人与自然 系列丛书-第160部分

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种面临灭绝的标志之一。　
　　据联合国环境计划署最近的一份报告分析，熊猫等已用不了30年就可能灭绝，尤其日本的朱鹮灭绝已近在眼前。1996年4月，日本珍稀动物保护中心仅有的一对这种鸟的雄性以20年高龄（相当于人类80岁）无病而终，至此，它的灭绝已成定论。面对这一严峻形势，一场挽救濒危物种的国际行动已经展开，而生物工程技术堪称20世纪具有挑战性的最有力武器。




精子银行拯留待明天　
　　采用低温冷冻的精液通过人工授精繁育良种已在畜牧业中实际应用，即使死精精液，只要基因的DNA正常也同样可以得到受精卵。日本鹿儿岛大学的专家曾把人工杀死的精子注入牛的卵子，成功地育出了小牛。　
　　珍稀动物随着个体数目的日趋减少，近亲交配也越发难以避免，致使生殖能力衰退，加速灭绝。如果可能，应该在某些珍稀物种还在千头（只）以上时，把它们的精子或卵子冷冻保存起来，通过人工授精与生息地远离的同一物种卵子或精子结合，它们的新一代生殖能力就能再次旺盛起来，免遭灭绝厄运。　
　　美国的圣迭戈动物园举世闻名，但一座被称作“20世纪诺亚方舟”的另一个动物园与其同处一地却少为人知。这是一个避人耳目的冷冻动物园，里面正在进行一项拯救濒危动物的重要科研项目。这项研究的一个组成部分是个金属容器，它冷冻保存着从150种300多只濒危动物身上提取的精液和卵子。这种靠液氮维持的—196℃低温环境中，还贮藏着从血液到皮肤的其他遗传物质，留待将来作为研究的实验品。科学家们设想，总有一天能够成功地把这些冷冻的精、卵通过人工授精植入代理母亲腹中，使濒危动物再度兴旺起来。　
　　日本珍稀动物保存研究所的专家为了解决朱鹮细胞的冷冻保存，首先用与其同科的黑鹮做了实验，低温保存并证实了解冻后皮肤、卵巢细胞增殖培养的可能性。但是，它们的精子、卵子是否可以同细胞一样冷冻保存尚是个未知数。一般情况下鸟类的人工授精比哺乳类更难，尤其从高龄的鸟中提取健康精卵的可靠性不大。为此只得保存遗传基因，寄希望于将来的科技发展，使这些基因得以复活。




细胞移植初试已见端倪　
　　最近在日本首创的“始原生殖细胞”技术，颇为学术界所瞩目。这种被喻为精子卵子之本的细胞是新兴的“生殖细胞移植工程学”的核心。　
　　精子和卵子结合以后，始原生殖细胞到达胚胎外面的生殖巢，即雌性的卵巢，始原生殖细胞变为卵原细胞，再发育成卵细胞从中产生卵子；雄性的始原生殖细胞经精原细胞转为精母细胞最后发育成精子。　
　　做生殖细胞移植时，首先将珍稀动物的始原生殖细胞移植到生殖力较强的同类动物受精卵上，由卵孵化出的子代看上去尚不具备珍稀动物全部特征，但它们的生殖巢已布满了珍稀动物的精子和卵子，所以到第三代时就会出现一定比例的珍稀动物。　
　　1993年，日本农林省畜产研究所会同筑波大学等科研单位用家鸡进行了上述实验，他们选用蛋用型的代表品种“来航”和肉蛋兼用型的“白洛克”，从“来航”的卵中提取出始原生殖细胞注入“白洛克”的卵中，结果孵化出的是“白洛克”，但继续实验果然孵出了“来航”。可是用斑鸠做的另一项实验却遇到了麻烦。斑鸠是日本环境厅红皮书中第三位的濒危动物，与鸽子同科。他们将取自斑鸠卵的始原生殖细胞注入鹌鹑的卵，准备用孵出的子代再行交配然后得到斑鸠的后代。但是实验遇到了难以逾越的障碍——“异类之墙”，斑鸠的始原生殖细胞对鹌鹑来说是外来异族，生命体具有一种攻击体内异族的免疫力，始原生殖细胞当然也不例外，同样在受攻击之列。　
　　为此，专家们将白鸽的胸腺与始原生殖细胞一同移植到鹌鹑卵中。胸腺是识别“异己”的组织，鸽的胸腺如在鹌鹑体内得以定居，斑鸠的始原生殖细胞就不会再被视为“异己”，从而解除免疫功能的拒绝反应。　
　　冷冻精子亦称精子银行，和始原生殖细胞移植一样才刚起步，能否切实拯救濒危动物，是一项与时间追逐的紧迫课题，专家们对此抱以很大的信心。　
　　濒危动物遗传信息的冷冻保存研究也已经开始，35亿年的进化历史中，自然界描绘下来的生命设计图这一遗传基因一旦失去就成了永别，可是若能将其完好保存起来，随着科学的不断进步，将来借助它唤醒灭绝动物，那么《侏罗纪公园》一样的物种复活必会出现在现实生活中。




利用火山资源　
　　1991年6月，沉睡了600多年的菲律宾佩那吐博火山突然爆发，巨大的蘑菇云腾空而起，升向32千米高空。炽热的火山尘埃从天而降，太阳顿时变得黯淡无光。一位幸存者这样描述当时的情景：“看上去好像世界的末日已经来临。”　
　　风将烟雾带到了地球的西部。几星期后，成千上万的美国人惊奇地发现，落日透过云层显出怪异的颜色。火山尘埃带给全球的不仅限于此，它还大大阻止了阳光对地球的照射。美国国家海洋与大气管理局的科学家们估计，佩那吐博的烟雾相当浓厚，在以后几年里足以使地球的平均气温下降0。56℃。　
　　管理局的科学家莱瑞·斯托解释说：“火山喷出的颗粒远远高出大气层，只靠降雨是不会消除的。”气温下降0。56℃虽说变化不大，但它会给全球的风力和海潮带来影响。　
　　1815年离爪哇不远的塔木伯拉火山爆发后，气候受到极大的影响。法国的夏季农作物歉收，引起了粮食的短缺。在新英格兰，6月里竟飘起了雪花。　
　　在法国，7月4日南方的人们早晨一觉醒来，发现外面的地面上覆盖了一层白霜。火山炽热的气流在地球的其他地区演变成冰冷的气候，使得1816年成为“没有夏季的一年”。　
　　火山还可以引起其他的怪天气。1982年，墨西哥的厄尔切考恩火山和非洲的尼亚姆拉及拉火山相继爆发。不久，赤道附近的信风明显减弱，使得西太平洋的暖水不断冲击东部，随之而来的是南非、印度、印度尼西亚、菲律宾和澳大利亚等地区的严重旱灾。太平洋上旋风呼啸，秘鲁、厄瓜多尔和美国西海岸连降暴雨，洪水泛滥成灾。　
　　然而，火山以其奇特的方式在许多方面影响着我们的生活。正像科学家们所说的那样，如果没有火山，就没有我们所知的世界。让我们看看20亿年前整个地球的模样，就会明白这一点。那时，非洲和南美洲原始大陆相互猛烈撞击，大西洋还不存在。如今的卡萨布兰卡（摩洛哥港城）只离纽约城几千米。后来，两块大陆漂离，火山在它们之间筑起了一道不断增高的熔岩屏障。目前的理论认为，从地球中喷发出的热量更增进了大陆的地质移动，同时也成为火山爆发的导火线。由于火山的威力较大，来自地球深处的热量才会使地球变得异常活跃。其一，如果没有火山和其他动力的作用而形成山脉，那么气候就会侵蚀陆地，整个世界就会被海水淹没。其二，雨水将生活中的主要成分，如碳和酸等，冲入世界的各大海洋，碳在沉入海底之前被转化成碳酸钙。如果没有火山和海洋浮游生物，世界上部分的碳就会永远沉睡于海底，地球上依赖于碳的植物、动物以及人类都将从地球上消失。　
　　火山将大量的二氧化碳、二氧化硫和硫化氢气体释放到大气中。这种释放有时是突发性的，有时是缓慢进行的。1991年，法国的科研人员报告说，西西里岛的埃特纳火山是个释放气体的“间歇泉”。埃特纳火山即使在不爆发时，每年也会向大气中释放2。5亿吨的二氧化碳，占地球上工厂、汽车以及其他原料释放总量的1/900。佩那吐博火山喷向平流层的1。5亿吨的二氧化硫转化成硫酸微滴。其中的一部分将在环球风的上方停留3年，使大气上层发生化学反应。根据美国国家大气研究中心科学家们的计算，这种酸会对臭氧层造成破坏。　
　　尽管火山随时都有爆发的可能，但火山周围的地区仍然吸引着庄稼人，因为农作物在这些极富矿物质的土壤上生长旺盛。有的勘探者涌向科罗拉多去淘金，有的涌向内华达去淘银，还有的涌向亚利桑那去淘铜，但他们哪知这些贵重金属正是火山的力量所致。南美洲的埃里伯斯火山爆发时，会向白色大陆撒上一层纯金微粒。南部非洲和西伯利亚的火山管道又叫作金伯利岩管道，蕴藏着丰富的宝石。这些宝石是由于火山底部的碳不断受热挤压而成。　
　　当一位男士送给心上人一颗钻石或一枚定婚戒指时，实际上送给她的只不过是精美的火山产物。　
　　目前，一些科学家正试图寻求利用火山资源的新方法。加州能源委员会和美国能源部正在长谷投资挖掘一口科研井。负责此项目的科学家约翰·鲁道尔说：“这里的潜在能源相当大，仅此一处的地热能源厂开发出的洁净、可连续供给的能量，就相当于60个大型核能厂的输出量。”于此同时，位于新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室正在进行一次叫作“热干石”的技术实验。他们分别挖了两口相距90米、深300多米的井，然后向其中的一口井里灌水。水在滚烫的岸石中流动并带走热量，然后，再将热量从另一口井中压出地面。负责人大卫·杜切恩主任说：“这项技术能向世界各地的千百万人提供洁净、可靠和廉价的能源，而它就在我们脚下。”　
　　古人惧怕火山，但学会了使用火。今天，我们要学会更好地利用地下“火”来美化我们的生活。




太阳能的利用　
　　对太阳能的利用，中国是世界上最早的国家之一。远在3000多年前的西周时代（公元前11世纪），就已有了“阳燧取火”技术的记载，所谓“阳燧”，就是形似凹面镜的金属圆盘，对着太阳聚光，在聚光点点燃艾绒等易燃物，取得火种。这是一种最古老的太阳能聚光器。1990年第11届亚运会火炬的火种，就是于8月7日下午，在距拉萨市以北100多公里的念青唐古拉峰下，由15岁的藏族少女达娃央宗用木柴从抛物面聚光太阳灶上获得的。原理与古代阳燧差不多，唯聚光所用的材料有较大的差别。阳燧取火技术在世界太阳能利用科学史上占有重要的地位。　
　　国外认为阿基米德是利用太阳能最早的人之一。约在公元前215～210年间，古罗马帝国的舰队侵占了西西里岛，派了一支舰队攻打希腊库扎港，著名的学者阿基米德，为了保卫家乡，他让每个士兵用擦亮的铜盾，排列在城堡上，把太阳光聚集反射到入侵的罗马舰船上，结果使舰船起火，敌人仓皇逃跑。可惜无法考证，人们认为是一种传说。然而在1973年，希腊的一位科学家萨克斯博士，雇了50多名水手，各持一块长方形铜镜，聚焦一只木船，结果木船起火。此可证明阿基米德用铜盾烧敌舰是可能的。　
　　以上说明太阳能利用技术古已存在。但人类自觉地把太阳能作为一种能源利用，还是起于1615年。法国考克斯是世界上第一个把太阳能转化为机械能的人。从此，太阳能利用进入了一个新的历史时期。　
　　目前，人类利用太阳能主要有两种形式：一种是太阳能热利用，即利用太阳辐射能加热集热器，把吸收的热能直接加以利用。如果集热器匹配不同用途也就有不同名称，如太阳热水器、太阳灶、太阳能干燥器、太阳房、太阳能温室、太阳能空调等。另一种是将太阳辐射能转化为电能加以利用。这种光电转换是通过半导体物质直接将太阳辐射能转换为电能，通常称这种过程为光生伏打效应，如太阳能电池等。　
　　我国太阳能资源是丰富的，辐射年总量在3300～8400兆焦/米2·年。　
　　5850兆焦/米2·年这条等值线，自大兴安岭西麓向西南，经河套沿青藏高原东缘到云南和西藏交界处，将我国分为两大部分，西北部太阳能丰富，东南部和川贵太阳能较贫乏。目前我国太阳能开发利用最好的大都分布在太阳能丰富的地区。据不完全统计，太阳灶有16万台，太阳能热水器250万平方米，被动太阳房180万平方米，太阳能农作温室34。2万公顷。　
　　太阳能热发电、高温太阳能热发电，又称“塔式太阳能发电”。美国、日本、欧洲等已建成几座这样的电站。世界上最大的是美国能源部在加利福尼亚州莫哈维沙漠的巴斯托“太阳能1号电站”，功率10兆瓦，塔高100米，定日镜39。9米2×1818面。现在又在1号电站的附近，开始建2号热电站，也是10兆瓦，预计1996年完成，投资4850万美元。日本阳光计划总部建的两座1兆瓦、法国建的2。5兆瓦、意大利建的1兆瓦、西班牙建的1兆瓦等太阳能热电站，都在运行。由于太阳能热电站设备庞大，造价高，短期内尚难进入商业性发展，但它却显示出巨大的潜力。




风能利用　
　　风能是地球上的一种自然资源。人类成功地利用风能历史比较悠久。在我国利用风力驱动帆船，在《物原》上记载：“燧人以瓠济水，伏羲始乘桴，轩辕作舟楫，。。夏禹作舵加以篷碇帆樯。”若夏禹是帆的发明人，至今已有3000多年的历史了。在甲骨文里的“凡”字，刻成“■”，据考证“帆”字的原始字样，就是来源于■，这一象形字也可说明帆在我国古代就已利用了。　
　　在距今1800年以前的东汉刘熙所著的《释名》一书上，对帆字作了“随风张幔曰帆”的解释。明代宋应星的《天工开物》一书中载有：“扬郡以风帆数扇，俟风转车，风息则止。”这是对水平风车的一个较完善的描述。以后方以智著的《物理小识》载有：“用风帆六幅，车水灌田，淮扬海堧皆为之。”描述了利用风帆灌田的情况。　
　　明代我国风车利用较普遍，童冀在他的《水车行》中有：“零陵水车风作轮，缘江夜响盘空云，轮舟团团经三丈，水声却在风轮上，。。”可见我国利用风力提水灌溉和风力加工粮食的风磨至少已有350多年的历史了。　
　　风帆是一种最简单的风力机械，若将它用于驱动船前进的动力，这船就是风帆船。我国明代著名的航海家郑和，就是利用帆船从1405年开始下西洋，7下西洋，历时28年。这比意大利航海家哥伦布公元1492年第一次乘帆船横渡大西洋，约早了近90年。　
　　我国沿海沿江地区，风帆船和风力提水灌溉制盐一直延续到本世纪的50年代，仅在江苏沿海利用风力提水的设备曾达20万台。　
　　还要提及的，是我国创造的垂直轴风轮（也称立帆式）。它是将8个帆各编在一个直立的杆上，各帆的正中上端则各由一绳系之。当地称此为“走马灯”式风车。我国出现这种风车距今已有1300多年的历史，先于世界上任何国家。我国沿海产盐地区用这种风车提海水的很多，如大沽和塘沽一带在建国初期仍可看到。　
　　立帆式风车不受风向改变的影响，风轮总是向同一个方向旋转，较之水平风车方便，不需要对风的装置，这是设计上最巧妙的地方。　
　　清代中叶，周庆所著的《盐法通志》上有这种风车的记载：“风车者，借风力回转以为用也，车帆高二丈余，直径二丈六尺许。上安布帆八叶，以受八风。中贯木轴，附设平行齿轮。帆动轴转，激动平齿轮，与水车之立齿轮相搏，则水车腹页周旋，引水而上，此制始于安凤官滩，用之以起水也。”　
　　但