darwin and modern science-第66章

按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！


　the　embryos　were　studied　the　one…eyed　condition　was　found　to　result　from　the　union　or　fusion　of　the　'anlagen'　of　the　two　eyes。　　Cases　were　observed　which　showed　various　degrees　in　this　fusion；　it　appeared　as　though　the　optic　vessels　were　formed　too　far　forward　and　ventral；　so　that　their　antero…ventro…median　surfaces　fused。　　This　produces　one　large　optic　cup；　which　in　all　cases　gives　more　or　less　evidence　of　its　double　nature。〃　　（Stockard；　〃Archiv　f。　Entwickelungsmechanik〃；　Vol。　23；　page　249；　1907。）

We　have　confined　ourselves　to　a　discussion　of　rather　simple　effects　of　the　change　in　the　constitution　of　the　sea…water　upon　development。　　It　is　a　priori　obvious；　however；　that　an　unlimited　number　of　pathological　variations　might　be　produced　by　a　variation　in　the　concentration　and　constitution　of　the　sea…water；　and　experience　confirms　this　statement。　　As　an　example　we　may　mention　the　abnormalities　observed　by　Herbst　in　the　development　of　sea…urchins　through　the　addition　of　lithium　to　sea…water。　　It　is；　however；　as　yet　impossible　to　connect　in　a　rational　way　the　effects　produced　in　this　and　similar　cases　with　the　cause　which　produced　them；　and　it　is　also　impossible　to　define　in　a　simple　way　the　character　of　the　change　produced。

III。　　THE　INFLUENCE　OF　TEMPERATURE。

（a）　　THE　INFLUENCE　OF　TEMPERATURE　UPON　THE　DENSITY　OF　PELAGIC　ORGANISMS　AND　THE　DURATION　OF　LIFE。

It　has　often　been　noticed　by　explorers　who　have　had　a　chance　to　compare　the　faunas　in　different　climates　that　in　polar　seas　such　species　as　thrive　at　all　in　those　regions　occur；　as　a　rule；　in　much　greater　density　than　they　do　in　the　moderate　or　warmer　regions　of　the　ocean。　　This　refers　to　those　members　of　the　fauna　which　live　at　or　near　the　surface；　since　they　alone　lend　themselves　to　a　statistical　comparison。　　In　his　account　of　the　Valdivia　expedition；　Chun　（Chun；　〃Aus　den　Tiefen　des　Weltmeeres〃；　page　225；　Jena；　1903。）　calls　especial　attention　to　this　quantitative　difference　in　the　surface　fauna　and　flora　of　different　regions。　　〃In　the　icy　water　of　the　Antarctic；　the　temperature　of　which　is　below　0　deg　C。；　we　find　an　astonishingly　rich　animal　and　plant　life。　　The　same　condition　with　which　we　are　familiar　in　the　Arctic　seas　is　repeated　here；　namely；　that　the　quantity　of　plankton　material　exceeds　that　of　the　temperate　and　warm　seas。〃　　And　again；　in　regard　to　the　pelagic　fauna　in　the　region　of　the　Kerguelen　Islands；　he　states：　　〃The　ocean　is　alive　with　transparent　jelly　fish；　Ctenophores　（Bolina　and　Callianira）　and　of　Siphonophore　colonies　of　the　genus　Agalma。〃

The　paradoxical　character　of　this　general　observation　lies　in　the　fact　that　a　low　temperature　retards　development；　and　hence　should　be　expected　to　have　the　opposite　effect　from　that　mentioned　by　Chun。　　Recent　investigations　have　led　to　the　result　that　life…phenomena　are　affected　by　temperature　in　the　same　sense　as　the　velocity　of　chemical　reactions。　　In　the　case　of　the　latter　van't　Hoff　had　shown　that　a　decrease　in　temperature　by　10　degrees　reduces　their　velocity　to　one　half　or　less；　and　the　same　has　been　found　for　the　influence　of　temperature　on　the　velocity　of　physiological　processes。　　Thus　Snyder　and　T。B。　Robertson　found　that　the　rate　of　heartbeat　in　the　tortoise　and　in　Daphnia　is　reduced　to　about　one…half　if　the　temperature　is　lowered　10　deg　C。；　and　Maxwell；　Keith　Lucas；　and　Snyder　found　the　same　influence　of　temperature　for　the　rate　with　which　an　impulse　travels　in　the　nerve。　　Peter　observed　that　the　rate　of　development　in　a　sea…urchin's　egg　is　reduced　to　less　than　one…half　if　the　temperature　（within　certain　limits）　is　reduced　by　10　degrees。　　The　same　effect　of　temperature　upon　the　rate　of　development　holds　for　the　egg　of　the　frog；　as　Cohen　and　Peter　calculated　from　the　experiments　of　O。　Hertwig。　　The　writer　found　the　same　temperature…　coefficient　for　the　rate　of　maturation　of　the　egg　of　a　mollusc　（Lottia）。

All　these　facts　prove　that　the　velocity　of　development　of　animal　life　in　Arctic　regions；　where　the　temperature　is　near　the　freezing　point　of　water；　must　be　from　two　to　three　times　smaller　than　in　regions　where　the　temperature　of　the　ocean　is　about　10　deg　C。　and　from　four　to　nine　times　smaller　than　in　seas　the　temperature　of　which　is　about　20　deg　C。　　It　is；　therefore；　exactly　the　reverse　of　what　we　should　expect　when　authors　state　that　the　density　of　organisms　at　or　near　the　surface　of　the　ocean　in　polar　regions　is　greater　than　in　more　temperate　regions。

The　writer　believes　that　this　paradox　finds　its　explanation　in　experiments　which　he　has　recently　made　on　the　influence　of　temperature　on　the　duration　of　life　of　cold…blooded　marine　animals。　　The　experiments　were　made　on　the　fertilised　and　unfertilised　eggs　of　the　sea…urchin；　and　yielded　the　result　that　for　the　lowering　of　temperature　by　1　deg　C。　the　duration　of　life　was　about　doubled。　　Lowering　the　temperature　by　10　degrees　therefore　prolongs　the　life　of　the　organism　2　to　the　power　10；　i。e。　over　a　thousand　times；　and　a　lowering　by　20　degrees　prolongs　it　about　one　million　times。　　Since　this　prolongation　of　life　is　far　in　excess　of　the　retardation　of　development　through　a　lowering　of　temperature；　it　is　obvious　that；　in　spite　of　the　retardation　of　development　in　Arctic　seas；　animal　life　must　be　denser　there　than　in　temperate　or　tropical　seas。　　The　excessive　increase　of　the　duration　of　life　at　the　poles　will　necessitate　the　simultaneous　existence　of　more　successive　generations　of　the　same　species　in　these　regions　than　in　the　temperate　or　tropical　regions。

The　writer　is　inclined　to　believe　that　these　results　have　some　bearing　upon　a　problem　which　plays　an　important　role　in　theories　of　evolution；　namely；　the　cause　of　natural　death。　　It　has　been　stated　that　the　processes　of　differentiation　and　development　lead　also　to　the　natural　death　of　the　individual。　　If　we　express　this　in　chemical　terms　it　means　that　the　chemical　processes　which　underlie　development　also　determine　natural　death。　　Physical　chemistry　has　taught　us　to　identify　two　chemical　processes　even　if　only　certain　of　their　features　are　known。　　One　of　these　means　of　identification　is　the　temperature　coefficient。　　When　two　chemical　processes　are　identical；　their　velocity　must　be　reduced　by　the　same　amount　if　the　temperature　is　lowered　to　the　same　extent。　　The　temperature　coefficient　for　the　duration　of　life　of　cold…blooded　organisms　seems；　however；　to　differ　enormously　from　the　temperature　coefficient　for　their　rate　of　development。　　For　a　difference　in　temperature　of　10　deg　C。　the　duration　of　life　is　altered　five　hundred　times　as　much　as　the　rate　of　development；　and；　for　a　change　of　20　deg　C。；　it　is　altered　more　than　a　hundred　thousand　times　as　much。　　From　this　we　may　conclude　that；　at　least　for　the　sea…urchin　eggs　and　embryo；　the　chemical　processes　which　determine　natural　death　are　certainly　not　identical　with　the　processes　which　underlie　their　development。　　T。B。　Robertson　has　also　arrived　at　the　conclusion；　for　quite　different　reasons；　that　the　process　of　senile　decay　is　essentially　different　from　that　of　growth　and　development。

（b）　　CHANGES　IN　THE　COLOUR　OF　BUTTERFLIES　PRODUCED　THROUGH　THE　INFLUENCE　OF　TEMPERATURE。

The　experiments　of　Dorfmeister；　Weismann；　Merrifield；　Standfuss；　and　Fischer；　on　seasonal　dimorphism　and　the　aberration　of　colour　in　butterflies　have　so　often　been　discussed　in　biological　literature　that　a　short　reference　to　them　will　suffice。　　By　seasonal　dimorphism　is　meant　the　fact　that　species　may　appear　at　different　seasons　of　the　year　in　a　somewhat　different　form　or　colour。　　Vanessa　prorsa　is　the　summer　form；　Vanessa　levana　the　winter　form　of　the　same　species。　　By　keeping　the　pupae　of　Vanessa　prorsa　several　weeks　at　a　temperature　of　from　0　deg　to　1　deg　Weismann　succeeded　in　obtaining　from　the　summer　chrysalids　specimens　which　resembled　the　winter　variety；　Vanessa　levana。

If　we　wish　to　get　a　clear　understanding　of　the　causes　of　variation　in　the　colour　and　pattern　of　butterflies；　we　must　direct　our　attention　to　the　experiments　of　Fischer；　who　worked　with　more　extreme　temperatures　than　his　predecessors；　and　found　that　almost　identical　aberrations　of　colour　could　be　produced　by　both　extremely　high　and　extremely　low　temperatures。　　This　can　be　clearly　seen　from　the　following　tabulated　results　of　his　observations。　　At　the　head　of　each　column　the　reader　finds　the　temperature　to　which　Fischer　submitted　the　pupae；　and　in　the　vertical　column　below　are　found　the　varieties　that　were　produced。　　In　the　vertical　column　A　are　given　the　normal　forms：

（Temperatures　in　deg　C。）　0　to　…20　　　　　0　to　＋10　　　　A。　　　　　　　　　　　＋35　to　＋37　　　　＋36　to　＋41　　＋42　to　＋46　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Normal　forms）

ichnusoides　　polaris　　　　　urticae　　　　　　ichnusa　　　　　　　polaris　　　　　ichnusoides　　　（nigrita）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（nigrita）

antigone　　　　　fischeri　　　　io　　　　　　　　　　　　　…　　　　　　　　　　　fischeri　　　　antigone　　　（iokaste）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（iokaste）

testudo　　　　　　dixeyi　　　　　　polychloros　　erythromelas　　dixeyi　　　　　　testudo

hygiaea　　　　　　artemis　　　　　antiopa　　　　　　epione　　　　　　　　artemis　　　　　hygiaea

elymi　　　　　　　　wiskotti　　　　cardui　　　　　　　　　…　　　　　　　　　　　wiskotti　　　　elymi

klymene　　　　　　merrifieldi　atalanta　　　　　　　…　　　　　　　　　　　merrifieldi　klymene

weismanni　　　　porima　　　　　　prorsa　　　　　　　　　…　　　　　　　　　　　porima　　　　　　weismanni

The　reader　will　notice　that　the　aberrations　produced　at　a　very　low　temperature　（from　0　to　…20　deg　C。）　are　absolutely　identical　with　the　aberrations　produced　by　exposing　the　pupae　to　extremely　high　temperatures　（42　to　46　deg　C。）。　　Moreover　the　aberrations　produced　by　a　moderately　low　temperature　（from　0　to　10　deg　C。）　are　identical　with　the　aberrations　produced　by　a　moderately　high　temperature　（36　to　41　deg　C。）

From　these　observations　Fischer　concludes　that　it　is　erroneous　to　speak　of　a　specific　effect　of　high　and　of　low　temperatures；　but　that　there　must　be　a　common　cause　for　the　aberration　found　at　the　high　as　well　as　at　the　low　temperature　limits。　　This　cause　he　seems　to　find　in　the　inhibiting　effects　of　extreme　temperatures　upon　development。

If　we　try　to　analyse　such　results　as　Fischer's　from　a　physico…chemical　point　of　view；　we　must　realise　that　what　we　call　life　consists　of　a　series　of　chemical　reactions；　which　are　connected　in　a　catenary　way；　inasmuch　as　one　reaction　or　group　of　reactions　（a）　（e。g。　hydrolyses）　causes　or　furnishes　the　material　for　a　second　reaction　or　group　of　reactions　（b）　（e。g。　oxydations）。　　We　know　that　the　temperature　coefficient　for　physiological　processes　varies　slightly　at　various　parts　of　the　scale；　as　a　rule　it　is　higher　near　0　and　lower　near　30　deg。　　But　we　know　also　that　the　temperature　coefficients　do　not　vary　equally　from　the　various　physiological　processes。　　It　is；　therefore；　to　be　expected　that　the　temperature　coefficients　for　the　group　of　reactions　of　the　type　（a）　will　not　be　identical　through　the　whole　scale　with　the　temperature　coefficients　for　the　reactions　of　the　type　（b）。　　If　therefore　a　certain　substance　is　formed　at　the　normal　temperature　of　the　animal　in　such　quantities　as　are　needed　for　the　catenary　reaction　（b）；　it　is　not　to　be　expected　that　this　same　perfect　balance　will　be　maintained　for　extremely　high　or　extremely　low　temperatures；　it　is　more　probable　that　one　group　of　reactions　will　exceed　t