7月22日,华南植物园举办琪林科学讲坛系列活动。中科院华南植物园陈贻竹老师以“植物的光合作用为什么这么伟大”为主题,带领大家展开一场对植物光合作用的规律和机理深入探究,并借由用人类社会的关系来比喻引申,从更高角度解读光合作用背后的意义。
现在我们知道,地球上的碳氧循环,光合作用是其中最重要的一环。地球上的绿色植物,在阳光下可以“吸收”二氧化碳,合成自身所需能量的同时,释放氧气。 陈老师以著名的小鼠实验为切入点,将人类发现光合作用并逐步深入研究的历程娓娓道来。
在课中大家了解到因为高温和强光对植物造成危害,降低了光合作用效率,“植物只能有效利用约25%的光能,甚至更少。而植物是不能移动的,要采取各种有效的方法来保护自己,包括植株形态,枝条、叶片生长位置和形态结构等,都不是随便乱长的,长在这里,长成这个样子,有着复杂的道理”。比如强光照低区下叶子的蜡质层,以及阴生植物那异常宽大的叶表面积……其都是为了能最大摄入阳光之余,又可以在炽热的太阳下来保护自己。“植物想尽一切办法去适应(adaptation)它们所在的环境并保持竞争优势,否则就被淘汰。
生活在地球这个巨大空间里,除了白天的阳光,天天接触还有空气。空气中有三种主要成分:氮气(N2)≈ 75%,二氧化碳(CO2)≈ 0.03% ,氧气(O2)≈ 25%。为什么空气中二氧化碳和氧气的含量这么低?这是个非常复杂的大自然的演化(evolution)过程。如果不用努力就可以获得源源不断的资源,所有植物都不需要通过竞争获得充足的光照,充足的水分,充足的土壤养分,就不会进化出现在形形色色的生命力顽强的植物,不会有“优胜劣汰、适者生存”的自然选择机制保证植物的物种竞争 。
随后陈老师还讲解了植物如何利用气孔,控制气体吸入释放比量,以及解说C3、C4与CAM植物的异同。大家了解到不同植物其光合作用机制也有所不同,让人惊叹于植物为了在不同环境下,竭尽全力生存的智慧。他还鼓励大家,带着好奇心和热情去探究任何身边习以为常的事物,你会发现每一个简单的“现象”背后其实包含了多少过程和原因,而这才是真正的科学精神。
陈老师还介绍一种科学研究方法:比较研究,比较科学。陈老师以人做体检打比方,为了得到人在正常状态下基本参数,而后通过与医学的标准进行比较,了解自己的健康状况,所以要求人做体检的当天早上不吃东西,不运动,不吵架…情况下进行的,用统一的仪器和方法来测量。“因为任何事物,包括我们要去了解的一件事,研究的一个过程,探寻的一个现象,学习一件爱好等等,都必须要有比较,要有个基础。”而之所以全世界研究植物的科学家喜欢用拟南芥(Arabidopsis thaliana)(十字花科,拟南芥属)作为模式植物(对照),是因为它植株小(1个茶杯可种植好几棵)、每代时间短(从发芽到开花不超过6周)、结子多(每棵植物可产很多粒种子)、生活力强 。研究人,把小白鼠、果蝇做参照也是一样的道理。陈老师深入浅出地解释这个研究方法,举的例子便于理解,让大家记忆特别深刻。
汲取知识的时光总是过得特别快,课后大家意犹未尽,彼此积极交流讨论。短短时间内难以述尽蕴含的所有知识,但透过这堂课,大家都对植物,对光合作用这个词,有了新认识,新感受。
科普讲坛现场
台上台下互动交流
光合作用行为(1)
光合作用行为(2)