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植物為什麼不能像動物一樣四處行走?

說到植物,就離不開它們獲取能量的主要來源,光合作用。

光合作用:綠色植物吸收光能,把二氧化碳(CO2)和水(H2O)合成富能有機物,同時釋放氧的過程,所產生的有機物主要是碳水化合物,並釋放出能量。

光合作用的效率是指綠色植物通過光合作用製造的有機物中所含有的能量與光合作用所吸收的光能的比值。

植物光合作用中的能量來源於太陽的能量。太陽輻射到地球的能量中25%被大氣層反射回宇宙,25%被大氣層自己吸收了,有5%雖然透射到地面上,但又被地面反射回大氣層了,真正被地表吸收的熱大約只佔太陽輻射的45%。而植物葉片所吸收的光能,有23%通過光合作用轉化利用。

一平方米綠葉在陽光最強烈的地方僅能產生10瓦的功率,人體尺寸相仿的植物通過光合作用產生的功率最高20瓦。而人體平靜熟睡時功耗最低80瓦,平靜地坐著耗150瓦,博爾特衝刺時耗2000瓦。所以光合作用無法支持哪怕最低運動量的活動,植物只能紮根土壤生存。

光合效率很高的玉米,長滿了葉子加大光合作用面積,每天都曬太陽十五小時,存下來的能量,僅僅夠每年長几顆玉米。

我們可以做個進一步的計算。假設存在一個「植物人」,他可以利用光合作用產生的能量來進行日常行為活動。假設「植物人」全身表面積4平米(一顆植物表面積估算),但由於只有一半的表面能被太陽光垂直照射,進一步將「植物人」外形假設成扁平狀,也就是2平米。

地球垂直於太陽光的平面上收到的太陽能量為8.21(J/min*cm^2),這還是太空測得的數據。「植物人」能吸收45%的太陽光,然後被吸收的太陽光有23%被植物人利用,一天可以光合作用12小時。

這樣,「植物人」一天可以獲得的能量的極限值是:

E=20000*8.21*60*12*45%*23%

=12236kJ

一個成年男性一天所消耗的能量為10000kJ左右,差不多相等,說明「植物人」可以像動物一樣,在陸地上四處活動。

咦,扁平的外型,太空中吸收太陽光,然後轉換成自己利用的能量,時刻保持與太陽光垂直,一天被照射12小時。我好像知道了「植物人」是什麼神奇的東西了,你是地球同步軌道的太陽能電池板吧。

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