在神奇的自然界中,植物通過(guò)光合作用制造自身所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),維持生長(zhǎng),但光合作用不是植物們的專(zhuān)利,一些動(dòng)物“吃貨”也能像它們那樣靠“吞食陽(yáng)光”填飽肚子,只是吃法有所不同。
當(dāng)其他動(dòng)物努力尋找食物時(shí),這些動(dòng)物“吃貨”會(huì)選擇去曬太陽(yáng)!
互利共生是動(dòng)植物合作的一種形式。在這類(lèi)共生關(guān)系中,植物居住在動(dòng)物體內(nèi),但仍然保持其細(xì)胞的獨(dú)立性和完整性,植物將動(dòng)物的代謝產(chǎn)物作為光合作用的原料,而動(dòng)物從植物那里獲得氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),也就是說(shuō),動(dòng)物借助植物來(lái)“吃”陽(yáng)光,從而獲得能量。海綿和珊瑚就是這樣的動(dòng)物,它們的共生在神奇的自然界中,植物通過(guò)光合作用制造自身所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),維持生長(zhǎng),但光合作用不是植物們的專(zhuān)利,一些動(dòng)物“吃貨”也能像它們那樣靠“吞食陽(yáng)光”填飽肚子,只是吃法有所不同。
當(dāng)其他動(dòng)物努力尋找食物時(shí),這些動(dòng)物“吃貨”會(huì)選擇去曬太陽(yáng)!伙伴分別是綠藻和蟲(chóng)黃藻。
海綿是一類(lèi)原始的多細(xì)胞動(dòng)物,它們固著在巖石、貝殼或珊瑚上生活,當(dāng)水從其體表的小孔流入時(shí),食物顆粒留下,消化后的殘?jiān)S水流經(jīng)中央腔頂端的出口排出,所以它們又叫多孔動(dòng)物。它們只有皮層和胃層兩層細(xì)胞,中間是中膠層,其中分布著變形細(xì)胞、骨針和海綿絲。
綠藻生活在海綿的中膠層內(nèi),吸收海綿的代謝產(chǎn)物如二氧化碳,為海綿提供氧氣,而海綿則是綠藻的“庇護(hù)所”。海綿和綠藻發(fā)生共生關(guān)系通常是在食物較為匱乏的水域,某些海綿能從綠藻那里獲得總能量供給的48%至80%??傊?,海綿和綠藻結(jié)合后就“過(guò)上了幸福的生活”。
珊瑚是刺胞動(dòng)物中的一個(gè)類(lèi)群,也只有皮層和胃層兩層細(xì)胞,中間是中膠層。它們的身體呈筒狀,下端固定,另一端是有觸手的口。
一提到珊瑚,人們就會(huì)想到珊瑚礁。珊瑚礁的形成得益于造礁珊瑚不斷生成鈣質(zhì)骨骼,而蟲(chóng)黃藻這種光合囊泡藻對(duì)造礁珊瑚來(lái)說(shuō)意義非同尋常。它們身體呈褐色,形如小球,直徑為6微米至8微米,生活在珊瑚的內(nèi)層。蟲(chóng)黃藻不僅給珊瑚提供氧氣和能量,還幫助珊瑚生成鈣質(zhì)骨骼。
當(dāng)水溫、鹽度適宜且光照良好時(shí),蟲(chóng)黃藻就賣(mài)力干活,吸收珊瑚的代謝廢物。當(dāng)生活環(huán)境變得惡劣時(shí),蟲(chóng)黃藻就要靠珊瑚來(lái)養(yǎng)活,巨大的生存壓力迫使珊瑚把蟲(chóng)黃藻掃地出門(mén)。當(dāng)大量蟲(chóng)黃藻被清理出去后,珊瑚就會(huì)露出白色的鈣質(zhì)骨骼,這就是珊瑚白化。
沒(méi)有了蟲(chóng)黃藻,珊瑚的存活機(jī)會(huì)變大,渡過(guò)難關(guān)后,它們又可以與蟲(chóng)黃藻共生。如果艱難的生活條件一直持續(xù)下去,珊瑚“吃”不到陽(yáng)光,最終會(huì)死亡。
溝迎風(fēng)??N類(lèi)繁多,色澤多變,大多介于綠色和藍(lán)色之間,觸手呈紫色,生活在大西洋東部,從地中海向北延伸到英國(guó)附近海域。
一般來(lái)說(shuō),溝迎風(fēng)海葵可分為兩個(gè)品種:一種觸手?jǐn)?shù)目為70~192條,棲息在水深5米以上的水域,尤其喜歡住在長(zhǎng)滿海膽與藻類(lèi)的巖縫中;另一種有384條觸手,常棲息在30米深的水域。它們的觸手中有寄生藻類(lèi),因此它們能夠通過(guò)“吃”陽(yáng)光來(lái)獲取能量。
有趣的是,溝迎風(fēng)??捏w色會(huì)隨著光線變化和寄生藻的多少而改變。
其他的海葵也能進(jìn)行光合作用,它們體內(nèi)有不同的寄生藻類(lèi)。例如,一種極具攻擊性的華麗海葵體內(nèi)有一種名為蟲(chóng)綠藻的藻類(lèi),這種藻類(lèi)并非常見(jiàn)的共生藻。
巨蛤又稱(chēng)巨蚌,屬于簾蛤目馬珂蛤科軟體動(dòng)物,身長(zhǎng)可達(dá)1.2米,體重超過(guò)227千克,野外環(huán)境下壽命可達(dá)100年,是地球上體型最大的雙殼動(dòng)物。
巨蛤棲息于南太平洋和印度洋的珊瑚礁,成年巨蛤會(huì)永久地將身體依附在沙地或珊瑚礁表面。它們的能量主要來(lái)自于太陽(yáng),其次是過(guò)濾進(jìn)食而得到的養(yǎng)料。
白天,巨蛤會(huì)張開(kāi)外殼,伸展內(nèi)膜組織,使其盡可能地沐浴在陽(yáng)光下。它們的內(nèi)膜組織中包含共生藻類(lèi)的觸管,這種觸管實(shí)際上是巨蛤消化系統(tǒng)的延伸。
巨蛤不是唯一可以進(jìn)行光合作用的貝類(lèi),其他種類(lèi)的雙殼動(dòng)物也是海藻共生體。
生活在加拿大東南部和美國(guó)東部的斑點(diǎn)鈍口螈是蠑螈的一種,和青蛙一樣是兩棲動(dòng)物,但體形與蜥蜴相似,并長(zhǎng)有尾巴。
斑點(diǎn)鈍口螈看起來(lái)呆萌呆萌的,成年個(gè)體長(zhǎng)度為15~25厘米,個(gè)頭不算大,頗有肉感。人家很時(shí)尚哦,穿著一身波點(diǎn)裝。
不要認(rèn)為斑點(diǎn)鈍口螈這萌貨好欺負(fù),它的皮膚上尤其是背部和尾部有毒腺。當(dāng)它感受到自己受到威脅時(shí),這些毒腺就會(huì)釋放白色毒液。
斑點(diǎn)鈍口螈喜歡生活在河流沿岸的落葉林低洼地帶,靠皮膚吸收水分。如果氣候非常濕潤(rùn)且食物充足,它會(huì)爬到混交林和針葉林所在的山地上。春天降水多的時(shí)候,低洼地帶會(huì)形成小池塘,斑點(diǎn)鈍口螈就喜歡把卵產(chǎn)在這樣的小池塘里,道理很簡(jiǎn)單,長(zhǎng)年蓄水的池塘里有魚(yú)。直接把寶寶送入魚(yú)口,斑點(diǎn)鈍口螈媽媽才不會(huì)那么傻。
一直以來(lái),科學(xué)家以為斑點(diǎn)鈍口螈和綠藻是簡(jiǎn)單的共生關(guān)系,也就是說(shuō),兩者只是平等地相互交換產(chǎn)物而已:綠藻進(jìn)行光合作用,呼出氧氣,然后氧氣被斑點(diǎn)鈍口螈利用。然而事實(shí)證明,科學(xué)家的這些研究不夠深入、細(xì)致。
2011年,加拿大的研究人員發(fā)現(xiàn),兩者有著令人驚嘆的共生關(guān)系:綠藻已經(jīng)進(jìn)入了斑點(diǎn)鈍口螈體內(nèi)。也就是說(shuō),神奇的斑點(diǎn)鈍口螈具有其他動(dòng)物所羨慕的強(qiáng)大功能:它不需要吃東西了!當(dāng)它感到饑餓時(shí),趕快找一個(gè)有光線的地方并爬到那里,然后體內(nèi)的藻類(lèi)細(xì)胞就會(huì)馬上吸收光能,接著光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。這樣只需要一會(huì)兒,斑點(diǎn)鈍口螈就可以“飽餐”一頓!
車(chē)輪水母又叫倒立水母,它與其他水母不同,總喜歡圓盤(pán)在下,觸手向上,倒著游。在太平洋科羅島著名的水母湖,每到中午時(shí)分,車(chē)輪水母就會(huì)浮到水面上,密密麻麻的,一閃一閃地泛著金光,耀眼而壯觀,那是它們?cè)跁晨炝芾斓剡M(jìn)行日光浴。
車(chē)輪水母的水母翼上有車(chē)輪狀的圖案,口腕上有8只觸手,它們像蕾絲花邊呈散開(kāi)狀,體內(nèi)寄居著蟲(chóng)黃藻。令人嘖嘖稱(chēng)奇的是,車(chē)輪水母體內(nèi)的蟲(chóng)黃藻能通過(guò)母親傳遞給子女,讓下一代天生就具有進(jìn)行光合作用的能力,這種特性跟植物一樣。
餓的時(shí)候,車(chē)輪水母會(huì)到有光的地方,把觸手對(duì)著太陽(yáng),它體內(nèi)的那些單細(xì)胞蟲(chóng)黃藻便能順利地進(jìn)行光合作用,一會(huì)兒就“飽”了。當(dāng)要移動(dòng)時(shí),它會(huì)把觸手朝下。車(chē)輪水母通常很懶,整個(gè)白天都會(huì)在陽(yáng)光普照的淺水中沐浴,大半天一動(dòng)不動(dòng),或者慵懶地、慢慢地漂動(dòng)。它們不動(dòng)的時(shí)候就是在吸收太陽(yáng)能補(bǔ)充能量。有時(shí)為了獲取更多陽(yáng)光,它們會(huì)聚集在淺灘上,卻在退潮時(shí)來(lái)不及回到深水中而被曬成“海蜇干”。
除了會(huì)進(jìn)行光合作用獲取能量,車(chē)輪水母和其他水母一樣會(huì)用觸手上的刺絲胞捕食浮游動(dòng)物。因?yàn)橛|手上的刺絲胞有微弱毒性,所以我們千萬(wàn)不要觸碰它。
綠葉海蛞蝓是一種軟體動(dòng)物,雌雄同體,生活在加拿大到佛羅里達(dá)的沿海海域。它體型嬌小,成年個(gè)體體長(zhǎng)1~3厘米,沒(méi)有貝殼,看上去活像一片葉子,翡翠般鮮綠,與藏身處的海藻打成一片。它的這種美麗色澤在動(dòng)物界并不多見(jiàn),這要?dú)w功于它體內(nèi)大量的葉綠體——那些通常只有植物才擁有的充滿葉綠素的“光合作用工廠”。
剛出生的綠葉海蛞蝓呈棕色,半透明,身上綴有紅色斑點(diǎn)。在成長(zhǎng)的過(guò)程中,它貪食藻類(lèi),身體的顏色逐漸變?yōu)闈饩G,并保持終生。與此同時(shí),一種更為奇特的現(xiàn)象出現(xiàn)了:飽餐一頓后,它可以接連幾個(gè)禮拜甚至幾個(gè)月不進(jìn)食!原來(lái),綠葉海蛞蝓不但把攝入的綠藻中的葉綠體貯存起來(lái),還對(duì)其加以利用,使之成為持久的食物來(lái)源。它這可不是在為應(yīng)付食物匱乏期而儲(chǔ)備口糧。葉綠體即便在綠葉海蛞蝓體內(nèi)也能進(jìn)行光合作用,綠葉海蛞蝓正是利用了這點(diǎn),所以它只要曬曬太陽(yáng)就飽了。
葉綠體是一種非常脆弱的細(xì)胞器。當(dāng)人吞下蔬菜后,體內(nèi)消化道的酶會(huì)把蔬菜的細(xì)胞分解,使葉綠體無(wú)法以任何形式存留,所以我們可以無(wú)所顧忌地吃蔬菜沙拉或海帶等,不必?fù)?dān)心自己會(huì)進(jìn)行光合作用。藻類(lèi)中的葉綠體為什么不會(huì)被綠葉海蛞蝓的消化液消化呢?科學(xué)家始終困惑不解,直到今天這仍然是一個(gè)謎團(tuán)。
但可以肯定的是,綠葉海蛞蝓具有一種不損害葉綠體這種細(xì)胞器的非凡能力。在消化吸收過(guò)程中存活下來(lái)的葉綠體不斷在綠葉海蛞蝓的腸道內(nèi)累積并四處移動(dòng),直至到它的表皮下。這些葉綠體采集陽(yáng)光生成碳水化合物,綠葉海蛞蝓吸收這些物質(zhì),就再也不用四處覓食啦。它只需留意體內(nèi)微型“光合作用工廠”的生產(chǎn)情況,為它們提供充足的陽(yáng)光即可。
綠葉海蛞蝓的身體也適應(yīng)了這種轉(zhuǎn)變。兩片形如翅膀的偽足將身體拉寬。當(dāng)偽足折起來(lái)時(shí),它看上去像一只綠色的鼻涕蟲(chóng),體態(tài)修長(zhǎng),頂端兩只觸角;而當(dāng)“兩翼”像太陽(yáng)能電池板一樣展開(kāi)時(shí),它的身體便與一片綠葉無(wú)異,背上的血管就是它的“葉脈”。
由于自己有能力制造有機(jī)物,所以綠葉海蛞蝓在光照下即使長(zhǎng)時(shí)間不吃不喝也毫發(fā)無(wú)損。但是,如果見(jiàn)不到陽(yáng)光的話,它只能無(wú)奈地變黃,最后死亡。
蚜蟲(chóng)是一種非常奇特的動(dòng)物,它們能夠一出生就懷孕,且雄性蚜蟲(chóng)有時(shí)候沒(méi)有嘴巴。
更令人驚奇的是,它們不依靠植物也能進(jìn)行光合作用,是“吃”陽(yáng)光的高手。
蚜蟲(chóng)可以自己合成類(lèi)胡蘿卜素,類(lèi)胡蘿卜素是一種色素,通常只存在于植物、真菌或微生物體內(nèi)。類(lèi)胡蘿卜素在動(dòng)物體內(nèi)有幫助調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)等功能,同時(shí)會(huì)像葉綠素那樣進(jìn)行光合作用,產(chǎn)生三磷酸腺苷——ATP,ATP是一種能夠提供生化反應(yīng)能量的細(xì)胞能量物質(zhì)。
有趣的是,蚜蟲(chóng)體內(nèi)類(lèi)胡蘿卜素含量的多少?zèng)Q定了它們體色的深淺,所以生存環(huán)境不同,蚜蟲(chóng)會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色。最適宜的環(huán)境下,蚜蟲(chóng)會(huì)產(chǎn)生中等量的類(lèi)胡蘿卜素而呈現(xiàn)橙色;寒冷環(huán)境下,蚜蟲(chóng)會(huì)產(chǎn)生大量的類(lèi)胡蘿卜素而呈現(xiàn)綠色;在種群數(shù)量多而資源有限的情況下,蚜蟲(chóng)會(huì)呈現(xiàn)白色。
在有光情況下,不同體色的蚜蟲(chóng)產(chǎn)生的ATP數(shù)量不一樣,綠色蚜蟲(chóng)產(chǎn)生的ATP比白色蚜蟲(chóng)多很多,因?yàn)榘咨料x(chóng)體內(nèi)幾乎沒(méi)有類(lèi)胡蘿卜素這種色素。另外,研究人員發(fā)現(xiàn),橙色蚜蟲(chóng)體內(nèi)生成的ATP在有光環(huán)境下會(huì)增多,而在黑暗環(huán)境下會(huì)降低。他們碾碎橙色蚜蟲(chóng)并提取出它們體內(nèi)的類(lèi)胡蘿卜素,證明這些提取物確實(shí)可以吸收陽(yáng)光并從中獲取能量。
發(fā)明與創(chuàng)新·小學(xué)生2018年9期