植物通過光合作用從陽光中獲得能量。但自然界中,除了植物,還有其他生物也能進(jìn)行光合作用。
地球上葉綠體的祖先——藍(lán)藻
地球上進(jìn)行光合作用的“第一人”并不是植物,而是藍(lán)藻。藍(lán)藻既不是植物,也不是動物,而是一種大型單細(xì)胞原核生物(單細(xì)胞生命體,且結(jié)構(gòu)簡單),它也是唯一能夠產(chǎn)生氧氣的光合原核生物。
據(jù)科學(xué)家推測,大約在10~20億年前,藍(lán)藻被早期的真核生物(單細(xì)胞生命體,但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜)捕食,但藍(lán)藻并沒有死掉,反而在真核生物內(nèi)部生存下來了,成為了它們的能量工廠。經(jīng)過幾億年的時(shí)間,這些真核生物和藍(lán)藻一起進(jìn)化成了現(xiàn)在的植物。
吃葉綠體的綠葉海天牛
除了植物,也有動物能通過“內(nèi)共生”獲得光合作用的能力,綠葉海天牛就是其中一種。
綠葉海天牛是一種海生動物,原本是褐色,本身是沒有葉綠體的,但成年的綠葉海天牛卻通過食入綠藻獲得了其中的葉綠體,這些葉綠體會在綠葉海天牛的腸道中保持幾個(gè)月的活力和功能。綠葉海天牛的顏色也會逐漸從褐色變成綠色,當(dāng)葉綠體能夠穩(wěn)定地在綠葉海天牛的腸道里生存下來時(shí),綠葉海天牛只需少量進(jìn)食,依靠葉綠體的光合作用就能存活。
能進(jìn)行光合作用的卵
和綠葉海天牛相似,斑點(diǎn)鈍口螈(yuán)體內(nèi)也有葉綠體,這些葉綠體并不是它通過捕食得來的,而是從它出生起就存在于體內(nèi)的,但經(jīng)過胚胎期之后,葉綠體的數(shù)量會逐漸減少。
綠藻與斑點(diǎn)鈍口螈是共生關(guān)系,綠藻會通過光合作用給斑點(diǎn)鈍口螈提供能量和物質(zhì);作為交換,斑點(diǎn)鈍口螈會給綠藻提供充滿營養(yǎng)的生存場所。不過,沒有綠藻存在的斑點(diǎn)鈍口螈胚胎會發(fā)育緩慢,有時(shí)甚至不能完全發(fā)育,但離開了胚胎的綠藻卻依然能健康地發(fā)育和繁殖。
綠藻是怎樣進(jìn)入斑點(diǎn)鈍口螈胚胎內(nèi)的呢?斑點(diǎn)鈍口螈是脊椎動物,而脊椎動物的胚胎是十分排外的,它會破壞任何不屬于自己的有機(jī)體。這令科學(xué)家至今都十分困惑。
吸光大師——東方大黃蜂
在自然界中,動物不是必須擁有葉綠體才能吸收太陽光,東方大黃蜂就沒有葉綠體,卻也能將陽光轉(zhuǎn)換成自身能量。
東方大黃蜂有30層棕色和15層黃色角質(zhì)層。這些帶顏色的角質(zhì)層就像是一塊太陽能電池,當(dāng)東方大黃蜂在太陽下飛行時(shí),棕色角質(zhì)層上的凹槽會吸收光,同時(shí)防止其反射出身體;而黃色角質(zhì)層不僅能捕獲到光能,還能將之轉(zhuǎn)換成身體所需的能量。
因此,與喜歡在清晨勞作的蜜蜂不同,東方大黃蜂在一天中最活躍的時(shí)間段是中午,日照越強(qiáng),它們就越活躍。
藍(lán)藻主要生存在潮濕的土壤和水體中,當(dāng)水體中的營養(yǎng)物質(zhì)過多時(shí),藍(lán)藻就會大量繁殖,在水體表面形成一片藍(lán)綠色“幕布”,由于藍(lán)藻會吸收光能,進(jìn)行光合作用,“幕布”會阻擋陽光進(jìn)入水體,這將破壞水體中生態(tài)環(huán)境。
如果人也有葉綠體
植物的光合作用是地球中氧氣的主要來源,如果人類也能進(jìn)行光合作用,我們是不是不用吃飯或吃少量食物就能獲得能量呢?事實(shí)上,人類生存活動所需的能量比立地生長的植物多許多,即使我們的皮膚中充滿葉綠體,并且一天曬24小時(shí)太陽,光合作用所產(chǎn)生的能量也遠(yuǎn)不夠人體所需。