奇妙的光合作用

  因没学过化学，当然不知道植物的光合作用，多少年来我一直在想，为什么地里年年长庄稼，土壤却不见少？不自觉地以为粮食是土壤通过某种形式转变的。自以为是又疏于学习，我竟然把这个简单的问题带到了退休。终于有一天在网上一查，恍然大悟；原来粮食是通过庄稼叶面的光合作用产生出来的。当然，地球上所有的植物、藻类都在光的照射下通过叶绿素进行光合作用，主要是将二氧化碳和水转化为碳水化合物。我们吃的粮食就是由此产生的。怪不得！

  您说这有什么可感叹的？因为植物是地球食物链的生产者，其本身的光合作用使之成长，然后被草食动物食用，维系生存繁衍；而后草食动物又成为肉食动物存在的根本。我们人类因此得以存在。

在植物和藻类进行光合作用的同时吸收二氧化碳放出氧气。这便是地球上的碳氧循环；否则地球上各种生命的欣欣向荣便不能延续。这怎能不是一种奇妙？各种各样的动物都呼吸，吸收氧气吐出体内的二氧化碳；而植物在光合作用中吸收二氧化碳，吐出氧气。

  可是，您知道吗？在地球从一个火球逐渐冷却之后，当时的大气是以一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氨为主的；三十亿年前地球大气中二氧化碳的含量高达百分之九十以上；这和我们今天地球上的空气截然不同。后来地球上即便有极其低等的微小生物，也是不进行光合作用的，直到后来出现了相对高级的原始蓝藻；它们在光线的照射下产生光合作用。这对地球上的生命来说是一个巨大的飞跃。因为蓝藻含有叶绿素，能制造养分和独立进行繁殖。蓝藻的光合作用使当时的地球大气中出现了氧，在二十亿年前地球大气中的氧含量达到了现在大气中氧含量的百分之一。我的天，这是多么漫长的一个过程。

  奇迹就在原始植物生生不息的漫长岁月中产生出来；不断的光合作用中放出的游离氧使原始大气渐渐改变了。一氧化碳氧化成为二氧化碳，甲烷氧化成为水蒸气和二氧化碳，氨氧化成为水蒸气和氮气。在植物的光合作用持续作用下，空气里的二氧化碳竟然被无法想象的欣欣向荣的茂密植物吸收了绝大部分，并使空气里的氧气越来越多，终于形成了现代空气――大约五分之一的氧气，将近五分之四氮气。这大约是在三亿年前。要知道，万物赖以生存的氧气（植物也需要进行氧气呼吸）在原始空气中是不存在的！

  想象一下几亿年前地球上那个植物王国的梦幻岁月吧；地震学家称之为石炭纪，为期六千多万年。当时地球上陆地不断从海洋中冒出来，气候非常温暖、湿润，沼泽遍布。大陆上渐渐出现了难以想象的大面积森林，充满着生命力。这无数壮观的蕨类森林在阳光的照射下通过光合作用没完没了地成长，既有高大的乔木，也有茂密的灌木。乔木遮天蔽日，灌木密不透风，蒸蒸日上。这一地质年代正是地球上宝贵的化石燃料资源煤炭形成的重要时期。可以这样讲，我们居住的地球上之所以蕴藏有如此丰富的煤炭，正是由于石炭纪的植物的繁茂。中国大陆当时到处充满着广袤和茂密蕨类原始森林。当今发现，这些森林形成的煤层厚度达到过一百二十米！通过换算科学家们认为，这相当于两千多米的原始植物质的厚度！能想象吗？这一切源于光合作用。

  中国大陆在内蒙古和陕西交界发现超大煤田，面积达四千多平方公里；煤炭储量两千亿吨以上，远景储量达万亿吨！这些优质煤炭很多竟然仅有五米左右的覆盖层，有些干脆就裸露在地表，极易露天开采。啊，石炭纪年代的证明！

  接下来是当今人类最依赖的石油和天然气的形成。在几千万年，甚至上亿年前，由于陆地上茂密的植物和动物的存在，各条江河把大量的营养物和有机质带入温暖的海湾。这为生物的生长、繁殖提供了丰富的养料；许多海洋生物(如鱼类以及其他浮游生物、软体动物)便极其迅速大量地繁殖起来。占地球表面百分之七十一海洋因此逐渐充满了生机。据科学计算，当时全球海洋海平面以下一百米厚的水层中的浮游生物，其遗体一年便可产生六百亿吨的有机碳，这些物质最终生成为石油和天然气。据统计，全球水深在三百米以内两千八百万平方公里的大陆架面积中，将近百分之六十的面积可能是蕴藏石油的沉积盆地。在四千多万平方公里的位于大陆架之外的大陆坡和大陆隆起内，大量的石油正在被人类开采。海洋石油专家们估计，世界石油已探明的可开采储量到现在为三千亿吨。石油和天然气实际上是“孪生兄弟”，天然气的形成与石油类似。据初步的不完全统计，地球上天然气地质储量达一百四十万亿立方米。石油和天然气形成这一漫长的积累过程中，植物的光合作用可以说是最基础的运作。

  地球上的碳氧循环，植物的生长，动物的食物链，化石燃料等等的形成都是因为光合作用；对了，还要加上可生长植物的土壤的形成。绿色植物通过光合作用制造有机质，然后以枯枝落叶和残体的形式将有机养分回馈给养育自身的地表；另外，各种动物以排泄物、分泌物和残体的形式也为土壤提供着有机质；久而久之，生长植物的土壤便越来越肥沃。我曾在号称“北大荒”的中国最北部生活了很多年，我发现那里的土壤虽然是世界上最好的，但只存在于地表，大约只有五、六十公分的厚度，再往下就都是沙子。可以想象，那地表充满腐殖质的土壤是植物、动物无数代“养育”的结果。

  科学的不断进步终于让人类终于发现了植物的光合作用，这种特殊的植物化学能每年吸收七千亿吨二氧化碳，合成五千亿吨有机物，真难以想象。继而科学家又证明植物的叶绿素在光合作用中的关键作用。简单地解释就是：叶绿素从光中吸收能量，然后能量被用来将二氧化碳转变为碳水化合物。可这植物的绿色？噢，因为太阳光实际上由红橙黄绿青蓝紫七色光所组成；叶绿素吸收波峰在红光和蓝紫光处，不吸收绿光，所以我们只能看见叶绿素反射的绿光，所以叶绿素看起来是绿色。植物的细胞内含叶绿素，当然就是绿色。真好，欣欣向荣的绿色多养眼呀，假如世界上植物都是黑色的，我们这个五彩纷呈的世界由于植物是黑色的该多煞风景？

  可为什么叶绿素不吸收绿光？进而在问：为什么植物和藻类要进行光合作用？我这样的“钻牛角尖”恐怕会得到这样不耐烦的回答：叶绿素把所有的太阳光谱都吸收了，还叫叶绿素吗？植物不进行光合作用还能活吗？但我提一个问题：在原始蓝藻出现之前，地球上也有原始生命存在，它们是不进行光合作用，并存在了多少亿年；怎么后来诞生的蓝藻就开始进行光合作用――捕捉光能，吸收二氧化碳和水制造碳水化合物，并吐出氧气呢？这应该是光合作用本身最难解释，也是最奇妙之处吧？

  不折不扣地说，没有光合作用，我们的地球不会美丽，不会生机盎然，难道不该刨根问底吗？人类中不乏不懈的探索者，在各个学科的研究不断深入后，科学工作者们发现问题的根源似乎在于无垠的宇宙中有神秘的主宰，冥冥中有个秩序的所在！怪不得曾有幅漫画让大家深思，其内容是科学家们气喘吁吁地往山上爬，发现高处坐着几个神学家在笑，“上千年以后，你们也上来了。”

  不过我并不认为这仅仅是个单纯的笑话。人类历史上最伟大的科学家艾萨克·牛顿爵士曾感叹，“我不知道世上的人对我怎样评价。我却这样认为：我好像是在海上玩耍，时而发现了一个光滑的石子儿，时而发现一个美丽的贝壳而为之高兴的孩子。尽管如此，那真理的海洋还神秘地展现在我们面前。”