酷搜科技 科技杂谈 曾经缔造玛雅文明!为什么玉米的产量世界第一?

曾经缔造玛雅文明!为什么玉米的产量世界第一?

如果给世界上对人类最重要的植物进行排名的话,那么前三甲肯定是水稻、小麦和玉米。作为食物,这三种植物是我们种植最广、食用最多的农作物。

如果要问第一名是哪个的话,可能就见仁见智了。

水稻是世界上最具经济价值的农作物,在世界范围内,它是目前唯一一种全球年总产值超过3000亿美元的农作物。

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Takeaway

和水稻种植需要大量水资源有所不同的是,小麦的适应性会更强许多,他可以生长在干燥寒冷的环境中,因此小麦是目前世界上种植面积最大的粮食作物,全世界种植面积达到220万平方公里左右,差不多有10个英国大小。

玉米则是全球产量最高的农作物,它的总种植面积比小麦略少一点,但是收获比小麦却好挺多,总产量达到11亿吨,是目前全世界唯一一种产量超过10亿吨的农作物。

我们今天就来聊聊玉米,它是如何变成今天的玉米,以及为什么它能成为产量最大的农作物?

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Akshay

玉米缔造了美洲文明

很多人可能好奇过,为什么人类起源于非洲,但是非洲却从来没有发展出一个真正像样的文明,当欧洲人带着热兵器到处侵略的时候,非洲人还过着狩猎采集的生活?

其实,最重要的原因就在于那些能够让一个文明定居下来,并且足以养活一整个文明的、具有潜力的植物只生长在特定的地区,而非洲正好没有。

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玛雅遗址 Daniel Schwen

众所周知,公元前两千多年,中美洲出现了一个璀璨的文明——玛雅文明。

说是文明,但其实和我们理解的强大帝国有很大的不同,唯一相同之处就是他们也发展出了发达的城市系统,以及庞大的人口基数。

玛雅文明在大约公元1000年左右覆灭,更准确地说是他们在这个时间点左右逐渐放弃了原有的城市(玛雅人从未消失),然后留下了一座座城市遗址。

巧的是,西班牙殖民者鬼使神差地把关于玛雅文明的一些记载都烧掉了,所以玛雅文明给后人留下了许多遐想空间。

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其中人们最关心的一部分就是他们的神话,而在玛雅神话中最至关重要一部分就是玉米神,日和月可能都是这位玉米神的双胞胎儿子。

玉米神自然就是玛雅人对玉米的崇拜而塑造的,由此可见玉米在玛雅人心中的地位。

如果说亚欧大陆的古文明靠的是小麦和水稻,那么玛雅文明的出现靠的就是他们发现并驯化了玉米。

虽然现代玉米很特别,很难找到它驯化前的野外近亲,但随着基因分析的发展,人们发现了这种野外近亲正是中美洲的类蜀黍。

在大约9000年前——人类真正进入农业时代的黎明前夕,类蜀黍种子作为中美洲居民狩猎采集的一部分被收集,并逐渐被种植。

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John Doebley

我们现在食用的玉米,其植株上面会长出多个穗,每个穗能长到25厘米左右,每个穗上都会结出600颗左右的玉米果实,但最早的玉米每株只能结一个穗,到了公元前4000年每个穗的大小还只有2.5厘米左右。

随着选择性育种和杂交的继续进行,玉米穗变得越来越大,每株能结出的穗也越来越多。

到了公元前2500年的时候,玉米也成为了一种能够养活一个文明的农作物,玛雅文明就此逐渐形成。

玛雅人建立了城市,在城市的周围种满了玉米,他们兴修了水利来灌溉玉米,并继续培育玉米。

经过几个世纪的努力,在公元前1000多年,玉米的尺寸已经和现代玉米差不多了,而且外面的果皮也被去除了,变得越来越适合食用,并且几乎传遍了整个美洲大陆。

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但玉米也因此彻底变成了一种栽培种,它们无法在自然界中独立生存,因为它们的玉米粒彻底无法自然脱落来传播自己。

随着欧洲殖民者的到来,玉米和许多美洲神奇的农作物一起被带到了旧大陆,并在之后的几个世纪里传遍全世界。

为什么玉米的产量如此庞大?

在咱们国家,应该没有一个地区是以玉米为主食的,大部分普通农户家里也很少会种植玉米,所以我们可能比较难理解为什么产量最大的农作物是玉米,而不是其它粮食。

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上面这张图片是2021年是全球有价值的农作物和畜产品的部分清单,真的不看不知道咱们国家的厉害,这份清单中大部分农产品的最大生产国都是中国。

实际上中国的耕地面积只占全世界总耕地面积的10%左右,而我们生产了全世界超过25%的粮食,真是厉害了我的国。

从这份清单中你会发现,玉米总产值最大的国家也是中国,我们玉米吃的少却生产得多,原因就在于玉米的用途很多,并不是只用于人类食用。

它的典型作用还包括生产乙醇——用玉米可以生产纯度达到99.5%的无水乙醇,另外它还用于动物饲料和生物燃料。

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图:玉米乙醇工厂

美国以前一直都是玉米第一大国,但是近几年被中国取代,在他们国家,玉米38.7%用于饲料,34%用于乙醇,17.5%用于出口,9.8%用于食品。

其实,除了非洲和美洲的大部分地区以玉米为主食之外,其它地区玉米用于食品的比例都不算太高,工业和农业才是玉米消耗的大头。

虽然玉米的用途很多,但就像我们前面提到的,玉米并不是种植面积最大的农作物,所以它在产出方面还是比其它农作物要强一些的。

非洲现在大部分地区都种植玉米,这和玉米是为数不多的碳4农作物有关系。

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我们的主食小麦和水稻都是碳3植物。

世界上95%的植物都属于这类,这类植物在固碳的时候会产生光呼吸的浪费过程,因为它们光合作用中的主要羧化酶——RuBisCO会同时催化氧气和二氧化碳。

当植物吸入的氧气浓度过高的时候,它们对存储能量的浪费就会变得非常明显,因此碳3植物要想有更高的种植回报的话,那就不可避免地要提高环境的二氧化碳浓度,稍一不留意就减产。

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碳4植物同样是RuBisCO来催化二氧化碳,但这类植物的做法明显更加高明,它们的叶子有两种分开工作的细胞——叶肉细胞和束鞘细胞,从而让RuBisCO周围充满二氧化碳,避免氧化作用的竞争,从而减少光呼吸浪费。

直接的好处就是,相同情况下它们比我们熟悉的小麦、水稻等会更高产,而间接的好处就是它们可以生长在非洲这样缺水且炎热的地区。

碳3植物在固碳的时候,它们需要更多地打开气孔来获取更多的二氧化碳,而气孔的打开随之而来的就是水分的大量流失,碳4植物在这方面有着绝对的优势。

据信,碳3植物每固定1个二氧化碳分子会流失833个水分子,而碳4植物只有277个水分子。

可以说玉米就是非洲最福音,它们非常适合非洲又热又干旱的地方种植,所以它现在成功成为非洲人的主食。

除了产量有优势之外,在所有粮食中,玉米也是种子比最高的作物之一。

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种子比是农作物另外一种产能指标,它指的是种下一颗种子能够回报多少颗,许多粮食作物我们吃的就是它们的种子,所以这个指标至关重要。

有农学家认为,人类种植一种作物的最低种子比是1:3,也就是投入一颗种子最少要回收到3颗才可以,不然就是白白浪费劳动力,但其实古代农业很少能超过这个比例。

而玉米的种子比在1:100的样子,可以说是回报非常好的农作物了,怎能不让人喜欢呢。

最后

有一个有趣的事实,我们现在种植的这三种(小麦、水稻、玉米)最主要农作物都是在人类在农业革命的时候发现并逐渐驯化的。

更有趣的是,世界各地驯化这些主要农作的时间点就像是“共振”一样几乎同时期发生,而在那之后人类做的只是不断改进这些作物。

如果你仔细观察人类历史,你会发现这种“共振现象”非常多,那些从不通联的地区经常会几乎同时出现最重大的事件,这确实很有趣。

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