植物通过光合作用从阳光中获得能量。但自然界中,除了植物,还有其他生物也能进行光合作用。
地球上叶绿体的祖先——蓝藻
地球上進行光合作用的“第一人”并不是植物,而是蓝藻。蓝藻既不是植物,也不是动物,而是一种大型单细胞原核生物(单细胞生命体,且结构简单),它也是唯一能够产生氧气的光合原核生物。
据科学家推测,大约在10~20亿年前,蓝藻被早期的真核生物(单细胞生命体,但结构比较复杂)捕食,但蓝藻并没有死掉,反而在真核生物内部生存下来了,成为了它们的能量工厂。经过几亿年的时间,这些真核生物和蓝藻一起进化成了现在的植物。
吃叶绿体的绿叶海天牛
除了植物,也有动物能通过“内共生”获得光合作用的能力,绿叶海天牛就是其中一种。
绿叶海天牛是一种海生动物,原本是褐色,本身是没有叶绿体的,但成年的绿叶海天牛却通过食入绿藻获得了其中的叶绿体,这些叶绿体会在绿叶海天牛的肠道中保持几个月的活力和功能。绿叶海天牛的颜色也会逐渐从褐色变成绿色,当叶绿体能够稳定地在绿叶海天牛的肠道里生存下来时,绿叶海天牛只需少量进食,依靠叶绿体的光合作用就能存活。
能进行光合作用的卵
和绿叶海天牛相似,斑点钝口螈(yuán)体内也有叶绿体,这些叶绿体并不是它通过捕食得来的,而是从它出生起就存在于体内的,但经过胚胎期之后,叶绿体的数量会逐渐减少。
绿藻与斑点钝口螈是共生关系,绿藻会通过光合作用给斑点钝口螈提供能量和物质;作为交换,斑点钝口螈会给绿藻提供充满营养的生存场所。不过,没有绿藻存在的斑点钝口螈胚胎会发育缓慢,有时甚至不能完全发育,但离开了胚胎的绿藻却依然能健康地发育和繁殖。
绿藻是怎样进入斑点钝口螈胚胎内的呢?斑点钝口螈是脊椎动物,而脊椎动物的胚胎是十分排外的,它会破坏任何不属于自己的有机体。这令科学家至今都十分困惑。
吸光大师——东方大黄蜂
在自然界中,动物不是必须拥有叶绿体才能吸收太阳光,东方大黄蜂就没有叶绿体,却也能将阳光转换成自身能量。
东方大黄蜂有30层棕色和15层黄色角质层。这些带颜色的角质层就像是一块太阳能电池,当东方大黄蜂在太阳下飞行时,棕色角质层上的凹槽会吸收光,同时防止其反射出身体;而黄色角质层不仅能捕获到光能,还能将之转换成身体所需的能量。
因此,与喜欢在清晨劳作的蜜蜂不同,东方大黄蜂在一天中最活跃的时间段是中午,日照越强,它们就越活跃。
蓝藻主要生存在潮湿的土壤和水体中,当水体中的营养物质过多时,蓝藻就会大量繁殖,在水体表面形成一片蓝绿色“幕布”,由于蓝藻会吸收光能,进行光合作用,“幕布”会阻挡阳光进入水体,这将破坏水体中生态环境。
如果人也有叶绿体
植物的光合作用是地球中氧气的主要来源,如果人类也能进行光合作用,我们是不是不用吃饭或吃少量食物就能获得能量呢?事实上,人类生存活动所需的能量比立地生长的植物多许多,即使我们的皮肤中充满叶绿体,并且一天晒24小时太阳,光合作用所产生的能量也远不够人体所需。