加入时间:2024-07-26 18:17 访问量:335 信息来源: 大自然探索 2024年6期
冬天的第一场大雪拉开了严冬的序幕,为了应对寒冷和食物匮乏,自然界中的动物大多选择进入蛰伏或冬眠状态。
在入冬前的秋季,棕熊就开始为冬眠储存能量了,其间,它们每天要花至少15个小时觅食,努力寻找水果、蜂蜜和鲑鱼,急于养肥自己,为度过漫长的冬天做准备。
在整个冬眠期间,棕熊不吃不喝,完全靠囤积的脂肪度过寒冬,只会偶尔醒来几次。春天,苏醒的棕熊爬出冬眠的洞穴,此时的它无比消瘦,全然没有了冬季的浑圆体态。
据统计,一头成年棕熊在冬眠期间要消耗掉73千克脂肪。
你一定没见过油滴滴的土豆和莲藕,这世界上也没有肚子里满是淀粉的动物。脂肪是动物重要的储能物质,但植物更倾向用淀粉储存能量。是什么造成了动植物在储能物质上的不同?
动物储能:糖原和脂肪
脂肪是最高效的储能物质,代谢1克脂肪能产生约38千焦的热量,而1克淀粉只能提供约17千焦的热量。用脂肪储能,能让动物(包括你我)在有限的身体内部空间里储存尽可能多的能量。
虽然脂肪的储能效率高,但真到需要能量的时候,脂肪里的能量转化成葡萄糖的速度太慢。为了确保能量供应顺畅,动物会以糖原的形式,将用不完的葡萄糖储存在肌肉和肝脏中。比起脂肪,糖原转化成葡萄糖的速度就快多了。
在一般情况下,人体内储存的糖原足以提供人体一天活动所需的能量。脂肪和糖原,这一慢一快的两种储能物质相互配合,保证了动物的正常活动。
植物储能:以淀粉为主
虽然脂肪的储能效率高,植物也会为种子提供脂肪(例如松子),但植物更偏好使用淀粉来储存能量。这是因为,一方面,脂肪不如淀粉稳定;另一方面,合成脂肪比合成淀粉需要更长的反应步骤,并消耗更多能量。
植物会将光合作用产生的葡萄糖聚合成颗粒状的高分子淀粉,其化学稳定性比脂肪高得多,更容易保存。
因此,对许多植物来说,淀粉是更好的储能选择。例如,许多植物每两年才开一次花,贝叶棕甚至约40年才开花(且一生只开一次花),开花需要消耗大量能量,因此这类“慢性子”植物每年都会在体内储存一些淀粉,然后在开花时一次性使用。比脂肪更耐储存的淀粉在此时就发挥了作用,如果植物选择脂肪来储能,说不定脂肪早就氧化完了。
植物在韧皮部和木质部中都存储有少量淀粉,但这些部位并不是真正的“粮仓”。植物几乎都选择用根或地下茎来储存淀粉。甜菜、胡萝卜等植物的粗大肥厚的根部,以及土豆、山药的块茎都富含淀粉;仙人球将水储存在地上的多肉茎中,而将淀粉储存在地下的膨大根部中……植物将它们的食物储备在地下,让饥饿的动物难以发现。土壤提供了比空气更稳定的环境——土壤的温度变化比空气小得多,同时还能提供合适的湿度,这些条件都有利于淀粉长期保存。
土豆细胞里的淀粉颗粒
动植物会根据自身需求,选择合适的能量储存物质。动物需要活动,因此需要高效轻便的储能物质;而植物则偏好稳定性。
不只是动植物需要考虑适合自身的储能方案,连我们人类在新能源发展过程中,也会考虑将二氧化碳转化为淀粉或生物质柴油来储存多余能量。看来,储能物质怎么选,还得具体问题具体分析。