人类能不能进化出类似于植物的光合作用能力？
| 作者 / 瞻云 太鸡肋了！你每天光合作用的那点能量，连你的半颗脑子都养不活。 你哪怕一动不动，基础代谢功率就有 100W，其中一个脑子就有 20W。 看起来不多，人体差不多相当于一个 100W 的灯泡。 但人要进行光合作用，获得能量的功率，低多了。 接下来我们来算算。 太阳常数为 1367W，这代表着太阳垂直照射大气顶界，单位面积的热功率。 阳光能到达地面的大约有 70%，也即真正能到达地面的热功率大约 1000W 左右。
C3 植物的光合作用转换效率最大为 4.6%，C4 植物最大为 6%[1]。 就当你这最终的新型人类是 C4 光合生物吧。 一个人的冠状面的面积大约 0.5m^2 左右。  那么我们可以很容易计算出，你的光合作用最大功率为： P=1367×0.5×70%×6%=28.7W 前面提到人体基础功率 100W，这其实是一个平均数，对于一些体型小的女生，基础代谢有可能低低一些，但怎么也不可能低到 28.7W。 因为你一颗大脑的功率就差不多 20W，再身形娇小，骨肉如材，基础代谢功率都不可能低到这种程度。 哪怕真的发生了人间奇迹，出现了这样的女孩子，能开启躺平人生了吗？ 也不行。 因为阳光不是总是有，也不是总是直射啊。 一昼一夜，少了 50%。 而根据天气情况不同，太阳在白天的辐射强度变化规律也尽不相同。 对于上图这种不同规律的辐射变化，我们可以简单看成一个半圆形和三角形。 肉眼积分可知，一天的平均辐射强度变化范围，是最大辐射的： 1/2～π/4 考虑到阴天和晴天的变化，到达地面的最大阳光辐射范围在 20%～70% 的区间。 那么，我们可以最终计算出，对于随机变化的天气来说。 单位面积一昼夜平均辐射功率的上限为： P=28.7×50%×π/4=11.27W 这个功率，连你的脑子都支持不了。 同理，我们易得，平均功率的下限低至： P=28.7×50%×1/2×2/7=2.05W 这个功率有多低呢？ 一个人的手臂大约 2~3kg，也即 20~30N，从下往上 1 秒的时间抬一下手的功率，就有 5~10W 左右，比功率下限高了好几倍。 如果你这种光合作用新型人类能量和物质是可以共用的话，一个人要躺平，就需要另外再加 48 个人来给你供能。上层还好说，底层人哪躺得平呢？ 总之，天气不好的时候，太阳能提供你基础代谢的 2.05%，天气不好的时候就只有 11.27%。 考虑到季节还有春夏秋冬，年平均功率可能只有人体基础代谢的 4%。 甚至都只有大脑代谢的 20%。 实在是食之无味，弃之可惜，鸡肋啊。 难道，光合作用躺平人生，就真的无法实现了吗？ 当然不是。 方法是死的，人是活的。 如果你不缺钱，为了开启你的躺平人生。 你可以用人造光，进行日光浴啊。 根据许文生氏公式：
可得，170cm，60kg 的人类表面积为： 1.65m^2。 如果你进行 360° 无死角日光浴，全天 24 小时进行，连睡觉都是用 LED 灯胶囊床包裹，那么你的躺平人生就真的可以实现了。 可以求得，这样的日光浴功率为： P=100/6%/1.65=1010 W
地球上植被接受到的太阳最大功率为 1367×70%，也即 957W 左右，和 1010 W 比较接近。 可以认为，人体单位面积的照射功率，和植被最大日光照射是相当的。 夏天正午晴天，我们可以看到植被都会被晒得蔫了。 而你要这样一直持续地躺平生活，即便你做到了散热工作，也意味着你身体系统的输水、散热能力比植被还要强大。而比起正常的人类来说，身体系统的耐干旱、耐热、耐辐射…… 都会强大好几倍。 你都变成超人了，还继续躺平干什么？ 所以，即便真的掌握了让人类植入叶绿体的技术，却显得十分的鸡肋。 就人类这种表面积比率很低的生物，体表进行光合作用的效率是极低的，远远不能满足日常的生活所需，完全就是数量级差距。 植物为了仅仅只需要光合作用，满足日常所需，不仅把叶子演化成薄片状，大多数轮生、对生，以最合理的方式分布，获取最多的光源。 哪怕是绿叶海蜗牛，也演化出了类似于大叶片的身体 [2]。 实际它们依旧需要补充水和矿物质，哪怕你完全当植物，也不可能做到完全不进食。 从这里也可以看出，要完全依靠叶绿体生活，究竟需要什么样的体型。 要么整个人的体型就像绿叶海蜗牛那样叶片状，或者四肢 20 根指头，全部变成树枝树叶。 或许，这才是这种人类演化的终极形态： 那么，你愿意成为树人，还是现在这样的人类呢？ 来源：知乎日报 |
