孙振钧：认识生态 | 能量与养分节选

动物和植物吸收养分与能量的例子在自界随处可见。看，一条鲉（scorpion fish）半掩在珊瑚礁边部的海沙中。之所以可以发现它的存在，是因为它的鳃盖在警觉地晃动。由于它的头看起来像极了覆盖海藻的石头，一些小虾聚集在上面，随着水流悠闲地游着。在珊瑚礁附近的一条小鱼看见了小虾，飞快地游过去吞食了小虾；接着鲉张开大嘴巴，以迅雷不及掩耳之势吞下了这条小鱼。然而，就在鲉要躲回沙中之时，珊瑚礁中又冲出一条长约2m的绿色海鳝（moray eel），用一口锐利如刀的牙齿紧紧地咬住了鲉，并把它吞入腹中

草本植物具有宽阔叶片及细长茎，生活在半日照雨林的地表层。我们很难理解这些生物为何能生活在如此黑暗的环境。然而，正如你所见，一小束强光穿透茂密的热带雨林树冠层，照射在树林下植物的一片叶子上，植物的光合作用机制便抓住这大好的机会。只不过数分钟的时间，植物便充分地利用了这豆大的太阳光。尽管这附近的一棵高耸巨树穿 透热带雨林树冠层，与森林中的其他巨树并肩而立，占据着比树林下的草本植物更有利的位置。然而，一株小爬藤悄悄地沿着树干快速地向上生长，缠绕着树干爬向有光之处。不久，这株爬藤便会制伏并杀死这棵巨树，使巨树成为爬藤的棚架。

无论在珊瑚礁、雨林还是废弃的角落，生物都在忙于寻找能量与养分。大部分生物会将能量及养分转移到后代身上。养分是生物生存的原材料，生物必须从环境中获得。各种生物利用的能量主要来自阳光、有机物或无机物。

  我们怎样将生物归类呢？我们一般根据它们在生物演化史中的地位，将其归类为脊椎动物、昆虫、针叶树以及兰花等等。不过，我们也可以根据营养（摄食）生物学［trophic（feeding）biology］来归类。其中，以无机物为碳和能量来源的生物被称为自养生物（autotroph）。自养生物又可分成两种类型，即光合型和化能合成型（chemosynthetic）。光合型自养生物（photosynthetic autotroph）以CO₂作为碳的来源，以阳光作为能量的来源，合成有机化合物（organic compound）—糖类、氨基酸和脂肪等含碳分子；化能合成型自养生物（chemosynthetic autotroph）利用 CO₂ 合成有机分子作为碳的来源，利用无机化合物— H₂S 作为能量的来源。异养生物（heterotroph）则利用有机分子为碳及能量的来源。

 原核生物（prokaryote）的营养多样性高于其他生物。原核生物是指细胞核或细胞器外没有膜包围的生物，包括细菌与古菌。古菌与细菌的同之处在于结构、生理与其他生物特征存在差异。尽管首次发现古菌的地方是极端环境，但目前已知古菌广泛分布于生物圈中，尤其是在海洋中。原生生物（protist）分为光合型和异养型。大部分植物是光合型，所有真菌与动物均为异养型。原核生物分为光合型、化能合成型及异养型三类，这使得原核生物成为生物圈中营养多样性最高的一类群。

关于原核生物营养多样性的最重要发现来自海洋原核生物研究。举例来说，蒙特雷湾海洋研究所（Monterey Bay Aquarium Research lnstitute）与得克萨斯大学医学院（University of Texas Medical School）的奥代德·贝雅（Oded Béjà）、爱德华·德隆（Edward Delong）组成的研究团队发现一种原核生物广泛分布在海洋中。这种生物可以利用光和细菌的视紫红质（rhodopsin）产生能量（Béjà et al.， 2000，2001）。视紫红质是一种能吸收光的色素，存在于动物的眼睛、细菌和古菌中。细菌与古菌内的视紫红质具有多种功能，可作为ATP合成中的质子泵。ATP合成是产生高能量分子的过程。一个有趣的发现是，细菌视紫红质的感光敏感性会根据当地的光线品质而有所变化。例如，在深海透明水体中，细菌视紫红质吸收的最强光为可见光谱中的蓝光；在浅海岸水体中，细菌视紫红质吸收的最强光为可见光谱中的绿光。以上这些研究和其他发现（Kolber et al.，2000 ；Béjà et al.，2002）快速地更新我们对生物圈运转的认识。

作（译）者简介：

孙振钧，中国农业大学生态系教授、博士生导师；联合国《世界生态》杂志高级顾问；美国俄亥俄州立大学客座教授；美国生态学会会员；国际生态工程学会会员；欧洲环境毒理与化学协会会员；国家绿色食品发展中心专家咨询委员会专家；欧盟ECOCERT国际生态有机食品国际检查员；国家环保总局环境影响评价专家（甲级证书，中国农业大学）；国家认可委ISO14000审核员；国家中长期科技发展规划农业专题专家组成员；国家863项目生物有机肥课题专家组专家；国家973重大基础前期研究课题组组长。

【纠错】责任编辑：孙振钧（译）