錢江晚報·小時新聞記者鄭琳

3月12日是植樹節，同學們或許已經參加了各種各樣的植樹活動。此外，你的螞蟻森林里，是不是也收獲了不少的“環保證書”了？

據權威數據顯示，與20年前相比，世界變得更綠了——自2000年代初以來，全球綠葉面積增加了5％，該面積相當于所有亞馬遜雨林的面積，而在這當中，至少有25％的貢獻來自中國，也就是說中國正在引領全球土地綠化的增長。

為什么我們要提倡多種樹？植樹對保護我們的環境，改變我們的生活有什么重要的作用？

本期我們邀請了杭州市之江實驗中學科學教研組長齊星老師，來聊聊植樹造林的問題。

植物塑造了地球環境

顯著影響氣候變化

“在人類還沒有出現的遠古時期，植物就已經在地球上不停的湮滅和生長繁衍了。”一說起植物，齊星老師就像平時在科學課上一樣講起了進化史。

“植物的進化歷程經歷了藻類綠體階段、陸地苔蘚階段、蕨類繁茂階段、利用種子繁衍的裸子植物階段，最后進化到了姿態萬千的被子植物階段，眾多的植被遍布在世界的各個角落，覆蓋著地球表面及江河湖海。”

眾多的植物可以吸收太陽光，通過植物反射的太陽光比***的地面反射的太陽光要少。同時植物葉片通過蒸騰作用可以實現水循環和帶走部分熱量，兼顧了大氣和土壤濕度，也起到調節氣溫的作用，從而形成土壤和大氣之間的輻射、熱量和水分的平衡。

植物的根縱橫交錯，也可以滯留和截獲一部分降水，減少地表徑流散失，增加了水向土壤深處下滲，有蓄水功能，可以減輕洪澇災害，也可以緩解旱情。所以一旦植被遭到破壞或者發生變化，局部氣候狀態也會發生顯著的變化，植被的破壞會導致降水減少，空氣越發干燥，冬季愈發寒冷，夏季更加炎熱，水土流失加劇，土地沙漠化嚴重等后果，通過大氣回流，也影響到周邊區域的氣候，直至對全球氣候造成影響。

根據達爾文的“物競天擇，適者生存”學說，環境氣候的變化，會導致不適應環境的生物被淘汰。

“例如植被被大肆破壞，化石燃料的大量使用使地球大氣中二氧化碳含量升高而導致全球氣候變暖的溫室效應。”齊老師說，“海洋生物為了躲避高溫可能會往海底更深處或極地遷移，不耐高溫的動物會逐漸死亡甚至滅絕，部分植物的開花期會受到較大的影響甚至不開花，從而無法繁衍后代。環境氣候的變化對生物的生存和進化是個不小的考驗。”

一畝樹林夠65人呼吸

每年擋60噸粉塵

說完了植物對地球的作用，那它們對我們人類的生存有多重要？

同學們都知道，綠色植物能利用陽光進行光合作用制造氧氣供人們呼吸所需，而人們呼出的二氧化碳氣體又可以作為綠色植物光合作用的原料而被植物吸收利用。

“平均一畝樹林放出的氧氣約夠65人呼吸。因為有了植物，地球大氣中的氧氣含量能始終保持在20%左右。”齊星老師說，“如果地球上缺少了植物，那么地球上的氧氣將越來越少，當氧氣含量少于10%時，我們將呼吸困難，最終窒息死亡。”

其次樹木還能防風固沙。巨大的樹冠可以增加空氣流動的阻力，降低風速，如果樹木足夠稠密，足足可以降低50%的風速，大風經過樹林阻擋后就變成小風了，使塵土被吹起的量大大減少。

樹木還是粉塵的過濾器，一畝樹林一年大約可吸收和阻擋各種粉塵60噸以上。當含沙量大的氣流通過樹林時，沙塵撞在樹上或經過樹葉的遮擋就不能再前行了，會迅速下沉。

“枇杷、桑樹等樹木的樹葉上長有細小的絨毛，梧桐、棕櫚和核桃等樹木甚至能夠分泌出油脂，它們能把沙塵黏在身上，從而使經過樹林的氣流含沙量大大降低。”齊老師說。

植物還可以減少噪音污染。長期的噪音除了影響我們正常的生活學習外，還會使我們聽力減弱，甚至智力下降。而植樹造林能使噪音減小四至五倍。約40米寬的林帶就可減弱噪音10—15分貝。

除了這些好處，樹木的好處還有很多，如植物的蒸騰作用促進了水循環的進行，可以涵養水源、調節氣候等。一旦我們不合理的開發利用、過度放牧、亂砍濫伐、毀林開荒等破壞了森林和草場，就會造成水土流失和土地荒漠化，使沙塵暴頻繁出現。

“我們國家黃土高原的形成，其中一個重要原因就是黃土高原的植被遭到了嚴重的破壞。”齊老師說，“所以植樹造林在維護生態平衡中起著重要作用。我們要自覺履行植樹造林的義務，不光是植樹節，在平時我們也要積極植樹造林，保護一草一木，為創造我們美麗的家園而貢獻自己的力量。”

以光合作用為基礎的研究

還獲得過兩次諾貝爾獎

在上面的內容里，我們就看到了“光合作用”這個名詞。那么，到底什么是光合作用呢？

光合作用是地球上最重要的化學反應，是規模最大的太陽能轉換過程——光合生物通過把太陽光能轉變成化學能，固定二氧化碳為有機物，同時釋放出氧，為地球上絕大多數生命提供食物和氧氣。它還是自然界最高效的太陽能固定“機器”，平均每年通過光合生物的光合作用所同化的太陽能約為人類所需能量的10倍。

所以植被對于地球的重要性，也就可見一斑。

但其實，17世紀以前，人們普遍認為植物生長所需的全部元素是從土壤中獲得的。

17世紀中葉，比利時科學家范?海爾蒙特進行了柳樹盆栽實驗。連續5年只澆水，柳樹重量增加了75kg，土壤質量只減少了60g。因此，他錯誤地認為柳樹生長所需的物質主要不是來自土壤，而是來自灌溉土壤的水。

直到1771年，英國牧師、化學家約瑟夫·普里斯特利進行密閉鐘罩試驗時發現，有植物存在的密閉鐘罩內蠟燭不會熄滅，老鼠也不會窒息死亡，于他提出了植物可以“凈化”空氣。但是他不能多次重復自己的實驗，即表明植物并不總是能夠使空氣“凈化”。后來，荷蘭醫生英格豪斯在約瑟夫·普里斯特利研究的基礎上進行了多次實驗，才完善了植物只有在光下才能“凈化”空氣這一論點。

以上3位科學家便是光合作用研究的先驅，人們也把1771年定為光合作用的發現年。

并且，20世紀初和20世紀末，有兩次諾貝爾獎都頒給了以光合作用為基礎的科學研究成果。

前不久，浙江大學醫學院、良渚實驗室聯合中國科學院植物研究所還在全球率先解析了一種古老的光合細菌——綠硫細菌的光合反應中心空間結構。這對未來也有著重要意義——人類有望通過人工模擬光合作用機制、仿生設計光敏器件；改造植物光反應系統、提高太陽能利用率，從而提高農作物產量，緩解日益突出的糧食和能源問題。

中國森林覆蓋率達到22.96%

1978年，中國啟動了迄今已持續40年之久的“三北防護林工程”，這一原本旨在防風固沙、減緩水土流失和荒漠化的工程，在新的時代背景下與1999年開始的“退耕還林工程”一起被賦予了“減緩氣候變化”的新含義。其背后的邏輯簡單、清晰、令人振奮——植物經由光合作用吸收大氣中的二氧化碳，將其轉為生長所需的碳固定下來，因此通過植樹造林可以減少大氣二氧化碳，減緩氣候變化。

植樹造林以及退耕還林還草政策已經在中國取得了肉眼可見的效果。

自從1978年以來，三北防護林計劃在中國北方十三個省、市、自治區種下了660億棵樹。NASA的衛星數據顯示，盡管中國的植被面積僅占全球的6.6%，但是2000-2017年間中國的葉面積增長卻占到同期全球增長的25%，其中42%是森林的增加帶來的。這些森林主要分布在黑河騰沖線以東的地區。

從1982年到2016年，中國北方地區的植被覆蓋增加明顯，并且主要是由較為矮小的植被帶來的。中國***計劃在2050年以前在黃土高原再投入588億元用于退耕還林還草。根據第九次全國森林資源清查成果，截至2019年，中國的森林覆蓋率達到了22.96%。

在植樹造林的過程中，選擇合適的植物和治理手段相當重要。在干旱缺水的地方，灌木或草才是更適合的植物。一系列研究表明在干旱半干旱地區植樹造林需要適度：過少的植被會導致水土流失和生態系統惡化，但過多的植被（40~50%以上）也會影響生物多樣性和水土保持。因此，如何科學地在干旱和半干旱地區植樹造林，有待進一步的研究。

考考你

地球大氣約有6000萬噸，其中氧氣約占空氣體積分數的20%，人們呼吸作用利用氧氣，同時釋放出等體積的二氧化碳，已知當空氣中氧氣體積分數≤10%時，人將窒息死亡，若地球上的綠色植物全部消失，則地球上的氧氣至少可支持人們存活多久？（已知空氣的密度是1.29kg/m3）

參考答案

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