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变幻多彩的地球

作者: 陶世龙

碳和生命



原载1959年11月17日《人民日报》。
  你曾经想过碳对我们的生活有多么重要吗?假使地球上没有碳,一切又将如何呢?
  假使没有碳,全世界绝大部分工厂都要停工了、许多交通工具也不能运行了。因为
目前每年人类所消耗的能量,有90%以上是来自碳和含碳物质的燃烧。
  其实在没有碳的时候,哪里谈得到什么工厂之类的问题,因为没有碳就没有生命。
动物吃植物,植物的主要“粮食”则是碳。每年,地球上所有的植物大约要“吃”掉
2300亿吨二氧化碳中的碳。
  碳是一切生命的基础。但是它在地壳中的含量却并不算多,仅占地壳总重量的
0.35%,这些碳绝大部分贮存在岩石和煤、石油等矿藏里,在有生命物质中的碳只占地
壳中所有的碳的0.1%多一点。
  碳在有生命的物质里,起着骨干作用。就像建房子少不了屋架一样,碳原子排列组
合起来成为有机物的“屋架”;碳原子能够自己连接起来像链条一样,由6个碳原子组
成的链条两端还常常结合起来成为环状,这些环又可以相互连接。因此,“屋架”的形
式非常复杂,其他元素的原子再按照不同情况组合进去,这就形成了种类繁多的有机物。
  假使没有生命,碳又该怎样呢?
  自从地球一形成,地球上就有碳了,但在生命还没有出现以前,碳并没有能像今天
一样千变万化,放出异彩,它只能形成些简单的化合物(是应当归入无机物一类的)。
比如碳和氧化合而成的二氧化碳那时就很多。由于大量二氧化碳在海水中溶解,它与水
中的钙质化合形成碳酸钙,沉淀在海底变成了石灰岩。这些石灰岩的厚度是惊人的,如
5亿多年以前在我国北方一带(当时是海洋)造成的石灰岩厚达几千米。由于生命逐渐
发生和发展,植物吸收了大量的二氧化碳,以后,再形成的石灰岩就愈来愈薄了,这时
碳不再是简单的化合物,它投身到使大地变得万紫千红、生命喧嚣的活动中去了。
  应该说,碳给生命提供材料,而生命则使碳创造出千变万化的奇迹。
  把碳引入这个变化过程的是植物,是植物的叶子,是植物叶子中的叶绿素。
  在显微镜下观察,我们可以发现,一片白菜叶上的气孔可以达到1000多万个!二氧
化碳从这些气孔进入到叶片中,在阳光帮助下经过叶绿素的作用,和水发生变化,造成
了各种有机物。这便是木材、水果、粮食、棉花的来源。
  碳被引到植物中以后,由于植物被动物吃掉或死亡腐败,就进人更加复杂的变化。
大量的碳在动物体内形成二氧化碳被呼到空气中,全人类每年呼到大气中去的二氧化碳
达10亿吨以上。生物死亡后,由于腐败分解,也会造成大量二氧化碳,有时由于得到水
和泥沙的掩盖,其中的碳得以保存下来,变成了煤、石油等产物。
  对于这些变化,直到19世纪初,不少人还认为是由于一种神秘的“生命力”造成的,
是不可知的。但是科学终于揭开了自然中这个极为复杂的谜,造化之功是伟大的,但是
人创造出了更大的奇迹。
  我们开始能够大量制造许多我们所需要的有机物。
  我们生产了许多可以代替金属、木料、玻璃等材料的塑料,可以代替羊毛、棉花、
蚕丝的人造纤维;香料、染料、糖精、皮革、油脂等许多东西都有人造的了。制造这些
东西的工业被称为有机合成工业。我们不仅能造出这些东西,而且产品的质量往往比天
然生成的要优越得多。
  不过这也不能理解为从此就可以不再依靠生命的作用了,因为人工制造各种产品的
时候,需要建许多工厂,消耗大量的能量。可是每一棵植物都在起着工厂的作用,它们
广布各地,吸收了来自太阳的巨大的能,我们为什么不加以利用呢?要知道植物对太阳
能的吸收还很不充分,在最好的条件下,叶绿素吸收的能量还不到射在叶片上的能量的
8%,何况在许多时候叶片并未充分地受到照射。因此只要我们提高叶绿素的作用,更
充分地利用太阳能,就有可能使这个“绿色的工厂”从空气中捕捉更多的二氧化碳,成
倍地提高产量。
  生命的力量是无穷的,尽管我们的工业将要高度发达,但是不可能代替广布地球的
生命的工作。因此,利用培育生物来进行生产的农业,也一定要无穷尽地发展。
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