奇妙的光合作用

因沒學過化學，當然不知道植物的光合作用，多少年來我一直在想，為什麼地里年年長莊稼，土壤卻不見少？不自覺地以為糧食是土壤通過某種形式轉變的。自以為是又疏於學習，我竟然把這個簡單的問題帶到了退休。終於有一天在網上一查，恍然大悟；原來糧食是通過莊稼葉面的光合作用產生出來的。當然，地球上所有的植物、藻類都在光的照射下通過葉綠素進行光合作用，主要是將二氧化碳和水轉化為碳水化合物。我們吃的糧食就是由此產生的。怪不得！

您說這有什麼可感嘆的？因為植物是地球食物鏈的生產者，其本身的光合作用使之成長，然後被草食動物食用，維繫生存繁衍；而後草食動物又成為肉食動物存在的根本。我們人類因此得以存在。

在植物和藻類進行光合作用的同時吸收二氧化碳放出氧氣。這便是地球上的碳氧循環；否則地球上各種生命的欣欣向榮便不能延續。這怎能不是一種奇妙？各種各樣的動物都呼吸，吸收氧氣吐出體內的二氧化碳；而植物在光合作用中吸收二氧化碳，吐出氧氣。

可是，您知道嗎？在地球從一個火球逐漸冷卻之後，當時的大氣是以一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氨為主的；三十億年前地球大氣中二氧化碳的含量高達百分之九十以上；這和我們今天地球上的空氣截然不同。後來地球上即便有極其低等的微小生物，也是不進行光合作用的，直到後來出現了相對高級的原始藍藻；它們在光線的照射下產生光合作用。這對地球上的生命來說是一個巨大的飛躍。因為藍藻含有葉綠素，能製造養分和獨立進行繁殖。藍藻的光合作用使當時的地球大氣中出現了氧，在二十億年前地球大氣中的氧含量達到了現在大氣中氧含量的百分之一。我的天，這是多麼漫長的一個過程。

奇蹟就在原始植物生生不息的漫長歲月中產生出來；不斷的光合作用中放出的游離氧使原始大氣漸漸改變了。一氧化碳氧化成為二氧化碳，甲烷氧化成為水蒸氣和二氧化碳，氨氧化成為水蒸氣和氮氣。在植物的光合作用持續作用下，空氣里的二氧化碳竟然被無法想象的欣欣向榮的茂密植物吸收了絕大部分，並使空氣里的氧氣越來越多，終於形成了現代空氣――大約五分之一的氧氣，將近五分之四氮氣。這大約是在三億年前。要知道，萬物賴以生存的氧氣（植物也需要進行氧氣呼吸）在原始空氣中是不存在的！

想象一下幾億年前地球上那個植物王國的夢幻歲月吧；地震學家稱之為石炭紀，為期六千多萬年。當時地球上陸地不斷從海洋中冒出來，氣候非常溫暖、濕潤，沼澤遍布。大陸上漸漸出現了難以想象的大面積森林，充滿着生命力。這無數壯觀的蕨類森林在陽光的照射下通過光合作用沒完沒了地成長，既有高大的喬木，也有茂密的灌木。喬木遮天蔽日，灌木密不透風，蒸蒸日上。這一地質年代正是地球上寶貴的化石燃料資源煤炭形成的重要時期。可以這樣講，我們居住的地球上之所以蘊藏有如此豐富的煤炭，正是由於石炭紀的植物的繁茂。中國大陸當時到處充滿着廣袤和茂密蕨類原始森林。當今發現，這些森林形成的煤層厚度達到過一百二十米！通過換算科學家們認為，這相當於兩千多米的原始植物質的厚度！能想象嗎？這一切源於光合作用。

中國大陸在內蒙古和陝西交界發現超大煤田，面積達四千多平方公里；煤炭儲量兩千億噸以上，遠景儲量達萬億噸！這些優質煤炭很多竟然僅有五米左右的覆蓋層，有些乾脆就裸露在地表，極易露天開採。啊，石炭紀年代的證明！

接下來是當今人類最依賴的石油和天然氣的形成。在幾千萬年，甚至上億年前，由於陸地上茂密的植物和動物的存在，各條江河把大量的營養物和有機質帶入溫暖的海灣。這為生物的生長、繁殖提供了豐富的養料；許多海洋生物(如魚類以及其他浮游生物、軟體動物)便極其迅速大量地繁殖起來。占地球表面百分之七十一海洋因此逐漸充滿了生機。據科學計算，當時全球海洋海平面以下一百米厚的水層中的浮游生物，其遺體一年便可產生六百億噸的有機碳，這些物質最終生成為石油和天然氣。據統計，全球水深在三百米以內兩千八百萬平方公里的大陸架面積中，將近百分之六十 的面積可能是蘊藏石油的沉積盆地。在四千多萬平方公里的位於大陸架之外的大陸坡和大陸隆起內，大量的石油正在被人類開採。海洋石油專家們估計，世界石油已探明的可開採儲量到現在為三千億噸。石油和天然氣實際上是“孿生兄弟”，天然氣的形成與石油類似。據初步的不完全統計，地球上天然氣地質儲量達一百四十萬億立方米。石油和天然氣形成這一漫長的積累過程中，植物的光合作用可以說是最基礎的運作。

地球上的碳氧循環，植物的生長，動物的食物鏈，化石燃料等等的形成都是因為光合作用；對了，還要加上可生長植物的土壤的形成。綠色植物通過光合作用製造有機質，然後以枯枝落葉和殘體的形式將有機養分回饋給養育自身的地表；另外，各種動物以排泄物、分泌物和殘體的形式也為土壤提供着有機質；久而久之，生長植物的土壤便越來越肥沃。我曾在號稱“北大荒”的中國最北部生活了很多年，我發現那裡的土壤雖然是世界上最好的，但只存在於地表，大約只有五、六十公分的厚度，再往下就都是沙子。可以想象，那地表充滿腐殖質的土壤是植物、動物無數代“養育”的結果。

科學的不斷進步終於讓人類終於發現了植物的光合作用，這種特殊的植物化學能每年吸收七千億噸二氧化碳，合成五千億噸有機物，真難以想象。繼而科學家又證明植物的葉綠素在光合作用中的關鍵作用。簡單地解釋就是：葉綠素從光中吸收能量，然後能量被用來將二氧化碳轉變為碳水化合物。可這植物的綠色？噢，因為太陽光實際上由紅橙黃綠青藍紫七色光所組成；葉綠素吸收波峰在紅光和藍紫光處，不吸收綠光，所以我們只能看見葉綠素反射的綠光，所以葉綠素看起來是綠色。植物的細胞內含葉綠素，當然就是綠色。真好，欣欣向榮的綠色多養眼呀，假如世界上植物都是黑色的，我們這個五彩紛呈的世界由於植物是黑色的該多煞風景？

可為什麼葉綠素不吸收綠光？進而在問：為什麼植物和藻類要進行光合作用？我這樣的“鑽牛角尖”恐怕會得到這樣不耐煩的回答：葉綠素把所有的太陽光譜都吸收了，還叫葉綠素嗎？植物不進行光合作用還能活嗎？但我提一個問題：在原始藍藻出現之前，地球上也有原始生命存在，它們是不進行光合作用，並存在了多少億年；怎麼後來誕生的藍藻就開始進行光合作用――捕捉光能，吸收二氧化碳和水製造碳水化合物，並吐出氧氣呢？這應該是光合作用本身最難解釋，也是最奇妙之處吧？

不折不扣地說，沒有光合作用，我們的地球不會美麗，不會生機盎然，難道不該刨根問底嗎？人類中不乏不懈的探索者，在各個學科的研究不斷深入後，科學工作者們發現問題的根源似乎在於無垠的宇宙中有神秘的主宰，冥冥中有個秩序的所在！怪不得曾有幅漫畫讓大家深思，其內容是科學家們氣喘吁吁地往山上爬，發現高處坐着幾個神學家在笑，“上千年以後，你們也上來了。”

不過我並不認為這僅僅是個單純的笑話。人類歷史上最偉大的科學家艾薩克·牛頓爵士曾感嘆，“我不知道世上的人對我怎樣評價。我卻這樣認為：我好像是在海上玩耍，時而發現了一個光滑的石子兒，時而發現一個美麗的貝殼而為之高興的孩子。儘管如此，那真理的海洋還神秘地展現在我們面前。”