森林是地球之肺吗？对比之后发现，我们比喻并不恰当

　　我们在为新冠肺炎疫情而忧心，太平洋另一端的澳洲在为山火发愁，那场从去年9月开始燃烧的山火，到现在依然没有扑灭。之所以我们会如此关注澳洲山火，是因为森林能够制造人和动物呼吸所需要的氧气，还能减少温室气体二氧化碳的含量，所以我们经常会把森林比喻成地球之肺。但是这个比喻在某些方面并不恰当。
　　第一个不恰当的理由
　　我们的肺不会制造氧气，与之相反，肺是消耗氧气的器官。第二个不恰当的理由
　　由于地球的自转，当地球的一个半球吸收二氧化碳呼出氧气时，另一个半球正在做相反的事情。如果人类中有哪个人也是如此，恐怕会立刻成为全球关注的热点。
　　第三个不恰当的理由
　　科学家们的研究表明，地球大气中的氧气中只有一半来源于陆地植物，另一半来自海洋中的藻类，还有极少一部分来自大气层上层中水蒸气的分解，来自太阳和宇宙中的高能射线为此提供能量。
　　植物产生的氧气其实只能算是泄漏物
　　从地球生态圈的角度看，是植物为我们生产了呼吸所需要的氧气，但事实上，我们吸入的氧气，只是植物在光合作用时不小心泄漏出来的而已。植物跟动物一样拥有线粒体，它们生产的氧气大部分被自己消耗。无论是森林还是水中藻类生产的氧气，其实都只是泄漏物。
　　大部分植物泄漏出来的氧气很快会被氧化（包括腐烂和燃烧）作用消耗。如果死去的动植物和微生物的尸体没有在腐烂之前就大量被土壤和海洋的沉积物掩埋，那么大气中的氧气含量最终会降到接近于零的水平。
　　大气记录数据中的那些节奏性波动
　　尽管把森林称作地球之肺不太恰当，但一份来自夏威夷莫纳罗亚天文台发布的二氧化碳分析结果表明，长期的氧气记录数据与医学呼吸检测仪的读数显示出近乎诡异的相似性。氧气浓度的年度上升波动恰好伴随着二氧化碳的循环式下降，这些数据同时打开了一扇神奇的窗户，揭示了地球同植物间的原子级关联。
　　每个白天，二氧化碳浓度都会缓慢下降，到了晚上又会恢复，而更大规模的季节性波动则是由夏季的波谷与冬季的波峰构成。通过这些数据我们可以看到，伴随着地球的自转和公转，地球的大气对植物和微生物的呼吸做着回应。
　　促使这种波动性变化的是阳光。当第一缕晨光照到大地，植物从沉睡中苏醒过来，开始向空气中释放氧气，并从空气中吸收二氧化碳；此时时刻，海洋中的藻类也在做着相同的事情。随着地球的自转，夜幕降临之后，氧气的生产过程结束，但是细胞里那些生产二氧化碳的小工厂还在继续运转。从而促使二氧化碳水平重新恢复，而氧气水平相应下降。
　　季节性的波动与此类似，春天，万物复苏，草木生长，氧气的浓度迅速提升，而二氧化碳的浓度有所减少，到了冬季，光合作用变慢，同时枯枝败叶在微生物的作用下开始释放出二氧化碳，于是跟春季相反的变化趋势便发生了。
　　氧气和二氧化碳的波动如此周而复始。
　　大气混匀的程度和速度超出了我们的想象
　　可能很多小伙伴跟我一样，最初都会以为不同地区间的大气成分差异会比较明显，然而在排除森林与城市影响的偏远地区，对比中国气象局发布的《2017年中国温室气体公报（总第7期）》和美国气象学会和美国国家海洋与大气管理局联合发布的《2017年气候状况报告》会发现，中国和全球其他地方的空气中二氧化碳的含量几乎没有差异。
　　不论是在草木凋零的冬季，还是在寸草不生的沙漠，我们都有充足的氧气可供呼吸。这些氧气都来自远方，并且拥有很长的历史，我们呼吸的每一口氧气中，只有极少的一部分是在过去的一年内生产的氧气。
　　氧气的垂直分布
　　由于地球引力的作用，气体分子会在低海拔聚集，这些分子由于热运动，撞击到人体表面产生的压力大约是每平方厘米1公斤。然而，如果不是坐飞机或者在高海拔的山峰上耳朵会有所不适，我们大多数人不会察觉到大气压力的存在。这是因为，我们的身体内同样分布着空气，内部压力与外部压力平衡。
　　altitude。org提供的数据显示，在海拔1600米的山峰上，空气中的氧气含量相当于海平面处的83；海拔2400米左右时，空气中的氧气浓度下降到75的左右。航班飞行中的氧气浓度与海拔2400米左右相当，所以会有个别旅客由于轻微缺氧出现头痛的现象。
　　而西藏人由于长期在高海拔地区生存，他们的基因发生了突变，从而使他们更能适应缺氧状态。多数西藏人的呼吸频率更高，并且每次呼吸都可以吸入更多的空气。而安第斯人血液中存在大量的变异红血球，具备从空气中提取更多氧气的能力。
　　尽管如此，即便是这些拥有特殊基因的人群，也无法长期在珠穆朗玛峰生存。因为我们与那些具备光合作用的生物之间存在着原子级的联系，这个联系不能太过遥远。
　　人与植物的原子联系
　　不知道您是否关注过火星移民计划，在从地球到火星的漫长旅途中，我们就要考虑自己和身边的一盆植物之间的原子级关系。我们呼出的二氧化碳会被植物转变为自己的一部分，我们要重新收回自己呼出的二氧化碳中的氧原子，主要的手段只能是吃掉这盆植物。
　　与这个过程相反，如果我们吸入一个由这盆植物释放出的氧气分子，我们的细胞会将它代谢为水。这时候氧气原子就从氧气分子中分离出来，并和氢组成了水分子。代谢的水通过呼吸和汗液回到太空舱的空气中，被植物吸收后，通过光合作用，氧原子获得自由，再次构成一个新的氧气分子。从你身体内随着水汽被呼出失去的氧原子，又重新回到你体内。
　　结束语
　　人类与植物以及地球之间存在着原子层面的关系，在这个大的原子循环系统中，我们与植物和地球都各自承担着不同的角色。保护植物就是保护地球，就是保护我们人类的生存空间。因为我们只有一个地球。
　　我是郭哥聊科学，普及科学知识，传播科学精神，持续为您提供高质量的科普文章。