“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65×１０２３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17×１０１２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。
上午十點前後，太陽高掛天空，照射到葉片上的光能80%左右被吸收，“工廠”就開足馬力，生產效率達到高峰，運輸產品的工作忙不過來，葉子就成為“臨時倉庫”，貯藏大量的養料。
中午，驕陽像火爐似的烤灼大地，“工廠”的效率反而降低，因為葉片裏的水分大量地蒸發，引起氣孔關閉，根部的水一時又運不上來，產品堆積在“車間”裏，運輸又來不及，所以“工廠”的生產反而轉慢。
午後，太陽輻射的強度逐漸降低，氣溫也慢慢下降，供應條件得到改善，“臨時倉庫”的成品通暢無阻地輸送出去。另外，這時候太陽斜射，散射到葉片上麵的陽光很多，這樣“工廠”的生產又恢複正常，生產效率又達到一個高峰。下午四五點鍾到黃昏，生產下降，最後停止。“日出而作，日沒而息”，就成為“綠色工廠”的生產規律了。
小麥、水稻、棉花以及瓜果、蔬菜等，大多數植物葉片裏的“工廠”，是按這個規律生產的。沒有光，它們就沒法生長，所以把它們叫做喜光植物；另一類植物，比如蕨類、黃楊、玉簪、萬年青、酢漿草、雲杉等，習慣於陰暗潮濕的環境中生活，它們被叫做耐蔭植物。不過，耐蔭植物的光合作用效率很低，對人類的價值也不大。這裏，我們主要介紹喜光植物的光合作用規律。
神奇的生物催化劑
要使“綠色工廠”正常開工生產，一方麵要有原料源源不斷地供應，保證充足的動力；另一方麵還要便於生產的各個環節正常地運轉和協調，才不至於窩工。這個問題不是人所能夠解決的。原來，綠葉裏有一種物質，它們對“綠色工廠”的生產隻起催化作用。這就是說，在產品生產出來的前後，這種物質的重量和組成並不發生任何變化，這種物質叫做酶。生物體內的酶被稱為生物催化劑。
其實酶並不神秘，它是一種蛋白質，包含在細胞裏。據研究，葉綠體所含的酶種類很多，已知的不下二百種。光合作用本身，至少需要幾十種酶參與。比如，二磷酸核酮糖羧化酶，己糖二磷酸酯酶等等。
酶的催化本領大得驚人，它比化工廠裏用的催化劑效率高出幾十萬到幾十億倍。比如，隻用一克澱粉酶，就能使兩噸澱粉在65攝氏度以下十五分鍾內完全分解；而用化學上的催化劑，卻需要用十幾公斤，並且要在100攝氏度以上的高溫，經過十二小時才能完全分解。
酶有個怪脾氣：隻催化符合自己胃口的物質，比如澱粉酶隻作用於澱粉，蛋白酶隻作用於蛋白質。這就好像一把鑰匙開一把鎖一樣，鎖和鑰匙得配對，反應才能進行。科學家把酶的這種特性叫做“專一性”。
酶的另一個特性是容易被破壞。如果遇到高溫、紫外線或者強酸、強堿等等不利的條件，它就會失去催化能力，直接影響“工廠”的生產。酶被破壞了怎麼辦呢?你不用擔心，細胞裏會及時產生新的酶來補充的。
“工廠”的效率、產品和年產量
我們辦工廠，要講究生產效率，比如一個火力發電廠，它的效率高低，就看它燒了多少煤，發了多少電，然後把電能換算成熱能再和煤裏所含的熱能進行比較，從中得到它的效率。
“綠色工廠”的效率，也可以按照上麵講的辦法計算。就是測量植物吸收了多少光能，製造了多少養料，然後再把養料中的熱能和吸收的光能進行比較，求出它的效率。
不過，測定“綠色工廠”的效率比計算發電廠的效率要複雜得多，因為光能的最小單位是光量子(組成光的基本粒子)，要精確計算它可不是一件容易的事，即使高明的“神算手”，也要跌進糊塗缸裏。那麼，有沒有人做過這項計算呢?
1922年，年輕的德國生物化學家瓦布格，雄心勃勃地試圖揭開“綠色工廠”的效率之謎。他別出心裁地設計了一套測定儀器，巧妙地把普通的物理實驗儀器光量計和氣壓計聯合在一起，並應用到光合作用的研究上來。