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為什麼葉子的顏色是綠色的?ZT
送交者: 炭火 2010年06月21日08:06:04 于 [彩虹之约] 发送悄悄话

葉子如果是黑色,
將吸收更多的陽光,
讓光合作用更旺盛。
幸好事情不是這樣,
否則,真不曉得該用什麼顏色去襯托大地?

 

「光合作用」是世界上最重要的化學作用之一,所有生物都直接或間接地依賴光合作用,所提供的有機物做食物,而空氣中氧氣與二氧化碳濃度的穩定,也有賴植物光合作用的進行。沒有光合作用,地球將是一片死寂;光合作用愈多的地方,各樣的生物將欣欣向榮。

小草的榮耀
迄今,人類的科技與所有的化學實驗,都無法複製光合作用。所有高科技所做的、正進行的、生產的,都沒有路邊一株小草的一片葉子,所進行光合作用來得複雜。況且科技後來排出許多廢水、廢氣,光合作用末了的成品卻是單純的水與乾淨的氧氣。除此之外,光合作用還能產生許多有機物,有的成為食物、有的成為藥用、有的供人飲用、有的成為香料,有的悅人眼目。
非常奇特的,植物的葉子能產生這麼多物質,卻只需用到一部份的可見光。例如綠色的光自葉子表面反射,沒用來進行光合作用,因此,人看到葉子大都是綠色。如果植物追求最大的光合作用量,葉子將吸收所有的光,葉子將變成黑色,哇!那會成為什麼樣的世界?幸好植物呈現的是,最佳的光合作用量,給大地一片綠。

研究的藝術
植物的光合作用雖然長期為人效力,人類知道光合作用卻是近代的事。最早發現光合作用的人,是瑞士的科學家塞內比爾(Jean Senebier, 1742-1808)。他認為葉子的存在一定有其價值與功用,在1765年開始研究葉子的化學作用,他將葉子放在置水玻璃瓶中。他發現在黑暗中,瓶中的水沒有什麼改變;在陽光下,水的氧氣卻增加。經過十年持續反覆的實驗,他才確定是葉子利用所進行的光合作用產生了氧氣。這對日後的實驗帶來深遠的影響,在當時被稱為「將大自然的觀察藝術化」。
從事葉子的研究,並非塞內比爾的正職,他是個牧師,同時是日內瓦圖書館的館員。實在很難想像,這麼重要的發現,竟出自一位身兼數職的業餘科學家。

葉綠素的發現
發現光合作用後,他繼續研究,光合作用是在葉子的哪一個部位發生?他用兩片玻璃夾住葉子,祇留下葉子極小的方格,他分析是在哪個方格內生產氧氣。又經過二十多年漫長的研究,他發現是在葉子表面綠色的部位都可以進行光合作用,他稱葉子的綠顏色,是葉子內進行光合作用的所在,這就是「葉綠素」發現的經過。由於葉子的顏色,是來自葉綠素對陽光的反射,他首先提出葉子只用到一部份的太陽光。
其實,太陽照到地球後,30%反射回去,讓人可以看見大自然;46%轉變為熱量,溫暖了地球;23.2%讓水蒸發成雲,讓風流動、讓浪翻湧、讓洋流咝校恢挥0.8%被植物吸收,進行光合作用。比例雖小,卻足夠維繫無數生物的存活。
一片片綠色的葉子,除了進行光合作用,是否還引發你更多的思考與感恩?

目的:

有一天,我以前的一位學生,帶著她兩歲的小女兒來找我,我帶著這個小女兒到學校的草地上,本來想教她一點點植物的辨認,沒想到那個小女孩一看到草地,大聲歡呼,跳到草地上,彎下身,親起小草。這一幕實在讓我難忘,我對植物學有不少的知識,但我從來沒有去親吻地上的一棵小草,這也讓我想到,生物學的課本上有一堆光合作用的反應式,但是學生的歡呼與跳躍在那裡?但是起初光合作用的發現者有歡呼與跳躍,否則他無法持續三十年以上的研究。為什麼沒有一本教材可以給學生聽到一點他起初的歡呼?

科學觀察:
1. 如何向一位學齡前的小孩介紹光合作用的重要?
2. 能夠重覆塞內比爾的實驗,來證明光合作用的存在?
3. 如果在水族箱內放一些沈水性的水草,這些水草在陽光的照射下會產生氣泡嗎?氣泡內是什麼氣體呢?

資料來源:Bay, J.C., 1931. Jean Senebier. Plant Physiology, 6:188-193.

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