“亩产万斤粮”中的科学道理
1、植物中的能量来源于太阳的能量。太阳常数是1367瓦/平方米，其中25%被大气层反射回宇宙；25%被大气层自己吸收了；有5%虽然透射到地面上，但又被地面反射回大气层了；真正被地表吸收的热大约只占太阳常数的45%，中国地区全年平均接受阳光的值是350瓦/平方米。
2、钱学森从一个科学家的角度出发，先计算每亩全年阳光能量，再估算单位碳水化合物的能量，相除就是理论值上的每亩极限产能：2.2万斤每亩。这是出于能量守恒的想法，是一种科学理论上的估算。
3、目前水稻的亩产记录是袁隆平的协优107，亩产2000斤。
为什么植物不能到处移动，以捕捉其他生物为食
一平方米绿叶在阳光最强烈的地方仅能产生10瓦的功率，人体尺寸相仿的植物通过光合作用产生的功率最高20瓦。而人体平静熟睡时功耗最低80瓦，平静地坐着耗150瓦，博尔特冲刺时耗2000瓦。所以光合作用无法支持哪怕最低运动量的活动，植物只能扎根土壤生存。
光合作用的效率高在哪儿
光合作用把水变成氧气和氢离子的效率很高。除了光合作用，还有两种方式能把水分解成氢和氧——紫外光照射与电解水，但这两种方式效率都低于光合作用。
没有光合作用会怎样
没有光合作用，就没有足够多的氧气产生，就不会有足够多的臭氧产生。没有足够多的臭氧，就不能阻挡紫外光入射，地球上的海水会渐渐被紫外光分解为氢气和氧气，地球上的水会不可逆地一直减少。而光合作用可以提供足够多的氧气。
紫外光分解水虽然可以产生氧，但这些氧会首先和土壤、岩石中的铁结合，让地球表面到处都是红色的土壤，像火星一样。
火星表面
只有光合作用足够快，才能产生足够多的氧气，多到氧气和地球上所有能结合的物体都结合后，还有剩余的充斥在空气中，于是空气中氧的浓度就足够产生保护地球的臭氧了。
有氧呼吸产生了食物链
1、氧气对生命不是必需的，很多厌氧菌就可以生活在无氧的环境中。人体内绝大部分的细菌也都是厌氧菌。
2、无氧呼吸对能量利用率低，只有2%，有氧呼吸的能量利用率为40%，20倍的差距导致食物链层级减少。
3、有氧呼吸的效率可以维持4级的食物链，无氧呼吸的效率1级都难以维持，所以在无氧环境中捕食行为是非常不划算的，于是就不可能产生高级生命体，更谈不上生物多样性。
氧气含量的变化造成了物种体型的变化
1、食物链中捕食与被捕食的关系，导致生物体型的“军备竞赛”，被捕食者会越长越大，捕食者会长出越来越有效的捕食武器。
2、从3.6亿年前开始，地球上氧含量开始大增，海中鱼类的种类和尺寸大幅增加，昆虫体型大幅增加，古蜻蜓0.8米，深海蝎2.4米，古蜈蚣2.6米，被称为活化石的鲎，也有2米直径，它们之所以能长出这么大的体型，都是拜氧含量增加所赐。
氧气曾经等同于毒气
光合作用虽然产生能量，但也产生氧气，早期地球上以还原性气体为主时，氧气等于毒气。而后，光合作用逐渐成为主流，最早的厌氧菌大面积灭绝，而几亿年前最早产生氧气的物种至今还活在地球上：蓝藻。
氧气是如何保存在地球上的
1、氧气是用于固定碳的，但动物的身体固定了大量的碳，植物的木质素也固定了大量的碳，还有更大一部分碳是通过岩石固定的，于是氧气就有机会跑出来。
2、全球减少碳排放的目的是为了减少温室气体，并不是为了减少氧的消耗。人类剧烈燃烧化石能源有170多年的历史，但这只让空气中氧气含量下降了百万分之三。
地球生物圈的变化短暂而剧烈
如果把地球的寿命浓缩到一天的时间里，那每一次生物的大灭绝，下一批生物的复苏只会在8秒钟内完成，其余时间地球生物圈都是平静无变化的。氧含量变化，结冰区域的变化，海水酸碱度的变化，全球气温的变化等等，都是在这个短暂的时间内完成的。虽然灭绝和变化总是吸引我们注意，但地球上真实的情况是保持稳定和不变为主题。
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