動物都是科學家5:鴿子,地磁場護送你回家

2020-08-25 玩瘋了未來學院


許秀華 玩瘋了教研總監


北大生命科學學院碩士。16歲男孩貓先生的媽媽,多年科技記者,醫學記者,科普作家,中國科普作家協會會員,中國生物工程學會會員,《生命世界》等多本少兒科普雜誌撰稿人。著有少兒科普書《超級農業》、孕產期保健科普書《媽媽寶貝愛妻錄》、《盧良恕院士傳》等。


動物都是科學家5.mp300:0008:41

在玩瘋了大科學課上,小朋友們玩磁鐵,玩得可溜了。

我們一共有三節電磁學課程:第17課《磁力哪裡來?》,第43課《電磁感應》和第44課《風力發電機》。在這三節課裡,我們從原子結構出發,講解了電子自旋和磁疇,左手定則和右手定則,涵蓋了初中高中電磁學的基本原理。



這是給幾歲孩子開的課程?


3-10歲。


這麼小的孩子能聽懂?


我們有故事,動畫,還有各種動手做。


課後作業,有找一找,做一做,說與畫。


從兒童認知的角度,潤物細無聲地就把科學思維和科學原理傳遞給小朋友們了!



今天我們的動物主角是鴿子。



鴿子是最戀家的動物。無論飛出多遠,哪怕跨越千山萬水,也要回家。


人類是最喜歡讓別的動物替自己幹活的動物。他們讓馬拉車,讓牛耕地,讓狗看家,讓貓捕鼠……



在古代,他們讓鴿子從事什麼職業?


請小朋友們猜一猜。


郵遞員或者快遞員。在一些翻譯過來的國外小說裡,也叫做郵差。



鴿子飛來飛去送信,人類對它管吃管住,但不給工資。


給工資鴿子也不會花呀!


難道因為不會花錢,就不給鴿子開工資嗎?


小朋友們可以組織個辯論隊,討論一下。


鴿子這個快遞員,和今天的快遞小哥不一樣。今天的快遞小哥,一個人可以給很多人家送快遞。而鴿子則是只服務幾個特定的VIP用戶。


要是你小區有一隻信鴿,它可不會像快遞小哥那樣,小區裡誰的快遞都接,誰的快遞都送。它只在特定的幾個人之間飛羽傳書。鴿子給誰送信,不給誰送信,都是被養鴿人長期訓練的結果。



鴿子作為一個鳥類物種,千辛萬苦進化成今天這個可愛的模樣,可不是為了給人類當無薪快遞員的。它們固執的個性,被人類發現了。


鴿子的固執:


養鴿子的人都知道,鴿子的作息時間和生活習慣一旦養成,就會每天把自己當成士兵,像在軍隊中一樣嚴格遵守。


鴿子的固執還體現在對家庭的忠誠。嚴格遵守一夫一妻制,一生一世只愛一隻鴿子。要是深愛的鴿子,不幸去世了,也要花好長時間才能從悲痛中走出來,接受新的配偶。



鴿子最固執的地方在於戀家,故鄉情懷。在哪裡出生,就要在哪裡生活一輩子,給北京戶口也不換。如果硬要把鴿子帶走,它們走過萬水千山,不論多大的艱難困苦,都要飛回家。因此在幾千年前,人們就馴化了鴿子,讓它們當郵遞員。



鴿子為什麼會老馬識途?今天我們用GPS或者北鬥導航,難道鴿子隨身帶了手機,裡面裝有XX地圖。


這個想法可有點穿越。鴿子恐怕也得經歷從鳥到智慧鳥的數百萬年的進化歷程,就像人類從猿進化到智人一樣。



鴿子究竟靠什麼?


來,小朋友們,學點現代生物學。


鴿子認路,是因為鴿子眼睛的視網膜中,有一個「生物指南針」。這個生物指南針是一種能夠感應磁場的蛋白質分子,科學家管它叫做MagR,我們可以叫它磁感應分子。鴿子通過這個磁感應分子,感受地球磁場,從而判斷自己的位置。



地球磁場怎麼形成的,在玩瘋了大科學課第17講《磁力哪裡來?》中有詳細講解。這裡許老師就不重複了。



但是單獨的磁感應分子不能發揮作用,它還會找個小夥伴。這個小夥伴也是一種蛋白質分子。


蛋白質是什麼,在玩瘋了大科學課第9課《肌肉大力士》中,有詳細講解。這裡許老師就不重複了。


磁感應分子找的小夥伴叫做感光蛋白CRY。兩個小夥伴緊緊抱在一起,就像春卷一樣,組成一個小小的短棒。磁感應分子是春卷的餡,感光蛋白是春卷的皮。這個春卷就像真正的磁鐵一樣,會吸起來鐵粉,會像指南針一樣隨著外界的磁場旋轉。


為什麼這兩個蛋白質組成的春卷這麼神奇,竟然具備磁性?


在玩瘋了大科學課第17講《磁力哪裡來?》我們講過磁鐵的磁性來自其成分四氧化三鐵,另外可以對鐵,鎳等進行磁化,使其獲得短暫的磁性。在玩瘋了大科學課第43講《電磁感應》我們知道,電流可以產生磁場。變化的磁場,可以產生感應電流。


磁感應蛋白的磁性哪裡來?


也是來自於鐵原子。原來每個磁感應蛋白中有多個鐵原子,這些鐵原子組成了鐵環。在玩瘋了大科學課第26課(詩詞裡的科學主題)《一片冰心在玉壺》中,我們講過晶體,也講過金屬作為特殊的晶體,由原子組成,具有自由電子。小學員們想起來了嗎?想不起來可以看看回放,我們的課程回放是不限次數觀看的,千萬別浪費了這項福利。


鐵原子組成鐵環後,每個鐵原子的兩個自由電子,就在這個鐵環中流動,於是產生了電流,接著產生了磁場,於是鴿子就能通過「春卷」內的磁場和地磁場的相互作用,判斷出自己在哪裡了。因為,不同地方的地磁場強度和方向是不一樣的,所以鴿子就通過一系列複雜的計算算出了自己的位置,離家的距離和路線。


小朋友們,你們說,鴿子是不是科學家?


歡迎家長們繼續支持許老師,支持玩瘋了,支持《動物都是科學家》系列文章和故事音頻。下期見。


END

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