就整个地球来说,在1.49亿平方千米的陆地上,每年陆生植物可将大约163亿吨碳转化成有机物质,在3.61亿平方千米的海洋里,每年海洋植物可将大约200多亿吨碳转化成有机物质。把水生植物和陆生植物两者相加起来,绿色植物一年制造的有机物质的量,大约为1000多亿吨。有机物质的量虽然很多,但是其中占比重最大的是纤维素,而为人类生产的食物才不过占全部“绿色工厂”产品的30%左右。
地球上到处充满阳光,“绿色工厂”所需要的原料水和二氧化碳也并不缺乏,但是绿色工厂利用太阳能量的效率很低,从一亩地的农产品中所贮存下来的能量,还不到一亩地上所受阳光能量的2%(一般为0.5%—1.5%),因此要提高绿色工厂中产品的产量,就必须改进农业措施,设法满足水、二氧化碳及阳光的供应,以充分发挥绿色工厂的生产潜力。
发生在“绿色工厂”中的光合作用过程,说起来似乎很简单,但是其中的细节却十分奥妙,直到现在,人类还很难用人工方法去模仿它。由于这是个关系到如何进一步利用太阳能及人工合成食物的大问题,所以科学家们一直在热心地进行研究、探索,以求尽快揭开这个前景诱人的绿色工厂之谜。
树的“铠甲”
树皮,像是树的“铠甲”,它保护着树干不受虫蛀和外伤。
如果你仔细观察各种树木的树皮,恰似一套套古代武士们穿的铠甲陈列在你眼前。它们的颜色、厚度、花纹都各不相同。
从树皮的颜色上看:色彩暗淡的有暗灰色的,如槐树;灰黑色的,如刺楸;色彩鲜明的有亮白色的,如白桦;翠绿色的,如梧桐;红褐色的,如樱桃。最漂亮的要算是白皮松的树皮,颜色绿白相间,斑斓可爱。由于树皮的色彩新颖,再加上枝丫扭捩,奇姿天成,故白皮松又有蟠龙松、虎皮松等别名。
不同的树种树皮的厚薄也各有千秋。树皮较薄的如悬铃木、冷杉;较厚的如麻栎、油松;最厚的当推栓皮栎,可达40厘米。它的树皮就是软木的原料。老树的树皮上开裂的花纹也是形形色色的:像樱花的树皮,作圆环状浅裂;柿树,作小方块开裂;松柏,作长条纵裂;鹅掌楸,作交叉状纵裂;雪松、枫香树皮的花纹则别开生面,像是一片片鳞甲覆盖在树上。
树皮的色泽、厚薄、开裂方式、裂纹的形状和深浅等特征,虽然在不同的树种间有很大差异,但它们的基本结构却是相同的。在植物学上木本植物的茎,从外到内的表皮、木栓层、皮层和韧皮部合称为树皮。剥掉树皮,就露出了茎内的木质部。因为韧皮部里面有筛管,筛管是树木运送有机养料的通路,所以新栽的小树,应该注意保护树皮不被损害。如果一棵幼树主干的树皮剥落了一圈,这样茎内输送有机养料的通路被切断,树冠叶子所制造的养料就不能通过筛管运送到根部,根部得不到养料就渐渐死去,最后导致全株树木枯死。
然而,也有相反的情况,比如枣树,为了使枣树多开花多结枣,人们往往在枣树开花时,在树皮上随意砍几刀,以使养分更集中用在开花结实上。
农民把这种措施叫做“开甲”。
树皮除了对树本身有保护作用外,由于不同树种的树皮物理性质和细胞中所含的化学成分不同,又有种种不同的用途。栓皮栎树皮的细胞中充满了空气,细胞壁又包有不亲水的木栓质,使这种树皮既轻又有弹性,同时又有不传热、不导电、不透水、不透气、耐摩擦、耐腐蚀等性能,制成软木塞、软木砖、软木板在工业上用途很广。葡萄牙是世界著名的“软木王国”。每年夏季,是采剥栓皮最好的季节。人们用长斧迅速而准确地把栓皮割成一个个长方块,然后用斧柄把栓皮剥落下来。这时,树干会出现淡淡的血红色,是暴露的组织因氧化而变色。以后软木细胞(木栓形成层细胞)向外恢复生长,红褐色逐渐加深,变成灰色。每隔十年可剥一次栓皮,每棵树寿命长达150年以上。
许多树皮是造纸的原料,例如构树和桑树皮是制造打蜡纸的原料;青檀是我国制造宣纸必不可少的原料。樟子松、云杉、化香树、柳树的树皮中含有鞣质,可提制栲胶。黄柏的树皮可以做染料,灌木桂皮的树皮可做香料纯肉桂,杜仲的树皮可以提取橡胶;金鸡纳、厚朴的树皮都是名贵的药材。此外,很多种树皮的纤维还能打绳子,制人造棉。树皮的用途说来真是不胜枚举呢!
奇妙的花粉
花粉是花的雄性器官。一个花蕊中可以包含成千上万粒花粉。花粉很小,如果与一粒芝麻的大小相比,它们当中最大的直径也不过是芝麻粒的五分之一,而小的则仅为芝麻粒的几百分之一。在人们的眼中,花粉只不过是一些无生命的黄色粉末罢了。不同的植物中,花粉不但有黄色或淡栗色的不同,还有从洁白到红到浓黑等各种颜色。假如你借助显微镜观察一下的话,你会惊奇地发现,花粉真是大大小小,千奇百怪:有的如灯笼,有的像龟壳,有的似镂空的窗棂,有的又如披满长针的刺猬……更有趣的是,花粉上还有沟与孔(萌发孔)及各种纹饰(花粉表面的突起物),把花粉装扮得玲珑剔透,真不愧为大自然匠师们精心雕刻的工艺品。科学工作者根据花粉的大小,花粉壁上的纹饰,沟、孔的排列和数目等差别,借以区分植物及研究它们之间的关系,从而建立了一门新的科学领域——“孢粉学”。
孢粉(是孢子花粉的简称)与植物的其他部分不同,它的外壳成分特殊且很坚硬,不怕酸、碱的腐蚀,所以即使埋在土中上万年或者埋在地层中几千万年乃至几亿年也不会毁坏变形。因此地质及古生物工作者根据花粉在地层中出现的规律,来确定地层及其所属的地质年代,以寻找石油和煤等矿藏。
对地层中的花粉进行分析,还可以反映出当时当地的植物种类、植被类型,以推断出当时当地的气候环境条件。这样,对人们进行绿化规划时确定这个地区是适宜造林,还是适宜种草,或者适宜采用什么树种,以及如何布置人工植物群落等等,都很有参考价值。所以,人们称花粉的分析是造林和找矿的好助手。
花粉还是一种奇异的食品。新鲜花粉中含有蛋白质、氨基酸、维生素、糖、芸香苷、抗生素、生长素等成分,这些成分对人体都是有益的。每天食用花粉,就会给我们提供这些天然的营养物质。在国外,已有不少人将花粉作为一种强健身体的天然补品,在国内亦已开始引起人们的重视。
花粉的好处虽然很多,不过有些植物的花粉对人或动物也可以造成危害,“花粉病”就是一例。有些人每年到一定的季节,只要一吸入飘在空气中的某些花粉,就可诱发出诸如枯草热和支气管哮喘等过敏症。另外,有些植物的花粉是有毒的,如钩吻、醉鱼草、雷公藤、狼毒、乌头、羊踯躅等。
放蜂时如果蜜蜂误采了它们的花粉,不但蜜蜂本身会因为食了这种有毒的花蜜而引起大量死亡,假如人食用了这种含有有毒花粉的蜂蜜也会中毒,甚至死亡。所以在放蜂时,放蜂者不但要寻找蜜源植物丰富的地方,同时也要注意周围是否有有毒植物存在,以免蜜蜂采蜜时带进了这些“危险物质”。
多种多样的果实
一走进水果店,各种各样的水果琳琅满目,逗人喜爱。你知道这些水果是怎样形成的吗?除了一般所说,如桃子,是由子房发育成的以外,在我们吃的水果中,果肉部分的来源是极为复杂的。
以苹果为例,我们吃的果肉部分,是花托强烈增大后形成的,子房则埋藏在肥厚的花托里。我们吃完苹果剩下的“核”,这才是子房,而种子就包含在子房里面。像这样由花托增大而形成的果实,还有梨、海棠、沙果、枇杷等。