植物吸收太陽能產生枯枝枯葉,每年哪怕有1毫米的落葉,幾十億年來地球不會變大嗎?

道友留步53639


“植物吸收太陽能產生枯枝枯葉,每年哪怕有1毫米的落葉,幾十億年來地球不會變大嗎?”,一定意義上來說,枯枝枯葉是由於太陽能不足造成的,而並非是吸收太陽能之後產生了枯枝枯葉。對於本題來說,我們需要搞清楚通過光合作用是否可以將太陽光轉化為實際物質。

光合作用並不能使地球質量增加

光合作用是指植物、藻類等在太陽光的照射下,通過體內的光化學反應將二氧化碳和水合有機物,並釋放出氧氣的過程,一些具有光和作用的細菌也可以通過光合作用將硫化氫和水合成有機物,並釋放氫氣。光合作用可以將光能轉化為化學能儲存在有機物中。

光合作用是多種複雜的代謝反應的總和,大致可以分為光反應和暗反應兩個過程。以植物為例,在光反應階段,葉綠體中的光合色素在吸收光能後可以將水分解為氫與氧,其中氫將作為暗反應合成有機物的原料,在光反應階段還伴隨著三磷酸腺苷(ATP)的合成,ATP是一種高能化合物,也是細胞生命活動所需能量的直接來源。

光反應階段為暗反應提供了還原劑(氫)和能量,在暗反應階段,二氧化碳和氫在葉綠體基質中通過多種酶的作用下生成糖類(有機物),當然,這個過程也需要消耗能量,這裡用到的能量就儲存在光反應階段生成的ATP中,ATP水解後釋放出大量能量參與暗反應過程,其水解產物為二磷酸腺苷(ADP)與磷酸根(Pi),它們也是光反應階段ATP合成的原料。整個暗反應階段其實是非常複雜的,主要是以卡爾文循環為基礎實現二氧化碳的固定與糖類的合成的過程。

通過光合作用的過程我們可以發現,太陽光的作用主要體現在兩個方面,既光反應階段水的光化學分解和ATP的合成,由能量守恆定律可以知,其最終以化學能的形式儲存在光合作用的產物(糖類)中,也就是說光合作用對於太陽光來說,僅實現了能量的轉化,並沒有將太陽光轉化為實際物質。因此我們不能說植物吸收太陽光生成了樹葉,只能說在太陽光的作用下利用地球上的原料(二氧化碳、水)合成了物質,因此雖然植物吸收太陽光,但是地球自身並沒有因此而增加物質。

地球質量確實在增加,但是和植物的關係不大

我們的地球並不是憑空出現的,也是一個從小到大逐漸演化的過程,而且這種演化過程在今天依然持續。地球的演化可以看做是一個小天體不斷吸收軌道上的氣體與物質進而逐漸壯大的過程,科學觀測認為,即使在今天地球每年也會吸收大量的空間物質,據科學家估計,每年降落到地球上的隕石質量可高達幾十萬到幾百萬噸左右,雖然大部分隕石都在穿越大氣層的過程中燒燬,但是產生的氣體與殘骸並不會消失,因此即使在今天地球的質量其實也在逐漸增加的。

對於太陽光來說,雖然光合作用僅實現了能量的轉化,但是從另一個角度來說,我們也可以把這部分能量看做是質量。愛因斯坦告訴我們,能量與質量本質上是相同的,從這個角度來說,太陽光也可以摺合成質量的,當然這個質量是非常小的,太陽一秒鐘大約會將四百萬噸物質通過核融合反應轉化為能量,這些能量中有很大一部分以光輻射的形式釋放到宇宙中,但是地球每秒鐘僅接收其總輻射量的22億分之一,相較於隕石帶來的質量來說還是比較小的,而且這還是不考慮地球對太陽光的反射作用以及地球自身的熱輻射效應等因素的情況下,況且能被植物通過光合作用保存下來的能量也只是地球接收到的太陽能的一部分而已。

總結

首先來說,地球陸地上出現植物距今大約有五億年,而非幾十億年,其次植物的光合作用僅使太陽光以化學能的形式儲存在有機物中,因此也就無法通過光合作用來使地球質量增加。

感謝瀏覽,我是漫步的小豆子。


漫步的小豆子


植物吸收太陽能產生枯枝枯葉,每年哪怕有一毫米的落葉,地球會變大嗎?我們來看一下如果這位朋友的想法成立,地球會是什麼樣子呢?

科學家認為地球起源於大約45.5億年前,不過地球上有落葉的時間可不是45.5億年。應該自從陸地植物出現以後,地球上才有了落葉。地球上最早的陸地生植物應該是出現在5億年前的寒武紀時期。那時候的陸地生植物生活在陸地上比較潮溼的地方,還沒有大面積的覆蓋陸地。如果從這個時候算起的話,5億年的時間地球上就應該落了大約500公里厚的落葉了。

然而事實上呢?地球上並沒有堆滿了枯枝落葉。這是為什麼呢?很顯然這種想法是不正確的。

首先,植物吸收太陽能進行光合作用生長並不會讓地球質量增加。在植物的光合作用過程中,綠色植物吸收太陽太陽陽光的能量,將二氧化碳和水合成富含能量的有機物。這其中光合作用的原材料,二氧化碳和水都是來自地球上,陽光只是促成二氧化碳和水完成反應的一個條件。光合作用中的物質只是轉移到了植物上面,地球的總體質量並沒有增加。因此植物吸收太陽能產生枯枝枯葉不會讓地球質量增加。地球也就不會變大。

圖示:光合作用中參加反應的物質是水和二氧化碳

其次,地球上的植物經過幾億年的繁衍生長,為什麼地球上沒有堆滿枯枝落葉呢?這個也很好理解。這就是人們常說的那句俗話“葉落歸根”。每年深秋大量的植物落葉落到地面上後就會被微生物分解掉了。這些落葉變成了泥土的一部分,或者被微生物分解為二氧化碳和水分。

我們取暖燒的煤炭就是遠古時期的植物殘骸演化而來的。一部分植物死亡之後,會在地殼運動的作用下被深埋到地下,經過長期的物理化學變化形成了煤碳。在這兩種自然力量的作用下,地面上不會產生大量的枯枝枯葉的。

圖示:落葉最終會被微生物分解掉

地球上雖然大片大片的森林,它們每年都會產生大量的枯枝落葉。這些枯枝落葉大多數會馬上被地球上的微生物分解掉,剩餘的養分又會重新被植物吸收利用。因此不會形成問題中想象的那樣,地球上堆滿了枯枝落葉。


兔斯基聊科學


以植物枯葉的積累來感覺地球會隨著時間的推移而增大,這不過是一個最最表觀的假象而已。因為植物要產生枯葉到落到地面之前,它們必需要經歷的就是先吸收地球本身的物質,然後才能合成枯葉的本身。

舉個例子說,太陽每時每刻都在照射著地球,給地球輸送能量,然後讓地球每天都在下雨,可是38億年以來,地球在總水量上卻依舊還是跟當初的一樣,這說明了什麼?其實這只是說明了太陽給地球的能量只是供地球的生態系統運轉而已,絲毫不會增加地球的質量。

地球上的植被,甚至是動物,它們生長的時候,所索取的必然是地球上的物質。

比如說一棵1kg的樹,它是不可能單單隻吸收太陽能就能長到10kg的,如果是這樣的話,那麼我們所說的給樹澆水,給樹施肥之類的操作必然也就不可能存在的了,因為我們的這些操作,本質上都是在給植物的本身來提供可以合成它們的生命體的質量而已。

如果一顆植物在沒有水,沒有任何其他可以給它吸收利用的營養物質的環境中,單靠著陽光來給它照射,明顯誰都知道它肯定是活不了的。

所以說,枯葉本身的質量,實際上還是來自於地球的,太陽給地球提供的能量,這只不過是供地球上的質量進行流動做功而已。

這就好比地球是一輛電車,然後太陽能是電車裡面的電一樣,只有電車的電瓶裡面有電,電車才能走,而地球呢?只有得到太陽能的供應,地球的生態系統才能運轉。


小民科


非常榮幸有機會回答您的提問!

老實說,多年前我也產生過與題主相同的疑惑,不過在我深入理解了物質與能量的概念之後疑惑就迎刃而解了,以下就是個人的見解。



在正式回答題主提問之前,我們應該首先搞清楚什麼是物質,什麼是能量。通俗的講,物質是一切表象的載體,是獨立存在的事物,即實際存在的東西,它是有體積和質量的。而能量是指物質基本單元在空間中運動週期範圍的測量,簡單來說,能量是一個度量概念,它只是反應事物變化的性質,程度,是一個抽象概念,可以說不是實實在在存在的事物,不會在空間尺度上呈現出來。就像我們說的力,速度,它們都是物質性質的反映,而不是以實體存在的。



理解了物質和能量的概念,下面來回答一下題主的問題。首先,落葉是植物體產生的,植物體是通過光合作用將太陽能固定在了自己體內,而在這個固定過程中需要有承載這些能量的載體存在,這些載體就是物質,包括無機物和有機物。所以植物只是藉助地球上的物質承載能量,樹葉只是地球上存在的物質“堆積”而成的,太陽能並沒有使物質有空間尺度上的增加。這就像人使出力氣去蓋房子,房子空間尺度上的從無到有是由磚頭,鋼筋,混凝土等實際存在的東西堆積起來的,而不是由力氣堆積出來的。

所以,每年都有落葉產生,但落葉只是將植物體生長過程中從地球上借的東西還給地球,而這個過程雖有太陽能的參與,但是本質上不會有物質的增加,所以無論多久地球也不會因此變大。


我揍四我


物質和能量的轉化屬於理物理範疇,而植物吸收太陽光長出樹葉,組成樹葉的各種物質來源於土壤和空氣中的二氧化碳,這屬於化學反應,不存在質量損失或增加的情況,所以地球的質量不會因為植物光合作用的情況增加或減少。


吳下虛士


看見這個問題我不禁發出了拖拉機一樣的笑聲,提這個問題的人難道是外星人嗎?難道沒見過樹上掉落的枯枝敗葉會腐爛嗎?會自然分解嗎?大道理我也不說了,我反問一句怎麼不問地球上每天那麼多的人拉屎,地球為什麼沒有變成一個大糞球[捂臉]


aaa守望者


植物吸收陽光,通過光合作用產生枝葉,枝葉成分為有機物,礦物質,水分,碳來源於空氣中的二氧化碳,礦物質水分來自於地下吸收,僅僅只是整個過程中需要的能量來自於陽光,而枝葉腐敗後又重回於地下和空氣中。


張大偉94


地球質量一直在增加。

一、質量減少的過程:

1.原子的裂變與聚變,裂變損失0.0935%,聚變約為0.7%。

2.大氣層上的逸散層大氣逃離。

3.航天器發射行為。

二、質量增加的過程:

1.太陽能,根據質能方程式,是可以增加質量的。以及太陽風中的高能粒子從南北兩極進入地球。

2.宇宙塵埃和小行星撞擊。

總結,進入地球的質量會比較多一些,天文學家概略統計後認為,每年地球增加10萬-20萬噸左右。


蔣千秋love


地球其實是一個開放系統,微生物將土壤裡面有機成分分解為無機鹽的等形式保留在土壤中為植物光合作用提供了養分,植物光合作用為動物提供氧氣,而植物的落葉又為土壤中的微生物提供了養分,從而形成一個基本的生態系統。

而我們可以從熵增定律的角度解釋為什麼地球一直處於一個有序化結構。


什麼是熵增定律

1854年,克勞修斯從熱機的效率出發,認識到正轉變(功轉變成熱量)可以自發進行,而負轉變(熱量轉變成功)作為正轉變的逆過程卻不能自發進行。負轉變的發生需要同時有一個正轉變伴隨發生,並且正轉變的能量要大於負轉變,這實際是意味著自然界中的正轉變是無法復原的。


由此克勞修斯提出了熱力學第二定律的又一個表述方式,也被稱為熵增原理,那就是:不可逆熱力過程中熵的微增量總是大於零。在自然過程中,一個孤立系統的總混亂度(即“熵”)不會減小。

簡而言之就是孤立系統的熵永不自動減少,熵在可逆過程中不變,在不可逆過程中增加,可以說非常鮮明地指出了不可逆過程的進行方向。

增原理表明,在絕熱條件下,只可能發生dS≥0 的過程,其中dS = 0 表示可逆過程;dS>0表示不可逆過程,dS<0 過程是不可能發生的。但可逆過程畢竟是一個理想過程。因此,在絕熱條件下,一切可能發生的實際過程都使系統的熵增大,直到達到平衡態。

絕熱過程是一個絕熱體系的變化過程,即體系與環境之間無熱量交換的過程。在絕熱過程中,Q = 0 ,有ΔS(絕熱)≥ 0(大於時候不可逆,等於時候可逆) 或 dS(絕熱)≥0 (>0不可逆;=0可逆)


熵增原理最大的意義就是從能量品質的角度規定了能量轉換過程中的方向、條件和限度問題。


熵增原理的出現表示經典力學的可逆性並不適用於所有情況,它只在有普遍的力學原理做保證的情況下才準確,熱運動就是一個不可逆的過程。同時也徹底宣告了永動力的滅亡。因為從海水吸收熱量做功,就是從單一熱源吸取熱量使之完全變成有用功並且不產生其他影響是無法實現的。


地球因熵增定律而有序化

生物是由大量分子和原子組成的宏觀系統(相對於研究亞原子事件的微觀系統而言),它的代謝歷程和空間結構都是有序的。

熱力學第二定律指出,物理的化學的變化導致系統的無序性或隨機性(即熵) 的增加。生物無休止的新陳代謝,不可避免地使系統內部的熵增漲,從而干擾和破壞系統的有序性。現代生物學證明,在生物體中同時還存在一種使熵減少的機制。

20世紀60年代,I.普里戈任提出耗散結構理論。按此理論,生物體是遠離平衡的開放系統,它從環境中吸取以食物形式存在的低熵狀態的物質和能,把它們轉化為高熵狀態後排出體外。這種不對稱的交換使生物體和外界熵的交流出現負值,這樣就可能抵消系統內熵的增漲。生物有序正是依賴新陳代謝這種能量耗散過程得以產生和維持的。

簡單來說,地球上的生物通過從環境攝取低熵物質(有序高分子)向環境釋放高熵物質(無序小分子)來維持自身處於低熵有序狀態。而地球整體的負熵流來自於植物吸收太陽的光流(負熵流)產生低熵物質。使得地球上會出現生物這種有序化的結構。不至於使熵一直處於增大的狀態。

其實不光是地球,人體也是如此,薛定諤就則指出,熵增過程也必然體現在生命體系當中。也就是說,生命體系中的熵也應該是不斷增大的,也只能是從有序向無序發展。但是從某種角度上而言,生命的意義就在於具有抵抗自身熵增的能力,即具有熵減的能力,最典型的表現就是進食行為,我們從食物中汲取了“負熵”來維持生命的有序,即“新陳代謝的實質就是及時全部消除有機體無時無刻不產生的全部負熵”。這裡的有序和無序是描述宏觀態的。

因此,機體是在新陳代謝過程中成功地從周圍環境中不斷地吸收負熵,向周圍環境釋放其生命活動不得不產生的全部正的熵維持生存和進化的。總之,生命體是開放的、不可逆的非熱力學平衡體系。平衡態是無序的,而非平衡態則是有序的根源,這是與熱力學第二定律一致的,也是符合熵增原理的。薛定諤生動地用“生命賴負熵為生”這一句名言概括。


胖福的小木屋


地球上有風,有雨,還有微生物,所以落葉會被風吹走,被雨水沖刷流走,被微生物分解後更容易被風雨帶走,溶於水的有機無機物被樹木吸收


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