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凯利·道甘

王朝百科·作者佚名  2010-01-16  
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凯利·道甘

【凯利·道甘,26岁,蚓语者】

凯利·道甘是美国缅因州大学的一名在读博士生,她正在为自己的论文做准备,她的工作是要让地下的世界亮出来。道甘一边诱使一只蚯蚓挖通一个盛白明胶的桶,一边说:“我一向喜欢蚯蚓。”

这是一条6英寸长的沙虫,也就是俗称的蚯蚓,是由当地一家诱饵商店提供给她的,但这只蚯蚓并不愿意跟她配合,所以,道甘一边准备好她的录象设备一边刺它一下,她需要为完成的毕业论文提供良好的胶片。她打开了背后照明的灯光,那只蚯蚓在白明胶的表面扭来扭去,道甘调整了一下她的监视器,那只蚯蚓到处探来探去,道甘推了它一下,它就扭动一下,还是没有挖下去。这样反复折腾了几次后,我们的这个“小明星”终于同意跟她配合了,它突然表现出了解决一个人们不会期望一只无脊椎动物能够解决的问题的决心,把自己的头猛地扎向白明胶,迅速而突然地向下钻去。

道甘大部分时间是在这个寒冷的实验室里工作,她要挑战一个时间长达一个世纪的理论,这个理论正是达尔文所认可的,是有关蚯蚓是如何运动的理论。她的研究工作很快就让她成为了地下世界方面的权威,美国杜克大学的生物力学教授史蒂文·沃格尔就曾说过:“任何在她研究的领域里工作的人都是以查看她的论文或者给她写电子邮件开始工作的。”

蚯蚓是一种非常难以观察的蠕虫,而且生物学家从来就不能明确地说出它们是如何运动的,一向喜欢蚯蚓的达尔文是首先对这个问题进行严肃调查的科学家之一,他不相信当蚯蚓拱进土壤时土会在它周围松开,达尔文认为,当蚯蚓拱进土里时,它会吞掉前面的土,给自己开辟一条道路。达尔文的这一理论被人接受了120多年,但是后来,科学家提出了一个问题,那就是为什么它们如此热衷于挖地洞呢?与其它方法相比,比如走路、游泳以及飞行相比,吃出一条路来似乎是一种效率格外低的方法。

道甘认为,蚯蚓一定是在使用一种窍门帮助它们挖通泥土为自己开出一条路来,但研究这种现象的力学需要同等的工程学。她说:“我的学习背景仅限于生物学,我对我需要的物理学一点也不懂。”为了解决这一问题,她白天学习工程课程,晚上则搜寻有关蚯蚓挖土的窍门问题,最后她终于找到了一个被称为“光弹性压力分析”(photoelastic stress analysis)的方法,这种方法使用了一个用偏振光和照相滤光器精心设计的装置来测量物体所受的压力,她发现用海水和白明胶混合在一起具有海底沉淀物的物理特性,然后让其沉在一个容器底下。她把一条蚯蚓放上去,拍摄它挖地洞的情况。

通过研究蚯蚓周围的压力场,道甘发现蚯蚓其实是把嘴伸出来像一个木楔子一样撬开泥土,然后很从容地进入由于裂纹而产生的空隙。为了保持向前运动,它们就不停地撬开泥土产生缝隙。按工程学术语,这是一种裂纹扩展,而道甘的研究认为,这比蚯蚓吃掉泥士打通道路要少花费很多能量。

道甘的发现改变了科学家对整个地下生态系统的理解,生物学家意识到蛤蜊、海胆甚至生长的树根前端打出的洞穴都是在活的杠杆的作用下完成的。道甘下一步计划研究海岸地区更大规模的洞穴效应,在海岸地区,蚯蚓可以挖开上面四英寸后的泥土,寻找到被埋藏的营养物质而且能够搅拌像DDT这样的污染物。科学家自1881年开始就已经研究这种被称为“生物搅动(bioturbation)”的现象了,当时,达尔文首次试图描述这种现象。

 
 
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