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进食阶段
为了将食物中的能量释放出来,动物必须将食物“粉碎”。这需要氧气的介入,这和促使物体燃烧,也就是产生火的化学变化是一致的。火能迅速释放大量能量,并足以产生危险的后果——如果动物使用这种方式获取能量,它们的身体就会从内部开始被煮熟。因而,它们通过一系列小心控制的步骤来释放能量,不至于产生大量热量。这种释放能量的方式使用氧气,发生在细胞内部,所以称为细胞呼吸。动物并不是唯一会呼吸的生物——动物消化食物时,所有活着的细胞就发生呼吸作用。植物细胞也会呼吸,它们通过光合作用制造食物,再在能量供应水平较低时分解它们,以获得能量。
当阳光穿过森林,树叶就采集了光能。树木枝干向上生长就是为了获得更多的光照。
动物世界中,对于能量的利用率是不同的。鼩鼱的生命节奏就很快,它们不停地运动,不停地进食,几乎从不休息。蛇和鳄鱼则不同,它们大多数时间都相当懒散,在饱餐一顿之后可以休息几个星期之久。
这张图显示的是不同种类的哺乳动物每单位体重所用的能量(设人类为1个单位)。小动物消耗能量较快,因为它们的身体热量流失更为迅速。
这种差别的原因在于动物的新陈代谢水平不同。新陈代谢是它们身体中化学反应的总和。鼩鼱的新陈代谢率非常高,它们需要消耗大量能量以保证它们微小的身体处于温暖状态。蛇和鳄鱼是冷血动物,它们的新陈代谢就比较缓慢,只需要较少的能量来维持生命。人类和大多数哺乳动物一样,处于中间水平。动物的代谢率还取决于它的状态:当动物在运动中时,代谢速度就上升;当它们睡眠时,代谢速度就减缓。当动物冬眠时,它们的代谢速度更是大幅减缓——冬眠中的蝙蝠需要的能量是运动中蝙蝠的四十分之一,所以它们身体中的营养物质储备足以维持很多个星期。