动物的热位探测器

夏季与初秋,蚊子总是会在夜晚扰人美梦,在伸手不见五指的黑夜中准确地锁定位置,叮人一口。为什么蚊子能准确地找到人所在的位置?它们是靠嗅觉闻着气味而来,还是碰运气恰好落在人的皮肤上呢?其实都不是,是因为蚊子能感应到人身上的辐射热。

温血动物在日常生活中主要是以红外线辐射的形式进行散热。红外光的波长介于红光和微波间,是一种非可见光。红外光有着显著的热效应,虽然肉眼不可见,但可以通过红外线望远镜看到。红外辐射携带着大量的信息,一些动物在进化过程中,某些器官获得了能接受红外信息的功能,比如雌蚊子的触角就是红外线探测器,其外形呈环毛状。雌蚊子在觅食过程中会不断地转动它的一对触角,当两条触角接收到的热辐射相同时,便可判断出温血动物就在附近。在飞往目标的过程中,离热源愈近,触角所接收到的辐射热愈多,就能准确地锁定辐射热源的方位。

蟒蛇科和响尾蛇亚科的蛇身上也有红外线探测器,而且效率超过了视觉,前者的探测器在于唇窝,而后者的探测器在于颊窝。它们的红外探测器的方向性和选择性非常高。因此,它们对猎物进行追踪和捕获时,主要的判断依据是红外辐射,而非视觉信息。哪怕是在太阳、热石头等强干扰场中,它们也能准确地识别出温血动物的位置。

生物学者对响尾蛇进行了相关实验研究。首先,科学家将电生理仪的探针插入响尾蛇神经内,再分别对其颊窝部位施行化学、声音和机械刺激,响尾蛇的神经都没有产生生物电流;而当把热的物体或用手靠近热窝时,电生理仪便能探测到生物电流的强烈变化。之后,科学家又用波长不同的红外线来照射热窝,波长为0.001mm的红外线对热位探测器的作用最小;波长为0.01至0.015mm的红外线对热位探测器的作用最大,神经兴奋最强烈。

除此之外,很多动物也具有接收红外辐射的能力。吸血蝙蝠通过识别红外辐射来定位热血动物身上的热点位置;蟑螂的一对触须能敏锐地感受到红外光照射,也能跟着辐射源的方向转动;树皮甲虫和蛾的身体构造中也长有热辐射敏感器官或敏感神经。

人们根据动物的热位探测器原理研发出各种红外探测技术。红外探测的应用越来越广泛,尤其在临床医学检测等领域的表现尤为突出,例如红外热像仪等。但目前红外成像技术还不成熟,灵敏性等方面无法满足高端红外探测器的规格要求,仍需要基于新原理探索出高性能红外成像技术。

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