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 笑看“现代生态学的支柱” |
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芦笛
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加入时间: 2004/02/14
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作者：芦笛 在 驴鸣镇 发贴, 来自 http://www.hjclub.org
笑看“现代生态学的支柱”
芦笛
虽然小衲在楼下说他不想再谈这问题，据说是彼此头脑中的图景与对科学的理解完全不同，那其实也就是鸡同鸭讲的意思，无奈我还是想聒噪两句，再追着小衲还席（总不能白吃吧？）。小衲若不想再说也doesn’t matter，完全可以ignore me。
据小衲说，钱学森那种算法思路是对的，只是不该局限在葡萄糖上。而且，钱的转化系数定高了，据说一共就是这俩技术问题，至于那思路则是“现代生态学的支柱”，谁要表示怀疑就是“单挑现代整个生态学界”。
我丝毫不懂生态学，连多挑都不敢，遑论单挑？不过因为不懂科学，所以实在无法理解钱大师的思路对在哪里。
钱大师的思路，似乎并不是什么高深玩意，无论科盲与否，是人都能明白吧？那就是从作物在整个生长期内接受的光能总和，推算或估计出能合成的粮食的最大值来。如果写成明白易懂的表达，那就是：
每亩地接受的光能总量 → 作物利用的能量 → 作物可食部分的重量（质量）
这就是现代生态学界的支柱——“能质转化”：从输入的能量中估算出输出的物质质量来。这里需要两个计算步骤，第一步：算出作物的光能利用率来。第二步，算出吸收了的能量与产出的食物的质量的对应关系来。
必须指出，这所谓“转化”并不是物理学的转化，并不是能量真的变成了质量。而是说，植物的合成反应需要能量输入，而供给的能量的最大值就为它能合成的物质的量封了顶。例如假定某种植物在接受了10000大卡的能量输入后，最多能利用其中的0.1，在使用了1000大卡的能量后，顶多只能只能合成1毫微克的食物，那么，它便是可能达到的最高产量。只要输入的能量和利用率不变，那就再怎么折腾也顶多只能是这个数，无法再增加了。
这思路实在说不上什么高深巧妙，连姨爹都该明白。它如果真有意义，也无非就是给出一个理论的最大值，告诉你并不是可以无限增产，更不是告诉在所有的情况下都能达到这理论极值。只有钱大师才敢用那来作为亩产万斤粮的可行性论证。是人都知道那“支柱”其实是告诉大家增产不是无限的，不是让你反其道而行之，鼓吹还大有潜力可挖。
然而就连这也未必能做到。第一步估算根本就是不可能完成的，因为涉及到的参数太多。谁都知道，一亩地上种一株禾苗，跟种一万株禾苗的光能利用率完全不一样，此所以伟大领袖毛主席1958年时要提倡疯狂密植——在他那直线头壳看来，种的越密，当然粮食出的也就越多。然而因此闹出来的大饥荒却告诉大家，植物的生长并不光需要阳光，同样也需要空气：植物的光合作用需要二氧化碳，呼吸作用需要氧气。密到一定地步，通风不良，那作物便只能腐烂。所以，首先得确定最佳种植密度。这就意味确定光合作用与呼吸作用的最佳平衡态。
这在我这外行看来很难计算：光合作用需要二氧化碳和水作原料，由阳光提供能源，产品是葡萄糖，而蛋白质、核酸等大分子的合成则需要燃烧葡萄糖以提供能量。后者既需要前者提供燃料，而它燃烧需要的氧气又决定了作物必须有足够的呼吸空间，这又与光能的摄入相矛盾——这空间如果太大，作物对光能的利用又不足了。所以必须找到两者之间的最佳平衡点。然而不幸的是，不但不同的作物的最佳种植密度不一样，就连同一作物在生长期的不同阶段的最佳种植密度也不一样。您说这最佳值该怎么算出来？
就算我们能够用实验找出每种作物的平均最佳种植密度，那也不等于算出了该作物的最高能量利用率是多少。我已经告诉过小衲了，这是不可能算出来的，因为实际图景实在复杂：在每个瞬间，同一作物都在同时进行合成与分解反应，那能量转化系数根本无从确定。例如假定某种作物的叶绿体能吸收10%的光能，使得10000大卡的光能变成了含有1000大卡化学能的葡萄糖，那也根本无从算出这葡萄糖在燃烧时有多少大卡得到有效利用。即使我们知道这个转化系数，能确定燃烧含1000大卡的葡萄糖产生的ATP只含800大卡化学能，那我们仍然不知道这800大卡中到底有多少用于合成纤维素，有多少用于合成淀粉，有多少用于合成蛋白质，有多少又用于合成核酸。合成反应不同，能量利用效率也不一样，您说该怎么算出这平均转化效率来？
这说的还是同一种作物，不同作物的能量吸收能力与利用效率并不一样。若再把这因素考虑进去，又该怎么得出一个具有普遍指导意义的数值来？
再看第二个问题，亦即从作物能利用的能量算出它允许合成的有机分子的最大质量。这TMD更是活见鬼。即使是同一作物内，仍然含有不同的高分子，例如稻麦里含有纤维素（植物的“骨骼”，不能被人体吸收），淀粉（植物储藏的燃料，可被人体吸收），蛋白质、核酸，等等。这些高分子的合成反应根本不一样，能量利用率也不一样。就算生态学家们能一一算出每种大分子的转化率，我也实在无法想象他们怎么把它综合在一起，算出个平均理论值来。
这说的还是单一作物，如果再考虑不同作物，那图景就更复杂了。谁都知道，大豆的蛋白含量要远远高于稻麦，后者的可食部分以淀粉为主。这两者的能量输入与物质产出的关系根本就不可能一样。那么，我们又该怎么得出一个具有普遍指导意义的理论值来？
因此，在我看来，从理论上是不可能计算出一个普适的最大值来的。要解决这个问题，大概只能靠所谓“黑箱理论”，或所谓屁股向上平沙落雁式的青城剑法，只看输入与输出两端，忽略中间那无穷复杂的生化反应。要这么做，基础何在？当然只能来自于阶级斗争、生产斗争与科学实验的三大革命实践，说白了就是经验估算——广泛调查统计各种植物的产量与输入光能的比值，再据此给出个经验值来。这在我看来就是唯一可行之路。
然而理论之树常绿，经验总是靠不住的灰色。我在楼下已经告诉小衲了，在袁隆平培育出高产杂交水稻来之前作出的估算值，与在此之后的估算值肯定大不一样。靠这种黑箱糊弄，配称科学么？真正能靠得住的，还是严谨的理论计算值，如根据爱因斯坦著名的质能公式算出多少克的铀能转化为多少能量一般。可惜根据以上理由，这在复杂的生物界中是不可能D！
以上所说，乃是沿袭“支柱隧道眼”，只从“能质转化”的角度来看问题。如果把视野稍微扩大一点，则立即看出这“支柱”是何等可笑。
其实这问题我和阿越都已经提到了，那就是支柱家们缺乏人类常识，只看到合成生物大分子需要能量，没看到它也需要原料，这就是钱大师的笑话——他以为生物合成完成的不过是初中植物学教的那个反应：
二氧化碳 + 水 =葡萄糖
这确实是无本生意，需要的原料不过是不要钱的二氧化碳与水，而能源也同样是不要钱的阳光。可惜啊，葡萄糖不过是植物用于合成其他高分子的燃料或单体而已。连中学生都该知道，离开了核酸和蛋白质就没有生命可言，而这两者的合成都需要原料，那原料可不是大自然免费提供的二氧化碳和水，而是需要人类去主动提供的肥料！此所以为何世上有那么多化肥厂，而化肥的大量应用乃是所谓“绿色革命”的一大成功因素。
因此，要使最大的“能质转化”得以发生，作物必须在生长周期的每个瞬间都得到最适配方的营养供给。作物在不同时期，需要的营养的组分并不一样。因此，要在输入光能不变的情况下造出最多的食物，人们就必须随时根据作物的需要，updates营养配方，再以滴灌的方式输给作物。这成本如何，您自己去想吧。但若不是这么做，请问支柱家们给出来的“最大产值”到底有何依据？如果不是所有的条件都最优化了，您凭什么说您那估算的就是最大值？
草根昨天的万斤粮设想，强调的就是这个主题：如果不计成本，当然有可能造出亩产万斤粮来。其实他说的过于复杂了。我看世上生长最快的还是细菌，大肠杆菌据说是24小时传一次代，其次大概是肿瘤细胞，据说是三四天传一次代（对不起哦，我是从网上搜来的，不知对不对，请专家指正），两者应该都相当有营养吧，因此应该作为高产作物加以开发利用。可惜的是，那玩意需要随时更换贵重的培养液，才能使得它们始终保持在指数生长期中。用这种方法去增产，我看还不如为少奇同志高度肯定的河南农民发明的狗肉汤浇地。
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