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“吃”阳光的动物

2018-11-15

发明与创新·小学生 2018年9期
关键词:斑点水母珊瑚

在神奇的自然界中,植物通过光合作用制造自身所需的营养物质,维持生长,但光合作用不是植物们的专利,一些动物“吃货”也能像它们那样靠“吞食阳光”填饱肚子,只是吃法有所不同。

当其他动物努力寻找食物时,这些动物“吃货”会选择去晒太阳!

互利共生是动植物合作的一种形式。在这类共生关系中,植物居住在动物体内,但仍然保持其细胞的独立性和完整性,植物将动物的代谢产物作为光合作用的原料,而动物从植物那里获得氧气和营养物质,也就是说,动物借助植物来“吃”阳光,从而获得能量。海绵和珊瑚就是这样的动物,它们的共生在神奇的自然界中,植物通过光合作用制造自身所需的营养物质,维持生长,但光合作用不是植物们的专利,一些动物“吃货”也能像它们那样靠“吞食阳光”填饱肚子,只是吃法有所不同。

当其他动物努力寻找食物时,这些动物“吃货”会选择去晒太阳!伙伴分别是绿藻和虫黄藻。

海绵是一类原始的多细胞动物,它们固着在岩石、贝壳或珊瑚上生活,当水从其体表的小孔流入时,食物颗粒留下,消化后的残渣随水流经中央腔顶端的出口排出,所以它们又叫多孔动物。它们只有皮层和胃层两层细胞,中间是中胶层,其中分布着变形细胞、骨针和海绵丝。

绿藻生活在海绵的中胶层内,吸收海绵的代谢产物如二氧化碳,为海绵提供氧气,而海绵则是绿藻的“庇护所”。海绵和绿藻发生共生关系通常是在食物较为匮乏的水域,某些海绵能从绿藻那里获得总能量供给的48%至80%。总之,海绵和绿藻结合后就“过上了幸福的生活”。

珊瑚是刺胞动物中的一个类群,也只有皮层和胃层两层细胞,中间是中胶层。它们的身体呈筒状,下端固定,另一端是有触手的口。

一提到珊瑚,人们就会想到珊瑚礁。珊瑚礁的形成得益于造礁珊瑚不断生成钙质骨骼,而虫黄藻这种光合囊泡藻對造礁珊瑚来说意义非同寻常。它们身体呈褐色,形如小球,直径为6微米至8微米,生活在珊瑚的内层。虫黄藻不仅给珊瑚提供氧气和能量,还帮助珊瑚生成钙质骨骼。

当水温、盐度适宜且光照良好时,虫黄藻就卖力干活,吸收珊瑚的代谢废物。当生活环境变得恶劣时,虫黄藻就要靠珊瑚来养活,巨大的生存压力迫使珊瑚把虫黄藻扫地出门。当大量虫黄藻被清理出去后,珊瑚就会露出白色的钙质骨骼,这就是珊瑚白化。

没有了虫黄藻,珊瑚的存活机会变大,渡过难关后,它们又可以与虫黄藻共生。如果艰难的生活条件一直持续下去,珊瑚“吃”不到阳光,最终会死亡。

沟迎风海葵种类繁多,色泽多变,大多介于绿色和蓝色之间,触手呈紫色,生活在大西洋东部,从地中海向北延伸到英国附近海域。

一般来说,沟迎风海葵可分为两个品种:一种触手数目为70~192条,栖息在水深5米以上的水域,尤其喜欢住在长满海胆与藻类的岩缝中;另一种有384条触手,常栖息在30米深的水域。它们的触手中有寄生藻类,因此它们能够通过“吃”阳光来获取能量。

有趣的是,沟迎风海葵的体色会随着光线变化和寄生藻的多少而改变。

其他的海葵也能进行光合作用,它们体内有不同的寄生藻类。例如,一种极具攻击性的华丽海葵体内有一种名为虫绿藻的藻类,这种藻类并非常见的共生藻。

巨蛤又称巨蚌,属于帘蛤目马珂蛤科软体动物,身长可达1.2米,体重超过227千克,野外环境下寿命可达100年,是地球上体型最大的双壳动物。

巨蛤栖息于南太平洋和印度洋的珊瑚礁,成年巨蛤会永久地将身体依附在沙地或珊瑚礁表面。它们的能量主要来自于太阳,其次是过滤进食而得到的养料。

白天,巨蛤会张开外壳,伸展内膜组织,使其尽可能地沐浴在阳光下。它们的内膜组织中包含共生藻类的触管,这种触管实际上是巨蛤消化系统的延伸。

巨蛤不是唯一可以进行光合作用的贝类,其他种类的双壳动物也是海藻共生体。

生活在加拿大东南部和美国东部的斑点钝口螈是蝾螈的一种,和青蛙一样是两栖动物,但体形与蜥蜴相似,并长有尾巴。

斑点钝口螈看起来呆萌呆萌的,成年个体长度为15~25厘米,个头不算大,颇有肉感。人家很时尚哦,穿着一身波点装。

不要认为斑点钝口螈这萌货好欺负,它的皮肤上尤其是背部和尾部有毒腺。当它感受到自己受到威胁时,这些毒腺就会释放白色毒液。

斑点钝口螈喜欢生活在河流沿岸的落叶林低洼地带,靠皮肤吸收水分。如果气候非常湿润且食物充足,它会爬到混交林和针叶林所在的山地上。春天降水多的时候,低洼地带会形成小池塘,斑点钝口螈就喜欢把卵产在这样的小池塘里,道理很简单,长年蓄水的池塘里有鱼。直接把宝宝送入鱼口,斑点钝口螈妈妈才不会那么傻。

一直以来,科学家以为斑点钝口螈和绿藻是简单的共生关系,也就是说,两者只是平等地相互交换产物而已:绿藻进行光合作用,呼出氧气,然后氧气被斑点钝口螈利用。然而事实证明,科学家的这些研究不够深入、细致。

2011年,加拿大的研究人员发现,两者有着令人惊叹的共生关系:绿藻已经进入了斑点钝口螈体内。也就是说,神奇的斑点钝口螈具有其他动物所羡慕的强大功能:它不需要吃东西了!当它感到饥饿时,赶快找一个有光线的地方并爬到那里,然后体内的藻类细胞就会马上吸收光能,接着光能转化为化学能。这样只需要一会儿,斑点钝口螈就可以“饱餐”一顿!

车轮水母又叫倒立水母,它与其他水母不同,总喜欢圆盘在下,触手向上,倒着游。在太平洋科罗岛著名的水母湖,每到中午时分,车轮水母就会浮到水面上,密密麻麻的,一闪一闪地泛着金光,耀眼而壮观,那是它们在畅快淋漓地进行日光浴。

车轮水母的水母翼上有车轮状的图案,口腕上有8只触手,它们像蕾丝花边呈散开状,体内寄居着虫黄藻。令人啧啧称奇的是,车轮水母体内的虫黄藻能通过母亲传递给子女,让下一代天生就具有进行光合作用的能力,这种特性跟植物一样。

饿的时候,车轮水母会到有光的地方,把触手对着太阳,它体内的那些单细胞虫黄藻便能顺利地进行光合作用,一会儿就“饱”了。当要移动时,它会把触手朝下。车轮水母通常很懒,整个白天都会在阳光普照的浅水中沐浴,大半天一动不动,或者慵懒地、慢慢地漂动。它们不动的时候就是在吸收太阳能补充能量。有时为了获取更多阳光,它们会聚集在浅滩上,却在退潮时来不及回到深水中而被晒成“海蜇干”。

除了会进行光合作用获取能量,车轮水母和其他水母一样会用触手上的刺丝胞捕食浮游动物。因为触手上的刺丝胞有微弱毒性,所以我們千万不要触碰它。

绿叶海蛞蝓是一种软体动物,雌雄同体,生活在加拿大到佛罗里达的沿海海域。它体型娇小,成年个体体长1~3厘米,没有贝壳,看上去活像一片叶子,翡翠般鲜绿,与藏身处的海藻打成一片。它的这种美丽色泽在动物界并不多见,这要归功于它体内大量的叶绿体——那些通常只有植物才拥有的充满叶绿素的“光合作用工厂”。

刚出生的绿叶海蛞蝓呈棕色,半透明,身上缀有红色斑点。在成长的过程中,它贪食藻类,身体的颜色逐渐变为浓绿,并保持终生。与此同时,一种更为奇特的现象出现了:饱餐一顿后,它可以接连几个礼拜甚至几个月不进食!原来,绿叶海蛞蝓不但把摄入的绿藻中的叶绿体贮存起来,还对其加以利用,使之成为持久的食物来源。它这可不是在为应付食物匮乏期而储备口粮。叶绿体即便在绿叶海蛞蝓体内也能进行光合作用,绿叶海蛞蝓正是利用了这点,所以它只要晒晒太阳就饱了。

叶绿体是一种非常脆弱的细胞器。当人吞下蔬菜后,体内消化道的酶会把蔬菜的细胞分解,使叶绿体无法以任何形式存留,所以我们可以无所顾忌地吃蔬菜沙拉或海带等,不必担心自己会进行光合作用。藻类中的叶绿体为什么不会被绿叶海蛞蝓的消化液消化呢?科学家始终困惑不解,直到今天这仍然是一个谜团。

但可以肯定的是,绿叶海蛞蝓具有一种不损害叶绿体这种细胞器的非凡能力。在消化吸收过程中存活下来的叶绿体不断在绿叶海蛞蝓的肠道内累积并四处移动,直至到它的表皮下。这些叶绿体采集阳光生成碳水化合物,绿叶海蛞蝓吸收这些物质,就再也不用四处觅食啦。它只需留意体内微型“光合作用工厂”的生产情况,为它们提供充足的阳光即可。

绿叶海蛞蝓的身体也适应了这种转变。两片形如翅膀的伪足将身体拉宽。当伪足折起来时,它看上去像一只绿色的鼻涕虫,体态修长,顶端两只触角;而当“两翼”像太阳能电池板一样展开时,它的身体便与一片绿叶无异,背上的血管就是它的“叶脉”。

由于自己有能力制造有机物,所以绿叶海蛞蝓在光照下即使长时间不吃不喝也毫发无损。但是,如果见不到阳光的话,它只能无奈地变黄,最后死亡。

蚜虫是一种非常奇特的动物,它们能够一出生就怀孕,且雄性蚜虫有时候没有嘴巴。

更令人惊奇的是,它们不依靠植物也能进行光合作用,是“吃”阳光的高手。

蚜虫可以自己合成类胡萝卜素,类胡萝卜素是一种色素,通常只存在于植物、真菌或微生物体内。类胡萝卜素在动物体内有帮助调节免疫系统等功能,同时会像叶绿素那样进行光合作用,产生三磷酸腺苷——ATP,ATP是一种能够提供生化反应能量的细胞能量物质。

有趣的是,蚜虫体内类胡萝卜素含量的多少决定了它们体色的深浅,所以生存环境不同,蚜虫会呈现不同的颜色。最适宜的环境下,蚜虫会产生中等量的类胡萝卜素而呈现橙色;寒冷环境下,蚜虫会产生大量的类胡萝卜素而呈现绿色;在种群数量多而资源有限的情况下,蚜虫会呈现白色。

在有光情况下,不同体色的蚜虫产生的ATP数量不一样,绿色蚜虫产生的ATP比白色蚜虫多很多,因为白色蚜虫体内几乎没有类胡萝卜素这种色素。另外,研究人员发现,橙色蚜虫体内生成的ATP在有光环境下会增多,而在黑暗环境下会降低。他们碾碎橙色蚜虫并提取出它们体内的类胡萝卜素,证明这些提取物确实可以吸收阳光并从中获取能量。

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