动物界的数学大师

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  宇宙是用数学语言写成的。生活中的一切事物都是由数和形构成的,而数和形是数学的基本内容。因此数学便存在于我们生活的方方面面。“万物皆数”,人类离不开数学,动植物身上同样体现着数学。
  
  “计数专家”蚂蚁
  
  英国的昆虫学家兴斯顿做了一个有趣的实验:把一只死蚱蜢按照一块比一块大1倍的比例,切成小、中、大3块,摆放在蚂蚁洞口。当蚂蚁发现这3块食物后,立即调兵遣将前来搬运,10分钟后,大群的蚂蚁如同一支有组织的军队接踵而来。之后分别奔赴不同的猎物。昆虫学家观察蚂蚁数量的分配。不禁大吃一惊:有28只蚂蚁聚在小块蚱蜢周围,有51只蚂蚁聚集在中块蚱蜢周围,有89只蚂蚁聚集在大块蚱蜢周围。兵力的数量与蚱蜢大小的比例基本一致!
  
  猫是“几何专家”
  
  在寒冷的冬天,猫睡觉时总会把身体蜷成团。这是为什么呢?原来保持这样的姿态。身体露在冷空气中的表面积最小,散失的热量也最少。
  
  “作图大师”蜘蛛
  
  “南洋诸葛亮,独坐中军帐,排成八卦阵,要捉飞来将。”不用说你也知道,这是蜘蛛。它用吐出的丝结成八角形几何图案,不但结构复杂而且造型美丽。中心向外辐射的两条相邻半径间的两段蛛丝。彼此都是平行的,而且每一根横条蛛丝与主要辐射向外的蛛丝相交所成的角度都相等,完全可以与画图高手一比高下。蛛网上隐藏的数学概念更是多得惊人——半径、弦、平行线段、三角形等等,可谓巧夺天工。
  
  “天象记录员”珊瑚虫
  
  科学家们发现,珊瑚虫会在自己身上记录时间:它们在体壁上每天“刻画”一条环纹,一年“刻画”365条。既不多也不少。因此想知道它们的年龄,只要数数它们体壁上的环纹即知。
  科学家还发现,3.5亿年前的珊瑚虫,每年“刻画”在身上的环纹不是365条,而是400条。原因是,那时地球自转一天仅为21.9小时,一年不是365天,而是400天。瞧,珊瑚竟这样准确地记录着天象的变化,把大自然的秘密长久地保存了下来。
  
  设计能手蜜蜂
  
  蜂房建筑可谓奇妙绝伦。清一色的六角形。层层相接,室壁的斜度总是保持13度角(可以防止蜂蜜在端顶被蜡帽封盖前流出)。如此设计不但坚固实用,而且高度节省材料。纵观蜂房设计材料和工作量上的最优化、平面和空间的镶嵌图案、几何定理等惊人的工程技术。令人类工程师也不禁击掌惊叹!
  总之,在大自然中,诸多动物的“数学才能”令人惊叹。鼹鼠在地下挖掘隧道时,尽管满眼漆黑,90°转弯却总是把握得很准:丹顶鹤为了利用气流减轻体能,总是排成“人”字形成群结队迁飞,而且“人”字每边与前进方向的夹角总保持为54度;鹰类猎取地上的小动物时,从空中俯冲下来总是选取一个最好的角度,令猎物猝(cù)不及防(情况发生得突然,来不及防备):壁虎在捕食蚊、蝇、蛾等小昆虫时,总沿着一条数学上称为“螺旋线”的轨迹爬行:切叶蜂用大颚剪下的每片圆形叶片,大小基本一致,像模子冲出来那么标准……所有这些存在于动物界鬼斧神工的数学现象,是巧合还是“物竞天择”长期的遗传积累,抑或是大自然的某种“默契”?诸多谜团有待我们继续去探索追寻。
  建议:本文可作为科学课的参考阅读资料。
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