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第三章 光合作用太阳的召唤（第2页）

每一层都会损失一些能量，因为没有任何一种形式的呼吸作用的效率是百分之百。

事实上，有氧呼吸对能量的使用效率大约是40%，而其他形式的呼吸作用（比如用铁或用硫来代替氧气）的效率则少于10%。

也就是说，如果不使用氧气的话，只消经过两层食物链，能量就会减少到初始能量的1%，而使用氧气的话，要经过六层食物链才会达到相同的损耗。

换句话说，唯有有氧呼吸才能支撑多层食物链。

食物链经济学带给我们的教训是，猎食者只可以生活在有氧的世界，而没有氧气的话它们根本负担不起猎食生活。

猎食一定会造成军备竞赛，使猎食者与猎物两者逐渐升级。

硬壳用来对抗利齿，伪装可以欺瞒眼睛，而增大的体积既能威吓猎食者，也能威吓猎物。

有了氧气，它们才负担得起猎食行为和更大的体积。

氧气不只让大型有机生物可以存活，更重要的是让它们有可能出现。

氧气直接参与大型生物的建造。

让动物具有力量的蛋白质是胶原蛋白，是结缔组织的主要成分。

不管是钙化的结缔组织如骨骼、牙齿和硬壳，或者是“**的”

结缔组织，如韧带、肌腱、软骨和皮肤，全都包含胶原蛋白。

胶原蛋白可说是哺乳类动物体内含量最丰富的蛋白质，占了全身蛋白质的25%。

就算离开脊椎动物的世界，胶原蛋白也是贝壳、角质、甲壳和纤维组织的重要成分，它们构成了整个动物世界各式各样的“胶水与绷带”

。

胶原蛋白的成分十分独特，它需要自由的氧原子把相邻的蛋白质纤维连接起来，让整个结构可以承受较高的张力。

自由氧原子参与其中，意味着只有在大气中的氧气含量宽裕的情况下，才有可能制造胶原蛋白，因此需要硬壳与骨骼保护的大型动物，也只有在这种情况下才有可能出现。

这或许就是大约在5.5亿年前的寒武纪，化石记录中忽然出现大量大型动物的原因，当时正好是地球含氧量飙升之后不久。

胶原蛋白对氧气的依赖像是个意外。

为什么碰巧是胶原蛋白？为什么不是其他不需要氧原子的东西？氧气究竟是产生力量不可或缺的要素，还是偶尔不小心掺杂进去后，就从此留了下来？我们并不知道准确的答案，不过让人讶异的是，大型植物也需要用氧气构成木质素聚合物，以支持它们巨大又强韧的结构。

木质素的化学成分十分杂乱，但它也要靠氧元素把许多条长链交联在一起。

要打断木质素的结构十分困难，这就是木头如此坚硬而难以腐朽的原因。

造纸业也需要费力地把木质素从木浆中移除才能造纸。

如果把木质素从树木中移除的话，所有的树都会变得弱不禁风，会因无法支撑自己的重量而倒塌。

因此，没有氧气就没有大型动植物，不会有猎食行为，不会有蓝天，或许也不会有海洋，或许就只剩下灰尘与细菌，再无其他。

毫无疑问，氧气是世上最最珍贵的代谢垃圾了。

然而老实说，代谢氧气是件难以置信的事，因为不管在地球上、火星上或宇宙的任何一个角落，光合作用都可以不依赖氧气而进化出来。

不过如此一来，很可能所有生命就算变得复杂，也只能停留在细菌等级，而我们或许只是茫茫细菌世界里某种有感知的生物而已。

呼吸作用是造成氧气没有持续堆满大气的原因之一。

呼吸作用和光合作用完全相反，且势均力敌。

简单来说，光合作用利用太阳能使两个简单的分子——二氧化碳和水结合产生有机分子；而呼吸作用完全相反，它燃烧有机分子（也就是食物）释放出二氧化碳和水，与此同时产生能量来支持我们生存。

因此也可以说，我们所有的能量都来自食物中释放出来的一缕阳光。

光合作用和呼吸作用不只反应过程相反，从全球平衡的角度来看也是如此。

如果没有动物、真菌和细菌用呼吸作用燃烧植物的话，那空气中的二氧化碳应该在很久以前就被光合作用消耗殆尽，转换成生物质了。

这样的话所有的活动都会戛然而止，只剩下缓慢的降解或者火山活动会释放出少许的二氧化碳。

然而真实世界并非如此。

实际情况是，呼吸作用会烧光植物存起来的有机分子，从地质学的时间尺度来看，植物仿佛在一瞬间灰飞烟灭。

这会造成一个极为严重的后果，那就是所有光合作用释放出来的氧气都会被呼吸作用消耗光。