1773年，英国科学家普利斯特利 (Joseph Priestley) 进行了一场改变生物学史的实验。在那个年代，人们普遍认为大气是静止不动的背景，而普利斯特利却敏锐地捕捉到了植物与空气之间那层隐秘的“互惠契约”。
实验的逻辑之美
- 环境的局限：蜡烛燃烧与小白鼠呼吸会迅速耗尽密闭空间内的“某种气体”（氧气），导致火焰熄灭与生命终结。
- 植物的补偿：绿色植物能够吸收二氧化碳并释放氧气，抵消了呼吸作用产生的负面影响。
- 更新的本质：植物并非仅仅“净化”空气，而是在进行物质转化，这一发现初步确立了植物在生物圈气体循环中不可替代的地位。
正如现代航天器利用微藻构建生物再生生命保障系统，普利斯特利的实验为我们揭示了一个真理：生命不是孤立存在的，而是在大气的呼吸交替中寻找平衡。
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QUESTION 1
简述普利斯特利实验中，为何单独放置的小白鼠会迅速死亡，而与植物同处的却能存活？这说明了植物对大气成分具有什么样的作用？植物吸收了老鼠产生的氧气
植物通过光合作用吸收二氧化碳并产生氧气，更新了空气
植物为老鼠提供了遮荫处
✅ Correct!
完全正确！老鼠呼吸消耗氧气产生二氧化碳，而植物恰好吸收二氧化碳释放氧气，维持了气体平衡。❌ Incorrect
请注意老鼠和植物对气体的不同需求。老鼠需要氧气，而植物能产生氧气。QUESTION 2
在普利斯特利的实验中，如果我们完全遮蔽阳光进行同样的对比实验，实验结果会发生变化吗？植物“更新大气”的前提条件是什么？这对理解生物圈有何启发？
结果不变；前提是水分；启发是水循环很重要
结果会改变，植物也会死亡；前提是光照；启发是光合作用是气体循环的动力
结果不变；前提是土壤；启发是土地保护很重要
✅ Correct!
是的！没有光，植物无法进行光合作用，反而会因为呼吸作用与老鼠争夺氧气，导致两者都更快死亡。❌ Incorrect
想一想本课的主题——光合作用。光合作用之所以叫“光”合作用，是因为它离不开什么？QUESTION 3
普利斯特利实验中，蜡烛熄灭的原因是由于罩内缺少了哪种气体？二氧化碳
氧气
氮气
✅ Correct!
对。氧气支持燃烧，燃烧过程消耗氧气。❌ Incorrect
燃烧需要助燃气体，二氧化碳通常是用来灭火的。QUESTION 4
普利斯特利实验的结论在当时引起了轰动，它主要打破了人们对大气的哪种传统认知？大气是由多种气体组成的
大气成分是静止不变的
大气是可以被压缩的
✅ Correct!
正确。普利斯特利证明了生物活动可以显著改变大气的成分质量。❌ Incorrect
请思考实验的核心——“更新空气”。这说明空气是处于动态变化的。QUESTION 5
如果实验中植物是一盆枯萎的假花，小白鼠的命运会如何？依然能存活，因为假花也有体积
很快死亡，因为假花不能进行光合作用
✅ Correct!
没错，只有活的绿色植物进行生命活动（光合作用）才能产生氧气。❌ Incorrect
空气的更新依赖于生命活动，而非物质的存在感。深度思考：从玻璃罩到月宫一号
现代生物再生生命保障系统
在现代航天研究中，科学家建立了类似普利斯特利实验的大型闭合实验设施（如“月宫一号”）。舱内有高等植物、志愿者和微生物。植物为志愿者提供氧气和食物，志愿者呼出的二氧化碳被植物吸收。
Q
1. 如果“月宫一号”突然遭遇电力故障导致照明系统完全熄灭，为了保证志愿者安全，应该采取什么紧急措施？为什么？
Answer:
应立即启动应急供氧设备或疏散人员。因为失去光照后，植物的光合作用停止，无法产生氧气，同时植物自身的呼吸作用会与人竞争剩余的氧气，导致舱内氧气浓度迅速下降。
应立即启动应急供氧设备或疏散人员。因为失去光照后，植物的光合作用停止，无法产生氧气，同时植物自身的呼吸作用会与人竞争剩余的氧气，导致舱内氧气浓度迅速下降。
Q
2. 请用光合作用的反应式解释，为什么说植物在这个密闭系统中扮演着“生产者”的角色？
Answer:
植物通过反应式：二氧化碳 + 水 —(光/叶绿体)—> 有机物 + 氧气，将无机物转化为储存能量的有机物（食物），并释放氧气，从物质和能量两个维度支撑了系统中其他生物的生存。
植物通过反应式：二氧化碳 + 水 —(光/叶绿体)—> 有机物 + 氧气，将无机物转化为储存能量的有机物（食物），并释放氧气，从物质和能量两个维度支撑了系统中其他生物的生存。