斯帕拉捷

斯帕拉捷(Lazzaro Spallanzani),科学家、博物学家、生理学家和实验生理学家,1729年出生于意大利斯坎迪亚诺镇。1761年,斯帕拉捷首次外出进行科学考察。1762年开始,他对自然发生问题进行了深入研究,并取得很大的成功。1765年,斯帕拉捷开始了动物再生能力的研究。他的蝙蝠实验,为“超声波”的研究提供了理论基础,为人们带来巨大的恩惠。1799年2月11日因无尿症与世长辞,终年70岁。

人物资料

姓名:拉扎罗·斯帕拉捷。

出生日期:1729年1月12日。

逝世日期:1799年2月11日。

出生地:意大利斯坎迪亚诺镇。

父母亲状况:父亲是一位有名的律师,母亲出身富裕之家。

职业:意大利著名的博物学家、生理学家和实验生理学家。

学习经历

1744年 15岁中学毕业后进入勒佐·艾米里亚耶稣神学院,学习五年,语言学和哲学等方面的教育;

1749年 转入著名的波伦亚大学学习法律。他的堂姐芭西是一位杰出的妇女,在波伦亚大学任物理学和数学教授,在堂姐的引导下,斯帕拉捷对自然科学产生了浓厚兴趣,从而转学自然科学;

1753年 取得博士学位。此后不久,教会任命他为牧师;

1760年 成为神父。教会的经济支持,保证了他科学事业的顺利进行。

神学院

斯帕拉捷于1729年1月12日出生于意大利斯坎迪亚诺镇,他的父亲是一位有名的律师,母亲出身富裕之家。斯帕拉捷15岁中学毕业后进入勒佐——艾米里亚耶稣神学院,在那里他学习了五年,受到很好的语言学和哲学等方面的教育。1749年,他转入著名的波伦亚大学学习法律。他的堂姐芭西是一位杰出的妇女,在波伦亚大学任物理学和数学教授,在堂姐的引导下,斯帕拉捷对自然科学产生了浓厚兴趣,从而转学自然科学,1753年取得博士学位。此后不久,教会任命他为牧师,1760年成为神父。教会的经济支持,保证了他科学事业的顺利进行。

外出考察

1761年,他首次外出进行科学考察。他通过研究多重相互联系的因素证明,山间泉水不像笛卡尔所说的那样是由海水变来的,而是如瓦里斯纳里所指出的那样,是雨水(雪)渗入地下后流出来的。这充分展示了斯帕拉捷严谨的治学态度和逻辑思维能力。就在这一年,瓦里斯纳里把布丰和尼达姆关于自然发生的思想和著作介绍给他,引起了他极大的注意。从1762年开始,他对自然发生问题进行了深入研究,并取得很大的成功。

研究成果

1765年,斯帕拉捷开始了动物再生能力的研究。他用蚯蚓做了数千次实验,认识到有利于蚯蚓再生的一些切口的准确位置。他在研究了蛞蝓的触角,蜗牛的头、触角和足,蝾螈的尾巴、四肢和上颚,以及青蛙、蟾蜍的四肢的再生后发现:动物的再生能力,低等动物比高等动物强、年幼动物比成年动物强、体表组织比内部器官强等事实。此外,他还用蜗牛作过遗体头部的移植实验获得成功。成功揭开了蝙蝠夜晚飞行的奥秘。他将研究成果收集在《略论动物的再生》和《关于陆生蜗牛头部再生的实验结果》两部著作中。

血液循环

在这一时期,斯帕拉捷还对动物的血液循环系统进行系统研究。关于血液循环,哈维已将血液循环途径基本研究清楚了。斯帕拉捷观察了心脏有节律的跳动,从而推动血液流动,他发现,血液 在大的动脉血管中同样有节律的跳动式流动,到了小动脉,才开始变得均匀。他还观察到单个红细胞有时会变形,以便通过卷曲的毛细血管。他还首先发现,在恒温动物中,存在着动静脉交织在一起的结构。提出动脉的跳动除心脏产生的压力外,还有血管壁的弹性作用。1768年,他发表了《论心脏的运动》一文,总结了这方面的成果。同年,斯帕拉捷当选为英国伦敦皇家学会会员。

消化生理

1777年,斯帕拉捷开始研究动物的消化生理。当时人们普遍认为动物的胃只能将食物磨碎,不能将食物中的有机物分解,也就是说动物的胃只有物理性消化,没有化学性消化。

1783年,斯帕拉捷将食物装在打有小孔的金属管或小球中,并让动物吞下装有肉块的小球,这样食物就不受物理性消化的影响,而胃中的液体却可以进入小球中。过一段时间,他把小球取出来,发现球内的肉块消失了,所以,他推断胃中的液体一定有某种物质可以消化食物。他首先引入“消化液”一词,认为消化液中含有某种能分解食物的化学成分,所谓消化就是消化液对食物的分解过程。这同腐败现象有本质区别,他指出消化液是强烈防腐的。他用实验证明消化速度不但同食物的性质和消化液的多少有关,而且还与温度的高低有关,而体温是最适宜的温度。他还指出,小肠的分泌物或许能完成全部消化过程。由于当时的实验条件和实验方法较落后,斯帕拉捷并没有弄清楚胃液中究竟是什么物质将食物消化了,直到五十多年后,也就是1836年,德国的生理学家施旺从胃液中提取出了消化蛋白质的物质,后来称为“胃蛋白酶(pepsin)”,从而才解开了胃的消化之谜。

受精研究

1771年—1780年,斯帕拉捷还进行了受精问题的研究。我们知道,进行有性繁殖的生物,其子代个体是通过精子和卵细胞的结合,即受精作用,产生受精卵,而后由受精卵发育形成的。但在18世纪,对于受精过程的认识还相当模糊。1677年,人们发现了精子,而卵子则是人们早已熟知的,但在受精过程中,这两者有什么关系呢?

一种观点认为精子在受精时起重要作用,忽视卵细胞的作用。1677年8月,哈姆(J.Ham)第一个观察到了精子,并得到列文·虎克的认同。后来有的学者认为,在人的精子中包含有非常小的人,在其他的动物的精子中也有极度缩小的该动物,这是精源论者的观点。另一种是卵源论者的观点,他们轻视精子的作用。布丰等人认为精子只不过是精液中的寄生物,即使有的学者承认精液作用,但当时也不清楚到底是精液中的哪一部分起作用。斯帕拉捷是一名卵源论者,他认为卵中含有极度缩小的该生物个体,如青蛙的卵中已存在着蛙,这样,在卵还没有排出体外时,蝌蚪就已存在于卵中——以某种方式蜷曲和紧密地集聚着,只要有雄性的能使之受精的液体的存在,随时准备展开自身。

尽管斯帕拉捷的有些观点不正确,但他在受精问题的研究上成绩不斐,他设计了许多精彩的实验,否定了一些错误认识。他在观察青蛙、蝾螈等两栖动物的繁殖时发现了它们是体外受精,从而否认了动物只能体内受精,不可能进行体外受精的错误观点。具体的做法是:他为雄蛙设计了一种特殊的紧紧贴身的塔夫绸“裤子”,穿着这些独特服装的蛙像平时一样企图交配,交配后,虽然雌蛙产下许多卵,但没有一个卵能发育。而当一些卵与保留在裤子上的精液接触后,正常的发育便开始了。后来,他直接从精囊中收集精液并把它小心地“涂”在卵上,这些处理过的卵都能正常地发育成蝌蚪,而没有与精液接触过的卵则解体就不能正常地发育成蝌蚪。这样,斯帕拉捷就发明了一种人工授精方法。

斯帕拉捷还利用人工受精的方法,进一步探究了精液中哪些部分具有受精功能,非精液物质到底有没有受精作用问题。他又设计了一系列精巧的实验,他用血液、血液提取物、电流、醋、酒、尿、柠檬汁、油等物质与青蛙卵接触,结果都不能使卵受精和发育,而青蛙精液,即使稀释到原浓度的1/8000,仍然具有受精能力。那么究竟精液中哪种成分具有受精能力呢?有人说是气味,为了检验这个观点,他先把几滴青蛙精液放在一片玻璃上,再将面筋粘在另一片玻璃罩上,面筋上粘着26枚青蛙卵,而后将玻璃罩倒扣在精液上面,使精子和卵细胞不接触。过一段时间,装置中已有一半精液蒸发掉了,此时卵也湿润了,但把卵放入水中后,它们并未发育。为了检查剩余的精液是否有效,他把一些卵与此精液接触,这些卵受精了,并且能发育。通过这个实验,斯帕拉捷证明了精液的气味不能使卵受精。后来,他又将精液进行过滤,通过过滤把精液分成两部分,没有精子的粘液和含有精子的粘稠物,然后分别用来进行人工授精实验,发现前者没有受精能力,而后者用水稀释后仍有受精能力。事实是显而易见的,但由于斯帕拉捷原有的知识和信仰,使他认为完成受精作用的是残留在过滤纸上的液体,而不是精子。

电鳗放电

另外,斯帕拉捷还对电鳗的放电现象,蝙蝠飞翔时的定向问题等进行研究。同时,他还是一位不知疲倦的旅行家和无畏的探险者,他使帕维亚自然博物馆成为意大利最著名的博物馆。

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《夜晚的实验》(六年级下册语文苏教版第12课64~66页) 意大利科学家斯帕拉捷习惯晚饭后到附近的街道上散步。他常常看到,很多蝙蝠灵活地在夜空中飞来飞去,从来不会撞到树上或墙壁上。这个现象引起了他的好奇:蝙蝠凭什么特殊的本领在夜空中自由自在的飞行呢?

1793年夏天,一个晴朗的夜晚,喧腾热闹的城市渐渐平静下来。斯帕拉捷匆匆吃完饭,便走出街口,把笼子里的蝙蝠放了出去。当他看到放出去的几只蝙蝠轻盈敏捷地来回飞翔时,不由得尖叫起来。因为那几只蝙蝠,眼睛全被他蒙上了,都是“瞎子”呀。

斯帕拉捷为什么要把蝙蝠的眼睛蒙上呢?原来,每当他看到蝙蝠在夜晚自由自在的飞翔时,总认为这些小精灵一定长着一双特别敏锐的眼睛,假如他们的眼睛瞎了,就不可能在黑夜中灵巧的躲过各种障碍物,并且敏捷的捕捉飞蛾了。然而事实完全出乎他的意料。斯帕拉捷很奇怪:不用眼睛,蝙蝠凭什么来辨别前方的物体,捕捉灵活的飞蛾呢?

于是,他把蝙蝠的鼻子堵住。结果,蝙蝠在空中还是飞的那么敏捷、轻松。“难道他薄膜似的翅膀,不仅能够飞翔,而且能在夜间洞察一切吗?”斯帕拉捷这样猜想。他又捉来几只蝙蝠,用油漆涂满它们的全身,然而还是没有影响到它们飞行。

最后,斯帕拉捷堵住蝙蝠的耳朵,把他们放到夜空中。这次,蝙蝠可没有了先前的神气。他们像无头苍蝇一样在空中东碰西撞,很快就跌落在地。

啊!蝙蝠在夜间飞行,捕捉食物,原来是靠听觉来辨别方向、确认目标的!

斯帕拉捷的实验,揭开了蝙蝠飞行的秘密,促使很多人进一步思考:蝙蝠的耳朵又怎么能“穿透”黑夜,“听”没有声音的物体呢?

后来人们继续研究,终于弄清了其中的奥秘。原来,蝙蝠靠喉咙发出人耳听不到的“超声波”,这种声音沿着直线传播,一碰到物体就像光照到镜子上那样反射回来。蝙蝠用耳朵接受到这种“超声波”,就能迅速做出判断,灵巧的自由飞翔,捕捉食物。

人们利用超声波来为飞机、轮船导航,寻找地下的矿藏。超声波就像一位无声的功臣,广泛地应用于工业、农业、医疗和军事等领域。斯帕拉捷怎么也不会想到,自己的实验,会给人类带来如此巨大的恩惠。

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