夏天的夜晚,最令人討厭是蚊子。蚊蟲在黑暗中是怎樣發覺人的呢?不是人發出的聲音,也不是人的氣味,更不是蚊蟲瞎碰亂撞,而是蚊蟲對人身上發出的熱的感應。
人和所有溫血動物一樣,體溫都是相對恒定的。也就是說機體所產生的熱和散發的熱基本相等,由於溫血動物產熱率相對穩定,因此有皮膚、汗腺和肺等散熱調節與產熱恒定相適應,從而使體溫保持在相對恒定的、稍高於環境溫度的水平,這是由於機體在冷環境溫度下散熱容易,在低於環境溫度下生活,會引起“過熱”而致死。人體散熱主要是皮膚的輻射熱和汗腺的蒸發熱,其次是肺通過呼吸散發部分熱。溫血動物的輻射熱其實是一種紅外線,亦稱紅外光,在電磁波譜中,波長介於紅光和微波間的電磁輻射,它是一種肉眼看不見的光,但是有顯著的熱效應。人們用特殊的燈照射物體,用濾鏡擋住所有肉眼可見的光,隻讓紅外線透出,通過紅外線望遠鏡,如軍用窺探望遠鏡和瞄準望遠鏡等才可看見。但是,在自然界,有不少動物具有能接收紅外線信息的結構。雌蚊蟲的紅外線探測器是它的觸角,呈環毛狀。雌蚊蟲覓食時,不斷地轉動一對觸角,當兩條觸角接收到的輻射熱相同時,就知道可被吮血的溫血動物應在正前方,雌蚊蟲就朝目標飛去。根據離熱源愈近,所接收到輻射熱愈多的原理,就能準確地測知輻射熱源的方位。
蛇類中有一些蛇,如產於美洲、尾端有角質環、擺時能作響聲的響尾蛇,廣布於我國的蝮蛇,吻鼻部向上翹起的五步蛇,美麗的竹葉青蛇和頭似烙鐵的烙鐵頭蛇等,在眼睛與鼻孔之間有一凹窩,叫頰窩,就具有極靈敏的紅外線感受作用。將一條蒙住雙眼的響尾蛇放在兩隻燈泡的下麵,燈泡不亮時,響尾蛇毫無反應,顯得很安靜,當開亮其中一隻燈泡時,響尾蛇立即昂首張口朝著它,顯得異常興奮,而對那隻不亮的燈泡不予理睬。將頰窩神經暴露出來,插上微電極,將頰窩神經細胞的電變化引導出來,顯示在示波器上,然後給頰窩加以化學、聲音和機械等多種刺激,在示波器上沒有顯示出脈衝變化。但是,當用手或熱的物體去靠近它時,示波器上立即顯示出強烈的脈衝變化,表明它處於興奮狀態。頰窩能感受到千分之一度的溫度升高,並在35毫秒內作出反應,而且具有極高的抗幹擾能力和分辨能力,並能在環境溫度下起作用。頰窩被一層薄膜分隔成內外兩個小腔。內腔以小孔開口於皮膚,使口腔與環境的溫度一致,並可調節內外腔間的壓力。頰窩上密布有三叉神經末梢質體,為紅外感受單位,包含有許多線粒體。頰窩膜表麵每平方毫米約有1000個紅外感受單位。外腔方向指向前方,當熱量到達頰窩時,窩內的空氣膨脹,頰窩膜兩側溫度就不同,神經末梢便興奮,刺激神經細胞,產生脈衝傳給腦中樞,信息加工後,腦中樞便發出攻擊獵物的命令。在電子顯微鏡下,可以見到神經末梢受到刺激後,線粒體的形態發生改變,線粒體可能構成初級紅外感覺器。目前對頰窩的靈敏度已能測檢,但對其機製還不完全了解。有頰窩的蛇靠它的頰窩感覺在黑夜中獵食,頰窩接受來自前方的輻射熱,左右兩個頰窩的感覺場是重疊的,並且有一定的感覺距離。通常蛇體盤起時比遊動中感覺距離要遠一些,隻要感覺到有比環境溫度稍差異的物體都會引起蛇的注意。蟒蛇的紅外感覺器在頭的正麵和唇邊,叫唇窩。深海烏賊的紅外感受器在尾部的下表麵,叫熱視眼。此外,雞虱、臭蟲、螞蟻等動物都能感受紅外輻射的能力。
人們已經製造出靈敏的量熱、溫度計和紅外探測裝置等。例如響尾蛇導彈,是一種空對空導彈,就是將紅外探測器配備在殲擊機的彈頭上,它可以追蹤敵機發動機散發的熱和噴出的廢氣時所發出的紅外線而準確地擊中敵機。
以紅外、電子等技術為依據的公共安全技術產品是目前世界上發展最快的新興產業之一。中國科學院上海技術物理研究所已研製出紅外入侵探測器係列產品。可安裝在室內、戶外或屋頂、門窗、走廊等處,它們具有24個感應現場,相當於24隻眼睛全方位探測,可起監視防盜作用。但是,人類目前製造成功的測溫儀器從普通的人體溫度計到複雜的紅外探測儀同已知的一些動物對溫度變化的感覺相比,無論從靈敏度或感熱器官的結構的輕巧上都是顯得不足的。