為地球上生命機(jī)器繞緊弦的是光合作用,。地球上有一些自由能的來(lái)源火山或溫泉的熱量,,地殼中某些元素的放射性,然而這些來(lái)源必竟是稀少而分散的,。地球上生物的普遍分布是與從地球以外供應(yīng)的,、極為豐富的自由能來(lái)源緊密聯(lián)系的,這種自由能就是從太陽(yáng)輻射到地球上的日光能,,植物的光合作用是把日光給生命之鐘繞緊弦的過(guò)程,。
從植物的光合作用中看到,熱力學(xué)一定律在廣泛的范圍內(nèi)可得到證實(shí),,生命活動(dòng)的能量來(lái)自光能,。熱力學(xué)第二定律認(rèn)為,這是不可能的,。生活的有機(jī)體不能違反熵的原則,,不可能不付出任何代價(jià)地從無(wú)序狀態(tài)產(chǎn)生有序狀態(tài),其結(jié)果只能是熵的增加,,除了某些細(xì)菌以外,,所有生物的生命活動(dòng)所需的自由能都來(lái)自光合作用的逆轉(zhuǎn)。
人們時(shí)常談到“有機(jī)物質(zhì)的含能量”,,這是一種草率的說(shuō)法,。燃燒能不能在有機(jī)物質(zhì)中利用,而在有機(jī)物質(zhì)+氧的系統(tǒng)中才有用,,為了給生命過(guò)程提供能量,,有機(jī)物質(zhì)和氧(兩者都從光合作用中產(chǎn)生)必須有機(jī)會(huì)進(jìn)行逆反應(yīng),即光合作用的逆轉(zhuǎn)。這個(gè)逆反應(yīng)就是呼吸作用,,這是一個(gè)緩慢的,、有節(jié)制的燃燒,沒(méi)有氧氣的生命活動(dòng)即無(wú)氧生活,,只存在于某些不需氧,、而能從化學(xué)反應(yīng)中取得能量的微生物中。
生物可以利用從食物(動(dòng)物)得到的物質(zhì),,或者它們自己由二氧化碳和水合成的物質(zhì)(植物)作為呼吸基質(zhì),,后者稱(chēng)之為內(nèi)源呼吸但是有不少植物也可利用外界供給的有機(jī)物質(zhì)(食肉植物甚至可以消化昆蟲(chóng)!)這是外源呼吸。動(dòng)物只可能有外源呼吸,。從化學(xué)反應(yīng)總結(jié)果看,,呼吸作用是光合作用的逆轉(zhuǎn),這兩個(gè)過(guò)程不同之處在于,,一個(gè)物質(zhì)向高能位轉(zhuǎn)運(yùn),,因而需要由外界供應(yīng)大量的自由能;而另一個(gè)是物質(zhì)由高能位走向低能位,,不需要這種供應(yīng),。
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