生物对能量供体获取能力的调整

（一）生物仍以原来的能量供体为能量供体

    1）生物的组织、器官发生变化

    ① 永久性变化。最经典的例子莫过于长颈鹿脖颈的演变。查尔斯∙达尔文等学者认为，非洲热带大草原上拥有广袤的草场，树木却寥寥无几，这使得以树叶为能量供体的动物之间不得不为了有限的能量供体而互相竞争。长颈鹿和其它食叶动物的脖颈之间本没有很大的差异。后来，偶然有一头脖颈比同类稍长一些的长颈鹿出生，这使得它不但能够吃到低处的树叶，还能够吃到树上更高处的树叶。由于食叶动物对高处能量供体的竞争没有对低处能量供体那么激烈，脖颈变长的长颈鹿可以获取相对更充足的能量供体，进而繁衍出更多的后代。随着时间的推移，脖颈变长的长颈鹿逐渐取代脖颈没有发生变化的长颈鹿，最终每只长颈鹿都有着长长的脖颈。

    ② 临时性变化。一些物种会通过调整自身的代谢过程来缓解能量供体或能量受体给予的选择压力。例如，七星瓢虫在食物不足时，雌虫卵巢就会停止发育或退化，进而进入滞育状态；棉红铃虫幼虫取食含水量为70%~80%、50%~60%、30%~40%、10%~20%的棉籽时，其滞育率分别为5%、27%、60%、66%（傅胜发等，1963）；稻螟取食老熟水稻后的滞育率远高于取食其他发育状态水稻的滞育率等。对于“羚羊→狮子→氧气”这一能量传递单元而言，当羚羊的种群数量很多时，狮子可以从能量供体中获取充足的能量，因而个体呈现出身强力壮的姿态，能量传递能力也随之增强；当羚羊的数量减少至狮子难以获取维持自身正常能量传递能力所需要的能量时，狮子个体呈现消瘦疲弱的姿态，能量传递能力也随之减弱。

    2）能量供体的利用率发生变化

    ① 代谢过程的调整。能量供体中的能量被转换成热、光等容易传递形式的能量的转换率提高。动物细胞在能量供体充足时，代谢过程加强，能量供体中的化学能在细胞内被转化成热能的转化率升高，因而，在取食时，身体会感到明显的发热。对于单个个体而言，产生的热能越多，能量供体的消耗就越多，表现为能量供体的利用率降低。

    ② 能量供体释放能量部分的选择调整。例如，小麦是我们人类的能量供体之一，其加工时会有面粉和麦麸两种产物。当小麦收成比较好的时候，我们主要以面粉作为能量供体，麦麸则会弃掉或用作它用（如喂养鸡、猪等）；当小麦收成不好的时候，麦麸也会被用来作为我们人类的能量供体。假设小麦对我们人类产生的选择压力等于面粉和麦麸分别对我们人类产生的选择压力之和，当单位质量的小麦产生的麦麸用作它用后，麦麸对我们人类产生的选择压力就会丧失，进而使得单位质量的小麦对我们人类产生的选择压力变小。

（二）生物激活或开发出利用新能量供体的能力

    1）丧失获取和利用原能量供体的能力

    有科学家提出，可能在几百万年前的一段时间里，大熊猫的祖先是以草类植物作为能量供体，这就使得大熊猫的祖先与其它草食性动物为了吃草而互相竞争。后来，一只在竞争中失败了的大熊猫，无奈之下啃咬了竹子，并因此存活了下来。由于当时以竹子作为能量供体的生物的种类相对比较少，大熊猫承受的来自其它以竹子作为能量供体的生物的竞争压力也就相对比较小。随着时间的推移，越来越多的大熊猫逐渐适应并选择竹子作为能量供体。在这个过程中，为了更好的适应竹子这种能量供体，大熊猫逐渐长出了极其强壮的有助于咀嚼竹子的磨牙，以及更适合消化竹子的消化系统。久而久之，大熊猫丧失了以草类植物作为能量供体的能力而进化成了主要以竹子作为能量供体的物种。

    2）仍保留获取和利用原能量供体的能力

    对于大熊猫、考拉等专食性动物，它们只吃一种食物，也就是说，只是一种能量供体的能量传递介体。当环境中能量供体的来源充足时，专食动物会生长的很好。但当能量供体来源受到影响时，很多专食者会被饿死，甚至有的物种会因此而灭绝。为了获取足以维持自身能量传递能力的能量，很多生物开发出了可以从多种高能物质中获取能量的能力，即可以介导多种物质的能量释放和传递。例如，北美浣熊能够以坚果、种子、水果、蛋类、昆虫、蛙类和虾类等为能量供体；黑猩猩能够以叶子、坚果、水果、白蚁、蜥蜴、鸟蛋等作为能量供体；猪獾能够以植物根茎、果实、蚯蚓、昆虫、鱼、蛙和鼠等为能量供体；野猪能够以野果、青草、块根、块茎和小动物等为能量供体。

    3）在不同的生长时期利用不同的能量供体

    生物在不同的生长发育阶段往往具有不同的能量传递能力，这就使得有些生物呈现出在不同的生长发育阶段利用不同能量供体的现象。这类生物主要是指进行变态发育的生物。例如，青蛙幼体，即蝌蚪，以植物作为能量供体，而成年青蛙则以各种昆虫等小动物作为能量供体；小菜蛾的幼虫以蔬菜的叶片作为能量供体，而成虫则以花蜜作为能量供体。

生物对能量受体获取能力的调整

（一）调整能量受体的利用率。

    ① 代谢过程的调整。例如，对于高等植物、高等动物和人来说，在氧气充足的情况下，主要进行有氧呼吸（指细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程），而在无氧或缺氧条件下，则进行无氧呼吸（指细胞在无氧或缺氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物质分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程），以暂时维持其生命活动。

    ② 改变能量受体与生物的接触概率。例如，人类在进入无氧环境（如太空或深海）中时，都需要携带氧气瓶。借助氧气瓶，瓶内几乎100%的氧气可以被我们利用，而如果将氧气瓶中的氧气释放入空气中，由于氧气分子在空气中的自由扩散，使得我们对原本储存在氧气瓶中的氧气的实际利用率要低很多。

（二）激活或开发出可以利用其它种类能量受体的能力。

    一些微生物，如地杆菌和希瓦氏菌，可以利用多种氧化性物质作为能量受体（电子受体），如Fe(III)、Co(III)、U(VI)、Tc(VII)、延胡索酸、腐殖质等。当多种能量受体同时存在时，这类微生物一般会优先选择最容易利用的能量受体。例如，水铁矿和磁铁矿都可作为地杆菌的能量受体。当水铁矿和磁铁矿同时存在时，水铁矿会优先接受地杆菌代谢产生的电子变成磁铁矿。随着水铁矿的逐渐耗尽（假设能量供体充足），磁铁矿逐渐成为地杆菌主要的能量受体。

生物对遗传能力的调整

    有些生物会通过调整增殖速度来调整能量传递能力。以大肠杆菌为例，大肠杆菌最主要、最普遍的繁殖方式是二分裂繁殖，即一个菌体通过分裂的方式变成两个相同的子代细菌，在合适的条件下，大肠杆菌每20分钟便可繁殖一代。假设有充足的能量供体、能量受体和生存空间，如果任大肠杆菌自由繁殖，1个细菌24小时便可繁殖72代，子代的数量为4722366500万亿个，约重4722吨；48小时则可产生2.2×1043个后代，重量约等于地球的4000倍。当然，细菌不可能无限制的增殖，随着能量供体的消耗，细菌的增殖速度在经过一段时间后会逐渐减慢，死亡细菌的数量也会逐渐增加。假设大肠杆菌单个个体之间的能量传递能力不变，在菌体数量增长期，大肠杆菌的能量传递能力就会随着菌体数量的增加而增强；在数量稳定期，大肠杆菌的能量传递能力也会随之稳定；在数量减少期，大肠杆菌的能量传递能力也会随之降低。

    除了微生物之外，很多动物也会通过调整增殖速度来调整该物种的能量传递能力。例如，风调雨顺时，草原上的草生长茂盛，以草作为能量供体的羚羊的种群数量就会增多，表现为羚羊的繁殖能力增强；如果遇到干旱，草的数量稀少，羚羊的种群数量也会随之减少，表现为羚羊的繁殖能力降低。

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