[S2] 004 从光合作用看生命史

一、“亩产万斤粮”中的科学道理

1、1958年6月8日亩产2105斤，开启了大跃进的进程，3个月后亩产超过13万斤，而实际上1955年时我国曾提出十二年后要达到北方粮食亩产超过400斤每亩，南方是800斤每亩。

2、太阳常数是1367瓦/平米，其中25%被大气层反射回宇宙；25%被大气层自己吸收了，有5%虽然透射到地面上，但又被地面反射回大气层了，真正被地表吸收的热大约只占太阳常数的45%，中国地区都全年陆地平均接受阳光的值是350瓦/平米。

3、目前水稻的亩产记录是袁隆平的协优107，亩产2000斤。

4、钱学森从一个科学家的角度做的估算，先计算每亩全年阳光能量，再估算单位碳水化合物的能量，相除就是理论值上的每亩极限产能：2.2万斤每亩。出于能量守恒的想法。

 

二、为什么植物不能到处移动捕捉其他生物为食

1、一平方米绿叶在阳光最强烈的地方可以产生10瓦的功率。

2、人体尺寸相仿的植物通过光合作用产生的功率最高20瓦。

3、人体熟睡平静时功耗最低80瓦，平静的坐好150瓦，博尔特冲刺2000瓦。

4、所以光合作用无法支持哪怕最低运动量的活动，植物只能扎根土壤生存。

 

三、光合作用的效率高在哪儿

1、光合作用把水变成氧气和氢离子，这方面的效率很高

2、还有两种方式把水分解成氢和氧，紫外光照射与电解水

3、紫外光照射水产生氢气的条件苛刻

4、丰田氢能源车能量效率为29%

 

四、没有光合作用会怎样

1、没有足够多的氧气产生，就不会有足够多的臭氧产生，没有足够多的臭氧，臭氧是阻挡紫外光入射的。所以如果没有足够多的氧气，地球上的海水会渐渐被紫外光分解为氢气和氧气，地球上的水会不可逆的一直减少。而光合作用可以提供足够多的氧气。

2、紫外光分解水虽然可以产生氧，但这些氧会首先和土壤、岩石中的铁结合，让地球表面到处都是红色的土壤，像火星一样。

3、只有光合作用才能足够快，足够多的产生氧气，氧气和地球上所有能结合的物体都结合后会充斥在空气中，于是空气中氧的浓度就足够产生保护地球的臭氧了。

 

五、有氧呼吸产生了食物链

1、氧气对生命不是必须的，很多厌氧菌就可以生活在无氧的环境中。

2、人体内绝大部分的细菌都是厌氧菌。

3、无氧呼吸对能量利用率低，只有2%，有氧呼吸为40%，20倍的差距导致食物链层级少。

4、有氧呼吸的效率可以维持4级的食物链，无氧呼吸的效率1级都难以维持，所以在无氧环境中捕食行为是非常不划算的，于是就不可能产生高级生命体，更谈不上生物多样性。

 

六、氧气含量的变化产生了物种体型的变化

1、捕食与被捕食的关系导致生物体型的“军备竞赛”，被捕食者会越长越大，捕食者会长出越来越有效的捕食武器。

2、地球从3.6亿年前地球上氧含量开始大增，海中鱼类种类和尺寸大幅增加，昆虫体型大幅增加，古蜻蜓0.8米，深海蝎2.4米，古蜈蚣2.6米，被称为活化石的鲎，也有2米直径，他们都是拜氧含量增加所赐长出这样大的体型。

 

七、光合作用曾经杀灭地球最早的居民

1、光合作用虽然产生能量，但也产生氧气，早期地球以还原性气体为主时，氧气等于毒气。

2、光合作用逐渐成为主流，厌氧菌大面积灭绝，几亿年前最早产生氧气的物种至今还活在地球上：蓝藻。

 

八、氧气是如何保存在地球上的

1、动物的身体固定了大量的碳，植物的木质素也固定了大量的碳

2、全球减少碳排放的目的是为了减少温室气体，并不是为了减少氧的消耗

3、人类剧烈燃烧化石能源有170多年历史，但这只让空气中氧气含量下降了百万分之三。

4、大部分碳是通过岩石固定的，氧气于是有机会跑出来。

 

九、地球生物圈的变化短暂而剧烈

如果把地球的寿命浓缩到一天的时间里，每一次生物的大灭绝，下一批生物的复苏只会在8秒钟内完成，其余时间地球生物圈都是平静无变化的，氧含量变化，结冰的区域的变化，海水酸碱度变化，全球气温变化都是在这段短暂的时间内完成的。虽然灭绝和变化总是吸引我们注意，但地球上真实的情况是保持稳定和不变为主题。