玉米(玉米油的功效与作用)


在著名的科幻电影《星际穿越》中,讲述了一个地球环境遭到破坏,到处沙尘肆虐,人类即将迎来末日的故事。

而且除了全球范围的沙化,由于生态环境失衡,大部分农作物都因感染了一种名叫枯萎病的真菌而濒临灭绝,而唯一还能茁壮成长的农作物就是玉米。

《星际穿越》里的玉米地

这部影片的导演诺兰邀请了基普·S.索恩(2017年诺贝尔物理学奖获得者)教授担任科学顾问,索恩也确实不负众望,把整部电影的科学基础打得非常扎实。

索恩选择玉米布景并非巧合,这是经过反复比较的结果,相比小麦、玉米等作物,在地球环境崩塌的末日,也只有玉米能够存活到最后。

1、关于玉米

玉米是禾本科玉米黍属一年生草本植物,原产于中美洲和南美洲,在全世界热带和温带地区广泛种植,是优良的粮食作物。

作为我国高产粮食作物,玉米是畜牧业、养殖业、水产养殖业等的重要饲料来源,也是食品、医疗卫生、轻工业和化工业等不可或缺的原料之一。

玉米的种类很多,有的是作为粮食和饲料来用的,有的是当菜食用,还有加工型的,以及爆米花专用品种等。

玉米中的维生素含量非常高,是稻米、小麦的5~10倍,玉米中含有的核黄素等高营养物质,对人体也是十分有益的。

除了玉米粒,玉米须、玉米杆和玉米皮等,都具有一定的价值。比如玉米须含有粗纤维、粗蛋白、多糖和粗脂肪等,还具有一定药用价值。玉米秸秆可以粉碎还田,变成有机肥料被农作物吸收。

那么为什么在《星际穿越》中,科学顾问索恩为什么把玉米设定为影片中的“末日作物”呢?玉米到底有何与众不同?

2、玉米的产量高

在环境崩塌的世界末日,人类一定会处于食物短缺的一种状态,那么种植一种产量较高的农作物至关重要。相比小麦和稻谷,玉米的亩产量是最高的。

2010年,位于新西兰南岛的乡村小镇戈尔创造了一个世界纪录,小镇上的奥塔马农场创造了小麦亩产1042.4千克的世界纪录。直到现在,这个纪录都没有被打破,也就是说小麦的产能上限,差不多也就是亩产两千斤了。

2017年,袁隆平院士的团队选育的超级杂交水稻品种“湘两优900”,在河北省硅谷农业科学院超级杂交稻示范基地创造了的亩产世界纪录。经过测算,整个示范基地的平均亩产是1149.02千克,这个纪录也一直保持到今天,都没有被打破。

那么玉米的亩产世界纪录是多少呢?在美国2019年举办的玉米产量竞赛中,冠军农场的玉米平均亩产量达到了2576.48千克!你没有看错,就是亩产5000斤,美国种植玉米的模式跟我们不太一样,不相信这个数据的朋友可以自行搜索。

所以你看,玉米的产量比水稻和小麦高了不是一星半点。根据我国2020年统计年鉴上的数据,我国居民人均粮食消费量是210千克。也就是说,产量最高的玉米地,一亩地的产量就足够12个成年人吃上整整一年。

虽然我国的玉米种植面积远低于小麦,但早在1995年,玉米的产量就已经超越了小麦,成了仅次于水稻的第二大农作物。

所以说,把玉米作为“末日作物”的原因之一,就是玉米的产量高,同样的种植面积,玉米可以养活更多人类。

3、玉米适应能力强,光合作用的效率高

在世界末日来临之际,地球环境大面积沙化,沙尘暴肆虐,气候干旱,这要求农作物具备很强的适应能力和生存能力,而玉米是耐旱和耐热的农作物之一。

另外,玉米的光合作用效率更高,这主要跟玉米是碳四植物有关,它与小麦、水稻这类碳三植物的光合作用的过程有所不同。

光合作用的核心就是利用光能把水和二氧化碳合成为有机物,这是身为植物的底层核心科技。植物细胞里大部分成分都是水,因此光合作用所需的水分不是问题,而二氧化碳则需要从空气中获取,光合作用的核心就是把二氧化碳固定下来。

碳三植物的解决方案是用一种含有5个碳原子的化合物来与二氧化碳反应,反应之后能生成两个含有3个碳原子的化合物。所以,我们管这类植物叫作碳三植物。

但是碳三植物有一个弱点,就是固碳过程中用到的催化酶,不仅能固定二氧化碳,还能固定氧气。可是光合作用根本就用不着氧气呀,催化酶帮助吸附氧气,就成了帮倒忙的行为,这就导致碳三植物的光合作用效率相对较低。

这还不是最糟糕的情况。如果植物所处的环境温度比较高,或者二氧化碳的浓度比较低,那碳三植物光合作用的效率还会进一步降低,甚至影响植物的正常生长。

碳四植物在固定二氧化碳这件事上,发明了一些新技术。它们采用苹果酸或者天门冬氨酸来固定二氧化碳,在固碳的过程中只会吸附二氧化碳,不会吸附氧气,这就大大提高了光合作用的效率。因为这两种酸都含有4个碳原子,所以它们被称作碳四植物。

碳四植物躲开了有缺陷的催化酶之后,得到了三个重要的优势:

第一,排除了氧气的干扰之后,碳四植物在二氧化碳浓度较低的环境里依然能高效地进行光合作用。这意味着玉米可以种植得更密集,密集当然就意味着更高的产量。

第二,在高温的环境里,碳三植物的效率迅速降低,而碳四植物几乎不受影响。

第三,碳四植物只需要更短时间开启气孔,就能收集到足够多的二氧化碳。这意味着,玉米可以通过减少气孔开放的时间来减少水分的蒸发。换句话说,玉米比小麦和水稻都更省水。

所以说,玉米更加耐旱、更耐热,光合作用的效率更高,能更好地适应世界末日的恶劣环境,这是玉米能成为“末日作物”的主要原因。

4、为什么玉米的适应能力更好?

不过不管玉米如何坚韧不拔,它都是人类驯化后的植物,如果离开人类,玉米在自然界中是无法存活的。为什么这样说呢?

你有没有想过,玉米种子成熟之后会如何?你可能会说当然是农民朋友用将其收获啊!那如果没人管的话,这些玉米种子的命运会怎样?它们能自行脱落吗?

事实上,如果没有人类的帮助,玉米的种子是无法自行脱落的,无法脱落也就意味着种子无法掉到土壤上,也就无法发芽生长。换句话说,玉米离开了人类,就无法繁衍后代。

所以说,玉米和小麦、水稻一样,都是在人类的驯化下存活至今的。既然如此,那么玉米为什么没有小麦和水稻这么娇气呢?问题的答案和玉米的授粉方式有关。

小麦和水稻是自花授粉的农作物,它们特别不容易发生杂交,也不容易得到外部的基因。而玉米则恰恰相反,它们的花是典型的单性花,雄花高高在上,而雌花则长在叶片和茎杆的夹缝里。

你见到的玉米须,其实每一根都是都是一个雌蕊,当雄花的花粉落到这些雌蕊上时,就能完成授粉,而每一粒玉米种子,都是由一个受精卵发育而来的。

这种雄蕊与雌蕊距离较远的特性,使得玉米需要风来完成授粉,那么就很容易发生杂交。

玉米的花粉在有风的天气里才会散落下来,而随风飘荡的花粉,大概率就会落到其他玉米植株的雌蕊上面。这样,玉米就自然而然地完成了一次基因的交换。

在这种模式下,玉米的植株越高,花粉自然就飞得越远。玉米植株可以长到2~3米高,如果肥料和水分充足,一些个别的玉米植株,还可以长到6米的高度。这样的个头儿,很难让人相信,它们曾经是低矮的狗尾草的亲戚。

玉米容易杂交的特性,导致玉米的各个品种之间总是在不停地进行基因交换。而基因交换频繁是有利于玉米保持优良基因的,这让玉米能够适应更加恶劣的环境,也就没小麦和水稻那么娇气了。

5、结束语

今天,全球约有60万平方千米的土地种植着玉米。它的种子养活着大量的人口,是粮食安全的重要保障。玉米秸秆做成的饲料,为肉类安全提供着有力的支撑;玉米还是生物燃料的重要来源。

如果真的到了末日,玉米还真有可能拯救人类的命运。

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