《河馬食堂》為什麼葉子的顏色是綠色的?

《河馬食堂》為什麼葉子的顏色是綠色的?


◎河馬教授(台大生物環境系統工程學系教授張文亮)

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,所有生物直接、間接的依賴光合作用提供的有機物做食物。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。

迄今,人類的科技與所有的製造,都無法複製光合作用。所有高科技所做的、所進行的、所生產的,都無法比得上一片葉子所進行光合作用來得複雜。況且科技製造排出許多廢水、廢氣;光合作用末了的成品,卻是單純的水與乾淨的氧氣。光合作用還能合成許多有機物,有的成為食物、有的成為藥物、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,卻只需要用到一部份的可見光。例如綠色的光大多自葉子表面反射,只有少部分用來進行光合作用。因此,我們看到葉子大都是綠色。如果植物追求最大的光合作用量,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。

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, 1765年,他開始研究葉子的化學作用。首先,他將葉子放置在玻璃瓶的水中。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,他才確定葉子利用陽光,產生了氧氣。他分析許多實驗數據,才下結論。這對日後的科學研究,有深遠的影響,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,實在很難想像,這麼重要的發現,竟出自一位業餘的科學家。

發現光合作用後,塞內比爾繼續研究,光合作用是在葉子的哪一個部位發生?他用兩片擋光的玻璃夾住葉子,只留下葉子極小的方格,接受光,多次重複實驗,分析出哪個方格能起反應。又經過二十多年漫長的研究,他發現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,就是「葉綠素」。由於葉子的顏色,是來自陽光的反射,他提出葉子的光合作用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、讓洋流運行;只有0.8%被植物吸收,進行光合作用。比例雖小,卻足夠維繫地球上無數生物的存活。
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?

本文經原作者同意轉載,本文轉載自河馬教授的網站

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