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生命如何在极端的环境条件下生存?

少儿编程网2021-09-24 14:46:53儿童科普文章 人已围观 来源:少儿编程 -用户投稿

简介据国外媒体报道,无论是在火山这样炎热的地方,还是像地球两极那样的严寒之地,生命都可以找到生存的机会。在这些极端环境中生长的生物体被称为嗜极生物(extremophiles)。它们的身体演化出了一些独特的适应能力,可以在这些极端的环境下生存。  地球是广阔的。从炙热的沙漠到冷峻的冰川,再到全球各地纷繁复杂的生态环境,几乎所有地方都有一个共同点——生命。尽管人类无法舒适地在南极洲或撒哈拉沙漠生活,但这

  据国外媒体报道,无论是在火山这样炎热的地方,还是像地球两极那样的严寒之地,生命都可以找到生存的机会。在这些极端环境中生长的生物体被称为嗜极生物(extremophiles)。它们的身体演化出了一些独特的适应能力,可以在这些极端的环境下生存。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  地球是广阔的。从炙热的沙漠到冷峻的冰川,再到全球各地纷繁复杂的生态环境,几乎所有地方都有一个共同点——生命。尽管人类无法舒适地在南极洲或撒哈拉沙漠生活,但这并不意味着没有生命可以在那里生存。你可能会惊讶地发现,在地球上一些**奇怪、**恶劣、似乎**不适宜生命存在环境中,也有许多生物在顽强生活着。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  生命的形成需要什么?rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  为了生存,所有生命都需要满足一些基本的需求,包括水(或某些溶剂)、能量来源和基本的生物分子,如碳水化合物、蛋白质、脂肪和核酸(DNA)等。如果这些基本需求无法满足,生物体就没有足够的资源来生长,或是产生能维持生存的能量。因此,在每一种恶劣的环境中,生物都要具备能满足这些需求的适应能力。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  但这还不是全部!为了更有利于生长,生物体需要进一步适应环境。这就相当于当你住在寒冷的国家时,就很有必要穿多一件毛衣。你可能会获得水、食物和住所等生存要素,但有了这件毛衣,你肯定会比没有毛衣过得更舒服。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  生物如何在寒冷中生存?rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  对于微生物和动物,无论它们多么聪明,都无法为自己编织一件保暖的毛衣。相反,在漫长的进化过程中,它们发展出了神奇的适应能力。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  以生活在世界**寒冷大陆上的企鹅为例。它们的身体天生就有保温的功能;它们的静脉缠绕在动脉上,使动脉内的血液保持略微温暖。**重要的是,当它们潜入寒冷的海水中捕猎时,它们的心率会降低15%,这有助于身体保存更多的能量,而这些能量又可以用来使身体产生更多的热量。甚至它们身上的羽毛也是密密麻麻地重叠在一起,保护它们免受刺骨的寒风和冰冷海水的侵袭。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  其他北极动物,如北极熊、海豹和北极狐等,也有类似的特征。它们有更厚的皮毛,身体能产生更多的热量。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  许多微生物也适应了在极端寒冷的环境中生存,它们被称为嗜冷微生物。这些微生物会产生果冻状的糖类物质,被称为胞外多糖,起着保护功能。一些细菌和真菌甚至制造抗冻蛋白,这些蛋白质能降低了水的冰点,使细胞内的水分不致结冰,从而避免了冰晶生长造成的破坏。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  生物体如何在高温下生存?rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  那么,有没有嗜热的生物?在沙漠、火山附近和温泉里,生活着种类繁多的生物。它们是如何在高温环境下生存下来的?rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  对于生活在极端炎热气候下的生物,**重要的生存能力显然是保持水分。**著名的例子便是骆驼,它们在不喝水的情况下也能存活长达7个月。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  一个常见的误解是骆驼在驼峰中储存水分,但事实并非如此。驼峰实际上是由很多脂肪组织组成的,当它们找不到其他食物时,就会把这些脂肪组织作为替代性的食物来源。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  相比绝大多数生物,骆驼需要的水量更少。它们的血细胞可以储存更多的水分,其皮毛也可以防止出汗和流失水分。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  仙人掌可以通过在茎部储存水分,以及刺状的叶子来防止水分通过蒸腾流失,以此来适应沙漠环境。它们的根很细,但覆盖的范围很广,这使它们能够吸收周围环境中可能寻找到的少量水分。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  微生物在沙漠中生存的方式是几乎整年不活动,除了下雨的时候。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  除了沙漠,微生物甚至可以在热液喷口附近生存。这些喷口是位于海洋深处的小型裂缝,大约122摄氏度的热水源源不断地从这些裂缝中泵出。生活在热液喷口或火山等地方的微生物被称为超嗜热生物。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  超嗜热生物的细胞膜更有柔韧性,流动性更强,使得较高温度的水可以更快地进出细胞膜。丁酸栖高温菌(Hyperthermus butylicus)和坎德勒氏甲烷嗜热菌(Methanopyrus kandleri)是超嗜热生物中研究较多的两个例子。 rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  可以想象,在海底深处或火山附近很难获得富含能量的营养物质。因此,这些微生物通过化学反应利用它们周围的元素,以产生生存所需的能量。例如,某些微生物可以利用硫、铁、甲烷或氢来产生能量,它们被广泛地称为化能合成微生物。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  生命还能在哪里生存?rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  除了那些炎热和寒冷的地区,地球上还有很多其他地方的环境条件同样恶劣,但仍然充满了生命。这些环境包括极端pH环境或极高盐含量的环境,如死海。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  在一些矿井附近,我们偶尔会发现被称为矿井排水的水体,其酸性极强。岩石中的酸性元素,如硫化铁等,会与氧气和水反应,使这些水体呈酸性。这种酸性很强,甚至可以溶解重金属。大型动物无法在这样的有毒环境中生存,但微生物可以。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  这些微生物被称为嗜酸生物,如醋酸醋杆菌(Acetobacter aceti),它们能通过在体内产生稍微多一点的碱性蛋白质并泵出质子(氢离子)来维持pH水平。这种能力有助于中和环境的酸性。**重要的是,组成嗜酸生物细胞的蛋白质碱性更强,同样有助于中和它们周围的酸性环境。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  对于喜碱性的微生物而言,情况恰好相反。它们会向体内泵入氢离子以中和环境的碱性,它们的细胞蛋白质也更偏向酸性。rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  即使是海洋**深、**黑暗的地方也能孕育生命。在地壳下10公里的地方,也有微生物适应了没有阳光和缺乏空气的生活。甚至在非洲金矿地下3公里处挖掘出来的岩石上,也发现了特殊的生命形式!rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  结论rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  读完这篇文章,你一定在想,“哇,生命真的可以在任何地方生存!”正是这种想法让科学家们对外星生命感到困惑。也许在月球、火星或其他太阳系天体上,可能存在着某些尚不为人知的生命形式。当然,我们不可能是宇宙中**的生命形式,对吧?rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  诚然,能够在如此恶劣的环境中生存的大多是微生物。对于像动物这样的复杂生命形式而言,在极端的温度和压力下生存是更加困难的挑战。理论上,任何有水(或类似溶剂)和能源的行星都应该能够维持生命。科学家已经对极端微生物及其生存机制进行了大量研究,如果能**终破解它们的生存密码,或许就能解释其他生命形式会如何在宇宙的其他地方生存。当然,我们不知道那里的生命是否会像地球上的生命一样,但可以肯定的是,它们会一样有趣!rcL少儿编程网-https://www.pxcodes.com

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