流言:英國《每日郵報(bào)》發(fā)布了一則報(bào)道稱,一位80多歲的老先生,于1960年在玻璃瓶建設(shè)瓶中花園,只在瓶中加了水分,然后就將這個(gè)玻璃瓶密閉起來。主人稱,玻璃瓶中已經(jīng)形成了自己的生態(tài)系統(tǒng),只要提供陽光,植物就通過光合作用自給自足。
瓶中草與其主人的合影。圖片來自:http://kokyar.cn
疑問:植物在瓶子中生長并非新鮮事,但是這株植物在密閉的瓶子里生活了40年,有可能嗎?
瓶中植物不稀奇
這則消息一出就引來熱議,還被一些人視為建設(shè)微縮生態(tài)系統(tǒng)的成就,特別是那些懷揣移民外星夢想的人們,對于這樣的系統(tǒng)更是贊賞有加。不過,植物在瓶子中生長并非新鮮事,類似的事情在植物組培的實(shí)驗(yàn)室里每天都會發(fā)生。那些植物前期也都是密封培養(yǎng)的,等長到一定程度就開蓋練苗。所謂練苗就是讓之前密閉環(huán)境中的幼苗適應(yīng)外界環(huán)境的過程。至于那些沒有練苗的,一段時(shí)間之后也會逐漸枯黃。
所以植物能在密閉的瓶子中生長并不稀奇,能生活了40年的才神奇,因?yàn)檫@意味著,在這個(gè)密閉的瓶中已經(jīng)達(dá)成了一個(gè)微小的生態(tài)平衡。按照新聞中提供的線索,在這個(gè)密閉的玻璃瓶中,能達(dá)成這樣的生態(tài)平衡嗎?
土壤不是必需物
大家總覺得植物的生長離不開土壤,可實(shí)際上土壤并不是植物生長的必須元素。還記得生物課本講的范·海爾蒙特那個(gè)著名的柳樹實(shí)驗(yàn)嗎?他將柳樹種在一個(gè)大木桶中,桶內(nèi)土壤稱過干重,每天給柳樹澆適量雨水,并用桶蓋防止灰塵。5年后,柳樹從2.5千克增加到了82.5千克,然而總量100千克的土壤只是減少了100克。
植物只需要從土壤中獲得兩樣?xùn)|西,一是礦物質(zhì),二是附著扎根生長的基質(zhì)。因此,對于植物,特別是對于實(shí)驗(yàn)室瓶子里培養(yǎng)的草本植物而言,在沒有風(fēng)吹水流的瓶子里,只要接觸培養(yǎng)基(一般有瓊脂糖、糖還有各種礦物質(zhì)),能從培養(yǎng)基里吸取水和營養(yǎng)就成。至于扎根穩(wěn)不穩(wěn),橫著長還是豎著長都不是問題了。無土栽培就是這么干的。從照片上看,瓶子里面也沒有多少土壤,這倒是符合常理。
缺少二氧化碳,植物也會餓死
植物生存的必備要素,少不了光和水,但二氧化碳也是必不可少的。多數(shù)人潛意識里認(rèn)為,只要有陽光,水分充足,植物自己會制造能量物質(zhì),不會碰到營養(yǎng)問題。但是,植物同樣是會被餓死的,二氧化碳不足是致命的。
光合作用的基本原理,就是將葉綠體吸收的光能,“壓縮”在二氧化碳和五碳糖結(jié)合生成的葡萄糖中。一旦沒有足量的二氧化碳,植物就無法利用那些吸收的光能,而這些光能會促生氧自由基等破壞性物質(zhì),威脅植物的生命。為了應(yīng)對二氧化碳缺少的情況,植物甚至需要浪費(fèi)能量物質(zhì),主動產(chǎn)生二氧化碳。
為了測試人類能否以及如何在一個(gè)封閉的生物圈中生活和工作,同時(shí)也為了探索在未來的太空殖民中封閉生態(tài)系統(tǒng)的可能,美國于1987-1989年間打造了著名的生物圈2號(以失敗告終)。試驗(yàn)中氧氣含量不斷下降,最終發(fā)現(xiàn),根本原因出在二氧化碳上。生物圈2號試驗(yàn)中那些細(xì)菌呼吸會消耗氧氣,產(chǎn)生二氧化碳,這些二氧化碳本應(yīng)通過光合作用,增加氧氣。但是它們卻被該死的水泥墻吸收了(即:石灰和二氧化碳結(jié)合形成碳酸鈣和水),導(dǎo)致二氧化碳越來越少,光合作用水平也隨之降低,最終致使氧氣量下降。在龐大的生物圈2號(1.3萬平方米的大房子)中尚且如此,在一個(gè)不到1立方米的玻璃瓶里的情況自然可想而知了。
水不是用來解渴的
我們?nèi)撕人菫榱藱C(jī)體的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但是,植物吸收水分,卻不完全是留在體內(nèi)循環(huán)。一般來說,植物吸收水分的90%以上都通過蒸騰作用釋放到大氣中去了。簡單來說,這是為運(yùn)輸養(yǎng)料提供動力。但是要進(jìn)行蒸騰作用,就需要消耗大量的水,在這個(gè)密閉的瓶子里面,有沒有足夠的水,讓這么大一棵植物進(jìn)行蒸騰作用呢?
植物的主人說,只在開始時(shí)加了1/4品脫(約142毫升)水,又在1972年加了一次水(這次沒有提及水量)后就將玻璃瓶密封起來了。如果說在這兩次把水加足的話,也會出問題。植物的根系也是需要呼吸的,別說密封的玻璃瓶,就是放在敞口玻璃瓶里,泡的時(shí)間長了,那植物根系壞死的可能性很大。
說到植物的蒸騰作用,如果瓶子是密閉的,一旦水蒸氣在瓶子壁上冷凝成了小水滴,就很難再流回去瓶底了。況且,瓶中的植物看起來不是耐旱植物,蒸騰量想來也不會小,那產(chǎn)生的水蒸氣會很充足。一段時(shí)間之后,整個(gè)瓶子都會變得霧氣朦朦,特別是曬過太陽或者氣溫迅速變化之后,效果更加明顯。配圖照片中那個(gè)瓶子上半部分卻十分干凈,就跟剛擦過一樣。
滅菌?不滅菌?是個(gè)問題
另外一個(gè)重要的問題是,這個(gè)瓶子是滅過菌的,還是沒有滅過菌的?如果像通常的組培瓶那樣滅過菌,那些生長出來的葉片如何被分解?要知道,即使是最簡單的生態(tài)系統(tǒng),也需要各種微生物分解者。只有這些生物存在,那些被植物固定在機(jī)體中的碳才能重新回到大氣中去。如果不分解,那碳循環(huán)從何而來?若無法形成碳循環(huán),植物必然會陷入碳饑餓。
不過,如果說沒滅過菌,那真菌細(xì)菌之類的,更喜歡這種封閉潮濕的環(huán)境,瓶中作者恐怕早就死掉了(作者吐槽:是變泡菜了……)
最后一個(gè)疑問
報(bào)道說,瓶中植物是鴨趾草科的紫露草,每年都會開花,但從照片看密閉40年的紫露草上卻看不到花的殘跡。不知道瓶中草的主人是如何做到讓紫露草不開花呢?
植物主人自證清白的簡單辦法
實(shí)際上,如果老先生有40年前對整個(gè)瓶子的稱重記錄,再對比現(xiàn)在的稱重記錄,如果兩者沒啥顯著差異,那就說明植物是在密封條件下成長的。玻璃瓶里的東西沒出來,外界的物質(zhì)也沒進(jìn)去,植物就是靠瓶子里面的物質(zhì)生存至今。當(dāng)然了,這一切還有一個(gè)前提,就是那個(gè)密封塞是完全可靠、可信的。
結(jié)論:總的來說,短期之內(nèi)植物可以在玻璃瓶里面長大,但是在密封的玻璃瓶中長40年,甚至形成生態(tài)系統(tǒng),疑點(diǎn)頗多。也許應(yīng)該像我們的組培苗一樣盡快煉苗移栽出來。