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第三章光合作用——太阳的召唤
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光合作用产生氧气是件难以置信的事,因为不管在地球上、火星上或宇宙的任何一个角落里,光合作用都可以不依赖氧气进化出来。
如果没有氧气的话,生命或许只能停留在细菌等级,而我们只是茫茫细菌世界里某种有感知的生物而已。
想象一下没有光合作用的世界。
首先,地球就不会是绿色的。
我们的绿色星球,反映着植物与藻类的荣耀,要归功于它们包含的绿色素,可以吸收光进行光合作用。
在所有色素里,首屈一指的神奇转换者就是叶绿素,它可以偷取一束阳光,将其转成化学能,同时供养着动物与植物。
再来,地球大概也不会是蓝色的,因为蔚蓝的天空与海洋都仰赖清澈的空气和海水,还要靠氧气的清洁力来扫除阴霾与灰尘。
而没有光合作用,就不会有自由的氧气。
事实上,地球可能根本不会有海洋。
没有氧气,就没有臭氧。
没有臭氧,地球就没有任何东西可以阻挡炎炙的紫外线,而紫外线会把水分子分解成氢气和氧气。
但这样生成氧气的速度不够快,氧气不但不能在空中累积,还会和岩石里面的铁反应,把它们染成暗褐色。
同时生成的氢气,因为是全世界最轻的气体,会逃离引力的枷锁逸入太空,整个过程缓慢而残酷,就像大海渐渐失血流入太空。
金星的海洋就是这样成为紫外线的牺牲品,火星可能也遭遇了相同的命运。
所以想知道没有光合作用的星球长什么样子,倒不需要费力想象,它大概就和火星一样,是一颗被红土覆盖的星球,没有海洋,也没有任何明显的生命迹象。
当然,还是有某些生命形式不依靠光合作用生活,许多太空生物学家希望能在火星上找到这种生命。
但是即使有少许细菌躲藏在火星地表之下,或者被埋在冰盖里,这颗行星还是死寂的。
火星现在处于几乎完美的平衡状态,外在表现就是明显的停滞,你绝对不会把它和我们的盖亚之母搞混。
氧气是行星生命的关键。
氧气虽然只是光合作用产生的废料,但却是创造世界的分子。
光合作用产生氧气的速度飞快,很快就超出地球吸收的极限。
最终所有的灰尘和岩石中的铁、所有海洋里的硫和空气中的甲烷,全部被氧化了,然后多出来的氧气才开始填满大气层。
直到此时,氧气才开始保护地球,不让水分继续流失到太空中去。
同时从水中冒出来的氢气,才有机会在逃到外太空之前碰到更多的氧气,很快氢气和氧气开始反应生成水,再以雨的形式从天而降,回到海洋中补充流失的水分。
当氧气开始在大气层中积聚,才能形成一层臭氧保护膜阻挡紫外线的烧炙,让地球成为适宜居住的地方。
氧气不只拯救了地球上的生命,它提供的能量还使得生命繁茂。
细菌可以在没有氧气的地方快乐生活,因为它们有举世无双的电化学技术,可以引发绝大多数的分子反应,从中攫取点滴能量。
但是从发酵反应中得到的能量,或者从甲烷和硫酸盐反应得到的能量,和有氧呼吸提供的能量相比,简直就是小巫见大巫。
有氧呼吸就像直接用氧气燃烧食物,将它们完全氧化成二氧化碳和水,再也没有别种反应可以提供如此多的能量来支持多细胞的生命了。
所有的植物、所有的动物,在其整个或者至少部分生活周期中,都要依赖氧气。
我所知道的唯一一个例外,是一种微小的线虫(虽然微小却是多细胞生物,须用显微镜才能观察),可以生活在死寂缺氧的黑海海底。
因此没有氧气,生命会极其微小,至少在单个生物体的水平上是如此。
氧气也从其他方面为大型的生命提供支持。
想想食物链,最上层的猎食者吃小动物,小动物吃昆虫,昆虫吃小昆虫,小昆虫吃菌菇或树叶。
五六层的食物链在自然界并不罕见。
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