其实这就是大吃货帝国子民到处种菜的原因，只要有一捧土，咱中国人就能种出一棵菜来，可以说它是我们辛勤汗水的结晶，也可以说它是大自然的馈赠，那么它违反质量守恒定律了吗？
答案是没有，那么这些质量是哪里来的呢？
植物是怎么生长起来的？
记得中学我们就学过非常经典的海尔蒙特的柳树实验，他为了搞清楚柳树到底是怎么生长起来的，做了一个著名的试验，用200磅烘干过的土壤和一颗5磅的柳树，放入一个瓦罐，然后只浇水，5年后这颗柳树长到了169磅又3盎司，海尔蒙特将瓦罐中的泥土烘干称重，发现还是200磅！
所以海尔蒙特认为柳树的生长只需要水和空气，因为泥土没有少么，但问题是柳树它怎么就能将水和空气变成柳叶和柳枝呢？这到底是个什么过程？
光合作用
海尔蒙特在1642年完成柳树实验时，他并不知道光合作用，但他已经意识到柳树的成长主要来自空气和水，不过他忽略了土壤中的各种无机盐以及并不知道空气中二氧化碳和阳光的作用。
海尔蒙特
一直要到200多年后的十九世纪末才被美国Charles Reid Barnes定义在教科书中，将植物百年来科学家们发现的二氧化碳和水以及阳光的各种作用定义为光合作用，这个作用非常神奇，植物只需要水和阳光及二氧化碳（概略理解），就能合成碳水化合物的过程！
碳水化合物就是由碳、氢和氧三种元素组成，这是自然界中存在最多、具有广谱化学结构和生物功能的有机化合物，因为它含的氢氧的比例为二比一，和水一样，所以被称为碳水化合物！
不过很多时候我们将碳水化合物称为糖，糖有很多种，比如单糖，二糖和多糖等，植物中有糖吗？其实植物中的纤维素就是一种多糖，化学通式为(C6H10O5)n，是由几百至几千个β(1→4)连接的D-葡萄糖单元的线性链（糖苷键）组成的多糖！
光合作用是怎么合成碳水化合物的呢？
似乎很简单，大致的过程就这么简单：二氧化碳+水+光能→葡萄糖+氧气+水
但事实上植物化学作用过程非常复杂，而其中必须有叶绿体来参与，叶绿体在阳光的作用下，在叶子的气孔内吸收二氧化碳和从根部吸收的水转变成葡萄糖，同时释放出氧气！其反应过程如下：
12H2O + 6CO2 -hv→ (与叶绿素产生化学作用)C6H12O6 (葡萄糖) + 6O2 + 6H2O
不过有一点要注意下的是，植物释放的氧气来自水，而不是气孔吸收的二氧化碳，这是1930年范尼尔对紫硫菌的研究中发现的！植物的光合作用可以分两个过程，分别是：
12H2O +阳光→ 12H2 + 6O2 [光反应]
12H2 (来自光反应) + 6CO2 → C6H12O6 (葡萄糖) + 6H2O [碳反应]
当然这只是简单了解，植物光合作用过程非常复杂！
类囊体膜上的非循环电子传递链。
另外植物中还有矿物质，但比例比较低，因此海尔蒙特没有测量出来也属正常，毕竟当时的称重也不是那么精确！所以一盆土里种一颗南瓜，当南瓜长大时，其实土还真轻了一丢丢，只是很难察觉罢了！而南瓜的主要质量则来自水、空气以及阳光，当然还有一丢丢矿物质！
当然它也没有违反质量守恒定律，质量守恒说的是参与反应的各物质的质量总和等于反应后生成各物质的质量总和，尽管后来的质能守恒描述的更全面一些，但在日常中已经足够了！南瓜的生长符合质量守恒，因为它所有物质都来自于自然界，它并不能创造出物质，它只是转换了物质！
植物的光合作用到底有多强大？
植物通过光合作用，利用无机物生产有机物并且储存在体内，这个效率大约能达到6%，其实这就是太阳能转换效率，听上去这个效率很低不是吗？我们现代太阳能电池轻松可以达到20%以上，见下图：
最差的效率也在22%以上，这植物的6%算个毛是吧！但各位千万不要忘记了，地球上最早的蓝菌出现在二十几亿年前，它们的出现导致了地球的大氧化事件，这对地球非常重要，因为这个过程让地球从厌氧性生物向喜氧性物种转变，后来地球上出现所有的所有生物都以喜氧性生物为主！
地球上的植物大约是在寒武纪开始大规模占领地球的，覆盖率大概是陆地面积的一半以上，当然还有海洋中能提供光合作用的藻类等（海洋覆盖了地球71%面积），而地球上最早的煤矿就是从寒武纪开始的，而找到的石油也是在寒武纪的沉积层以后！
石油、煤炭、天然气在一次能源中的占比
简单了理解，我们现在的化石能源（石油、煤炭、天然气等）都来自植物的光合作用，固化大气层中的碳，储存在植物体内，因为碳氢化合物中碳占比是很高的，这些化石能源奠定了人类文明的能源基础！
但有另一点也不要忘了，光合作用的植物是食物链的最底端，它们的存在才让动物可以开始一层层的形成庞大的种群体系，最终人类才能站在最顶端傲视群雄，可以这么说，光合作用也是人类文明真正的根基！
