瓶中草能活40年嗎？

史軍

英國(guó)《每日郵報(bào)》發(fā)布了一則報(bào)道稱，一位80多歲的老先生，于1960年在玻璃瓶建設(shè)瓶中花園，只在瓶中加了水分，然后就將這個(gè)玻璃瓶密閉起來(lái)。主人稱，玻璃瓶中已經(jīng)形成了自己的生態(tài)系統(tǒng)，只要提供陽(yáng)光，植物就通過(guò)光合作用自給自足。

植物在瓶子中生長(zhǎng)并非新鮮事，但是這株植物在密閉的瓶子里生活了40年，有可能嗎？

瓶中植物不稀奇

這則消息一出就引來(lái)熱議，還被一些人視為建設(shè)微縮生態(tài)系統(tǒng)的成就，特別是那些懷揣移民外星夢(mèng)想的人們，對(duì)于這樣的系統(tǒng)更是贊賞有加。不過(guò)，植物在瓶子中生長(zhǎng)并非新鮮事，類(lèi)似的事情在植物組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)室里每天都會(huì)發(fā)生。那些植物前期也都是密封培養(yǎng)的，等長(zhǎng)到一定程度就開(kāi)蓋練苗。所謂練苗就是讓之前密閉環(huán)境中的幼苗適應(yīng)外界環(huán)境的過(guò)程。至于那些沒(méi)有練苗的，一段時(shí)間之后也會(huì)逐漸枯黃。

所以植物能在密閉的瓶子中生長(zhǎng)并不稀奇，能生活了40年的才神奇，因?yàn)檫@意味著，在這個(gè)密閉的瓶中已經(jīng)達(dá)成了一個(gè)微小的生態(tài)平衡。按照新聞中提供的線索，在這個(gè)密閉的玻璃瓶中，能達(dá)成這樣的生態(tài)平衡嗎？

土壤不是必需物

大家總覺(jué)得植物的生長(zhǎng)離不開(kāi)土壤，可實(shí)際上土壤并不是植物生長(zhǎng)的必需元素。還記得生物課本講的范·海爾蒙特那個(gè)著名的柳樹(shù)實(shí)驗(yàn)嗎？他將柳樹(shù)種在一個(gè)大木桶中，桶內(nèi)土壤稱過(guò)干重，每天給柳樹(shù)澆適量雨水，并用桶蓋防止灰塵。5年后，柳樹(shù)從2.5千克增加到了82.5千克，然而總量100千克的土壤只是減少了100克。

植物只需要從土壤中獲得兩樣?xùn)|西，一是礦物質(zhì)，二是附著扎根生長(zhǎng)的基質(zhì)。因此，對(duì)于植物，特別是對(duì)于實(shí)驗(yàn)室瓶子里培養(yǎng)的草本植物而言，在沒(méi)有風(fēng)吹水流的瓶子里，只要接觸培養(yǎng)基（一般有瓊脂糖、糖還有各種礦物質(zhì)），能從培養(yǎng)基里吸取水和營(yíng)養(yǎng)就成。至于扎根穩(wěn)不穩(wěn)，橫著長(zhǎng)還是豎著長(zhǎng)都不是問(wèn)題了。無(wú)土栽培就是這么干的。從“瓶中草”新聞中配發(fā)的照片上看，瓶子里面也沒(méi)有多少土壤，這倒是符合常理。

缺少二氧化碳，植物也會(huì)餓死

植物生存的必備要素，少不了光和水，但二氧化碳也是必不可少的。多數(shù)人潛意識(shí)里認(rèn)為，只要有陽(yáng)光，水分充足，植物自己會(huì)制造能量物質(zhì)，不會(huì)碰到營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題。但是，植物同樣是會(huì)被餓死的，二氧化碳不足是致命的。

光合作用的基本原理，就是將葉綠體吸收的光能，“壓縮”在二氧化碳和五碳糖結(jié)合生成的葡萄糖中。一旦沒(méi)有足量的二氧化碳，植物就無(wú)法利用那些吸收的光能，而這些光能會(huì)促生氧自由基等破壞性物質(zhì)，威脅植物的生命。為了應(yīng)對(duì)二氧化碳缺少的情況，植物甚至需要浪費(fèi)能量物質(zhì)，主動(dòng)產(chǎn)生二氧化碳。

為了測(cè)試人類(lèi)能否以及如何在一個(gè)封閉的生物圈中生活和工作，同時(shí)也為了探索在未來(lái)的太空殖民中封閉生態(tài)系統(tǒng)的可能，美國(guó)于1987—1989年間打造了著名的生物圈2號(hào)（以失敗告終）。試驗(yàn)中氧氣含量不斷下降，最終發(fā)現(xiàn)，根本原因出在二氧化碳上。生物圈2號(hào)試驗(yàn)中那些細(xì)菌呼吸會(huì)消耗氧氣，產(chǎn)生二氧化碳，這些二氧化碳本應(yīng)通過(guò)光合作用，增加氧氣。但是它們卻被該死的水泥墻吸收了（即：石灰和二氧化碳結(jié)合形成碳酸鈣和水），導(dǎo)致二氧化碳越來(lái)越少，光合作用水平也隨之降低，最終致使氧氣量下降。在龐大的生物圈2號(hào)（1.3萬(wàn)平方米的大房子）中尚且如此，在一個(gè)不到1立方米的玻璃瓶里的情況自然可想而知了。

水不是用來(lái)解渴的

我們?nèi)撕人?，是為了機(jī)體的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，植物吸收水分，卻不完全是留在體內(nèi)循環(huán)。一般來(lái)說(shuō)，植物吸收水分的90%以上都通過(guò)蒸騰作用釋放到大氣中去了。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這是為運(yùn)輸養(yǎng)料提供動(dòng)力。但是要進(jìn)行蒸騰作用，就需要消耗大量的水，在這個(gè)密閉的瓶子里面，有沒(méi)有足夠的水，讓這么大一棵植物進(jìn)行蒸騰作用呢？

“瓶中草”的主人說(shuō)，只在開(kāi)始時(shí)加了1/4品脫（約142毫升）水，又在1972年加了一次水（這次沒(méi)有提及水量）后就將玻璃瓶密封起來(lái)了。如果說(shuō)在這兩次把水加足的話，也會(huì)出問(wèn)題。植物的根系也是需要呼吸的，別說(shuō)密封的玻璃瓶，就是放在敞口玻璃瓶里，泡的時(shí)間長(zhǎng)了，那植物根系壞死的可能性很大。

說(shuō)到植物的蒸騰作用，如果瓶子是密閉的，一旦水蒸氣在瓶子壁上冷凝成了小水滴，就很難再流回去瓶底了。況且，瓶中的植物看起來(lái)不是耐旱植物，蒸騰量想來(lái)也不會(huì)小，那產(chǎn)生的水蒸氣會(huì)很充足。一段時(shí)間之后，整個(gè)瓶子都會(huì)變得霧氣蒙蒙，特別是曬過(guò)太陽(yáng)或者氣溫迅速變化之后，效果更加明顯。而新聞配圖中那個(gè)瓶子上半部分卻十分干凈，就跟剛擦過(guò)一樣。

滅菌？不滅菌？是個(gè)問(wèn)題

另外一個(gè)重要的問(wèn)題是，這個(gè)瓶子是滅過(guò)菌的，還是沒(méi)有滅過(guò)菌的？如果像通常的組織培養(yǎng)瓶那樣滅過(guò)菌，那些生長(zhǎng)出來(lái)的葉片如何被分解？要知道，即使是最簡(jiǎn)單的生態(tài)系統(tǒng)，也需要各種微生物分解者。只有這些生物存在，那些被植物固定在機(jī)體中的碳才能重新回到大氣中去。如果不分解，那碳循環(huán)從何而來(lái)？若無(wú)法形成碳循環(huán)，植物必然會(huì)陷入碳饑餓。

不過(guò)，如果說(shuō)沒(méi)滅過(guò)菌，那真菌細(xì)菌之類(lèi)的，更喜歡這種封閉潮濕的環(huán)境，瓶中草恐怕早就死掉了，或者是變泡菜了……

最后的疑問(wèn)

報(bào)道說(shuō)，瓶中植物是鴨趾草科的紫露草，每年都會(huì)開(kāi)花，但從照片看密閉40年的紫露草上卻看不到花的殘跡。不知道瓶中草的主人是如何做到讓紫露草不開(kāi)花呢？

實(shí)際上，如果老先生有40年前對(duì)整個(gè)瓶子的稱重記錄，再對(duì)比現(xiàn)在的稱重記錄，如果兩者沒(méi)啥顯著差異，那就說(shuō)明植物是在密封條件下成長(zhǎng)的。玻璃瓶里的東西沒(méi)出來(lái)，外界的物質(zhì)也沒(méi)進(jìn)去，植物就是靠瓶子里面的物質(zhì)生存至今。當(dāng)然了，這一切還有一個(gè)前提，就是那個(gè)密封塞是完全可靠、可信的。

結(jié) 論

總的來(lái)說(shuō)，短期之內(nèi)植物可以在玻璃瓶里面長(zhǎng)大，但是在密封的玻璃瓶中長(zhǎng)40年，甚至形成生態(tài)系統(tǒng)，疑點(diǎn)頗多。

編輯/梁宇清