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能流进化论——能流之上的燕子低飞和蚂蚁搬家行为

已有 1182 次阅读 2021-11-10 10:44 |个人分类:能流进化论|系统分类:科普集锦

燕子低飞和蚂蚁搬家行为被认为是即将下雨的先兆,也是一种判断天气状况的自然常识。那么,这两种行为能否从能流进化论的角度给以解释呢?

能流进化论认为,生物是一种能量传递介体,其与能量供体(食物)和能量受体(环境中用以接收流经电子传递链的细胞代谢所产生的电子的氧化性物质,如氧气)组成的能量传递单元,即“能量供体→生物体→能量受体”,驱动了自然界中的能量流动,使自然界中的能量分布相对更加的均衡。热力学定律说明,自然界需要能量分布的相对均衡,这一需求是不以生物意志为转移的。因而,生物在自然界中的价值便是利于自然界中的能量分布相对更加的均衡,生物体的能量传递能力便是自然选择的依据。此外,能流进化论还认为,生物的进化是环境中的能量供体和能量受体对能量传递能力的需求与物种的能量传递能力能否满足环境所需之间矛盾的结果。

每当天气快下雨时,由于空中的水汽含量急剧增多,大多数昆虫翅膀沾湿,不能自由伸展和飞行,只能沿地面爬动或在近地面飞行。燕子所介导的能流可以用“昆虫→燕子→氧气”表示,昆虫的能量比氧气高,根据自然界对能量分布的需求,昆虫中的能量需要释放,即昆虫和氧气需要一种能量传递能力来消减二者之间的能势差。燕子可以将昆虫中的能量转化为相对更容易在自然界中传递的热能,因而具有自然界需要的能量传递能力。快下雨时,高空中的昆虫相对较少,因而,昆虫和氧气这两种具有能势差的物质对能量传递能力的需求就低,也就是对燕子的需求低,燕子通过减少数量来降低物种的能量传递能力,表现为燕子在高空的数量相对较少。反之,在近地面,昆虫数量相对更多,对燕子的能量传递能力的需求就更高,燕子通过增加群体数量来增强物种的能量传递能力以满足环境的需求,表现为燕子在近地面的数量相对更多。

对于蚂蚁而言,其介导的能流可以用“食物→蚂蚁→氧气”表示。蚂蚁的食物储存量和氧气的浓度决定了洞穴环境所需要的能量传递能力。当天气快下雨时,洞穴中储存着的食物量受天气影响相对较小,然而,由于空气中的水汽比较多,致使土壤环境相对更加的湿润,进而影响空气在土壤中的流通,致使洞穴中的氧气的浓度降低。在这种条件下(能量供体的量不变,能量受体的量减少),食物和氧气对蚂蚁能量传递能力的需求降低,蚂蚁通过减少群体数量来满足洞穴环境的需求,表现为蚂蚁搬出洞穴。通过改变能量受体而影响物种能量传递能力的现象在自然界中普遍存在,例如,狮子、老虎、豹子等食肉动作在捕获猎物时,最常用的动作就是锁喉和撕咬猎物的喉咙,以截断猎物的能量受体。

综上所述,燕子低飞和蚂蚁搬家行为在本质上都是自然环境对它们的能量传递能力进行选择的结果。




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