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光线对于生命体有什么重要意义?

植物为什么是绿色?

花儿为什么这样艳?

飞蛾扑火又为哪般?

生物的趋光性是为什么?

鸟类为什么会撞上大楼?

鲸鱼又为什么会自杀?

这些看似简单的问题世界上却没有多少人真正知道,这些现象的背后有着奇妙的生物物理原理。要回答这些问题,请允许我从从地球生命的早期开始。

在太阳光能中,由于大气层反射与太阳电磁波的复杂作用,导致只有部分光能到达地球表面,这些光集中在波谱从紫外线到红外线的波段,99%的波能引起人视觉。整个光谱波段对生命起作用的为波长0.8微米~0.4微米,也即是所有能完全穿透大气层的太阳光。

相对而言,紫外线为高能波,红外线为低能波,其它高能波:χ射线,Β(钡塔)射线,γ(伽玛)射线,极少能射到地表。它们被厚厚的大气层所阻挡。

所以生命体只有利用仅存的恒定光能,从红外线~紫外线,生命体利用其中的红外线为自己提供热能,利用紫外线协助繁衍后代,这是因为紫外线能量更高,它们照射时所引起的振动能可以促进细胞分裂。

所以经反复试验后,聪明的植物最后决定自己的颜色为绿色,这样在光谱中,赤橙黄绿青蓝紫,绿色距红线与紫外线都是相等的距离,处于正中间!这样植物能够均衡的地全面吸收光能,同时也反射绿色光给动物看到,好让动物吃掉植物的同时通过拉便帮助植物的种子到处播撒,这是和谐的社会化协作,奉献自己就是帮助自己,如果不反射一点光线植物将会是黑色,那么它将在黑暗中孤独终老,默默得死去,最终整个种族灭亡。我们人类看着绿色感觉舒服正是进化自然选择的结果,如果看着绿色难受人类早就难受死而不会进化到现在了。

随着地球早期植物生长过程所排放的氧气增多,近15亿年时间里大气中的氧气急剧增加,氧气与太阳高能光子在空中再次发生反应生成臭氧O?,随着臭氧的增多,大气中形成了臭氧层,臭氧层有一个特征,就是反射紫外线,而紫外线是植物繁殖的重要条件。随着臭氧层加厚,紫外线大量减少,植物大批死亡,幸存下来的植物开始思考,它们想出了一个绝妙的办法,这个办法是生命进化的重大事件。这个事件称为植物开花事件。

为了生存就须有足够的紫外线,于是绝境中的植物想出好办法,开花!在繁殖季节开花,利用花辨组成一个凹型抛物面反射镜,和微波雷达或喇叭一样,通过抛物面形状的花瓣反射太阳光中的紫外线,将其聚焦在花蕊花粉部位,聚焦的高能紫外线照射在受精的花粉上,帮助受精卵的细胞分裂,这时聪明的植物已经是熟练使用太阳能的高级工程师了。

这时动物也出现了高速分化,昆虫为方便吃植物顶部的幼嫩部分,进化出了翅膀,后来植物开花,昆虫改吃花朵,为了保护花朵,植物想出另外一个办法,分泌花蜜,后来昆虫由于对花蜜的偏爱,自身发生了突变,口器变成了吸管,便于吸取更加可口的花蜜,昆虫眼睛进化也发现了花朵的秘密,能在远处看见花朵所反射的紫外线。这时植物发现了一件令自己也意想不到的好事,昆虫传粉比风的效率更高。于是不同物种结成进化中的伙伴关系,又是社会化的动植物大协作!

花朵分泌更多的花蜜,以感谢昆虫的受粉功劳。为了便于昆虫发现自己,花朵越开越艳(这就是花儿为什么这样艳的答案),花蜜使花朵得以保全,紫外线的收集没有被破坏,并且由于昆虫参与植物繁殖,效率反而大大提高!植物开花使得昆虫也完全明白紫外线,它朝反射紫外线的地方飞去准有花蜜。昆虫牢牢地记住这一点并把秘密遗传给后代。

蜘蛛先是不清楚昆虫与花朵的构当,为了吃到更多的昆虫就必须展开对昆虫的研究。于是它们开始思考,一些没有耐心的蜘蛛放弃研究工作,另一些就坚持下去,后来坚持不懈的研究有了回报,蜘蛛破译了昆虫的秘密。于是它们向植物学习也撑握了反射紫外线的技术,它们在网上涂上反射紫外线的物质,于是动脑筋的蜘蛛终于有回报,它们成功了!坐等食物送上门来,因为许多时候粗心的昆虫把蜘蛛网反射的紫外线当作了花朵,饥饿的昆虫想用餐,不幸的它却成了蜘蛛的点心!那些没有耐心研究的蜘蛛就这样被自然淘汰了。

紫外线减少事件几百万年过去了,幸存的地球生命也适应了这种改变,其中包括细菌等微小生命。但是当紫外线急剧增加,它们便受不了,大量紫外线会振碎它们的肌体结构。最后人类也破译了这个秘密,于是医院用紫外线杀菌消毒。这是人类比植物迟20亿年才掌握的知识。

接着我们再说飞蛾扑火的原理。

我们对昆虫的趋光性有的时候是误读,特别是飞蛾扑火!我们以为是昆虫喜欢追逐光明,其实这是数千年的误解,要不它们怎么不齐刷刷朝着太阳月亮飞?就会飞的昆虫来说,有一种解释是这样:昆虫并不是正对着光源飞过去,它只是利用光线来导航。

光线对于生命体有什么重要意义?

月光或太阳光基本上是平行光,昆虫只要确保自己的飞行方向与光线之间的夹角为固定值,那么它的飞行路线就是直线。亿万年来,昆虫就是利用这一原理为自己导航的。

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