① 尋一部科幻電影,其中有一個男人來到一個太空基地,裡面有一位白衣女科學家種植玉米的
異形獵手 Alien Hunter (2003)
② 《星際穿越》里為什麼地球上已經只有玉米了
因為玉米相比於小麥、水稻等糧食作物,具有更加耐熱、耐旱的特性。
這些特徵是因為玉米細胞獨特的固定碳的方式決定的。從植物生理學角度來看,玉米是C4型植物,可以主動「捕獲」二氧化碳,這使得玉米在高溫、高光強和低二氧化碳濃度時,也能保持較高的光合速率,讓玉米在應對未來可能遭遇的末日環境中占據了先機。
③ 星際穿越》里,在當時惡劣的環境中,以下哪種植物是影片最主要的糧食作物
當時最主要的是玉米,其他農作物因為癌症不能生存下去,
④ 為什麼星際穿越里,世界上最後的糧食是玉米
《星際穿越》科學考:玉米為何能成為「末日作物」?
《星際穿越》里的玉米是養活人類的最後作物。
把人類的未來推向近乎末日的絕境,是不少科幻大片所津津樂道的故事背景。最近熱映的電影《星際穿越》在這方面也不免俗。影片中,激發人們穿越蟲洞尋找新家園的最大原因,就是地球環境的極度惡化:高溫、乾旱和疫病席捲了全球,人類只能依靠種植玉米苟延殘喘……
在這部聘請了多為知名科學家作為科學顧問的影片中,蟲洞、黑洞也成為了重要的「角色」,而另一個容易被人忽略的「角色」就是玉米。在惡化的環境中,玉米的確可能成為為人類提供食物甚至能源的主要作物。
那麼,玉米究竟是何德何能,能讓它擔負起「末日作物」的重任呢?
豈止未來,就在當下
事實上,玉米不僅在想像中的未來里成為決定人類命運的作物。在現實之中,玉米已經成為了影響人類社會發展的重要作物。目前世界每年玉米產量達10億噸以上,遠超過號稱「養活世界一半人口」的水稻——後者的產量還不到每年5億噸。雖然我們平時看不到那麼多的玉米,但實際上我們或多或少在間接以玉米為食——因為我們所食用的肉、蛋、奶等動物製品,其飼料主要就是由玉米加工而來,而多種食物生產所需的高果糖漿,也是玉米澱粉分解而來。另一方面,大量的玉米還被用來發酵為乙醇,可以作為機械使用的能源——可以說,玉米現在就已經被人類社會所依賴。
然而,這種具有世界影響力的植物,為人所知的歷史並不長久。約1萬年前,玉米的祖先只是分布在中美洲一帶的一種高大、多分支、穗小的植物。今天,這種被稱為大芻草的植物在中美洲地區仍然能夠見到。然而,也許是印第安農民的辛勤選育,亦或是機緣巧合,約在1萬年前到7千年前之間,大芻草的兩個基因的突變使得其分支減少、果穗增大,具有了我們今天看到的玉米樣子的雛形。當然,那時的玉米棒還不到今天的1/3長,但即使是這樣的作物,就足以支持起中美洲多個部落和王國的興起和發展,並被冠以「父親」和「神」的美稱。
數千年來,玉米只是在美洲被人種植和崇拜,直到1492年,哥倫布發現新大陸後才將這種神奇的植物帶回歐洲。在當時以小麥和豆類為主食的歐洲,玉米一開始並不受到重視,並不如同樣從美洲傳入、更加適應歐洲寒冷氣候的馬鈴薯受歡迎。然而,19世紀中期的晚疫病摧毀了歐洲的馬鈴薯種植,而玉米則成為了緩解這次飢荒的關鍵糧食之一。這次「末日」的預演使得玉米在歐洲變得流行,而大量逃入美國的飢民則進一步使得玉米在美國中西部的種植面積大增。不到200年時間里,玉米以其高產和易植的特性,順利擊敗了歐洲、西亞地區種植的小麥、土豆和東南亞種植的水稻,登上了世界糧食霸主的寶座。
我有特殊的固碳技巧
從單位面積產量上來說,玉米和小麥、水稻相比並沒有顯著的優勢。然而,玉米卻具有後兩者不具有的優勢——更加耐熱、更加耐旱。這就是為什麼在《星際穿越》之中,環境惡化的地球上只剩下玉米一種作物。
玉米的這一特性是由它獨特的固定碳的方式決定的。在水稻和小麥中,被吸收的二氧化碳進入細胞後,首先需要和一種名為二磷酸核酮糖的含有5個碳原子的分子(記為C5)結合,產生兩個分別含有3個碳原子的分子(記為C3),其中一個C3分子通過一定的反應重新變為C5分子,而另一個C3分子則被合成為含有6個碳的糖類。因此,通過這種過程固定二氧化碳的植物,就以其最初產物的碳原子數目,命名為C3植物。而催化最初C5和二氧化碳結合的酶,被稱為二磷酸核酮糖羧化酶(RuBisCO)。
然而,這個酶有一個致命的缺陷——在二氧化碳濃度不足、光照過強或溫度過高的情況下,它會選擇利用氧氣氧化C5分子。這樣一來,在這個稱為光呼吸的過程中,這個酶非但不能固定二氧化碳,反而會消耗C5分子——這對於需要通過固定二氧化碳來獲得有機物的人類來說,是一個重大的損失。
然而,玉米卻巧妙地規避了這一點。它的葉肉細胞分化為兩種類型,一類和小麥、水稻類似,鬆散分散在葉片之中,而另一類則緊密圍繞在葉脈周圍。在那些直接和空氣接觸的鬆散葉肉細胞內,一種稱為磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)的酶代替RuBisCO來固定二氧化碳,這種酶對二氧化碳有很強的親和力,而最初的碳固定產物是一個具有4個碳原子的分子(記為C4)。相應的,玉米被稱為C4(碳四)植物。由於PEPC並不利用氧氣,因此避免了碳的損失。而結合了二氧化碳的C4產物,則進入包圍葉脈的細胞之中,在那裡脫下二氧化碳,進行和C3植物中類似的產生糖類的過程。這樣做的好處很明顯:二氧化碳被富集到了圍繞葉脈的細胞之中,此時RuBisCO的氧化活性被細胞內較高濃度的二氧化碳所抑制,光反應所造成的碳損耗遠低於C3植物。
如果你看暈了,以上概括起來就是,玉米這類C4植物可以主動「捕獲」二氧化碳,而其他C3植物更像是「守株待兔」。
C4(左)和C3(右)植物葉片結構的比較。圖片來源:biobar.hbhcgz.cn
正因為有著這種特殊的固碳技巧,使得玉米更加耐受高溫、高光強和低二氧化碳濃度。這三大優勢讓玉米在應對未來可能遭遇的末日環境中占據了先機。短期來講,大氣內二氧化碳濃度的上升對植物來說是有益的,然而過多二氧化碳造成的全球平均溫度上升,加強了總體光呼吸的損耗,而玉米能在高溫和強光照射下依然保持較高的光合速率,這無疑對保證糧食的產量是有益的。而就長期來說,大氣二氧化碳並不會無節制地升高——在高溫和強光下,地殼內豐富的硅酸鹽的風化將加快,大量二氧化碳在硅酸鹽風化時被吸收,並固定於地殼之中。這一過程中大量丟失的二氧化碳將造成地球碳循環的崩潰。那時,不耐受低二氧化碳濃度的C3植物將最先因不能得到足夠的碳而「餓死」。而玉米,則可能是水稻、小麥這類C3植物消亡之後,人類得以殘喘的為數不多的「救星」。
技術的寵兒:遺傳操作優勢
除了自身的先天優勢之外,玉米的特殊地位也給它帶來了特別的優勢——玉米是世界糧食作物中為數不多的擁有成熟遺傳操作體系的作物。
盡管玉米天賦異稟,但在末日災害來臨時,單純依靠自然選擇賦予它的優勢並不一定抵禦得了。在影片中,世界范圍內農業作物的突然死亡,其直接因素被歸因於一種神秘病菌的侵襲。因此為了應對這種突如其來的風險,人類有必要打破自然演化中時間所編制的窠臼,讓需要百萬年才能形成的優良特性,在短期內出現。
幸好,人類掌握了這門技術,得以通過對玉米基因組的改良,讓玉米產生新的或更強的特性,來適應更加惡劣的環境。就在當下,全球約60萬平方千米的土地上種植著接受了遺傳改良的玉米。這些玉米,或是更加抵禦蟲害,或是能夠耐受除草劑以適應工業化種植,抑或是改良了籽粒成分。而在全球各地的實驗室中,擁有更加抗熱、抗乾旱、抗病菌侵害的新的玉米品種也在不斷問世。2008年2月,繼水稻之後,玉米成為了第二種被全基因組測序的農作物,而就在隨後短短6年間,新的測序技術又成功地從不同角度測序和分析了多個玉米品種的全基因組序列。這些信息將更加有助於人們對玉米進行改良。可以相信,在現實之中,依靠這些技術手段,人類並不會像影片中那樣束手無策。
誰還有潛力成為「末日作物」的候選者?
當然,在末日作物的名單之上,並不只有玉米一個人選。那麼,還有什麼作物能夠和玉米一樣擔當起延續人類種群和文明的重任呢?
顯然,這樣的作物需要和玉米類似,能夠在惡劣環境下保持較高的光合效率,合成足夠的有機物。也許有人會提議沙漠中極為耐旱耐熱的仙人掌等多肉植物,但實際上,這些植物也許更適合充當點綴,而不適合作為作物來種植。這是因為,這些多肉植物採取了一種將二氧化碳吸收和固定分別在不同時間進行的策略。這種策略雖然能夠避免水分的散失,但嚴重降低了光合速率——換句話說,雖然抗旱,但產量太低。
事實上,有一類人們並不將其視為作物的植物,更有可能擔此重任,那就是甘蔗。和玉米一樣,甘蔗也屬於C4植物,因此同樣具有較高的光合效率,而甘蔗本身合成的大量的蔗糖,可以直接被人類用於食品的生產。同樣的,同屬於C4植物的高粱也是末日植物的有力候選者,但是,它們還需要人類努力提高其產量,才能和玉米一較高下。
另一個問題是,未來的末日也許並非是乾旱和酷熱,也可能是一個冰期的到來或世界大戰後核冬天的降臨。那麼在地球表面溫度驟降的環境下,玉米、甘蔗等適應熱帶氣候的作物將喪失它們的優勢(也許可以依靠遺傳改良的耐寒品種),而這時,另一種植物可能會異軍突起,那就是甜菜。
甜菜之所以得名,就是因為在它的肉質塊根之中,累積著大量的蔗糖。甜菜原產於歐洲中西部,雖然身為C3植物的它光合效率較低,但相比玉米和甘蔗來說更加適應寒冷的氣候,而我們主要利用的塊根,則正是甜菜用於抵禦嚴寒而做的儲備。在歐洲和亞洲北部,甜菜是人們冬季最為重要的食物之一,由此誕生出用紅甜菜熬制的聞名遐邇的羅宋湯。至於甜菜製糖業,更是應對19-20世紀歐洲乃至世界連綿數十年的「末日之戰」的產物——早在拿破崙戰爭之時,蔗糖海上運輸的路線被戰爭切斷,從而刺激了歐洲本土的甜菜種植和製糖;而在隨後的兩次世界大戰之中,糖用甜菜也在其中作為重要的食品和工業原料被大面積種植。在現在,雖然甜菜被玉米來源的糖搶去了風頭,但在末日之時,甜菜還是極有希望進行逆襲的。
⑤ 科幻電影,有一部科幻電影,人類大部分都移民去了外星,地球上到處種的都是玉米
星際穿越
絕對就是這個電影
地球上只能種玉米了
我不劇透哈
⑥ 有部電影裡面環境污染只能種玉米求片名
《星際穿越》(Interstellar)是克里斯托弗·諾蘭執導的一部原創科幻冒險電影。
在不遠的未來,隨著地球自然環境的惡化(只能種玉米)人類面臨著無法生存的威脅。這時科學家們在太陽系中的土星附近發現了一個蟲洞,通過它可以打破人類的能力限制,到更遙遠外太空尋找延續生命希望的機會。一個探險小組通過這個蟲洞穿越到太陽系之外,他們的目標是找到一顆適合人類移民的星球。在這艘名叫做「Enrance」的飛船上,探險隊員著面臨著前所未有,人類思想前所未及的巨大挑戰。
⑦ 美國科幻電影里玉米植物都很大什麼電影
《親愛的,我把孩子縮小了》美國(1989年)
故事講述了薩林斯基是位非常厲害的科學家,他發明了一種可以把物體隨意放大縮小的機器,但馬虎的他,卻意外的把自己的兩個孩子以及鄰居小孩都給縮小了。
為了能讓父親發現自己被縮小了,這幾個孩子在自己「陌生」的家和花園里展開了一場既刺激又神奇的冒險之旅...
⑧ 有一部科幻片是叫啥來著
電影《星際穿越》
(Interstellar)是克里斯托弗·諾蘭執導的一部原創科幻冒險電影,由馬修·麥康納、安妮·海瑟薇、傑西卡·查斯坦及邁克爾·凱恩主演,基於知名理論物理學家,諾貝爾物理學獎得主基普·索恩的黑洞理論經過合理演化之後,加入人物和相關情節改編而成。影片由派拉蒙、華納和傳奇影業聯合製作,派拉蒙負責北美發行,華納負責海外發行,定於2014年11月7日在北美公映。
《星際穿越》主要講述了一隊探險家利用他們針對蟲洞的新發現,超越人類對於太空旅行的極限,從而開始在廣袤的宇宙中進行星際航行的故事。
2015年3月,《星際穿越》在第41屆美國科幻恐怖電影獎土星獎獲得了最佳科幻電影、最佳導演、最佳男女主角在內的10項提名。
⑨ 《星際穿越》為何選玉米為末日穀物,是因為什麼
影片一開始,其實諾蘭就已經開始玩自己最擅長的時空疊加,把過去,未來,現在三個時間用最短最快速的方式呈獻給大家。
過去是主角庫珀是一位宇航駕駛員,他在艱難操控著飛船,未來是她女兒的一段自述,現在則是庫珀在夢中驚醒,似乎夢到了自己唯一一次墜機意外。
影片中描述的植物枯萎病末日,只剩下玉米勉強能種植。
而影片中的沙塵暴,靈感則來自於美國1930年的黑色風暴事件,也被稱為骯臟的三零年代,當時美國西部平原由於長期草地被大面積翻耕,裸露的表層被沙漠化,導致了黑色風暴災害。
其中小說和影視作品《憤怒的葡萄》,故事背景就是在這場黑色風暴事件下。
影片中的NASA給空間站飛船取名耐力號,其寓意就是想給船員們好運氣,即使遇到危險,也能化險為夷。
如今電影技術突飛猛進,想怎麼拍就怎麼拍,但諾蘭也依然秉持著能實拍就不做後期特效的宗旨。
不過《星際穿越》畢竟場景放在了浩瀚的宇宙,要展示星際,蟲洞,黑洞等,因此《星際穿越》也成了諾蘭作品CGI特效佔比最多的一部。