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Quora：什么是磷悖论？

图/Stable Diffusion

Krister Sundelin
这并不是一个悖论，而是一个谜团。根据我们目前关于恒星发展的理论，磷其实很难获得。而地球上却相当丰富，而且地球上的所有生命都依赖它。

有人提出，要使生命得以进化，行星形成必须发生在富含磷的太空区域，这可以成为费米悖论的解决方案。但是，即使考虑到失踪的磷，估计银河系中依然有20到200个文明可以对话。

有一些潜在的解决方案。一种是我们对恒星发展的理论中有所漏洞。另一种是虽然不多见，但并非不可能，而地球就是在太空中一个稀有的富含磷的区域形成的。上面对文明数量的估计就是基于后一种情况。

Ian Miller
据我所知，没有什么悖论，也没有什么特别的谜团。恒星核的合成中，每一百万个硅原子就有一万个磷原子，而硼和铍的数量更少。当形成岩质行星时，磷酸盐和硅酸盐都得到了大量的补充，硅吸收了大量的镁和铁，形成了橄榄石和辉石类型的结构，但是磷酸盐在这些结构中是不相容的，最终会溶于水，被带到表面，因此相对于构成所有地幔的硅，它被集中起来，虽然不是特别丰富，但因为它的大部分最终都在我们需要的地方，所以有足够的数量。没有问题。

David Golden
我认为到目前为止给出的答案并未真正回答这个问题。我不认为磷素悖论涉及宇宙化学或核合成(换句话说，恒星如何产生比氢和氦更重的元素)的问题，而是指某些生态系统中其丰度的问题。我的领域是天体物理学，所以如果是这个问题，我可以谈论核合成，但我的理解是，这个悖论最好由农业和环境化学研究者来描述。

Theodore Talbot
土壤中磷元素丰富，但植物无法直接吸收，这就是磷悖论。更多的磷被认为可以促进单个树木的更快生长，但不会影响森林。而在土壤中添加磷会使农作物吸收的磷更少。

植物的根部有微生物帮助它们吸收营养，植物也会提供微生物所需要的东西，两者之间有着不断的信号交流，以告知宿主或微生物彼此需要什么。没有根部的微生物群落，植物就会像我们没有肠道菌群而饥饿一样饿死。因此，当除草剂、杀虫剂破坏土壤下的生态系统时，微生物受到损害，植物的生长速度也会变慢。磷元素在土壤中无处不在，但如果没有根系共生的微生物，植物就不能吸收，因为植物不能移动，磷也不能。根系只能吸收它接触到的，并且通过接触耗尽可以获取的磷，但微生物可以以植物提供的土壤中没有的东西为交换，将磷元素带到根系。当你在土壤中添加磷时，植物停止喂养微生物以获取它，这导致植物生长变慢，因为利用微生物更加高效，但如果植物不需要它，它就会变得懒惰，不再照顾它的微生物。

除了磷元素，土壤中的其他营养物质都可以通过土壤流动，而农田间的裸地也会损害微生物。因此，现代农业为增加营养物质、控制杂草和控制害虫所做的一切，都会通过破坏与必要微生物的关系而降低植物的生产力，或者直接杀死它们。这就是磷悖论。植物可以获得的磷越多，最终它的生产力就越低，因为它不依赖于与微生物的共生关系来获取磷。传统农业做出的一切为了提高产量的措施，实际上都会损害植物与必要微生物之间的关系，以确保植物能够获得其生长所需的稳定磷供应。植物种子中含有植物从土壤中获取磷所需的微生物。具有讽刺意味的是，植物基本上需要在生长根系时在土壤中种植这些微生物，以获得稳定的磷供应。传统农业实践会杀死植物地下的农场。这就是为什么伴随种植可以有效提高产量。

本文译自 Quora，由 八里 编辑发布。

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