叶子如果是黑色,
将吸收更多的阳光,
让光合作用更旺盛。
幸好事情不是这样,
否则,真不晓得该用什么颜色去衬托大地?
有一天,我以前的一位学生,带着她两岁的小女儿来找我。我带着这个小女儿到学校的草地上,本来想教她一点点植物的辨认,没想到那个小女孩一看到草地,大声欢呼,跳到草地上,弯下身,亲起小草。这一幕实在让我难忘,我对植物学有不少的知识,但我从来没有这么兴奋地,去亲吻地上的一棵小草。不过,我经常于星期五的中午,买一杯拿铁咖啡,坐在学校的大树下,静静喝着咖啡,看阳光照在树叶上,我知道有千、万个化学反应在那裏进行,所有的生命要能存活,全赖叶子所进行的光合作用。这也让我想到,生物学的课本上有一堆光合作用的反应式,但是学生的欢呼与跳跃在那里?起初光合作用的发现者有欢呼与跳跃,否则他无法持续三十年以上的研究。但是为什么没有一本教材可以给学生听到一点他起初的欢呼?
「光合作用」是世界上最重要的化学作用之一,所有生物都直接或间接地依赖光合作用,所提供的有机物做食物,而空气中氧气与二氧化碳浓度的稳定,也有赖植物光合作用的进行。没有光合作用,地球将是一片死寂;光合作用愈多的地方,各样的生物将欣欣向荣。
小草的荣耀
迄今,人类的科技与所有的化学实验,都无法复制光合作用。所有高科技所做的、正进行的、生产的,都没有路边一株小草的一片叶子,所进行光合作用来得复杂。况且科技后来排出许多废水、废气,光合作用末了的成品却是单纯的水与干净的氧气。除此之外,光合作用还能产生许多有机物,有的成为食物、有的成为药用、有的供人饮用、有的成为香料,有的悦人眼目。
非常奇特的,植物的叶子能产生这么多物质,却只需用到一部份的可见光。例如绿色的光自叶子表面反射,没用来进行光合作用,因此,人看到叶子大都是绿色。如果植物追求最大的光合作用量,叶子将吸收所有的光,叶子将变成黑色,哇!那会成为什么样的世界?幸好植物呈现的是,最佳的光合作用量,给大地一片绿。
研究的艺术
植物的光合作用虽然长期为人效力,人类知道光合作用却是近代的事。最早发现光合作用的人,是瑞士的科学家塞内比尔(Jean Senebier, 1742-1808)。他认为叶子的存在一定有其价值与功用,在1765年开始研究叶子的化学作用,他将叶子放在置水玻璃瓶中。他发现在黑暗中,瓶中的水没有什么改变;在阳光下,水的氧气却增加。经过十年持续反覆的实验,他才确定是叶子利用所进行的光合作用产生了氧气。这对日后的实验带来深远的影响,在当时被称为「将大自然的观察艺术化」。
从事叶子的研究,并非塞内比尔的正职,他是个牧师,同时是日内瓦图书馆的馆员。实在很难想像,这么重要的发现,竟出自一位身兼数职的业余科学家。
叶绿素的发现
发现光合作用后,他继续研究,光合作用是在叶子的哪一个部位发生?他用两片玻璃夹住叶子,只留下叶子极小的方格,他分析是在哪个方格内生产氧气。又经过二十多年漫长的研究,他发现是在叶子表面绿色的部位都可以进行光合作用,他称叶子的绿颜色,是叶子内进行光合作用的所在,这就是「叶绿素」发现的经过。由于叶子的颜色,是来自叶绿素对阳光的反射,他首先提出叶子只用到一部份的太阳光。
其实,太阳照到地球后,30%反射回去,让人可以看见大自然;46%转变为热量,温暖了地球;23.2%让水蒸发成云,让风流动、让浪翻涌、让洋流运行;只有0.8%被植物吸收,进行光合作用。比例虽小,却足够维系无数生物的存活。
一片片绿色的叶子,除了进行光合作用,是否还引发你更多的思考与感恩?
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