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《星际穿越》最致命Bug,农业灾难前提不成立

如果人类未来真的有一天面临类似电影里这样的问题,藻类植物才是人类真正的救星。因为藻类有世界上所有生物里最快的生长速度,而且还含有大量的蛋白质。因为它们不需要制造自身的支撑结构,所以所有的能量都用来制造蛋白质和其他生物质。

 

由最昂贵导演克里斯托弗•诺兰执导的《星际穿越》,在Kip Throne的技术指导下,是一部想在科学上追求准确的电影。也是在意料之中,任何一部科幻片都会有人挑刺,这几天给《星际穿越》挑Bug的人还真不少。

除了天文学家、物理学家指出的各种黑洞、飞船等Bug(一些已经辟谣),甚至小报一个在北京跑食品条线的记者同事也忍不住发声问,为什么有光合作用世界氧气会减少,氮气多得可以让植物死亡,化学层面的硬伤受不了。

而从生物层面再向大家都看得懂的现实层面拓展,其实《星际穿越》对笔者来说最难理解的地方在于,影片中对于地球灾难的交待不够完整清晰。在《星际穿越》团队在尚未做出对于地球灾难的具体解释之前,个人认为他们的设定前提不成立。

农业灾难悖论

 

按照影片结尾的交待,人类已经大规模的移民太空,生活在各个宇宙空间站中并在空间站里制造出了适合人类生活的生态环境。(cooper在空间站中醒来)按照影片中仅仅是沙尘暴、人类还能正常呼吸,还有阳光,情况并没有糟糕到要让人类发射飞船去完全未知的世界建立殖民地。

 

按照影片中的设定,地球上的植物几乎因为枯萎病死光,而植物死亡又导致了遮天蔽日的沙尘暴。于是人类最后要么就是饿死要么就是因为氧气不足而死亡。

 

由于地球上大部分的氧气来源实际上并不是陆生植物而是海洋藻类生物(制造70%氧气),所以在假设中连藻类都不能幸免。而这样的一个海陆空通吃的疾病本身就是不可能存在的。

 

植物疾病的传播需要宿主,病原体和传播媒介,缺一不可。现实中不可能有一个超级病毒同时感染包括藻类在内的全部植物,甚至感染一些与世隔绝的孤岛。

 

而且,这个问题并不是一个是可以通过发射宇宙飞船就能解决的,更何况在外太空营造适合植物生长的环境相比地球更为艰难。

 

如果仅仅是谈到生产食物,按照笔者的理解,就现有科技来说人类实现封闭式的室内种植已经没有技术困难。我们已可以在室内种植农作物,完全脱离土壤和阳光。

 

现实中的室内植物工厂

 

大量的研究机构业公司都在开发植物工厂技术,例子很多,随手举两个例子。

 

第一个是成立于2010年的荷兰植物工厂(PlantLab),据它们网站的介绍(http://www.plantlab.nl/),他们已经能百分之百控制植物的生长,而且种植完全抛弃土壤和阳光,而是用特定波长LED灯和营养液,他们这样种植植物的生长速度大概是日光温室作物的两倍。

第二个是东芝在日本的植物工厂。生产在洁净室(cleanroom)中进行,所有的设备都经过严格消毒,空气经过过滤,人员也必须经过消毒才能进入工厂,所以植物完全不需要使用任何杀虫剂等化学物质。

 

只是东芝使用的不是专业的植物生长灯而是普通的荧光灯,用电效率没有新技术高,在这点上未来还有很大的发展空间。东芝在日本横须贺的一个废弃的化工厂室内种植生菜实验的成果,是在2000平方米的区域里,一年种植出了70万公斤,300万袋生菜。这也相当于每平方米产量就达到300多公斤。

 

这是什么概念呢?如果一个家庭每周买5袋生菜,那么,2000平方米的空间就能满足1万户家庭对蔬菜的需求。

 

笔者在宿舍里种出了西瓜

 

笔者去年在荷兰瓦赫宁根大学的宿舍,也做过一次没有阳光又很成功的室内种植。笔者在宿舍开辟了2.5平方米左右的温室,地上种植的是西瓜,中层和上层则是黄瓜、草莓和西红柿(都超级好吃,世界上可能不会有比我的草莓更甜的草莓了),虽然听上去在宿舍种植西瓜有点奇怪,但实际上它还长得不错。

 

在笔者的室内种植实验里,全程用的是人工灯光,12普通LED,一个400w的专业植物生长LED灯和HPS(高压钠灯)间歇供光,使用基质而不是土壤。自己给西瓜授粉,通风设备则是自己组装的一个4000立方米/时的巨型通风设备,用来通风和控制室内昼夜温差。

这个实验遗憾之处在于,笔者还没来得及装二氧化碳注射装备,就被宿管胁迫拆掉了,西瓜就长到图中这么大。虽然不如植物工厂专业,但是就个人经验来说在室内种植一些小型蔬果是完全可行的。

 

如果人类未来真的有一天面临类似电影里这样的问题,藻类植物才是人类真正的救星。因为藻类有世界上所有生物里最快的生长速度,而且还含有大量的蛋白质。因为它们不需要制造自身的支撑结构,所以所有的能量都用来制造蛋白质和其他生物质。

 

一亩水藻能产出相当于21亩大豆或49亩玉米才能产出的蛋白质,是未来星际殖民的理想作物。

 

目前人类在宇宙种植农作物也有一些进展。比如“火星一号”计划,这个计划由荷兰主导,计划在2023年进行火星殖民,到了火星宇航员肯定要自己生产 食物,于是笔者现在所在的这所当今世界农业研究顶尖的大学,理所当然涉及了这个外星殖民计划,笔者隔壁组的组长就是这个计划的智库成员。

“火星一号”相关研发的详细情况当然目前不可能公开,但笔者从他们组还是得知,他们对十年内开发出在火星种植农作物的技术的看法都比较积极。

 


 

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