植物的重要性

我们仍然要生存、呼吸和吃饭。在地球上，我们非常依赖植物的生物多样性。但我们能把它带走吗?伊兹·克拉克和植物生态学家霍华德·格里菲斯一起在剑桥克莱尔学院花园散步……

霍华德-欢迎来到克莱尔花园。

伊兹——我想我这辈子从没见过这么漂亮的花园。霍华德，植物为我们做过什么?

霍华德-你怎么能问这样的问题。植物是地球上生命的基础。它们是地球的生命维持系统。我们所做的一切都来源于植物，无论是几百万年前埋在地下的化石燃料，还是我们消费的所有食物的基础，或者是我们穿的许多衣服的基础。他们在数百万年前就学会了如何收集阳光的能量，并利用它来吸收大气中丰富的资源——二氧化碳，并将其转化为有机碳。它们含有一种酶，这是唯一一种进化得足够大的酶，能够支持我们现在所知的地球上海洋和陆地上的生命。

伊兹-是的，而且是一个非常重要的角色。所以如果我们要去另一个星球，比如火星，我们能不能带着他们一起试着解决这个问题?

霍华德:当然。我的意思是，在不同的太空飞行中进行了许多实验，以测试植物如何在极低的重力下生长:它们是否能生长，因为它们当然会有点迷失方向，因为植物可以感知重力，通常它们的根会向下伸展，然后向上生长。如果没有这个，我们就需要设计特殊的室来帮助他们模拟哪个方向是上哪个方向是下。

伊兹:我在想象一个巨大的豆荚，看起来像一个美丽的绿洲或类似的东西。

霍华德:嗯，我认为这是一个相当大的规模。我怀疑我见过的原型稍微小一些，更像是小房间，但尽管如此，他们还是在考虑我们是否可以种植植物。所以我们需要大量的水，我们需要适当浓度的二氧化碳，以及它们需要从土壤中吸收并生长的额外营养。

伊兹:这就是我们所说的生物圈吗?它们是一回事吗?

霍华德:非常相似。人们可能会想象，作为永久居住地的空间站可能看起来像在亚利桑那州沙漠中进行的大型实验，并且仍在进行中。它被称为生物圈2号。但我们可以说，它有一些问题，也许从生物圈中可以得到一些教训，可以帮助我们了解另一个星球上需要什么。

伊兹:那么他们想从这些生物圈中找到什么呢?

霍华德:嗯，在生物圈2中，他们首先开始尝试创造一个完全自我维持的环境，有海洋、沙漠和不同的栖息地，许多人将尝试在没有任何外部干预的情况下生活一整年。

伊兹-这包括供氧吗?这是怎么做到的呢?

霍华德:嗯，他们的想法是，他们种植的植物将有助于维持氧气供应，并为他们提供食物。

伊兹-听起来很棒。它真的有效吗?你提到了一些技术问题。

Howard -好吧，除了据说发生的人际关系问题之外，这些人的体重减轻了很多，因为他们根本无法种植足够的食物来养活自己。在维持这些生物圈内二氧化碳和氧气的平衡方面也存在可怕的问题，部分原因是他们在土壤中使用的材料都含有太多的有机物质。所以基本上土壤中的微生物只是忙于消耗氧气并将其转化为二氧化碳。所以土壤呼吸过多。另一个问题是，他们建造建筑物所用的混凝土也在吸收二氧化碳和氧气。所以最后他们不得不引入氧气脉冲来维持环境。

伊兹-所以，即使我们要尝试复制这一点，我们也需要首先在地球上进行练习。

认为植物会给我们提供氧气，让我们呼吸，这是一个长期存在的谬论。是的，我们呼吸的氧气是植物提供的。在过去的三十亿年或二十亿年里。目前它们处于平衡状态。所以植物和有机物质呼吸，每年消耗的氧气和产生的氧气一样多。因此，试图创造一个环境，让植物可以产生我们需要呼吸的氧气，这意味着我们需要带走碳，并将其储存在某个地方，就像我们的化石燃料在3亿年前所做的那样。

伊兹-我等了很长时间才知道。

霍华德-没错，这会是个大问题。所以你仍然需要找到一种方法来独立地控制氧的浓度，使它保持在一个足够高的水平。要建立一个像我们在地球上那样的自我维持的环境需要很长时间。

伊兹-好吧，也许我们还没到那一步。在另一个星球或太空种植植物还会面临哪些挑战?

霍华德:我认为，总的来说，为它们创造合适的大气，找到足够的水，获得足够的土壤，这些土壤本身不会改变气体的成分，我们试图在其中种植这些植物，或者与它们一起生活，还要克服其他问题，比如引力与地球上的差异。