图版 20 · 生命
会呼吸的地球
一棵大树的木头，大部分不是从土里来的，而是从空气里来的。每到夏天，北半球无数的叶子一起“吸气”，连夏威夷的高山上测到的空气都会变化。
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叶子是一座工厂
叶子从空气里吸进二氧化碳，从根部得到水，再借着阳光的能量，把它们变成糖，同时放出氧气。这就是光合作用。
糖是植物的食物，也是它造身体的材料：叶子、树干、根，都是用糖一点点搭起来的。
灰色：二氧化碳 · 白色：氧气
树是用空气做的
近四百年前，佛兰德科学家扬·巴普蒂斯塔·范·海尔蒙特在一盆称过的土里种了一棵柳树。五年后，柳树重了七十多公斤，土却只少了不到六十克。
多出来的重量从哪里来？他以为来自浇的水。其实，干木头里大约一半是碳，而这些碳全都来自空气里的二氧化碳。
一年一次深呼吸
1958 年起，科学家在夏威夷的冒纳罗亚火山上，几乎不间断地测量空气里的二氧化碳。曲线每年都上下起伏一次：五月最多，九、十月最少。
春夏，北半球的森林和草原长满叶子，光合作用吸进的二氧化碳比植物和土壤呼出的多，空气里的二氧化碳就变少；秋冬叶子落下、腐烂，二氧化碳又回到空气中。
冒纳罗亚山的二氧化碳 · 近五年 · NOAA
北边呼吸得更用力
地球的陆地大多在北半球，所以北边的“呼吸”更明显。在阿拉斯加最北端的乌特恰维克，一年的起伏大约是夏威夷的三倍；到了南极点，几乎感觉不到。
南半球陆地少得多，所以那里的季节对空气的影响小得多。
三个观测站的季节起伏 · 2015 至 2024 年平均
一呼一吸之外
起伏之外，曲线每年都在升高：从 1958 年的约 316 ppm，到现在的 420 多 ppm。ppm 是百万分之一，指每一百万个空气分子里有几个二氧化碳分子。
升高的主要原因，是人们燃烧煤、石油和天然气。人们每年排放的二氧化碳，大约一半被植物和海洋吸走，剩下的留在了空气里。上世纪六十年代，每年升高不到 1 ppm；现在每年升高约 2.5 ppm。
冒纳罗亚山的二氧化碳 · 1958 年至今 · NOAA
你来试试
拖动日子，让大树走过一年四季：看叶子什么时候吸进二氧化碳，什么时候又还回空气里；右上角是这个月冒纳罗亚山的平均起伏。
试一试拖动日子：冒纳罗亚山的二氧化碳哪个月最多？
模型省略了什么
画面里的二氧化碳和氧气是示意的，真实的分子小到看不见。植物白天和夜里也都在呼吸，放出一点二氧化碳；季节里的变化是吸进和呼出相抵后的结果。季节起伏的曲线是 2015 到 2024 年的平均，单独某一年会有些不同。
一个常见的误解
植物长大，并不是“吃”土。土为植物提供水和少量的矿物质，但植物身体里的大部分物质，是用空气中的二氧化碳和水造出来的。另外，曲线每年夏天回落，并不说明二氧化碳的问题自己好了：每年的最低点，都比前一年的更高。
资料来源
数据
Carbon dioxide: NOAA Global Monitoring Laboratory (Mauna Loa, Utqiaġvik, South Pole); Mauna Loa record begun by C. D. Keeling, Scripps Institution of Oceanography. Elevation and seafloor (globe colors): Terrain Tiles on AWS Open Data; ETOPO1, NOAA; GMTED2010 and SRTM, USGS.
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