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是什麼阻礙我們人類無法像植物一樣直接從自然中吸取能量?
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  • 1 # 狂奔的蝸牛89044426

    食物鏈是一個能量傳遞的過程。你可以把他看成金字塔,金字塔宏大的地基就是為了承載尖銳的塔頂。植物吸收來自土裡的養分以及來自Sunny的能量,而食草動物吃植物。食肉動物吃肉不吃素是應為肉是植物能量的精華能量比植物高很多倍。所以簡單的來說就是如果要靠吸取Sunny來存活那麼這個量是極大的,而進化時我們的祖先走上了掠奪他人能量的道路。講道理沒有法律的情況下,搶永遠比自己努力賺錢來的快。

  • 2 # 花卉網

    在一般人的心目中,動物都是“吃貨”,他們自己不能透過光合作用製造身體需要的能量,只能靠吃植物或其他動物來獲取能量。當找到食物活下去成為大多數動物每天起床後的頭等大事時,總有那麼一些奇葩另闢蹊徑妄圖以合體的方式,自帶動力車間。沒吃的?曬太陽去!

    海綿和珊瑚

    互利共生是動植物合作的模範典型。在這類共生關係中,動物從細菌或藻類的光合作用中獲得氧氣,而細菌或藻類也得到了動物的代謝產物作為光合作用的原料。在這一類共生關係中,植物可能居住在動物的體內,但植物仍然保持其細胞的獨立和完整。海綿與綠藻、珊瑚與蟲黃藻是我們比較熟悉的兩對“好基友”。

    海綿是一類原始的多細胞動物,它們固著在岩石、貝殼或珊瑚上生活,當水流從其體表的小孔流入時,食物顆粒被留下,消化後的殘渣又隨水流經中央腔的頂端的出口排出。所以海綿又叫多孔動物。它只有皮層和胃層兩層細胞,中間是中膠層,其中分佈著變形細胞、骨針和海綿絲。

    加勒比海底的紫色管狀海綿。(圖片:David Wrobel)

    綠藻生活在海綿的中膠層內,它們吸收宿主海綿的代謝產物如二氧化碳,給海綿提供氧氣;而海綿則給綠藻提供保護,等綠藻死亡了也順帶收個屍。海綿和綠藻發生共生關係通常是在食物較為匱乏的水域,某些海綿從寄宿者那裡能獲得總能量供給的48%到80%。總之,海綿和綠藻結合後就“過上了幸福的生活”。

    珊瑚是刺胞動物中的一個類群,它們仍然也只有皮層和胃層,兩層之間是中膠層。它們的身體呈筒狀,下端固定,另一端是有觸手的口。只有一個口的結果就是食物消化完殘渣還得從這兒吐出來,你懂得。

    珊瑚蟲個體的細節圖片。(圖片:wiki commons)

    人們一提到珊瑚,可能腦海中立刻就浮現出一幅熱帶海底世界斑斕多姿的圖景。這得益於造礁珊瑚不斷分泌鈣質骨骼形成了珊瑚礁,為其他海洋生物提供了棲息和覓食場所,形成了最具多樣性的海洋生態系統。

    夏威夷海岸附近的珊瑚礁以及魚群。(圖片:NOAA)

    而蟲黃藻(Symbiodinium spp.),一類光合囊泡藻,對造礁珊瑚來說意義非同一般。它們是一些褐色的小球,生活在珊瑚的內層。蟲黃藻不僅是給珊瑚提供氧氣和能量,並且會幫助珊瑚形成石灰質骨骼。

    蟲黃藻,一些直徑6到8微米的小球。(圖片:Todd LaJeunesse)

    當水溫、鹽度適宜、光照良好時,蟲黃藻就會賣力幹活,吸收珊瑚產生的二氧化碳和代謝廢物。但生活環境變得惡劣時,蟲黃藻就要靠珊瑚來養活了,這樣巨大的生活壓力會迫使珊瑚把蟲黃藻掃地出門。當大量共生藻類都被珊瑚排出後,珊瑚就會露出白色的鈣質骨骼,這就是“珊瑚白化”。排出共生藻可以增加珊瑚在短期生存壓力下的存活指數——度過難關後它們可以重新奪回共生藻。但是如果艱難的生活條件一直持續下去,珊瑚蟲最終就會死亡。正因其敏感,珊瑚也成為科學家監測海洋環境變化的風向標。

    找到了長期飯票也得看天吃飯呢。(圖片:wiki commons)

    綠色海蛞蝓

    海蛞蝓是一種軟體動物,它們雌雄同體,但通常並不會自體受精,而是再找一條海蛞蝓互為攻受。當然如果大家正好都湊到一起了,群P一下也不錯。

    有的海蛞蝓會利用食物中的色素來裝飾自己,比如Rostanga屬的某些海蛞蝓就會把海綿裡的紅色素轉移到自己的面板上。然而對某些綠色的海蛞蝓來說,綠色不僅僅是吃下藻類帶來的保護色,還有別樣的大神通。

    東部翠綠海天牛(Elysia Chlorotica)可以算是其中的代表,它們主要分佈在北美東部海岸的鹽沼或潮沼裡。相比海綿和綠藻相敬如賓的共生關係,這種海天牛的做法就簡單粗暴得多,它們的原則是“愛它就請吃掉它”,同樣生活在北美東部海岸潮線鹽沼的濱海無隔藻(Vaucheria litorea)是它們的最愛。

    正在採食藻類的翠綠海天牛。(圖片:.loe.org)

    在之前的研究中,大家一直認為這種海天牛吃掉無隔藻後,會將植物細胞中的葉綠體保留下來,儲存在自己的細胞裡。這些從藻類中“竊取”的葉綠體將能伴隨它們一生,雖然其實只有一年左右。而靠著這些葉綠體的光合作用,海蛞蝓可以不吃不喝堅持好幾個月。當一隻年輕的海天牛吃下一頓無隔藻美餐後,就再也不用吃了,只要它能為葉綠素提供光合作用的反應材料就行了。

    不過在2007年,來自南佛羅里達大學的研究者發現海蛞蝓似乎在製造葉綠素上開發了一條不同尋常的途徑。悉尼•皮爾斯(Sidney K. Pierce)和他的團隊利用放射性示蹤劑來觀察東部翠綠海天牛,發現它們的葉綠素是自己製造的,而非透過藻類獲得。而且他們在這種海天牛體內發現了有關光合作用的基因,這些來自藻類的基因也存在於未孵化的小海天牛體內——顯然它們還從來沒有吃過藻類呢。是誰說轉基因是萬惡的人類最先搞出來的?

    斑點鈍口螈

    斑點鈍口螈(Ambystoma maculatum)看起來有些呆萌呆萌的,成年個體長度在15-25釐米,個頭不算大,卻頗有些肉感,但是人家也很時尚的,波點裝有木有!

    斑點鈍口螈的背部沿中線分佈著黃色或橙色的斑點。(圖片:Twan Leenders)

    當然不要認為萌貨就好欺負,斑點鈍口螈的面板上,尤其是背部和尾部有毒腺分佈。當它感覺自己受到威脅時,這些毒腺就會釋放出白色的毒液。

    斑點鈍口螈主要分佈在北美東部,它們喜歡生活在河流沿岸的落葉林低窪地帶,如果氣候非常溼潤並且食物充足的話,它們也能爬到稍高的混交林和針葉林的山地上。春天降水增多的時候,低窪地帶會形成臨時的小池塘。斑點鈍口螈就喜歡把卵產在這樣的小池塘裡,道理很簡單,長年蓄水的池塘裡會有魚。直接把寶寶送入魚口,鈍口螈媽媽不會這麼傻的。

    斑點鈍口螈綠色的卵們。(圖片:newscientist.com)

    關於斑點鈍口螈的新發現,就是來自這些嫩綠的小球球。一直以來大家都知道斑點鈍口螈的胚胎和藻類有共生關係,但是科學家竟然也犯了粗心大意的毛病,以為這只是互利共生,直到2011年達爾豪斯大學(Dalhousie University)的科學家瑞恩•科尼(Ryan Kerney)在研究一批斑點鈍口螈的胚胎時發現另有真相。

    一次偶然的機會,科尼給正在孵化的胚胎拍攝了長時間曝光的熒光影像,他發現那些明亮的綠色來自胚胎內部以及外面包裹的胚囊。指示劑顯示細胞內含有葉綠素,隨後科尼使用透射電子顯微鏡確認了藻類共生體是生長在斑點鈍口螈胚胎細胞之內。

    這個科學發現令人震驚之處在於,所有脊椎動物細胞都具備獲得性免疫系統,其特點在於摧毀自體以外的生物材料,大家熟知的“排異”反應也源於此。從這個角度來講,作為共生體的藻類不可能在脊椎動物的細胞內穩定生存。但是,面對斑點鈍口螈這樣的奇葩,大家也只有瞠目結舌的份兒。更令人驚奇的是,科尼在成年雌性斑點鈍口螈的輸卵管內也發現了藻類,這可是胚囊形成的地方。所以共生的藻類很有可能是透過生殖過程從母親傳給後代的。

    藻類是如何進入斑點鈍口螈細胞內的?是斑點鈍口螈關閉了內部免疫系統,還是藻類透過某種特殊的方式翻過了免疫系統這道“防火牆”?真相究竟如何,只有等待科學家們的進一步工作了。

    編輯的話:看了這篇文章之後,你也開始想擁有這種“特異功能”了?但是實際葉綠體的光合作用能量轉化率很低,想要能量自給自足,必需要很大的表面積長時間接受Sunny的照射。像人類這樣重的生物體,想靠光合作用吃飽肚子,必需將身體變化成變成扁平狀,從日出到日落一直曬太陽,而且極少會有多餘的能量做運動——這真的是你想要的嗎?作者:五月的尾巴 連結:http://www.guokr.com/article/395548/來源:果殼本文版權屬於果殼網(guokr.com),禁止轉載。如有需要,請聯絡[email protected]

  • 3 # 植物人史軍

    誰說我們人類無法從自然界獲取能量的?那些吃下去的食物當然都來自於自然界了,我們吃的所有的能量物質,碳水化合物(糖),蛋白質(肉),脂肪(油),都是來自於自然界的食物。我想,問題的核心是,為什麼不會像植物那樣靠吸收太Sunny生存下來。

    其實這是一個經濟學的問題,因為我們即便是全裸暴露在太Sunny下面進行光合作用, 我們一天大概能生產出一百多大卡的熱量,相當於一兩都不到的大米能給人類提供的能量。這樣獲得的能量,還不足以支撐大家正常閱讀這段文字。要想獲得足夠的能量,估計每個人腦袋上都得頂上一個大大的像樹冠一樣的皮膜。呃,這樣的畫面太美,不敢想。

    所以人類選擇了異養這條道路,簡單來說,就是靠吃其他生物來獲得足夠的能量。而這些能量,基本上都來自於太Sunny。

    當然,這不代表說,人類真的不能從Sunny中獲得能量。事實是,我們還是可以吸收Sunny中的熱量,為人體運動提供所需。另外,合成維生素D,就更不用說了。

    這世界上有沒有可以吸收太Sunny的動物,還真有,有一種叫海蛞蝓的生物,能把海藻的葉綠體基因整合到自己的基因組裡面去,自己生產葉綠素來進行光合作用。這在生物界也算得上一朵奇葩了。

  • 4 # 達明輝

    在地球生物進化的過程中,最先出現的是帶有葉綠素的藻類植物細菌,這類生物為了能從Sunny中吸取能量,加上二氧化碳和水,合成碳水化合物,要費很大的勁,而且要裝備一套很龐大,複雜的機構,如植物的葉子吸昅Sunny,根吸取水,礦物質,在葉子的葉綠素中合成碳水化合物,但是後來出現了一種強盜生物,他們不想自已生產養份,也不裝備制養份的裝備,葉綠素,就長著一張咀,吃植物,搶奪植物倖幸苦苦,口曬雨淋生產出來的養份,這就是動物,植物因為生產過程j艱苦困難,每一個植物個體都不可能積累很多脂肪蛋質等高階養份,後來又出現一種更兇狠的動物,食肉動物,吃那些食草動物吃了大星低營養成份的植物而幸苦長出來的高營養品,它們的肉,而人是食肉動物中最最兇狠的動物,所有動物,植物通吃,既然有這麼多東西吃了,自然沒有必要在面板上長葉綠素靠曬太陽製造養份了,

  • 5 # 鄭州圈圈

    既然題主說的是像植物一樣,那我們就假設存在“植物人A”,他可以像植物一樣利用太Sunny進行光合作用。“植物人A”是一個正常的成年男性,只不過全身的面板能夠像植物葉片一樣進行光合作用,一般人類的面板面積在1.5-2平方米,我們取最大值,也就是2平米,20000平方釐米。但由於人體的全部面板不可能同時被太Sunny直射,所以我們把"植物人A"拍扁了,這樣就有一半的面板被垂直照射,也就是10000平方釐米。

    地球外層垂直於太Sunny的平面上收到的太陽能量為8.21(J/min*cm^2),這還是太空測得的資料,但為了方便計算,就用這個資料,這也是”植物人A“能利用的光能的極限了。 照射在植物葉片上的太Sunny有30%直接透過,20%被反射,50%被葉片吸收。而植物葉片所吸收的光能,有23%透過光合作用轉化利用。考慮到人體的厚度,應該不會有太Sunny透過,所有“植物人A”能吸收80%的太Sunny,然後被吸收的太Sunny有23%被植物人A利用。

    因為要獲得太陽垂直照射,所以“植物人A”必然是在熱帶地區,因為熱帶是沒有極晝現象的,“植物人A”就沒辦法24小時不間斷光合作用。我們就按晝夜等長計算,“植物人A”一天可以光合作用12小時。(當然,這裡還有一個近似,就是假設這12小時太Sunny持續直射,這時不可能的,但是為了方便計算)。 這樣,“植物人A”一天可以獲得多少能量就是: E=10000*8.21*60*12*50%*23% =10876608J =10877kJ成年男性一天所消耗的能量為 10000kJ左右,差不多相等,可以維持“植物人A”一天的消耗。

    咦,扁平的外型,太空中吸收太Sunny,然後轉換成自己利用的能量,保持與太Sunny垂直,一天被照射12小時。 我好像知道了“植物人A”是什麼神奇的東西了,你是地球同步軌道的太陽能電池板吧。

    植物之所以靠光合作用就能生存,因為它們不動也不思考呀,所有的能源都用來吸取養分和生長。你要是換上一身葉綠素面板,一天一動不動裸曬太陽吸取的能量可能都不夠你大腦工作半個小時的,更別說你運動需要消耗大量的能量。

    即使是植物人,大腦也是耗能的,只不過是乾耗能不正常工作。所以人類沒必要發展出一套冗餘的系統來從自然中直接吸取能量,哪怕你光合作用效率再高也不頂你吃口飯來的能量多。當然,你要說你能頂個藍球場那麼大的綠帽子(此處不是引申義)在腦袋上,那吸取的能量可能夠你用了,但是。。。以上說的是光能,如果說要透過其它方式吸取能量,比如風能、地熱能、電能、核能等等等等,那也需要進化出相應的生物器官。

    而風能、地熱能不穩定靈活,電能、核能的話倒是比較理想,但這兩種能量是近代出現的,人類還來不及進化出合適的器官去直接吸收它們。話說我還是比較希望我能進化出直接吸收電能的生物器官的,插上電源就不用吃飯了。要是進化出直接吸收核能的生物器官,吃一頓能管一百年了。

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