2007年8月7日 星期二

生物大哉問 -- 閃電對生物的重要性有哪些?

今年的颱風都還沒有造成台灣陸地的傷害,但是接連兩個颱風所帶來的雲層、水氣相當豐沛,因此這幾天都可能是下雨的日子。

下雨,常常伴隨著閃電的發生。

我很喜歡站在窗邊看著外面一邊下著大雨一邊傳來閃電及其發出的隆隆雷聲。看著一道道閃光劃過天際,一面讚嘆那種雷霆萬鈞的景象,一方面倒也擔心著會不會被閃電給擊中,畢竟我弟及好友冠帆、喜青都有被雷擊的經驗 (喜青還被雷擊兩次)。

研究閃電的科學家說,每一秒鐘在地球上約有 100 次閃電發生。這麼頻繁的自然現象,除了看起來非常美麗,除了會打死人之外,是不是會對生物有什麼重要的影響呢?

嗯,其實在國一的生物課中我們有稍微提到閃電對於生物的重要性喔。但有哪些呢? 如果想不起來,就把上下兩冊生物課本拿出來查閱吧。:) 很多大學教授喜歡出 Open Book 的考試方式,什麼是 Open Book?就是你在考試的時候是可以打開書找答案的。現在大家也可以翻書回答問題,先體會一下當大學生的樂趣嘍!:)

你有了自己的答案了嗎?那麼就來看看我提供的答案吧:

生物起源

我們知道最早對地球充滿了岩石、岩漿等等無生物,但是生物究竟是打從哪兒冒出來的呢?

有宗教信仰的人說生物是由神所創造的 (神創論);也有人觀察腐肉生蛆,說生物就是會自己產生出來 (生源論。不過你祇要在把肉裝在罐子內,讓蒼蠅接觸不到肉就不會有蛆了。所以蛆不是自己長出來,而是因為有蒼蠅來下蛋。)

不論是神創論或是生源論都沒辦法提供一個讓人滿意的解釋,這個問題一直到米勒 & 尤里做了實驗之後,我們才得到關於生物起源這個問題一個可能的答案。

米勒 (Miller) 和尤里 (Urey) 在一個密閉的實驗裝置中放入模擬的原始大氣,並通以強電流模擬原始地球發生閃電時的情形。他們發現通電之後,這個密閉的實驗裝置中會產生有機物,因此推論原始的地球從無生物到出現生物的過程,閃電可能扮演了一個重要的角色。

臭氧層讓生物得以登上陸地

原始大氣中並無 O2 (氧氣) 的存在,後來藍綠藻等可以進行光合作用的生物出現,使得大氣成份慢慢發生改變,漸漸的累積了許多比例的 O2 (佔大氣組成 21%)。高空中的 O 2 經由閃電作用而轉變成為 O3 (臭氧) ,並累積於距離地表約 10Km 的高空中。

在四億年前,距離地表約 10Km 的大氣層累積了足夠的臭氧 ,成為一層特殊的大氣組成 (被稱為臭氧層)。臭氧層的出現,使得紫外線無法大量照射到地球表面,使得四億年前植物與動物都能來到地面上討生活。

在臭氧層出現之前,如果有生物想要離開海洋到地面討生活,都會因為照射高量的紫外線而造成 DNA 突變而造成死亡。自從臭氧層出現後,生物才有機會離開海洋來到地面。而臭氧就靠著閃電而得以生成,因此閃電造就了生物到陸面生活的基本環境。

讓生物獲得含氮有機物

閃電使 N2 (氮氣) 轉變成為 NO 及 NO2 (固氮作用),經雨帶至地面供植物利用,動物再經由食用植物而獲得所需的硝酸鹽。

但是在 NO 與 NO2 尚未被雨帶至地面前,它們在混雜在空氣之中,提供了另一個重要的功能:維持地球的溫度。

NO 與 NO2 都是重要的溫室氣體,它們與其他溫室氣體共同使地球的溫度維持在一個穩定的狀態而不致於過冷、不適合生物生存。

森林的自然演替

閃電造成的森林大火是生物演替的重要動力。

延伸問題

嗯,你找到的內容與上面提供的參考答案一不一樣啊?好,最後再問:『如果從今天開始,這個世界上再也沒有閃電,世界會有什麼樣的改變?』

沒有標準答案,但是可以當作思考體操來想一想喔。

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