生命能量

每天，太陽都照射著我們的地球，帶來的能量足以使一輛汽車不停地行駛1萬億年。這些能量引起了天氣的變化，使地球變得溫暖，然而更為顯著的作用是使地球上的生命充滿活力。

就像機器一樣，生物也需要能量來運轉，它們用能量來催動細胞，一旦細胞活躍運作起來，就可以產生生長、移動等所有行為。但是，這種能量只能從外部獲得，在用盡后必須要得到補充替換。從生命開始起，不同的生物發展出兩種不同的獲取能量的方式：有些是直接收集能量，通常是通過陽光；其他生物，包括人類，是通過消化食物這種間接的方式獲得能量的。

補充能量

許多人喜歡沐浴在溫暖的陽光中，但是我們的身體對于光能的利用是沒有更多作為的，我們利用光看這個世界、獲取維生素D，僅此而已。然而對于許多細菌和幾乎所有的植物而言，光能是至關重要的。細菌和植物就像有生命的太陽電池板一樣，利用光能獲取能量，這一過程叫做光合作用。

到達地球的光能中，植物收集了大約其中的1/100。雖然聽起來這個數字不是很龐大，但這是全世界所有發電站發電量的300倍以上。這些能量產生了上億噸的植物物質，包括根、葉、花和種子。一些能量耗費在植物的生長中，更多的則是轉化為植物本身。這種嵌入式的能量再通過動物采食植物而傳送給了動物。完成這一步驟之后，能量又在一種動物捕食另一種動物時產生傳遞。

進食階段

為了將食物中的能量釋放出來，動物必須將食物“粉碎”。這需要氧氣的介入，這和促使物體燃燒，也就是產生火的化學變化是一致的。火能迅速釋放大量能量，并足以產生危險的后果——如果動物使用這種方式獲取能量，它們的身體就會從內部開始被煮熟。因而，它們通過一系列小心控制的步驟來釋放能量，不至于產生大量熱量。這種釋放能量的方式使用氧氣，發生在細胞內部，所以稱為細胞呼吸。動物并不是唯一會呼吸的生物——動物消化食物時，所有活著的細胞就發生呼吸作用。植物細胞也會呼吸，它們通過光合作用制造食物，再在能量供應水平較低時分解它們，以獲得能量。

動物世界中，對于能量的利用率是不同的。鼩鼱的生命節奏就很快，它們不停地運動，不停地進食，幾乎從不休息。蛇和鱷魚則不同，它們大多數時間都相當懶散，在飽餐一頓之后可以休息幾個星期之久。

這種差別的原因在于動物的新陳代謝水平不同。新陳代謝是它們身體中化學反應的總和。鼩鼱的新陳代謝率非常高，它們需要消耗大量能量以保證它們微小的身體處于溫暖狀態。蛇和鱷魚是冷血動物，它們的新陳代謝就比較緩慢，只需要較少的能量來維持生命。人類和大多數哺乳動物一樣，處于中間水平。動物的代謝率還取決于它的狀態：當動物在運動中時，代謝速度就上升；當它們睡眠時，代謝速度就減緩。當動物冬眠時，它們的代謝速度更是大幅減緩——冬眠中的蝙蝠需要的能量是運動中蝙蝠的1/40，所以它們身體中的營養物質儲備足以維持很多個星期。

能量累積的底層

能量不僅在生物間流轉，在死去的殘骸，比如動物的尸體、腐敗中的植物、形形色色的自然廢物如動物糞便和落葉中也都存在。許多生命依賴這些能量源，其中就包括將這些作為食物的“清掃”動物、真菌及細菌。這類生物被稱為分解者，它們分解并處理掉這些廢物。

分解是十分可靠的獲取能量的方式，因為一切有生命的東西終究都會死亡。分解也是相當徹底的，因為一旦分解完成，所有可用能量都會得到徹底地釋放。當沒有能量可以繼續流轉時，分解也就完成了。

化學戲法

如果沒有陽光使植物得以生長，人類不可能存活很久，其他動物和大多數的真菌及細菌也難逃這一劫。

然而，在一些邊緣地點比如暗礁和深海中，細菌依靠收集溶解礦物質，再使其發生化學反應獲取能量。與世界上其他生物不同，這些微小的生命根本不需要太陽能。這些細菌被稱為無機營養菌，其英文“lithotrophs”字面意思為“食巖者”，其中有些依靠吸收錳或鐵，另外一些則以硫為生。無機營養菌對于科學家而言具有重大意義，因為其他星球上也有可能像地球一樣存在著無機營養菌。