瓶中草能活40年吗

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英国《每日邮报》发布了一则报道称，一位80多岁的老先生，于1960年在玻璃瓶建设瓶中花园，只在瓶中加了水分，然后就将这个玻璃瓶密闭起来。主人称，玻璃瓶中已经形成了自己的生态系统，只要提供阳光，植物就通过光合作用自给自足。

植物在瓶子中生长并非新鲜事，但是这株植物在密闭的瓶子里生活了40年，有可能吗？

瓶中植物不稀奇
这则消息一出就引来热议，还被一些人视为建设微缩生态系统的成就，特别是那些怀揣移民外星梦想的人们，对于这样的系统更是赞赏有加。不过，植物在瓶子中生长并非新鲜事，类似的事情在植物组培的实验室里每天都会发生。那些植物前期也都是密封培养的，等长到一定程度就开盖练苗。所谓练苗就是让之前密闭环境中的幼苗适应外界环境的过程。至于那些没有练苗的，一段时间之后也会逐渐枯黄。

所以植物能在密闭的瓶子中生长并不稀奇，能生活了40年的才神奇，因为这意味着，在这个密闭的瓶中已经达成了一个微小的生态平衡。按照新闻中提供的线索，在这个密闭的玻璃瓶中，能达成这样的生态平衡吗？




土壤不是必需物
大家总觉得植物的生长离不开土壤，可实际上土壤并不是植物生长的必须元素。还记得生物课本讲的范·海尔蒙特那个著名的柳树实验吗？他将柳树种在一个大木桶中，桶内土壤称过干重，每天给柳树浇适量雨水，并用桶盖防止灰尘。5年后，柳树从2.5千克增加到了82.5千克，然而总量100千克的土壤只是减少了100克。

植物只需要从土壤中获得两样东西，一是矿物质，二是附着扎根生长的基质。因此，对于植物，特别是对于实验室瓶子里培养的草本植物而言，在没有风吹水流的瓶子里，只要接触培养基（一般有琼脂糖、糖还有各种矿物质），能从培养基里吸取水和营养就成。至于扎根稳不稳，横着长还是竖着长都不是问题了。无土栽培就是这么干的。从照片上看，瓶子里面也没有多少土壤，这倒是符合常理。

缺少二氧化碳，植物也会饿死
植物生存的必备要素，少不了光和水，但二氧化碳也是必不可少的。多数人潜意识里认为，只要有阳光，水分充足，植物自己会制造能量物质，不会碰到营养问题。但是，植物同样是会被饿死的，二氧化碳不足是致命的。

光合作用的基本原理，就是将叶绿体吸收的光能，“压缩”在二氧化碳和五碳糖结合生成的葡萄糖中。一旦没有足量的二氧化碳，植物就无法利用那些吸收的光能，而这些光能会促生氧自由基等破坏性物质，威胁植物的生命。为了应对二氧化碳缺少的情况，植物甚至需要浪费能量物质，主动产生二氧化碳。

为了测试人类能否以及如何在一个封闭的生物圈中生活和工作，同时也为了探索在未来的太空殖民中封闭生态系统的可能，美国于1987-1989年间打造了著名的生物圈2号（以失败告终）。试验中氧气含量不断下降，最终发现，根本原因出在二氧化碳上。生物圈2号试验中那些细菌呼吸会消耗氧气，产生二氧化碳，这些二氧化碳本应通过光合作用，增加氧气。但是它们却被该死的水泥墙吸收了（即：石灰和二氧化碳结合形成碳酸钙和水），导致二氧化碳越来越少，光合作用水平也随之降低，最终致使氧气量下降。在庞大的生物圈2号（1.3万平方米的大房子）中尚且如此，在一个不到1立方米的玻璃瓶里的情况自然可想而知了。

水不是用来解渴的
我们人喝水，是为了机体的正常运转。但是，植物吸收水分，却不完全是留在体内循环。一般来说，植物吸收水分的90%以上都通过蒸腾作用释放到大气中去了。简单来说，这是为运输养料提供动力。但是要进行蒸腾作用，就需要消耗大量的水，在这个密闭的瓶子里面，有没有足够的水，让这么大一棵植物进行蒸腾作用呢？

植物的主人说，只在开始时加了1/4品脱（约142毫升）水，又在1972年加了一次水（这次没有提及水量）后就将玻璃瓶密封起来了。如果说在这两次把水加足的话，也会出问题。植物的根系也是需要呼吸的，别说密封的玻璃瓶，就是放在敞口玻璃瓶里，泡的时间长了，那植物根系坏死的可能性很大。

说到植物的蒸腾作用，如果瓶子是密闭的，一旦水蒸气在瓶子壁上冷凝成了小水滴，就很难再流回去瓶底了。况且，瓶中的植物看起来不是耐旱植物，蒸腾量想来也不会小，那产生的水蒸气会很充足。一段时间之后，整个瓶子都会变得雾气朦朦，特别是晒过太阳或者气温迅速变化之后，效果更加明显。配图照片中那个瓶子上半部分却十分干净，就跟刚擦过一样。




灭菌？不灭菌？是个问题
另外一个重要的问题是，这个瓶子是灭过菌的，还是没有灭过菌的？如果像通常的组培瓶那样灭过菌，那些生长出来的叶片如何被分解？要知道，即使是最简单的生态系统，也需要各种微生物分解者。只有这些生物存在，那些被植物固定在机体中的碳才能重新回到大气中去。如果不分解，那碳循环从何而来？若无法形成碳循环，植物必然会陷入碳饥饿。

不过，如果说没灭过菌，那真菌细菌之类的，更喜欢这种封闭潮湿的环境，瓶中草恐怕早就死掉了（作者吐槽：是变泡菜了……）

最后一个疑问
报道说，瓶中植物是鸭趾草科的紫露草，每年都会开花，但从照片看密闭40年的紫露草上却看不到花的残迹。不知道瓶中草的主人是如何做到让紫露草不开花呢？

植物主人自证清白的简单办法
实际上，如果老先生有40年前对整个瓶子的称重记录，再对比现在的称重记录，如果两者没啥显著差异，那就说明植物是在密封条件下成长的。玻璃瓶里的东西没出来，外界的物质也没进去，植物就是靠瓶子里面的物质生存至今。当然了，这一切还有一个前提，就是那个密封塞是完全可靠、可信的。




总的来说，短期之内植物可以在玻璃瓶里面长大，但是在密封的玻璃瓶中长40年，甚至形成生态系统，疑点颇多。