春天是草木萌發(fā)的季節(jié)。在明媚的晴空下,一片片、一簇簇新綠讓人心醉不已,這是沉寂一冬之后的渴盼,是滋潤心田的甘露。春天的新葉富有獨(dú)特的韻味,很多新葉看上去有點(diǎn)皺巴巴的,一片片或一簇簇蜷縮著,然后一點(diǎn)點(diǎn)舒展開,看上去十分纖細(xì)、稚嫩、透明而新鮮。
綠色是植物葉子的顏色,也是希望的顏色。植物葉子的綠色有著人類語言說不盡的豐富:淺綠、嫩綠、深綠、翠綠、橄欖綠、祖母綠、墨綠等,并且在一天的不同時候去看同一片樹葉都會呈現(xiàn)些許不同的色彩。無論是萌芽抑或是長大以后,在晨光和夕陽的照耀下,即便是最普通的葉子都會呈現(xiàn)出一種動人之美。
不同的光線,不同的天氣,不同的質(zhì)感,都影響著我們對綠葉的觀感。下雨天,綠葉變得更加清新明媚抑或是好像憂郁地流著淚;清晨和煦的陽光穿透一串扁豆的綠葉,讓人眼前一亮,不由得被那無限生機(jī)和活力所感染;一枝普通的金銀木披針狀葉片相互交錯演奏出高高低低、明暗深淺的綠色旋律;立秋之后合歡樹密密匝匝,濃綠的羽狀復(fù)葉間依然生出一片淺色的新葉;蓮蓬依偎著荷葉,都是綠色,卻分明是如此不同的綠色;在暗色背景前,洋槐綠葉仿佛自帶光芒;有時候僅是一片葉子本身就呈現(xiàn)出不同層次的綠色;不同的玉簪品種有著碩大的多樣化的綠色葉片。
植物的葉子具有極大的豐富性。不同植物的葉子大小存在著很大的差距。泡桐、梧桐、懸鈴木的成熟葉子通常比手掌還要大,而某些小草的葉子只有借助儀器放大了看才能看得清楚;葉子生長的方式也很不一樣,對生、互生、輪生、簇生;葉子本身的形狀也不盡相同,有圓形、卵形、橢圓形、心形、扇形、針形、錐形、腎形、羽毛形、披針形、三角形等;有的葉子邊緣帶有粗疏或細(xì)密的小齒,有的邊緣很平滑;葉子的質(zhì)感也有很大的不同,有的如天鵝絨一般柔軟,毛茸茸的葉子有的摸上去十分粗糙,有的像是打了蠟一樣光滑;還有的葉子表面具有防水性,而少數(shù)葉子在清晨很容易沾上露水;有些葉子的正面與背面顏色看起來截然不同,同一片葉子在不同季節(jié)會呈現(xiàn)出不同的紋理和顏色。
多種多樣、多姿多彩的植物葉子具有很高的美學(xué)觀賞價值,但又遠(yuǎn)不僅于此,那是因為無論是葉子的排列、葉子的顏色還是葉子在生存和成長中的巨大作用,無一不充滿著科學(xué)的奧妙與自然的奇跡。
首先,從數(shù)學(xué)角度看,植物的莖上葉子生長的位置并非雜亂無章、隨心所欲分布的。為了使所有的葉子都能充分而均勻地享受到陽光的照射,植物會將葉子錯開一定的角度排列,這種排列方式叫作“葉序”。葉序在描述植物的性狀和鑒定植物的種類時有重要作用,葉子錯開的角度取決于植物的種類。不可思議的是植物葉子的生長方式居然符合“斐波納奇數(shù)列”,也就是所謂的“黃金分割”,這被認(rèn)為是一種最具美感的數(shù)學(xué)比率。
有的植物葉子以180度錯開,也有以120度錯開的。以這種角度錯開的葉子,從下面往上數(shù)三片,就剛好轉(zhuǎn)了一周回到了最初的位置。此外,以144度角錯開的情況也有。以這種角度錯開的情況,我們從下面向上數(shù),當(dāng)數(shù)到第五片葉子的時候,就轉(zhuǎn)了兩周回到了最初的位置。也就是說,我們只要數(shù)一下有幾片葉子轉(zhuǎn)了幾周,就可以知道葉子錯開的角度了。1/2、2/3、2/5、3/8……這組分?jǐn)?shù)的分子和分母都是各自按照“斐波納奇數(shù)列”排布的,植物葉子按照“斐波納奇數(shù)列”排布的這一規(guī)律被稱為“興柏-布朗定律”。植物的葉子以這樣的數(shù)列排布的話,所有葉片都不會重疊,可以充分地吸收陽光。此外,還可以使莖的強(qiáng)度更加均衡。
另外從化學(xué)角度看,植物通過葉片吸收光能進(jìn)行光合作用,就像汽車發(fā)動機(jī)通過燃燒燃料產(chǎn)生能量一樣,在太陽光的作用下使二氧化碳和水發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生糖分和氧氣。這個過程的關(guān)鍵參與者是葉子內(nèi)部的葉綠體。葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所,它內(nèi)部的巨大膜表面上,不僅分布著許多吸收光能的色素分子,還有許多進(jìn)行光合作用所需的酶。
葉綠體含有大量被稱為葉綠素的綠色色素。葉綠素的英文是“Chlorophy”,這個詞是由希臘語里表示綠色和葉子的兩個詞源組成的。葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素,用來吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換光能,主要發(fā)生在光反應(yīng)階段。
葉子通常是綠色的,因為葉子的葉綠體中含有葉綠素,葉綠素吸收光的能力很強(qiáng)。太陽光是由多種顏色混合在一起的光。葉綠素會吸收其中波長短的藍(lán)光和波長長的紅光、黃光進(jìn)行光合作用,而波長位于中間的綠光并不太會被用于光合作用,也就不會被葉綠素吸收,而是直接被反射回去。我們的眼睛看到物體反射某種顏色的光就會實(shí)際看到那種顏色,這樣一來,我們就接收不到被葉綠素所吸收和利用的藍(lán)光、紅光和黃光,只會看見被其反射回來的綠色。當(dāng)然還有少數(shù)植物的葉子并不是綠色,那是因為它們除了葉綠素還有其他顏色的色素,綠色就被隱藏起來了。
諾貝爾基金會委員會將植物的光合作用稱為“地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)”,因為它是地球上一切生命生存和發(fā)展的基礎(chǔ),整個過程涉及極其復(fù)雜的化學(xué)變化。人類最早關(guān)于光合作用的研究可以追溯到1648年,比利時科學(xué)家首次探究植物生長所需要的養(yǎng)料。到目前為止,共有8次諾貝爾獎的桂冠被從事光合作用研究的科學(xué)家所摘取,但是人類至今也沒能成功地研究出人工進(jìn)行光合作用的方法。研究的主要瓶頸在于在光能的驅(qū)動下,在酶的幫助下,通過光能—電能—化學(xué)能的轉(zhuǎn)化,最終達(dá)到將光能高效地轉(zhuǎn)化為存儲于有機(jī)物中的化學(xué)能的過程。
看似平凡的植物葉子中蘊(yùn)含著極為豐富的審美價值與深奧的科學(xué)內(nèi)涵,既美化了我們生活的環(huán)境,愉悅了我們的身心,又促使人類敬畏自然,不斷探索并揭示更多的科學(xué)奧秘。