【大自然的节能之谜】大自然科学之谜作文

　　随着世界人口的增长和经济的迅猛发展，人类面临着日趋严重的能源危机。据有关专家估计：按目前的耗能速度，再过七八十年，世界能源将完全枯竭。因此，提高每个地球居民的节能意识并付诸实施，已成为当今世界迫在眉睫的头等大事。相反，大自然在节能工作中却已先声夺人，为我们树立了榜样，只是无数令人称奇的节能趣事鲜为人知罢了。
　　取一大块金属，在它的两端固定两个电极并与电源相接。金属中流过的电流因遵守焦要定律而产生热量。假设电流在这块金属中可能有各种不同的分布，而每种分布又将产生大小不同的热量，这时，电流就一定会采取一种使热量的产生率为最小的分布状态，以便尽可能多地节约电流的功。事实上，流过金属体的电流在任何情况下都是沿耗能最少的路线流动的。
　　光的速度为每秒30万公里，是大自然中的“赛跑冠军”。然而，光在传播中总是争分夺秒、寸阴是惜，用最短的时间走完要走的路线。在同一种介质中，光线从一点到另一点总是走直线，这是因为两点之间直线最短的缘故。在两种不同的介质中，先走的是折线。因为这时走折线比走直线用的时间还要少些。根据广义相对论原理，在强力场作用下空间会发生弯曲，在这种弯曲的空间中，两点之间的最短距离是一条曲线。光永远走最节约时间的路径，因此在强力场中，光是沿曲线前进的。这一理论早在1919年已首先被英国天文学家利用一次日全食的机会所证实。光为什么尽可能节约时间呢？这是因为光束传播时间越短，在沿途中被散射的机会就越少，光束的能量损失得就越少。所以，光线也是节约能量的行家里手。
　　你可能认为太阳是最不知道节约能量的吧！它每秒钟向宇宙空间辐射86亿亿亿卡的热量。虽然到达地球的只占太阳总辐射能量的20亿分之一，但正是这部分能量驱动着地球上的各种运动，滋养着人间万物的生长。其实，太阳这样做自有它的道理。太阳的质量为2×10（32）千克，是太阳系中最大的恒星，它要受到宇宙中众多星体的引力作用。为防止自身的坍缩，太阳必须用热辐射的方式去平衡来自各方面的引力。实际上，太阳每秒钟释放出的巨大能量刚好与引力作用平衡。为此太阳上进行着极为周密的受控热核反应，每秒钟损失400万吨质量，不多也不少，变成能量后辐射到宇宙中，抵消了引力的影响，也维护了自身的存在。所以说，太阳在维护自身的生存中也是极其注意节能的。
　　生物科学家们确认，自然界中的所有植物都具有强烈的节约“意识”。虽然植物利用发达的根系能汲取到尽可能多的水分和养料，但却从不大手大脚，随意挥霍，各自采用了不同方式的节水节能措施。冬青之类的长青植物在叶子表面有一层油脂，防止了水分的大量蒸发。小麦和很多热带植物在白天太阳最热、蒸发最快的时候，用把叶面上的气孔关闭的方法减少蒸发，达到节水保水的目的。更有趣的是，很多植物的叶片在枝茎上的分布，鳞片和花序的螺旋结构都遵循一种由中世纪意大利数学家列奥那多·斐波那契发现并研究的数列，即1,1,2,3,5,8,13,21,34,55，……数列。例如向日葵花盘中的小花（或粒数）顺时针螺旋数与逆时针螺旋数之比总是13／21或34／55。究其原因，科学家发现，这是一种最节能的排列方式，它能使植物体内养料的输送、细胞的增生和信息的传递均沿一条捷径，即耗能最少且最有利于植物生长的方式进行。
　　与植物相比，动物的节能本领更是技高一筹匠心独运。蜜蜂是最有灵性的昆虫，它们在一昼夜中能建起几千间六角形巢房，体积又几乎都是0.25立方厘米。据科学家分析，这样的结构不仅可用最少的材料获取最大容积的空间，而且建筑时间最短，因而耗能最少。采集花蜜是蜜蜂最辛勤的工作，要酿制1公斤蜂蜜，工蜂们必须在200万朵花上采集原料。为了节约能量、提高工效，蜜蜂依靠灵敏的嗅觉判断，从来不采集已被采过花蜜的花朵，这能使它比随意采蜜多收获24％。由此看来，蜜蜂不仅是优秀的建筑师、酿造师，而且是最善节能的经济师。
　　鸟的起飞与飞机一样，是一种异常剧烈的运动，要消耗很大的体能，因而鸟类极为重视起飞过程中的节能。鸟儿总是逆着风向起飞，使身体与风之间具有最大的相对速度，因而得到了尽可能大的举力，鸟儿在耗能最少的情况下便可顺利升空。即使鸟儿在天空中飞翔，也多半是借助高空气流的变化，御风而动，循风而翔，省力又节能。至于雁群在长途飞行中常常排成人字或一字形，则更是人所共知的节能之举。最近科学家发现，候鸟迁徙实质上也是鸟类均衡地利用地球上的热能资源，有效地节能的一种措施。虽然鸟儿每年的迁徙要花费大量时间，飞越很长的距离，耗费大量的能量，（据计算，候鸟迁徙飞行中每昼夜耗能大约是普通定居条件下的6～8倍。）然而来到气候温和的南方过冬比留在寒冷的北方过冬，能节约大量用于调节体温的能量。因此从整体上说，候鸟迁徙仍是非常划得来的，是鸟儿在长期进化过程中形成的一种综合性节能习性。
　　节能在一些哺乳动物中也相当普遍。例如身长体胖的象海豹是一种行动困难的巨大动物，它们甚至在呼吸时都要耗费很大的能量。为了节能，象海豹常常在每呼吸4分钟后就屏息25分钟。一昼夜的实际呼吸只有3.3小时。这是一种独具特色的节能法—呼吸暂停法。它可以使象海豹减少体内水分流失、降低新陈代谢过程，以达到节能的目的。
　　为什么自然界乃至一些自然规律都具有节能特性呢？目前这一问题还不能解释得十分清楚，虽然科学家们提出了很多观点，但众说纷纭，莫衷一是。可是有一条原则却是大家都可接受的，即在万物的产生、发展和消亡中，能量具有至关重要的作用，能量又不是取之不尽用之不竭的，属于任何一个生物或物体的能量都是有限的。为了维护自身生存的持续性，就必须在生存的各个环节注意节约能量，降低消耗，而那些无限量的耗能者，必将在进化过程中被抛弃和淘汰。因此，节能便成了大自然所必须遵守的一条基本原则并以各种方式表现出来。
　　愿地球上的每个人都尽早认识并执行这条基本原则。