奇

 

三、神奇的白鱀豚声纳系统

 

  人们对神秘的白鱀豚的方方面面都有着浓厚的兴趣，但如果非要人们将感兴趣的问题排排序的话，那么排在第一位的无疑是白鱀豚神奇的声纳系统。

 

 白鱀豚耳聪目不明

 

 鲸类的祖先在陆地上生活时，也和人类一样主要靠眼睛，也就是科学上所说的光感觉系统观察环境。一般说来，陆上动物的视觉占感觉信息总量的80％以上。但是，当鲸类的祖先二次进水之后，原有的视觉系统已很不适应水环境。由于水中光的频率极高，在水中衰减极快，因此眼睛视力的作用已较为有限，它们在适应生活环境的巨大变化过程中必然用新的系统功能代替眼睛的作用。而水是声的良导体，研究表明，声音在水中的传递比在空气中快5倍。鲸类的祖先进化出来的这种新的功能就是声纳系统。现代鲸类主要用声音来观察了解世界。

20世纪40年代末，美国一家海豚馆的馆长在海上围捕海豚时发现，被围困在网中的海豚竟然能在漆黑的夜晚避开网具，而不会撞在网上，甚至还能在黑夜中找到围网的水下出口而逃走，由此猜测海豚可能具有声纳探测能力。20世纪50年代中后期，研究人员通过实验证明海豚能听到50-120千赫的超声波信号。60年代初期，美国科学家用橡皮吸杯罩住海豚的双眼，发现海豚同样能避开水下障碍物，首次证实了海豚具有和蝙蝠一样的声纳探测能力。此后，有关海豚声纳能力的研究证实了多种鲸和海豚都具有声纳探测能力。与其他动物相比，齿鲸类的整个听觉机制已发展到很高的水平。与大多数陆生动物相反，鲸类脑中听觉中枢比视觉中枢大4倍。与蝙蝠等翼手类相比，鲸豚类能发出和接收的最高频率几乎高一倍，在动物世界居首位。随着研究的深入，科学家们发现，鲸类的声纳系统简直就是自然界的奇迹！科学家们通过模仿鲸豚、蝙蝠等动物的特殊功能制作出造福人类社会的声纳技术，但鲸豚的声纳系统远胜于人类所用的最先进的声纳系统。因此世界科学家们带着极大的兴趣对现代鲸类独特的声纳系统功能进行了广泛的研究。揭示鲸类声纳系统的奥秘已成为当今世界仿生学研究最大的热门之一。

 

 武汉理工大学张开银教授等将海豚水声定位系统和现代声纳定位系统的性能作了比较研究，在2007年发表的研究报告中得出如下结论：

 已经进行的模拟实验，证实了海豚水声定位器是一种组织极为严密的自适应系统，它具有比当时的工程水声定位系统更高的参数精变和可靠性。从实用角度来说，特别有意思的是海豚水声定位器的角分辨力和距离分辨力、分类能力、抗干扰性、对不同工作制的适应性和兼容性。因此……利用海豚作为模型来确定工程水声定位设备的最佳参数是很有意义的……

 

器的海豚声呐信号将之转化成图片，出现了潜水员模糊的轮廓，向人们展示了海豚眼中的人类形象。

                                                     引自 中国百科网

 

能潜入水下并在水中穿行机器企鹅AquaPenguin，利用与海豚一样的声纳原理了解周围环境，拥有自我导航能力。

引自 新浪图片

 

长江的环境与海洋相比，浑浊的江水透明度更低，一般为10—25厘米，涨水季节可低到7—8厘米。从水面向下，4月份的能见度约25-35厘米，8月份仅12厘米。水域空间狭窄，受人类活动影响干扰因素更大，地形、水文等生态条件更复杂。因此，在1970年代末白鱀豚研究刚刚开始的时候，中国科学家一直最想知道，白鱀豚在长江中靠什么去观察环境，捕捉食物和维持生存？

一位喜爱“淇淇”的朋友曾在文章里写道：

 在那清凉的水中，一条白鱀豚悠然游来，翩翩的尾巴搅着涟漪，从清澈的、微微动荡的水面中，它探出了憨态可掬的头，它那两只晶亮的眸子闪耀着友好的光彩，露出水面的两只前鳍作欢迎状，朝来参观的众人扑闪了几下，“唧唧——唧——唧唧——”

 其实，白鱀豚只有一对绿豆大小的眼睛，从其形态结构来看，虽然仍保留有水晶体和视神经，但均已处于退化状态，根本没有“两只晶亮的眸子”。那么，白鱀豚眼的视觉能力究竟如何？它在水中能看见东西吗？它能看多远？

 1980年代初中科院生物物理研究所专家吴奇久、李俊凤、肖悦梅首次从2头死亡白鱀豚身上取得4根视神经，然后用电子显微镜和光学显微镜进行了组织结构和数量的研究。因为视神经的结构、纤维的数量、纤维直径的大小及纤维的传导速度等在传导视觉信息过程中起着重要的作用。几位专家研究的结果，白鱀豚的视神经是脑神经中较细的一对，纤维平均数为78900根，纤维直径范围为0.35-7.45微米，峰直径为1.5微米。这些专业数据说明了什么呢？几位专家1982年在《中国科学Ｂ辑》发表的研究报告“白鱀豚视觉通道的组织学研究——视神经结构、纤维计数和纤维直径谱”中，作出了白鱀豚视觉功能不发达的科学论证：

 有些学者研究了一些视觉较发达的哺乳动物视神经的结构。本文结果表明，白鱀豚视神经的结构与这些动物是很相似的，也就是说，这些动物视神经的成分在白鱀豚视神经中都能找到。但是，数量分析揭示了白鱀豚的视神经与其它哺乳动物视神经的差别。例如，白鱀豚的视神经纤维数比这些动物少得多，而和鱼类比较接近。另外，白鱀豚视神经纤维的传导速度不如某些哺乳动物快。

总之，从视神经的结构来看，白鱀豚是具有视觉功能的。但数量研究表明，白鱀豚虽属哺乳动物，但其视神经不如其他哺乳动物发达，而和鱼类相近。因此，它的视觉是不发达的。

 

                                                              白鱀豚视神经的结构

资料引自：吴奇久、李俊凤、肖悦梅“白鱀豚视觉通道的组织学研究

——视神经结构、  纤维计数和纤维直径谱”

《中国科学Ｂ辑》1982年11期

 

 1984年，吴奇久、李俊凤两位专家又发表了另一篇研究报告“白鱀豚和江豚眼的测量”。他们用取自3头白鱀豚和3头江豚的各5只眼球进行测量，每只眼都测量13项参数，其中一项是晶状体直径与角膜直径之比。因为晶状体可以调节落在视网膜上的光，在聚焦方面起着极为重要的作用，所以它的大小及形状对视敏感度有一定影响。晶状体直径与角膜直径之比可以表明晶状体在眼球中所占的比例。一般水生哺乳动物这个比例都明显比陆地哺乳动物低。白鱀豚眼的这项指标如何呢？

 我们获得的白鱀豚的结果是1：2.34，江豚是1：1.86。这说明白鱀豚的晶状体在眼中所占比例很小，同时白鱀豚的晶状体呈圆形，不象其他动物的晶状体中间厚，两端薄的形状，这意味着白鱀豚晶状体中间部分和周围部分的聚光和调节能力没有什么差别，因而其聚焦能力也比较差，从这些指标看，它的晶状体是不发达的。

 还有一项视神经直径指标。动物眼视神经直径越大，所含的视神经纤维越多，视网膜神经节细胞数量也越多，而视网膜神经节细胞的数量和密度是影响视敏度最重要的因素之一。

 对白鱀豚视神经的研究发现，它的视神经纤维总数比大多数动物少，其视神经直径也很小，从而表明白鱀豚的视神经是不发达的。

 

资料引自：吴奇久、李俊凤“白鱀豚和江豚眼的测量”

《 动物学杂志 》1984年6期

 

中科院水生所第一代白鱀豚专家刘仁俊为了证实白鱀豚的视力如何，曾多次用手在“淇淇”的眼前来回晃动，尽管它也有眼帘，但却没有任何反应，连眨都不眨一下。

专家们的各项研究表明，白鱀豚由于长年生活在能见度很低的江水中，它的视神经已经退化，视力很差，可以说已退化到十分可怜的地步，基本上是个“睁眼瞎”。

白鱀豚的眼睛小的只有绿豆粒那么大，看上去有点滑稽。但这双小眼睛也成了白鱀豚的典型特征之一。在中国湿地博物馆组织的一次“馆校互动，绿色教育”活动中，宣教员向小学生们讲到“水中国宝”白鱀豚时问道：“为什么白鱀豚的眼睛会这么小？”问题一出，孩子们个个都低头思考，期间各种充满童真的回答让听课老师忍俊不禁：有孩子说是因为白鱀豚水喝多了，眼皮肿了，所以眼睛就变小了；还有的说是因为白鱀豚在长江吃的食物太多了，不需要自己花力气去寻找食物，所以眼睛的功能退化就变小了。最后宣教员将正确答案娓娓道来：因为白鱀豚世世代代生活在长江里，江水混浊，导致它们的眼睛起不到辨别方向的作用，久而久之就退化了，所以白鱀豚的眼睛很小。

有趣的是，瑞士伯尔尼大学著名鲸类学家皮莱里教授在中国《自然杂志》发表的介绍饲养研究印河豚的文章题目就叫做“瞎眼的印河豚”，其中对印河豚视觉的介绍，与白鱀豚的视觉同样也有“异曲同工”之妙：

 印河豚一直被认为是瞎眼的，即使在被第一次科学描述前也是如此，因此我们决定做一次眼的组织学观察，其结果是有启发的。印河豚的眼只能辨别光亮和黑暗。从功能上，此眼可与一些无脊椎动物的针孔眼相比较。在印河豚所有与调节晶状体有关的构造都已退化，既无眼肌也没有相应的神经。视神经虽存在但纤细如线。眼包含有可调瞳孔的虹膜及分层的视网膜。我们观察的有些眼，在虹膜后，晶状体的残余形如碎胶囊片。此事实令人相信视觉的消失是一种退行性进化，是印度河的混浊河水导致的次生性退化。虽然晶状体及其调节器的退化意味着此种海豚不再能察觉物体的形状，但它仍能辨别光亮及光源的方向。

在海豚池中的观察发现当印河豚靠近池底侧身游泳时，它会用一侧的鳍肢擦触池底。就象盲人用手摸索一样，印河豚沿着河底或河岸用鳍肢来感觉它的途径。很清楚，鳍肢除作平衡器外，还发展了触觉以辅助眼了解它在河中的位置。

 

看来，白鱀豚的视觉比印河豚的还要好一点哩！

白鱀豚视觉退化，能在浑浊黑暗的江水中自由自在，游刃有余，就要依靠十分发达的听觉器官，依靠鲸类特有的回声定位本领，因此，科学家笑称白鱀豚“耳聪目不明”。

国际权威专家研究认为，世界上仅有的5种淡水豚因为视觉有限，它们尤其依赖回声定位。

但在没有“淇淇”之前，有关白鱀豚声纳系统和回声定位功能的研究只能是空白。中国第一位动物声学博士王丁2006年接受《新京报》记者采访时回忆说：“当时，国际鲸类研究界有个定论：白鱀豚这种淡水豚，不会发出哨叫声。所谓‘哨叫声’是鲸类激动信号的一种。那时人们只能对海豚进行‘声纳追踪’，对淡水豚却知之甚少。因为长江中船多噪音大，很难从中辨别白鱀豚的微弱信号。”

也只有在人工饲养“淇淇”之后，中国科学家才可以去寻求白鱀豚声纳系统的科学答案。

 （待续）

 欢迎光临“海翁伯的博客”，本博客致力于汇集记录最全面、最系统、最详实、最严谨的白鱀豚生命档案，以此追忆我们痛失的“水中国宝”，为拯救长江江豚,为保护中华白海豚鼓与呼。