某些植物开花时,就像“快闪”似地一夜怒放。它们怎么做到的?║心智简史014

文摘   科学   2024-07-16 20:56   中国  

2.7 生命效应的丰富程度,超乎想象

现在撇开非生命的生物效应如甲烷燃烧效应等,把焦点对准生命,来看看都有哪些生命效应现象。

对无机实物物质水,生命的水湿效应剧烈。生命离不开水,生命体内最多的物质成分就是水,平均占鲜重比在65%上下。所有的细胞都含水,细胞里既有饱和水也有非饱和水。嗜水,还能形成水循环,就是生命水湿效应的体现。生命的水湿效应剧烈。例如植物根系向水湿条件好的土壤生长、复活草(见下图)更有遇水立马复活的神奇效应,植物学家把这种效应称作向水性或向湿性。

对无机实物物质空气,生命的呼吸效应剧烈。所有的细胞都会呼吸,绝大多数行有氧呼吸,少量细胞行无氧呼吸。嗜气,尤其是嗜氧,就是生命呼吸效应的体现。生命与空气频繁发生效应,实际上可以说所有的生命时刻呼吸不止。例如动植物都依赖于空气,正所谓“见风(流动的空气)而长”。刚刚提到植物根系向水湿条件好的土壤生长,实际上如果水分过多以致通气不良时,根系还会反向生长呢。例如红树有显著的氧效应,因为滩涂土壤缺氧,它们的根会垂直倒立在海面上以便呼吸,植物学家形象地将此类根称作气根(见下图深圳福田红树林)。

对无机实物物质盐类等,生命的效应强烈。生命离不开盐、矿物质、电解质、微量元素等。海洋生命,需要自主排除体内多余的盐分;但在一些缺盐环境存活的动物,冒着生命危险也要摄取盐分(见下图)。生命对酸碱物质敏感,生命都有酸碱度效应。微量元素缺乏或者超标,生命会有强烈效应,如发生病害甚至导致死亡。还是以植物为例,植物的根总是朝着氮磷钾丰富的地方生长,植物学家把这种肥料效应称作向化(化学肥料)性。

对有机实物物质糖类等,生命的营养效应剧烈。生命离不开有机物,生命的有机物效应显著。嗜有机物,尤其是嗜营养物质,就是生命营养效应的体现。例如,不论是自养生命还是异养生命,生命都需要“养”。食物链(见下图),展现的就是生命争夺有机养分的关系图。细菌会吞噬病毒,动植物会捕食细菌,动物吃植物,植物也会猎杀小动物,动植物死后都会被细菌分解,它们都是在获取有机物。

对非实物物质光和热,生命的光热效应强烈。因为地球亮堂堂、热乎乎的,因此生命对光热敏感、光热效应显著。例如植物的趋光性、动物的感光性、动植物的体色和变色等就是光效应的体现;植物的垂直分布和水平分布,动物的变温和恒温能力等就是热效应的体现。有一个极端的例子,生动地诠释了光热效应。纳米比亚变色龙是唯一的沙漠地栖变色龙,为适应严酷的环境,它们必须把阳光拿捏得死死的。纳米比亚变色龙通过改变皮肤颜色以控制体温:凉爽的早晨,它们为棕灰色,以吸收阳光;炎热的正午,它们变为银灰色,以反射强光;为了省事,它们甚至可以以脊柱为界,身体左右颜色截然分开(见下图)。

对非实物物质作用力,生命的力效应强烈。生命生活在各种作用力之中,生命的力效应强烈。例如,摩擦无处不在,因此生命都有摩擦的力效应。再例如,陆生生命克服地心引力的效应,水生生命对水压和浮力的效应,飞鸟对空气动力的效应等。当洪水淹没莲叶时,睡莲能立即对浮力做出回应:快速生长拔高莲梗。鱼鳔的力效应能动态调整浮力,让鱼儿游动自如。蒲公英(见下图)种子静候风起,它们是植物界风力效应的“网红”。鸟翅利用上升气流的效应一流,老鹰借此盘旋天空几乎毫不费力。

对非实物物质电和磁,生命的场势效应很强。因为生命被实物物质包裹着,因此生命细胞外层的电子与周围物质外层的电子,时刻发生着电场作用(见下图)。生命与这种磁场或电势,必然会发生效应。探触,就是生命场势效应的体现。生命的场势效应有强有弱,即使是单细胞生命霉菌,也有探触能力;含羞草、捕蝇草的探触能力更强;动物的触觉就不用说了,动物全身皮肤都能参与场势效应,因而外层皮肤全部有触觉。

对非实物物质声波,生命也能发生声效应。地球有各种声源总是闹哄哄的,同时气圈、水圈和岩圈是传播声波的优质介质,因此生物圈从来就没有安静过。声效应能力是慢慢发展出来的,一开始单细胞生命不具备声效应,它们“又聋又哑”。即使是植物,至今也几乎不具备声效应,例如在番茄园播放音乐并不能收获更多更好的西红柿。经过几亿年的演化积累,动物与声波发生效应了,此时它们开始“聋而不哑”。研究表明,昆虫率先演化出独立的声效应能力如鼓膜发声结构(见下图),到脊椎动物时不仅有多种发声能力,还首次出现了听的声效应如耳朵的听觉,此时它们终于“不聋不哑”了。

对非实物物质时间和空间,生命也有时空效应。我们常常会忽视时间和空间这两类物质。实际上时空条件对生命起着决定性作用,所有的生命都有时空效应。例如生命都有“生物钟”的时间效应现象。春华秋实就是植物的时间效应。某些植物开花时,就像约好了“快闪”似地,能做到一夜之间全部怒放。时差,就是人类的时间效应现象。生命的空间效应也很显著,只是我们用环境效应、生态位效应等词语取代了“空间效应”而已。例如太空育种就需要研究植物的空间效应;剧烈的空间变化会给宇航员带来什么样的效应,也是个重大课题。

下篇继续探讨生命效应。

——部分图片来源网络,侵删拙作《心智简史》已由深圳出版社出版,当当、京东、淘宝搜“心智简史”可购书。感谢购赞转评

心智科学探索
动物有没有心理活动? 梦是怎么一回事? 心理病患怎么这么多? 为什么唯独人类有智能? 前沿性话题,出版级干货。
 最新文章