第一章:拯救地球的小植物
      藻类拯救了我们的星球，将我们的大气转化为氧气，让生命得以生存。藻类为地球提供了第一份食物，再次拯救了我们。藻类会再次拯救我们的星球吗?

早期的地球既不能供养生物，也不能供养食物。大约37亿年前，没有生命存在，因为地球表面太热，没有氧气。地球的大气层是由致命的二氧化碳和甲烷气体组成的。

化石记录显示，一种微小的植物出现在原始汤中，并做了一件非同寻常的事情。这种植物吸收了太阳的能量，并通过化学反应，即光合作用，分解出一个二氧化碳和一个水分子。这种微型植物通过从H2O中提取两个氢原子并将氧分子释放到大气中，将碳原子转化为高能的绿色植物键，即碳氢化合物。藻类已经开始了改变大气的工作。

研究地球上生命起源的自然发生理论使用了原始汤理论，认为地球上的化学条件创造了生命的基本组成部分。尽管关于第一个生命究竟是如何合成的争论仍在继续，但化石表明，第一个植物细胞——蓝细菌，也被称为蓝绿藻，只有5微米大小的纳米粒子。

藻类系统地收集太阳能，隔离碳原子并释放氧气。藻类以令人难以置信的慢速度，一次移动一个小分子，将无法维持生命的恶劣的二氧化碳大气变成了支持生命的氧气大气。藻类又花了30亿年的时间来创造足够的氧气来支持其他形式的生命，因为陆地植物大约5亿年前才从藻类进化而来。

藻类对大气的转化促进了其他水生植物、鱼类、昆虫、陆生植物、两栖动物、爬行动物以及最终陆地动物的发展。尽管微藻是地球上最小的植物，但每天藻类产生的氧气占大气氧气的70%，比所有森林和田地加起来还要多。

藻类的第二个礼物——食物

藻类对我们富氧大气的贡献与这种微小植物的另一个天赋相匹配——作为食物链的基础。许多最早的植物和水生生物都以藻类为食物来源。从最小的浮游植物到地球上最大的哺乳动物——蓝鲸，藻类都是营养丰富的食物，因为这种植物提供了一系列极好的蛋白质、矿物质和维生素。每天，当藻类捕获二氧化碳并释放纯氧时，这种绿色生物量为地球上任何其他食物来源提供的食物数量是生物体的100倍。

地球上残酷的环境意味着第一批藻类细胞必须不断进化，再进化数百万次，因为它们的微环境遭遇了雷电风暴和高温，随后是冰冻和炽热岩石形成的流星雨。藻类表现出令人难以置信的持久性，并发展出各种各样的防御机制，使植物能够生存和繁殖。藻类为了生存而快速适应的能力导致了大约1000万种藻类物种，每一种都有独特的生长能力和生物量组成。

由于藻类处于食物链的最底层，它们发展出了一种聪明的生存策略——生长速度比捕食者吃得更快。以藻类为食的食草动物吃了很多但不是所有的快速生长的植物。藻类的繁殖速度比捕食者吃掉它们的速度要快，这创造了巨大的竞争优势，确保了藻类的生存。藻类可能是第一个免费的午餐，因为许多物种发展出了在中午之前增加一倍生物量的能力。一个藻类细胞可以在一天内产生一百万个后代。

藻华在古代的海洋、湖泊和池塘中很常见。我们今天燃烧的化石燃料大部分是由藻类化石构成的。在学校里，孩子们被教导说，原油来自于恐龙，但是恐龙在地球上游荡了大约2亿年，太晚了，无法成为化石燃料的首选生物量。

大多数种类的藻类非常小，只有在显微镜下才能看到。然而，藻类可以聚集、聚集、聚集或以可见和可食用的形态生长。藻类通常比水重，会沉淀下来，在池塘底部形成一层绿色的雪。藻类的绿色太阳能每天为数万亿生物提供生长燃料，藻类储存的能量沿着食物链向上移动。

被称为藻类或大型藻类的海洋藻类通常会长成具有陆地植物外观的形态，具有伪根、树干和叶子。这种平行进化使藻类能够长到像树一样大。大型藻类经常被鱼类和哺乳动物直接吃掉，如海獭、海牛、海豚和鲸鱼。大型藻类为海洋提供了多种鲜艳的颜色，并且提供了远远超过食草动物所能吃的生物量。

藻类生长在极地冰盖下的森林中，冰川下的土壤中，在最热和最干燥的沙漠中，以及在游泳池、水族馆和水道中。藻类的简单性使得这些植物非常健壮;它们不仅能在极其恶劣的环境中生存，还能产生高价值的生物量。对于一种在数十亿年前的恶劣环境中存活下来的植物来说，今天地球上存在的最恶劣的环境可能显得很温顺。

丰富的输入

藻类使用大量且经常过剩的输入物，包括阳光、二氧化碳和废物、盐水或海水。藻类的光合作用从周围的水中带走二氧化碳和营养物质，产生由各种形式的脂类(油)、蛋白质和碳水化合物组成的植物生物量。这个过程向大气中释放出相当多的纯氧。

藻类使用丰富和廉价的投入

在自然环境中，藻类是许多生物体的主要食物来源。在自然环境中生长的野生藻类产生难以置信的快速生物量增长，但既不可靠也不可持续，因为产量通常会由于营养限制或捕食者的攻击而崩溃。与野生藻类相比，在池塘、水槽或容器中养殖藻类能够显著提高产量，因为可以提供足够的营养，并能管理或避免捕食者。

自然环境中最常见的营养限制来自碳、氮或磷。无机营养物，如氮，只能作为游离离子在水中稀释才能获得。然而，藻类可以在自然环境中迅速消耗可用的离子，如泻湖。同样，藻类有策略地适应，许多物种有能力从生物生物量或其他废物中消耗有机营养物质。

藻类会再次拯救我们吗?

不起眼的藻类拯救了我们的星球，每磅藻类生物量中可以吸收两磅二氧化碳。今天，我们的大气和海洋携带着大量由人类造成的化石燃料污染产生的二氧化碳。藻类可以通过减少大气中的碳负荷来再次拯救我们的星球。藻类还可以通过生产碳中性液体运输燃料来减少温室气体，这种燃料可以循环利用大气中的碳，同时取代化石运输燃料。当种植、收获和提炼来自太阳能、风能、海浪、地热或藻类油等可再生能源时，碳中性燃料是用藻类原料制成的。

藻类燃料提供了一个显著的优势，它们燃烧干净，没有黑色烟灰微粒。导致肺部疾病、呼吸系统疾病和癌症的黑烟灰污染来自于4亿多年来藻类变成原油、煤炭和页岩的化石。藻类燃料在几周内就能生产出来，而且不会变成化石，所以它们燃烧起来很干净，类似于它们的陆上表亲——植物油。

藻类有望为我们日益炎热、拥挤、饥饿和能源消耗的社会提供急需的解决方案。我们面前的机会是培育藻类，以一种吸引全球人民的方式，为当地家庭和社区的需要生产可持续和负担得起的食物和能源。