?光線對(duì)生命的意義

植物為什么是綠色？

花兒為什么這樣艷？

飛蛾撲火又為哪般？

生物的趨光性是為什么？

鳥類為什么會(huì)撞上大樓？

鯨魚又為什么會(huì)自殺？

這些看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題世界上卻沒(méi)有多少人真正知道，這些現(xiàn)象的背后有著奇妙的生物物理原理。要回答這些問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)试S我從從地球生命的早期開始。

在太陽(yáng)光能中，由于大氣層反射與太陽(yáng)電磁波的復(fù)雜作用，導(dǎo)致只有部分光能到達(dá)地球表面，這些光集中在波譜從紫外線到紅外線的波段，99%的波能引起人視覺(jué)。整個(gè)光譜波段對(duì)生命起作用的為波長(zhǎng)0.8微米~0.4微米，也即是所有能完全穿透大氣層的太陽(yáng)光。

圖片來(lái)源：拍信網(wǎng)

相對(duì)而言，紫外線為高能波，紅外線為低能波，其它高能波：χ射線，Β（鋇塔）射線，γ（伽瑪）射線，極少能射到地表。它們被厚厚的大氣層所阻擋。

所以生命體只有利用僅存的恒定光能，從紅外線～紫外線，生命體利用其中的紅外線為自己提供熱能，利用紫外線協(xié)助繁衍后代，這是因?yàn)樽贤饩€能量更高，它們照射時(shí)所引起的振動(dòng)能可以促進(jìn)細(xì)胞分裂。

所以經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)后，聰明的植物最后決定自己的顏色為綠色，這樣在光譜中，赤橙黃綠青藍(lán)紫，綠色距紅線與紫外線都是相等的距離，處于正中間！這樣植物能夠均衡的地全面吸收光能，同時(shí)也反射綠色光給動(dòng)物看到，好讓動(dòng)物吃掉植物的同時(shí)通過(guò)拉便幫助植物的種子到處播撒，這是和諧的社會(huì)化協(xié)作，奉獻(xiàn)自己就是幫助自己，如果不反射一點(diǎn)光線植物將會(huì)是黑色，那么它將在黑暗中孤獨(dú)終老，默默得死去，最終整個(gè)種族滅亡。我們?nèi)祟惪粗G色感覺(jué)舒服正是進(jìn)化自然選擇的結(jié)果，如果看著綠色難受人類早就難受死而不會(huì)進(jìn)化到現(xiàn)在了。

隨著地球早期植物生長(zhǎng)過(guò)程所排放的氧氣增多，近15億年時(shí)間里大氣中的氧氣急劇增加，氧氣與太陽(yáng)高能光子在空中再次發(fā)生反應(yīng)生成臭氧O?，隨著臭氧的增多，大氣中形成了臭氧層，臭氧層有一個(gè)特征，就是反射紫外線，而紫外線是植物繁殖的重要條件。隨著臭氧層加厚，紫外線大量減少，植物大批死亡，幸存下來(lái)的植物開始思考，它們想出了一個(gè)絕妙的辦法，這個(gè)辦法是生命進(jìn)化的重大事件。這個(gè)事件稱為植物開花事件。

為了生存就須有足夠的紫外線，于是絕境中的植物想出好辦法，開花！在繁殖季節(jié)開花，利用花辨組成一個(gè)凹型拋物面反射鏡，和微波雷達(dá)或喇叭一樣，通過(guò)拋物面形狀的花瓣反射太陽(yáng)光中的紫外線，將其聚焦在花蕊花粉部位，聚焦的高能紫外線照射在受精的花粉上，幫助受精卵的細(xì)胞分裂，這時(shí)聰明的植物已經(jīng)是熟練使用太陽(yáng)能的高級(jí)工程師了。

這時(shí)動(dòng)物也出現(xiàn)了高速分化，昆蟲為方便吃植物頂部的幼嫩部分，進(jìn)化出了翅膀，后來(lái)植物開花，昆蟲改吃花朵，為了保護(hù)花朵，植物想出另外一個(gè)辦法，分泌花蜜，后來(lái)昆蟲由于對(duì)花蜜的偏愛(ài)，自身發(fā)生了突變，口器變成了吸管，便于吸取更加可口的花蜜，昆蟲眼睛進(jìn)化也發(fā)現(xiàn)了花朵的秘密，能在遠(yuǎn)處看見(jiàn)花朵所反射的紫外線。這時(shí)植物發(fā)現(xiàn)了一件令自己也意想不到的好事，昆蟲傳粉比風(fēng)的效率更高。于是不同物種結(jié)成進(jìn)化中的伙伴關(guān)系，又是社會(huì)化的動(dòng)植物大協(xié)作！

花朵分泌更多的花蜜，以感謝昆蟲的受粉功勞。為了便于昆蟲發(fā)現(xiàn)自己，花朵越開越艷（這就是花兒為什么這樣艷的答案），花蜜使花朵得以保全，紫外線的收集沒(méi)有被破壞，并且由于昆蟲參與植物繁殖，效率反而大大提高！植物開花使得昆蟲也完全明白紫外線，它朝反射紫外線的地方飛去準(zhǔn)有花蜜。昆蟲牢牢地記住這一點(diǎn)并把秘密遺傳給后代。

蜘蛛先是不清楚昆蟲與花朵的構(gòu)當(dāng)，為了吃到更多的昆蟲就必須展開對(duì)昆蟲的研究。于是它們開始思考，一些沒(méi)有耐心的蜘蛛放棄研究工作，另一些就堅(jiān)持下去，后來(lái)堅(jiān)持不懈的研究有了回報(bào)，蜘蛛破譯了昆蟲的秘密。于是它們向植物學(xué)習(xí)也撐握了反射紫外線的技術(shù)，它們?cè)诰W(wǎng)上涂上反射紫外線的物質(zhì)，于是動(dòng)腦筋的蜘蛛終于有回報(bào)，它們成功了！坐等食物送上門來(lái)，因?yàn)樵S多時(shí)候粗心的昆蟲把蜘蛛網(wǎng)反射的紫外線當(dāng)作了花朵，饑餓的昆蟲想用餐，不幸的它卻成了蜘蛛的點(diǎn)心！那些沒(méi)有耐心研究的蜘蛛就這樣被自然淘汰了。

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紫外線減少事件幾百萬(wàn)年過(guò)去了，幸存的地球生命也適應(yīng)了這種改變，其中包括細(xì)菌等微小生命。但是當(dāng)紫外線急劇增加，它們便受不了，大量紫外線會(huì)振碎它們的肌體結(jié)構(gòu)。最后人類也破譯了這個(gè)秘密，于是醫(yī)院用紫外線殺菌消毒。這是人類比植物遲20億年才掌握的知識(shí)。

接著我們?cè)僬f(shuō)飛蛾撲火的原理。

我們對(duì)昆蟲的趨光性有的時(shí)候是誤讀，特別是飛蛾撲火！我們以為是昆蟲喜歡追逐光明，其實(shí)這是數(shù)千年的誤解，要不它們?cè)趺床积R刷刷朝著太陽(yáng)月亮飛？就會(huì)飛的昆蟲來(lái)說(shuō)，有一種解釋是這樣：昆蟲并不是正對(duì)著光源飛過(guò)去，它只是利用光線來(lái)導(dǎo)航。

月光或太陽(yáng)光基本上是平行光，昆蟲只要確保自己的飛行方向與光線之間的夾角為固定值，那么它的飛行路線就是直線。億萬(wàn)年來(lái)，昆蟲就是利用這一原理為自己導(dǎo)航的。

但是人類出現(xiàn)后，夜間的點(diǎn)光源越來(lái)越多，點(diǎn)光源發(fā)出的光不是平行光，昆蟲不知道，它們還以為是天上的星星，繼續(xù)按照「飛行方向與光線夾角為固定值」的方式導(dǎo)航，飛行路線就不再是直線，而變成了等角螺線，盤旋著趨向光源。

當(dāng)然這只是解釋了一種情況。

生物的本能是向自己能看得到或能看得清的目標(biāo)前進(jìn)，所以在白天光照條件好的時(shí)候，任何動(dòng)物都不會(huì)奔著最強(qiáng)的光源（如太陽(yáng)）而去，而是各自在視覺(jué)良好的條件下尋找自己感興趣的目標(biāo)，動(dòng)物感興趣的目標(biāo)首先是食物。

光可以分很多種，不是所有的昆蟲都趨光，也不是所有的光昆蟲都會(huì)趨。蚜蟲趨黃色，它認(rèn)為那是它的食物——黃色的花朵或嫩芽。大部分蛾子都是晚上活動(dòng)，白天太陽(yáng)一出就躲起來(lái)，不躲起來(lái)就被鳥吃掉了。

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只有在夜間，什么都看不清的時(shí)候，少數(shù)或唯一能看清的東西（光源）才會(huì)成為獨(dú)一無(wú)二的、本能首選的目標(biāo)。這叫趨光性。

所以飛蛾撲火從兩方面可以解釋：

1、火焰發(fā)出了紫外線讓飛蛾以為是花朵所以撲過(guò)去吃花蜜；

2、飛蛾誤認(rèn)為火光是星光，讓它以為自己相對(duì)“星星”在直線飛，實(shí)際它是在繞著火光螺旋形地飛，越飛螺旋線越小最后繞進(jìn)火焰里。

由光線給動(dòng)物導(dǎo)航的理論也可以解釋鳥群夜間撞到城市的高樓死亡和鯨魚自殺之謎。

在自然界的鳥類大腦中也像撲火的飛蛾一樣沒(méi)有對(duì)人類燈光的記憶和認(rèn)識(shí)，夜間飛行的鳥把城市的燈光當(dāng)成了星光，它們還以為是和星光成固定角度在直線飛行呢，等看到是大樓的墻壁時(shí)高速飛行的鳥已經(jīng)剎不住車了，“車禍”發(fā)生了。

鯨魚自殺之謎也許同樣可以用這個(gè)理論來(lái)解釋，鯨魚也把岸邊城市的燈光當(dāng)成了星光，它們也在靠著這星光在導(dǎo)航，等擱淺時(shí)它們已經(jīng)失去了海水的浮力，被自己巨大的身軀給壓死了。這也許是鯨魚自殺大多發(fā)生在夜間的原因。