“工廠”的原料
“好雨知時節,當春乃發生。
隨風潛入夜,潤物細無聲。”
這是唐代大詩人杜甫寫的《春夜喜雨》中的詩句,意思是好雨也懂得適應季節,隨著微風在夜裏悄悄地灑落,使萬物受到雨水的滋潤。
在自然界裏,所有生物的生命活動都離不開水。而對植物來說,更有另一種意義:水是“綠色工廠”的重要原料。沒有水,“車間”就開不了工。
有句成語“根深葉茂”是很有道理的。一棵健壯的植物具有龐大的根係,植物主要是通過根的幼嫩部分特別是根毛,從土壤中吸收水分。植物的根毛多得驚人,一株玉米的根,每平方毫米的麵積上約有420條根毛,豌豆的根上每平方毫米約有230條根毛。
植物的根不僅數量多,有的還埋得很深。非洲的巴惡巴蒲樹,它的根毛區就長在地下35米深的地方,專門吸收地下水。有趣的是,有些植物的根直接長在水中,比如浮萍,隨風漂流。有些植物的根懸空生長,比如廣東、廣西、福建等地的榕樹,它用氣根吸收空氣中的水分。氣根上麵雖然沒有根毛,可是在根尖的表麵有許多層死細胞,細胞壁比較厚,上麵有一些小孔,能夠吸收空氣中的水分,這些死細胞叫做根被。
除了水,二氧化碳也是“綠色工廠”的重要原料。
二氧化碳來自空氣。前麵講過綠色植物葉片的表皮上布滿了氣孔,每個氣孔都和葉肉細胞的間隙相通。氣孔除了調節植物用水以外,還用來吸收空氣中的二氧化碳。據估計,地球上植物葉片的氣孔,每年要吸進去1500億噸二氧化碳。如果你要檢驗一下二氧化碳對於植物的作用,隻要在葉片表麵塗上一層薄薄的凡士林就行了。凡士林把氣孔堵塞住,空氣中的二氧化碳就不能跑進去,要不了多久,葉子就枯萎了。
光有水和二氧化碳,“綠色工廠”也還不能開工,它還需要有動力,那就是陽光。
“工廠”的動力
“綠色工廠”要開工生產,就必須有充足的太陽光做為動力,才能發動“機器”,製造產品。
太陽光對“綠色工廠”的生產有多大影響?你可以做個簡單的對比實驗:把兩盆同品種的天竺葵花,一盆放在陽光下,一盆放在暗室或者避光的地方,供應等量的水和肥料。不久,不見光的那盆天竺葵花葉子漸漸發白,最後枯萎,而照射陽光的那盆花枝招展,惹人喜愛。
這就是因為前者缺乏動力,“工廠”幾乎停工,而後者有充足的動力,“工廠”正常生產。
太陽光是一個巨大的能源,當光能落在地球表麵的時候,大多變為熱能。根據科學家測定,每年大約有6.5×1023卡的太陽光能可以達到地球的表麵。對“綠色工廠”來說,太陽光就像煤和石油那樣,成為“工廠”不可缺少的動力。
綠色植物是怎樣吸收光能的呢?主要由葉綠素來吸收太陽的輻射能。落在葉片表麵的太陽輻射能並不是全部被葉片吸收,隻有80—85%被吸收,10%被反射掉,5~10%透過葉片而沒有被吸收。這跟葉片表麵的構造有關係,比如葉片表麵蠟質的厚薄,茸毛的多少,內部色素成分和數量的多少,以及葉內含水量的多少等等,都能影響葉片吸收光能。據統計,陸生植物每年大約貯存3×1017大卡的能量,相當於1.7×1012公斤的碳水化合物。而海洋生物能生產13×1013公斤的碳水化合物。
這麼大的能量,植物是怎樣利用的呢?
我們的眼睛能夠看見的太陽光,含有紅橙黃綠藍靛紫七色光。不同顏色的光有不同的波長,由紅光到紫光,波長逐漸變短。葉綠素吸收光能,並不是七色光全部被吸收,而是有選擇地吸收。實驗證明,紅光和藍紫光被葉綠素吸收的最多,生產效率最高。
太陽光有直射光,也有散射光。綠色植物不僅要吸收直射光,還要吸收散射光。那些千姿百態的植物葉子,巧妙地向四麵八方伸展。你看,那又大又密的樹冠,像一把翠綠的巨傘,葉子在枝條上麵的排列盡管不同,但是相鄰兩節的葉子總是不重疊,使同一個枝條上麵的葉片不會互相遮蓋,形成了葉子鑲嵌錯落的排列方式。
葉子的數量很多,它們的總麵積也很大。有人作過統計,一株春小麥葉子的總麵積幾乎達到500平方厘米,一株甜菜葉子的總麵積約有5000平方厘米,一株南瓜葉子的總麵積竟有10000平方厘米之多。多數農作物葉子的總麵積,都比它占有土地麵積大上20~100倍。這樣多的葉子,就能為綠色植物貯存大量的能量。
太陽光照射到葉片上,隻有1~3%的能量直接參加光合作用,有一部分能量轉變為熱能,於是葉片的溫度就會增高,如果不及時“處理”,就會灼傷葉子。實際上,綠葉有調溫的能力,通過葉片的蒸騰作用,來降低葉片溫度,維持“工廠”的正常生產。
值得注意的是,在一般情況下,“綠色工廠”開工的狀況跟太陽在天空的位置大有關係。
在無雲的晴天,晨曦微露,“綠色工廠”開工生產。不過,由於晨光熹微,動力不足,“工廠”的效率很低。
當太陽衝出雲海,把萬道金光灑向大地的時候,“綠色工廠”逐漸活躍起來,“機器”忙碌地運轉,產品逐漸增多,葉片裏開始積累糖類物質。運輸工作也跟著忙起來,把養料分別輸送到根、莖、花和果實中去。