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能流进化论——生物相争,能流得利

已有 966 次阅读 2021-9-18 11:18 |个人分类:随想|系统分类:观点评述

鹬蚌相争,渔翁得利”比喻双方争执不下,两败俱伤,让第三者占了便宜。物种间竞争的能力取决于其生态习性、生活型和生态幅度等。具有相似生态习性的种群,在资源的需求和获取资源的手段上竞争都十分激烈,尤其是密度大的种群更是如此。在这里简单解析一下最常见的三种种间关系。

共生关系:两种生物生活存一起,相互有利,离开后一方或双方都难以生存的现象,如豆科植物和根瘤菌。在整个共生阶段,根瘤菌被包围在寄主质膜所形成的侵入线中,在寄主内合成固氮酶。豆血红蛋白就是二者的共生作用产物,植物产生球蛋白,而血红素则由细菌合成。豆血红蛋白存在于植物细胞的液泡中,对氧具有很强的亲和力,因此对创造固氮作用所必须的厌氧条件是有利的。在植物体内,细菌依赖于植物提供能量,而根瘤菌只能固氮而不能利用所固定的氮。所以豆科植物供给根瘤菌碳水化合物,根瘤菌供给植物氮素养料,从而形成互利共生关系。

竞争关系:两种生物生活在一起,相互争夺资源、空间等的现象。如杂草和农作物之间在养料和生存空间上的争夺。

合作关系:指生物共同生活存一起,彼此互为有利的生活关系,两者彼此分开后仍能独立生活,如寄居蟹和海葵。寄居蟹喜好在海中四处游荡,使得原本不移动的海葵随着寄居蟹的走动,扩大了觅食的领域。对寄居蟹来说,一则可用海葵来伪装,二则由于海葵能分泌毒液,可杀死寄居蟹的天敌,因此保障了寄居蟹的安全。

这三种关系是从生物的角度分析所得,可是如果从生物在自然界中的价值,或者说从能流的角度分析,就会发现,这三种关系其实就是一种关系,即合作关系。例如,根瘤菌与豆科植物之间的共生,使得豆科植物在介导特定区域的光能转化为更容易在自然界流动的热能时的转化效率更高,即根瘤菌增强了豆科植物的能量传递能力,进而增强了“光能→豆科植物→氧气”这一能量传递单元的能量平衡能力,符合自然界能流的需求。同理,豆科植物的存在也增强了根瘤菌的能量传递能力。

竞争关系也是如此。例如,草原上的草是牛和羊的共享能量供体,从牛或羊的角度看,二者对同一片草地上的草是一种竞争关系,但是从能流的角度看,草中的能量不但需要释放,而且还需要尽快的释放,它需要的是一种可介导其能量释放和传递的能力,而不是具体的物种。哪一种物种的能量传递能力越强,经其释放和传递的能量就越多,但总体看来,草中的能量会以牛、羊同时存在时的最大能量传递能力释放和传递其能量,也就是说,草不会因为牛的能量传递能力相对比较强,就只被牛吃。

总之,从能流的角度看,所有生物都在做一件事,就是驱动自然界中的能量分布相对均衡(详见备注),能流对生物能量传递能力的需求与生物的能量传递能力之间的矛盾是主要矛盾,生物之间的关系则是次要矛盾

注:生物的代谢活动使得自然界中分子量相对较高的物质转换为分子量相对较低的物质,难以释放和传递的化学能转化为相对更容易释放和传递的热能,特定区域内的物质分子可以在自然界中更宽广的范围内分布等。这些变化的结果便是,自然界中的能量分布相对更加的均衡。详情可见《隐藏的动力:生物在自然界中的价值》一书。




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