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第十四章 地球降温与C3和C4植物 精选

已有 3261 次阅读 2017-11-26 10:40 |系统分类:科普集锦

碳聪聪和碳乐乐又飘到空中,发现地球降温了。

碳宝们可能还不知道,它们在大气中起到的作用。碳宝,尤其是CO2形式,是一种温室气体。太阳光具有能量,光线照射到地球,有一部分能量又会跑回太空。可是有天空之城的碳宝守护着,这些能量就被截留下来,重新为地球所用,这样地球的热量就不会损失太多。

当天上的CO2浓度变低时,地球上的热量就容易散失,地球就会变得冷些。地球上的植物就也起到了很重要的作用。植物吸收CO2,放出O2,这样天上的O2增加,CO2就变少,长期以往,地球就变得越来越冷。

地球变冷除了这一种机制以外,还有一种重要因素就是地球的天文轨道参数。比如,地球离太阳的距离,地球自转轴的角度等等。刚好,这些参数凑巧,太阳照在地球上的热量变得最小。一系列的现象开始了,这就是在海底时碳宝老前辈在过去一百多个百万年中看到的现象。

地球变冷,最主要的现象就是吹向地球两级的水蒸气被更多地变成冰,海平面开始下降,在地球最冷的时候,海平面可以比最暖的时候低120米。

海平面下降,原来浅水区的岩石和沉积物就慢慢露出来。

陆地上的植物也慢慢开始变化来适应天气变冷。

碳聪聪和碳乐乐在空气中飘荡,它们一直在探寻碳爸爸它们的线索,这样过了几千年,慢慢感觉到天气逐渐变冷。

这期间,偶尔它们也会跑到陆地植物里的叶绿体里,重新玩一次循环,每次都是轻车熟路。可是这一次它们选择了玉米,遇到了新情况。

经验有时管用,有时又会造成困扰。和之前的叶绿体相比,玉米叶肉叶绿体中的运输小车居然是C3(磷酸烯醇式丙酮酸,简称PEP)结构。碳乐乐和碳聪聪一进入这样的叶绿体,这种C3小车把它们拉上,形成C4,然后转移到维管束鞘细胞的叶绿体中。在那里,碳乐乐被放下,然后再来一辆C5小火车,之后的过程和以前的类似了。这种光和作用因为先形成C4结构,所以这种植物叫做C4植物(如玉米、甘蔗、高粱、苋菜)。而原先的植物叫做C3植物(如小麦、大豆、烟草、棉花等等)

C3C4植物的光合作用效率差别很大。C4植物在碳宝含量很低时,也能够很好地生存,它们的光合效能高。相比较,C3植物利用碳宝的效率就低很多。那么C4植物的窍门在哪里呢?

这个问题当然不会被碳乐乐和碳聪聪放过。它们之前最大的乐趣就是相互发现问题,一起解决问题,相互切磋,科研思维越来越缜密。

“这两种光合作用的效率区别在于如何把我们从空气中拉进叶绿体,方式不同,效果也不同。”碳聪聪说道。

“的确如此,我觉得这种C3小火车,速度和座椅舒适程度对我们碳宝来说更好,这样哪怕只有一点碳宝,它们也乐意跑到这里来座C3小火车”,碳乐乐说道。

“不过,我还发现另外一个不同,就是把我们结合成葡萄糖的地点也有所不同,C4植物除了在叶肉有叶绿体,在维管束鞘里也有,这样就增加了光合作用的场所,效率肯定提高了。”碳聪聪补充道。

“碳聪聪,你的观察力越来越强了”碳乐乐夸奖碳聪聪到。

“应该还不止这些,我们再想想。比如,在C3植物里,每次我们被形成葡萄糖,之后很多葡萄糖来不及输出,就又变成更大的聚合体,好像被叫做淀粉。排成长队的淀粉把路都给堵了,我看到好多次小火车都开不动了,影响了效率”碳乐乐想起了这件事情。

“碳乐乐,你提醒得好,我们在C4植物里就从来没发生过这种现象,这里生成的葡萄糖和淀粉很快就被运走,被植物直接利用,不会影响叶绿体光合作用工厂的工作效率”,碳聪聪的思维也被激发了。

“还有,在维管束鞘叶绿体里的氧宠物比在叶肉叶绿体里的少很多,在C3植物里,光合作用只在叶肉叶绿体里进行,那里氧宠物多,看到葡萄糖就冲过来,因为它们更喜欢和我们碳元素在一起。所以,很多生成的葡萄糖就又被消耗掉了。可是在C4植物里,就不会发生这种情况,如此一来,生成的葡萄糖就更多地为植物服务,而不是重新被氧宠物拦住。”碳聪聪补充道。

对于这种聊天方式,碳乐乐和碳聪聪每天都在进行着,它们的知识体系在逐渐成熟。

知识体系就像一张网,只有把各种知识编在这张网里,敏感度才会提高。哪怕只有一点不同,都能被及时发现。

“最后,我还发现一点,通过我们几次在不同温度地区的碳旅行,我发现C3主要在较冷的地区生长,而C4在较热的地区生长”,碳乐乐说道。

“你这确实是个新发现。在较热的地区,阳光太强了,水分子容易蒸发,没有水分子,就不能生成NAPDH,也就没有后续的事情。植物既要吸收碳宝,还不能过多地开放叶绿体大门让水份蒸发掉。所以, 在热带地区的C4植物只能改变光合作用模式,利用PEP这种舒适的火车,在短时间内拉更多的碳宝。”碳聪聪分析道。

“你说得有道理,按照我们的分析,C3植物适合冷天气,C4植物更喜欢热天气,我感觉地球的温度这些年来在慢慢变冷,这会不会影响C3植物和C4植物的分布?”碳乐乐问道。

“碳爸爸教育我们,在实践中出真知。我们这次碳旅游,不就是利用机会,在实践中学习新知识吗。碳乐乐,你这个问题非常好,我们到外面的世界观察一圈,不就知道答案了吗”

碳乐乐一听碳聪聪的提议,正好说道他的心里。于是它们两个手拉手飘到高空。




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