既然质量守恒,一盆土长了一个2斤南瓜,土未减少,南瓜质量哪来的?

2023-11-23 23:41

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南瓜是有机物,也就是碳水化合物。碳就是空气中的二氧化碳中的碳,二氧化碳中的氧经过光合作用后释放回空气中被你吸进肺里制造新的二氧化碳了。而水就是你每天浇的水,跟泥巴本身没啥关系,泥巴的作用就是让它舒展根茎以及保持水分用的而已。

答案是会的,其实植物的生长会吸收土壤里的无机盐,但主要是空气中的二氧化碳和土壤里吸收的水分经过阳光的照射,产生化合作用。转化成有机物。所以消耗的只是很少很少的一点无机盐微量元素。植物的枯枝败叶及枯死后的根、茎等,以及动物粪便、遗体等,会补充土壤中的微量元素,所以土壤不会因为植物的成长而消耗殆尽的。

我们初中的时候应该记得课本上有个实验,有个人在100斤的土壤中一颗果树,果树长大后又把土壤烘干,质量只是减轻一点点。

植物参与物质和能量转换、运输的主要器官是根、茎、叶3个主要部分。一盆土里长出了一个2斤重的南瓜,而土并未减少,南瓜的质量哪里来?肯定不能是凭空产生的,也就是说不可能是在没有任何物质输入的情况下多出来这个南瓜的质量。

植物的生长和发育,我们常说的是阳光、空气和水,可见,土壤对于植物的生长并非是必备的要素,现在的无土栽培技术就是用营养液的方式,代替了传统土壤的存在。只不过这种培育方式,我们普通人难以将之应用到家里面的绿植养护上来,仍然沿用传统的土壤栽培技术而已。

对于植物的根部来说,主要的功能就是吸收土壤中水分和无机盐,水分的重要性就不用说了,所有的细胞都离不开水,缺水就意味着死亡。根系从土壤中吸收的水分,99%以上最后都是通过叶片的蒸腾作用,散发到空气中,这么多水分散失,为何还需要从根部吸收那么多水呢?主要是蒸腾作用并不是完全没有意义的水的传输,最重要的是通过水分的传输,完成植物细胞生长所需要的水分、向株体提供水分和无机盐提供动力来源、降低植株温度避免被阳光晒伤。

植物所需的无机盐,主要是氮、磷、钾三大元素,说得简单一点,氮可以促进枝繁叶茂;磷可以促进根系生长和开花结果;钾可以促进茎杆强壮、不易倒伏,这些营养元素来自土壤,必要时人们可以施用相应的肥料来补充土壤的肥力。

从以上可以看出,植物从土壤中吸收的无论是水还是无机盐,其最后贮存在植株体内的总量都是比较微小的,是推动植株生长发育、开花结果的保障剂、稳定剂和催化剂,但不是主要的物质来源。这个物质的主要来源,还得归结为植物叶片的光合作用。

绿色植物通过叶片中的叶绿体,利用光能,以二氧化碳和水为主要原料,可以合成有机物并释放出氧气。绿色植物通过光合作用,可以将光能转化为化学能,并最终以生物质能的形式贮存在植株体内,为植物的生长壮大、开发结果提供了必要的有机物质。同时,可以为全世界各种生物的呼吸提供了氧气来源。可以说,没有绿色植物,就没有现在地球上形形色色生物的存在。

回到题主的问题上来,2斤重的南瓜的形成,之所以土壤没有太多变化,关键是为植物发展壮大提供物质来源的是光合作用,将光能进行转化,同时将空气中的二氧化碳也进行转化,合成了有机物质贮存在自身体内,这是推动植物生长、开花、结果的主要物质和能量来源。而从土壤中主要吸收的是水和无机盐,水我们可以定期补充,无机盐我们从表面上根本看不出来变化,但也可以通过施用相应的肥料加以补充,所以土壤看起来没有什么变化。

用一盆土载了一棵南瓜,南瓜结了一个2斤的南瓜,然而盆里的土并没有多少变化,那么南瓜的质量的从哪里来的呢?是不是觉得很奇怪呢?

其实这个有趣的问题早在400年前有人发现了,并且做了一个实验。这个人是比利时科学家叫范-海尔蒙特。海尔蒙特在盆中装了200磅(大约90.7公斤)用炉子干燥过的土。他用炉子把土烘干的目的是去除泥土中的水分。然后他在盆中载下了一棵重量为5磅的柳树。在之后的5年里,范海尔蒙特只给柳树浇蒸馏水,并记下每次浇水的重量。5年后,他拔出了柳树将盆中的泥土再次烘干称重,发现盆中土的重量仍为200磅。然而柳树的重量却增加了大约164磅。

图示:海尔蒙特的盆栽柳树实验

范海尔蒙特通过这个实验得出,柳树增加的质量不是来自盆中的泥土而是来自浇入的水。这个科学故事想必大家都很熟悉。我们在学习植物光合作用的时候都听过这个故事。其实海尔蒙特得出的数据结论并不是很严谨。我们已经知道,植物利用土壤中的水分和空气中的二氧化碳来为自己制造食物。因此植物增加的重量不但来自土壤中的水,还来自空气中的二氧化碳。

但是有一点要值得注意,严格的说在这个过程中土的质量是减少了的。因为植物生长需要的不仅仅是水分和和二氧化碳,还需要从土壤中吸收无机盐分。这部分无机盐分倍植物吸收后,土壤的质量是减少了的。

如果我们假设这个南瓜长到2斤重全部是由光合作用增加的,那么长这么大一个南瓜需要多少水和二氧化碳呢?可以利用植物的光合作用化学反应方程式来简单计算一下。

6 CO2 + 6 H2O = C6H12O6 + 6O2↑ ,这是植物光合作的化学反应方程式。通过计算得知要长成1000克的南瓜, 需要水600克,需要二氧化碳1467克,同时这颗南瓜在光合作用中向空气中排放了1067克氧气 。看来南瓜的在生长过程中吸收空气中的二氧化碳的质量更多一些。

图示:光合作用示意图

了解了光合作用我们就知道一盆土长了一个二斤重的南瓜,南瓜的质量主要是从哪里来的了吧!

一盆土里长了出一个2斤南瓜,土的质量当然会变化,主要以矿物质水溶液形式被植物吸收,此外植物可以靠光合作用吸收二氧化碳、固定阳光能量,所以才能长那么大。

质量守恒是不太准确的,确切说应该是能量守恒,植物的生长过程当然也符合能量守恒定律。生物的生长发育繁殖都要和外界进行物质和能量的交换,对于植物来说其生长需要的主要物质是 水、矿物质、二氧化碳、氮的硝酸或者亚硝酸化合物 等等,这些物质中 气体物质是从大气中 吸收的,主要是二氧化碳,氮的硝酸化合物是由固氮菌固定,或者是降水中含有的含氮化合物转化而来;液体成分主要是水,由根部从土壤中吸收,同时伴随着土壤矿物质成分的水溶液的吸收;

植物有光合作用和呼吸作用, 光合作用 中因为阳光可以刺激叶绿素中的电子转移,促进复杂生化反应的发生,以水、二氧化碳等合成碳水化合物,然后再在体内经过复杂的生化反应,形成蛋白质、微生物、核酸等物质形式,同时伴随着氧气的释放;夜晚无光照时仍保持 呼吸作用 ,呼吸作用主要是酵解糖类释放能量供给细胞活动,吸收氧气释放二氧化碳;其它的 固态物质或者液态营养元素都是以水溶液的形式吸收 。

所以植物质量的来源不仅仅是土壤,也有大气和降水等,所以在肉眼的观测下,土壤的质量没有明显的变化,南瓜却长那么大,但如果设计精确的试验的话,还是能够证实土壤质量的变化。实际情况中,土壤的性质很复杂,既有被植物吸收的矿物质成分,也有从降水中(雨滴是以大气中的尘埃等为凝结核形成)获得的矿物质成分,而且土壤中有很复杂的微生物种群,它们可以协助固定大气中的氮等物质,土壤的质量既有损失的部分,也有增加的部分。

所谓的生物,只要生存着就必然和外界有物质和能量的交换,植物的好处是能够利用光合作用产生有机物,然后转化为其它有机物供给植物的生长 , 这个过称中植物体内的能量也是在变化的,不过植物和环境所具有的能量总量没发生变化,只是从环境(阳光)转移到了植物体内,遵循能量守恒。

一盆土里长出了2斤重的南瓜,题主说土的质量未减少,那么南瓜的质量是哪里来的?

南瓜秧子是植物,植物生长的几大要素是什么呢,阳光、水、土壤、空气以及适当的温度与湿度,土壤只是植物生长要素的其中之一,而且,现在也有许多无土栽培技术,土壤不是必须的,只要营养物质足够,植物就可以生长。

质量守恒定律
既然题主提了一下质量守恒定律,那么再补充一个吧,能量守恒定律,它们俩并称为质能守恒定律,作为自然界中重要的守恒定律之一,它是不会被打破的。在相对论中,质量与能量是可以划等号的,比如一些反应中,质量减少了,其实是那减少的质量转化为能量释放出去了。

南瓜的生长
2斤重的南瓜只是靠土壤长出来的吗?并不是,我们在学习生物这门科目时,首先熟悉的几个名词中,其中就有“光合作用”这个名词。光合作用是绿色植物吸收外界的水与二氧化碳合成有机物并释放氧气的过程,这个合成有机物其实就是生长的过程,增加重量。

植物所需的水分不单单是来自于土壤,还可以来自于空气,植物所需的元素,只有少量的微量元素来自于土壤,这差不多占4%左右,其余的96%来自于空气,空气中的碳、氢、氧元素为植物生长提供扎实的供应。

其实在日常生活中,我们亲手种植植物时也会发现这样的情况,比如我种植的绿萝,起初我只是在花盆中放了一点土,当绿萝长得很旺盛时,土看似并没有减少,绿萝生长所需的原料一大部分来自于太阳光、空气,我们时常会把这部分的质量与能量忽视掉。

一盆土长了一个2斤南瓜,土未减少,南瓜质量当然是长出来的。因此,提问者可能忽略以一个重要的点:光合作用。

植物生长所需的养分主要有两种途径:
1.土壤
这是大部分植物主要的获取养分的途径,在植物生长的过程所需的养分绝大多数是通过这个途径来获取的。 植物吸收营养主要通过根和叶, 根主要是在根毛区通过渗透作用吸收水分,以及通过主动运输(需要耗能)吸收金属离子,大量的养分被吸收用于根部和主体的生长。

2.光合作用
在可见光的照射下,经过光反应和暗反应,利用光合色素,将二氧化碳(或硫化氢)和水转化为有机物,并释放出氧气(或氢气)的生化过程。光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和,是生物界赖以生存的基础,也是地球碳氧循环的重要媒介。 光合作用将二氧化碳和水(细菌为硫化氢和水)转化为有机物,所产生的有机物也是植物生长过程中形成的一种物质。

即6 CO2 + 6 H2O = C6H12O6 + 6O2↑,这是植物光合作的化学反应方程式。通过计算得知要长成1000克的南瓜,需要水600克,需要二氧化碳1467克,同时这颗南瓜在光合作用中向空气中排放了1067克氧气。

看来南瓜的在生长过程中吸收空气中的二氧化碳的质量更多一些。通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量,有些植物通过过时的形式将光合作用形成的能量,储存于果实中。通过食用,食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量,效率为10%~20%左右。对于生物界的几乎所有生物来说,这个过程是它们赖以生存的关键。

从上面得知,土壤没有发生变化,而整个盆中长出的2斤的南瓜,那就是2斤的南瓜的这部分重量很有可能接大多数是来自于植物管和作用所产生的,其次就是从空气中吸收的水分。忽略了这个因素才导致,最终导致整个过程看起来“没有遵守”质量守恒。

这个问题问的好,以前有人可能也想过,但没有人问,今天我来跟大家探讨一下。

假如进行实验,在南瓜种植时对这盆土壤进行称重,种植之后也称重。相信土壤在相同的干燥程度下,重量是不一样的。

我也没有做过实验,但是我种过地。种过地的人都知道,不施肥庄稼就长不好。我们种地的人几乎在每次安排庄稼的时候,都要施肥。尽管施了那么多的肥料,那个土地也没有高出来,我们施的肥哪去了呢?只有一个解释,就是被庄稼吸收了。

我们再来看看你所说的南瓜,一盆土。你看到的是南瓜长了2斤,而土没有少!实际上土里的有机肥和无机肥料已经被南瓜吸收了。

南瓜长到2斤,水是大头。你把南瓜的水分去掉之后,南瓜应该1斤都没有了。

我们种植的庄稼,大多数都要进行光合作用的。这个光合作用,就是植物在空气中吸收二氧化碳,二氧化碳是也是植物需要的一种物质,是构成植物支架——茎叶杆的重要物质之一。

最后得出结论,种植南瓜之后,土壤里少了有机肥和无机盐。由于是被南瓜吸收的,土壤里有空洞,表面上土壤还是那么多,实际重量是减少的。大家应该见过蜂窝煤,烧过之后的煤渣还是那么大,可是重量没有那么多了。

南瓜又在空气中吸收了二氧化碳,加上你辛勤劳作的浇水,大多数的水被吸收,南瓜长到了2斤。虽然南瓜个头挺大,但是土壤重量减少还是比较少的。

在解答这个问题之前,我们先来了解一下什么是质量守恒定律。

质量守恒定律是指,在任何与周围隔绝的物质系统(孤立系统)中,不论发生何种变化或过程,其总质量保持不变。

从定义中我们可以看到,前提就是与周围隔绝的物质系统,一盆土长了一个2斤南瓜这不是一个隔绝的系统。所以,只是说土和南瓜前后的质量守恒是不准确的哦,但其实他它依然是遵守质量守恒定律的。

植物是怎么成长发育的呢?我们都知道,植物的成长依靠的是光合作用,光合作用就是吸收光能,把二氧化碳和水合成富能有机物,同时释放氧气的过程。换句话说,南瓜的这2斤,其实就是吸收光能后,利用二氧化碳和水合成的。

所以,我们不能只算土和南瓜的质量,还要算南瓜吸的水和二氧化碳,还有释放的氧气的质量,当然瓜苗的质量也要算上。

而植物主要是从土壤中吸收的是无机盐这些,所以土壤的质量变化不会太大,更何况我们在种南瓜的时候还可能会施肥,施肥的目的就是补充土壤里的无机盐,所以如果施过肥的话,那土壤的质量可能并不会减少,甚至还会增加。

所以,如果想要做南瓜的这个质量守恒实验的话,就在要一个透光的密封空间内,有足够的二氧化碳,水,无机盐等,让南瓜在里面成长,就可以保持一致了。

认真学习了初中生物的人不会提这样的问题。
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