十萬個為什么

烏龜的脖子是什么結構，為什么能縮起來？

烏龜的骨骼包括頭骨、頸椎、背骨、腹骨、肋骨和四肢骨骼等部分。與其他動物相比，烏龜的骨骼相對較重，并且具有特殊的形態結構。尤其是烏龜的背殼和腹殼，也稱為背甲和腹甲，它們除次生退化外，一般分內外兩層：外層是角質的，由許多盾片組成；內層是骨質的，由許多骨板組成。龜鱉類不僅脊柱與殼愈合，背甲也由骨板與肋骨愈合而成。

與其他所有的脊椎動物不同，龜鱉類的動物的肋骨位于肩帶和腰帶之外。這使它們能將頭、四肢和尾部縮入殼內，在很大程度上保護了自身。

現代的龜大多數都能把頭縮進龜殼內。陸龜和海龜還略有不同。陸龜是以直接把頭部往回拉，然后把頸部彎成S形的方式縮進龜殼里的，因為它們的頸椎構造特殊，所以不覺得難受。這樣的縮頭方式要求龜殼有足夠的空間放置頭部和頸部。而海龜的龜殼相對扁平，沒有足夠的空間放置縮回龜殼的頭部。因此海龜放棄了縮殼的防御機制，它的頸部短，縮不回殼內。此外，海龜的四肢也特化呈扁平狀，寬寬的，同樣無法收回龜殼內了。

龜類進化早期，由于頭骨發展出兩類滑車機制而分為側頸龜亞目和曲頸龜亞目，這兩個類群獨立地演化出了高度特化的頸部回縮方式。現代側頸龜向側面彎曲脖頸，盡管頸部不能縮入甲內，但能將頭部折入邊緣的甲殼下，具有相對較窄的頸椎，排布緊密的橫向椎骨關節突。而曲頸龜則垂直彎曲脖頸，即頸部能呈S形折回甲殼里，頸椎較寬，且后頸椎常為雙關節結構。

來源：中科院物理研究所微信公眾號

現在的微波爐怎么不會轉圈了？

傳統印象中，微波爐是與“旋轉”緊密聯系的電器。擰一下旋鈕，玻璃轉盤帶動食物在溫暖的黃光中旋轉———伴隨著“叮”的一聲，熱氣騰騰的飯菜就可以上桌了。然而，一些新款微波爐怎么不會轉圈了？

微波爐通過發射微波頻段的電磁波來加熱食物。電磁波在微波爐內形成變化的電磁場，使食物中的極性分子（如水分子）旋轉、振動、碰撞，從而產生熱量。微波爐的加熱速度快，但同時也容易因電磁波的固定發射模式導致加熱不均勻。因此，傳統微波爐配備了轉盤，使食物在加熱過程中不斷旋轉，變換位置，以接觸更均勻的電磁波環境。

而現代微波爐的設計趨向于簡化和空間最大化。一些新款微波爐取消了轉盤，采用平坦的底部設計。這種設計不僅減少了對加熱容器尺寸的限制，也更容易清潔。

沒有轉盤的微波爐采用其他技術來保證加熱的均勻性。如安裝特殊形狀的金屬扇葉，稱為模式攪拌器。這些攪拌器旋轉時，能夠改變電磁波在微波爐內的反射方式，打亂固定的駐波，使加熱更均勻。

實驗數據顯示，攪拌器和轉盤都能顯著改善加熱均勻度，并沒有明顯的優劣之分。不過，兩者都有局限性。攪拌器可能無法完全實現微波強度的均勻，轉盤中心和外周可能存在溫度差異。有時還需要我們手動干預，在加熱過程中適時暫停，翻動食物。

來源：科普中國微信公眾號（節選）

同樣十幾度，為什么春天比秋天更溫暖？

不知道大家有沒有類似體驗：明明是同樣的1 0攝氏度氣溫，在春天和秋天的感受卻大為不同。這背后其實有著科學的解釋。

我們的皮膚溫度感受器非常敏感，能迅速捕捉到氣溫變化，并將信號傳遞給大腦的下丘腦。下丘腦會指揮我們通過血管收縮和打寒戰來應對寒冷。血管收縮能減少熱量流失，而打寒戰則通過肌肉顫抖產生熱量。

長期處于寒冷環境的人，如北極居民，他們的血管收縮和打寒戰反應較小，因為他們的身體已經適應了低溫。而我們的身體也會根據季節變化調整對冷的適應性。

人體內的脂肪按照顏色大致可以分為兩種：白色脂肪和棕色脂肪。白色脂肪俗稱肥肉，主要作用是儲存能量。棕色脂肪的細胞更小，在細胞內部還存在很多“能量制造機”，即線粒體。因此，當我們感到寒冷時，棕色脂肪能夠迅速釋放熱量，是比白色脂肪效率高得多的“好燃料”。

當人體長期處在低溫環境中，體內更容易產生棕色脂肪。春天，我們的身體經過一個冬天的寒冷適應，體內棕色脂肪較多，因此即使氣溫只有1 0攝氏度，也會感覺溫暖。而秋天，剛從炎熱的夏天過渡過來，身體對冷的適應性較弱，同樣的溫度就會感覺較冷。

除了生理因素，春天太陽輻射更強，加上心理暗示，也會讓我們感覺更暖和。

來源：把科學帶回家微信公眾號（節選）

吃火鍋時，為什么感覺冰鎮可樂更好喝了？

任何季節，一頓熱騰騰的火鍋都能讓人感到快樂。好友圍坐，一邊閑聊侃談，一邊將食材在熱湯中來回涮燙，吃上一口，咸辣鮮香瞬間在舌尖綻放。要是再來上一口火鍋的絕佳拍檔———冰鎮可樂，立刻就帶來一種清爽的感覺，瞬間化解了口中的油膩。

這時，你是否有這樣的疑惑：為什么感覺冰鎮可樂沒那么甜，更清爽好喝呢？所謂的沒那么甜，其實并不是冰鎮后的可樂含糖量減少了，而是我們對甜味的感受發生了變化。

1溫度會影響甜味感受

你大概也有過這樣的生活體驗：加糖的熱咖啡放涼后感覺不甜了，而融化掉的冰激凌液嘗起來感覺更甜……這是由于溫度的變化改變了味覺細胞和糖分子結構，進而影響了甜味的識別。

味覺細胞的本質是有柔性結構的蛋白質，在不同的溫度下會以不同的結構展開、聚合。因此在溫度的影響下，原先能與糖分子匹配上的端口可能有一部分匹配不上，或者略微錯位，進而導致糖的甜度或滋味發生了一些變化，從而給我們帶來了冰鎮可樂沒那么甜的直觀感受。

溫度也會改變某些糖分子的結構，以果糖為例，溫度降低時，果糖會從五元環結構逐步變成六元環結構，使它被味覺細胞識別為一個更甜的物質。因此，西瓜、葡萄等水果放冰箱后再食用會感覺更甜更美味，正是因為溫度降低后，六元環果糖的占比變高了。

2影響甜味感受的其他因素

除了溫度以外，還有什么因素會影響人們對甜味的感受呢？

（1）其他基本味覺對甜味的影響。

苦味和酸味在一定程度上會抑制甜味。苦味警告人們存在潛在有害物質，會觸發大腦皮層對甜味物質攝入欲望的抑制，同時增強腦干中的苦味信號，抑制甜味感覺。酸味則會降低食物p H值，食物p H值越低對甜度的抑制作用越明顯。

咸味和甜味是相互補充的。咸味可以干擾大腦接收甜味感受信號，使得甜味感受變得更強烈。適量加入鹽分可以增強甜味，但加太多可能會導致食物變得太咸而影響口感。

辣味會抑制甜味感知。有研究顯示，辣椒素對蔗糖誘導的甜味有一定抑制作用，抑制作用隨著辣椒素刺激消失而消失，而蔗糖誘導的甜味會減輕辣椒素引起的辣味感知強度。

（2）年齡和性別對甜味的影響。

年齡和性別也影響著味覺敏銳度和味覺偏好。有研究顯示，隨著年齡的增長，甜味感知敏感度會減弱，因此與成年人相比，兒童更傾向于喜歡甜度高的食物。另外，女性的味覺感知明顯比男性更強烈。

（3）甜味劑之間的協同作用。

甜味劑之間也會產生協同作用。有研究顯示，安賽蜜與天冬多糖具有明顯的正協同作用，甜味增益可達3 0 %以上。安賽蜜與甜蜜素的搭配則會產生負協同作用，導致甜味減弱，但甜味風味有所改善。

3形狀對甜味感受的影響

當你看到黃色的圓形卡片時，你會聯想到什么食物呢？或許你會很容易想到蛋糕、餅干等甜甜的食物。

那么，會不會只要看到圓形，就讓人們覺得食物更甜呢？研究結果顯示，在人們看到非圓形的形狀時，需要品嘗3 .9 %濃度的蔗糖溶液才可以嘗到甜味；而在看過了圓形和橢圓形的圖像后，只需品嘗3 .1 %濃度的蔗糖溶液就可以嘗到甜味。也就是說，看完圓形和橢圓形后，人對甜味的感知更敏感，會覺得食物更甜。

來源：上海科技館官網

抓螢火蟲做燈，為什么照明效果不理想？

相信大家都聽說過囊螢映雪，其中“囊螢”講的就是跟螢火蟲有關的故事。

傳說晉代的一個名叫車胤的孩子，他家中貧苦，沒錢買燈油，又想晚上讀書，于是在夏天的晚上，抓一把螢火蟲裝在白布袋子里面，靠著微弱的螢光讀書。但是，這種做法真的靠譜嗎？

有人做過實驗：如果放2 5只螢火蟲照明，看不清字跡；如果放5 0只螢火蟲照明，勉強能看清字跡；如果放1 0 0只螢火蟲照明，能較清楚地看清字跡。

這樣就能愉快地看書了？非也。由于螢火蟲的光亮是忽明忽暗的，這樣堅持看5分鐘書后眼睛就會感到非常疲憊，并開始頭疼。更糟糕的是，還有許多螢火蟲為了保證自己安全，感覺到有危險時會關閉光……因此抓螢火蟲當燈，實際上照明效果很不理想。

不過話又說回來，近年來，別說捕捉，連螢火蟲的蹤影都很少見了。這是因為螢火蟲屬于環境指示生物，它們對環境的變化很敏感，其存亡變化同樣也預示著生態環境的好壞。近年來大部分地區光污染加劇、殺蟲劑使用增加，導致螢火蟲的數量不斷減少。因此，保護螢火蟲的任務迫在眉睫。

來源：廣東科普微信公眾號（節選）

這片區域為什么會有地球上“最干凈”的空氣？

在澳大利亞塔斯馬尼亞島的肯納烏克/格里姆角有一處大氣監測站，這里實時監測著南大洋上空的空氣數據。科學家們發現，這片區域的空氣幾乎不含有來自陸地的氣溶膠，被譽為“地球上最干凈的空氣”。

什么是最干凈的空氣？盡管難以給出統一標準，但普遍認為污染程度最低、氣溶膠含量極少的空氣為“最干凈”。美國科羅拉多州立大學的研究團隊在《美國科學院院刊》上發表的研究顯示，南大洋南緯4 0度以南地區的大氣中，幾乎不含有人類活動產生的氣溶膠。

研究者通過D N A調查空氣中細菌的來源，發現這里的大氣中細菌基本來自南大洋的海洋物種，意味著這里的空氣中幾乎只有海洋氣溶膠，而沒有受到遙遠陸地和人類活動的污染。

利用衛星圖像，研究團隊研究了南大洋上空獨特的蜂窩云，人們發現這些云層呈現出中尺度細胞狀對流，分為開放式和封閉式兩種狀態。而開放式蜂窩云產生的強烈降雨能有效沖刷大氣中的氣溶膠，凈化空氣。

來源：環球科學微信公眾號（節選）

為什么你不能喝生水，動物都直接喝？

在自然紀錄片中我們經常可以看到這樣一幕，在一處廣袤無垠的大草原上，有一個并不算深的泥水坑，水坑邊聚集著不少飲水的野生動物，有些動物還在泥水里歡快地打滾。當你看到這一幕時，你的腦海中有沒有閃過一個念頭，這水能喝嗎？

對于多數現代人來說，我們如今遵循著極其嚴苛的飲食標準。生水從水源地到水龍頭需要經過絮凝、沉淀、過濾、消毒、水質檢測等多道水處理程序，生肉也要經過仔細的清洗和烹煮后才能放心食用。直接從路邊的水坑喝水？逮著獵物就開啃？這是萬萬不能接受的！

世衛組織發布的數據顯示，全球每年約有超過5 0萬人死于因飲用不潔水源而產生的腹瀉，超過2億人因為食用未煮熟的肉類或受污染的鮮食而患病。

但為什么野生動物們這么干就不會有事呢？是真的沒事兒嗎？

敏銳的感知力

首先必須明確一點，野生動物并不是拉到籃里都是菜，見水就喝的，它們也是有選擇性地進行取食。在美國懷俄明州西南的紅沙漠中，生活著當地規模最大的叉角羚種群。眾所周知，水是沙漠中最寶貴的稀缺資源，但有意思的是，科學家發現叉角羚們很有原則，并不會渴不擇水。它們幾乎從不光顧水中溶解性固體總量超過千分之五的水源，而當水體酸堿度（p H值）超過9 .2后，它們便會集體離開，尋找新的水源。雖然我們還不確定它們是如何做到的，但它們確實能夠通過某種途徑感知出不同水體之間水質的差異，而且非常敏感。

因此這些動物所飲用的看似糟糕的水，可能其實并沒有想象中的那么不堪。

在對老虎攝食行為的觀察中人們也發現，它們對食物的氣味非常敏感，通過簡單嗅聞就可以輕松區分面前的肉是否新鮮。而在這方面，我們人類的嗅覺就相形見絀了。

適配的免疫力

即使再強大的感受系統，也無法做到滴水不漏。相較于p H值、氣味等物理化學指標，隱藏在水和食物中的各種致病微生物往往更難被察覺，也更為致命。而這時，動物自身的免疫系統就起到了關鍵性的作用。

在對野生西歐家鼠免疫系統的研究中發現，生活在不同地方的同一物種，在血清抗體濃度、體內免疫細胞數量、免疫反應激活狀態等各方面都表現出了較大的差異，而同一地區不同個體的免疫水平則相對接近。

回到喝水這件事上，這些野生動物由于世世代代棲居在相似的環境中，取用同一地區的水源，捕食相似的獵物，已經對該地區水體/食物中常見的致病微生物產生了基本的免疫力（無法適應的個體則會生病，被淘汰），而這種抗性又會通過母源免疫的形式遺傳給后代，循環往復，自身和群體的免疫力得以不斷鞏固。

這也是長期人工飼養的動物，一旦進入野外環境后容易出現水土不服的原因。雖然它們的裝備看似和野外同胞的并無不同，但因為它們從來沒有接觸過這些野外的病原體，也就無法激活有效的免疫機制來與之抗衡了。

幸存者偏差

所謂“幸存者偏差”指的是由于我們過度關注那些“幸存者”，從而忽略了那些沒有幸存的或沒有觀察到的個體，因而得出錯誤的結論。

我們看到的是野生動物在水坑邊喝水，在草原上食腐，但這并不代表它們不會吃壞肚子，可能只是我們沒有注意到，或者沒有機會觀察到那些反面案例。說不定，野生動物因為喝生水吃生肉而致病致死的情況遠比我們想象的要普遍。因此保持野生動物棲息地水源的潔凈，是野生動物保護中一個非常重要且不可忽視的環節。而我們也不必為自己不能大口吃生肉、隨便喝水而感到可惜，把肉煮熟了再吃、水燒開了再喝也許就是最符合我們人類需求的生存之道！

來源：博物微信公眾號（節選）