葉子的奇妙世界

宗和

葉子，是自然界中最常見之物，在炎炎夏日，每當我們抬起頭來望向窗外，總會看到幾片翠綠的葉子，它們被陽光曬得發(fā)亮，洋溢著令人振奮的勃勃生機。

然而，我們并不十分了解葉子。我們很少會意識到，一棵中等個頭的落葉樹就可以擁有多達20萬片葉子，而世界上所有葉子放在一起平鋪開來時的面積可以達到10億平方千米，這幾乎是地球陸地面積的兩倍。如此之多的葉子并不只是一道獨特的景觀，它們也是一種自然現(xiàn)象、一片奇妙的世界。

精致的“發(fā)電廠”

在地球上，“收藏”葉子最多的地方有三處，最大的是北半球溫帶的針葉林帶，它跨越了北美和歐亞大陸，擁有世界上29%的森林，其余的兩處都在赤道附近，一個是亞馬遜雨林，另一個則是非洲中部的雨林。在葉子的覆蓋下，這些地方成為了地球上最大、最多樣化的生物棲息地。葉子養(yǎng)活了植物，并以此養(yǎng)活了動物，使生物鏈條“開枝散葉”。從這個意義上說，葉子真正是“生命之葉”，它們?yōu)槭澜缛旧狭松纳省G色。

葉子的綠色來自葉綠素，自從植物的祖先誕生時開始，葉子里就含有這種綠色的分子，它幫助葉子吸收陽光。葉子吸收陽光是為了做兩件事情，首先，用葉綠素捕獲太陽能，然后，把這些能量轉移到葉子的其他部分來制造糖分——葉子的“行為”好像一個微型的“發(fā)電廠”。這里有一個問題，黑色更有利于吸收陽光，但世界上所有健康的葉子幾乎都是綠的，它們?yōu)槭裁床皇呛谏哪兀?/p>

其實，葉子早已做了精心的部署，像葉綠素這樣吸收光的分子不僅存在于葉子的表面，也散布滲透于葉面之下的多層之間，這樣的分布就給了葉子足夠的機會去抓住每一道光線。即使葉綠素不擅長抓住綠光，這種層狀結構還是捕獲了大約80%的綠光。如果一片樹葉吸收光的能力特別強，它反而有可能面臨灼傷的危險，所以，“綠色”對于葉子來說是一個不錯的選擇。

另外，葉綠素的“層狀安排”還有一個好處，太陽能被吸收后就已經(jīng)開始擴散了，這減少了葉子的運輸壓力，而能量擴散后，葉子才能開始做最重要的事情——“發(fā)電”，利用太陽的能量把水和二氧化碳轉化成糖分，這才是葉綠素真正出色的地方。憑借著精致的“發(fā)電廠”，地球上的綠葉每天制造出4億噸糖，它們的光合作用成為了地球上最重要的自然生產(chǎn)力。

地球的“氣孔”

葉子進行了光合作用，把糖生產(chǎn)出來，直接或者間接地向所有生命提供了必需的養(yǎng)料，而這一過程的廢產(chǎn)物，卻是地球上所有生命的基礎——氧氣。一個人一天大約需要1萬片葉子產(chǎn)生的氧氣，而一棵山毛櫸樹每天可以向大氣中輸入9000升氧氣，足夠5個人的用量。科學家們試圖人工模仿出這一自然界的奇跡，卻始終無法獲得成功。

葉子不僅向外輸送氧氣，也會輸送水分，因為葉子每天還要做一項重要的任務——蒸騰作用。葉子的蒸騰作用會消耗很多水，樹根吸收的水絕大部分都是通過蒸騰作用而散失到空氣中的。這不僅對形成雨水具有重要意義，對樹來說也有重大的意義，它使樹根產(chǎn)生了吸水的動力，也使樹根吸收的礦物質(zhì)隨蒸騰液流上升，完成礦物質(zhì)在大樹體內(nèi)的運轉。

葉子喜歡和空氣“交流”，葉子上也出現(xiàn)了許多氣孔，時刻不停地和外界進行氣體交換。但大多數(shù)情況下，葉子的氣孔并不是“門戶大開”的，它們的大多數(shù)常常分布在葉子的背面，或者下陷隱藏在葉面上密生的茸毛后邊。葉子這樣做是為了平衡水分的收支，防止水分過量地蒸騰。但是在熱帶，情況又不太一樣。這里溫度高、陽光強、水分多，因此葉子不僅大，而且表面相對光滑。這種葉子既可增強水分的蒸發(fā)、降低葉面溫度，而且又因葉面光滑，可以使雨滴和污垢迅速滑落，不至于阻塞氣孔。

因此，葉子給地球鋪上一層綠色毯子的同時，也為地球布滿了氣孔。在森林或者草原上，空氣變得潮濕、溫潤，似乎還帶著某種植物的清香，而季節(jié)變換時，比如春天來臨，葉子開始發(fā)芽，新葉子又使我們“感受到春天的氣息”，這些都是葉子給予地球的獨特味道。

葉子的“小社區(qū)”

地球上有數(shù)不清的葉子，如果將其中的一片放大，我們就會看到一個熱鬧的“社區(qū)”。在每一平方厘米的葉子上，定居著多達一千萬個單細胞生物——細菌、微藻、酵母，外加昆蟲產(chǎn)下的數(shù)不清的蟲卵。

這些“居民”如何在葉子上定居下來的呢？其實，沒有任何葉子是絕對光滑的，葉子表面分布著一列列線狀的毛發(fā)以及氣孔。在這些地方，氣體、蛋白質(zhì)、糖類和油會不時從葉子內(nèi)部涌出來，它們成為細菌、藻類和酵母們的生活來源。另一方面，葉子流出的油和氣體也可以作為預警信號：如果微生物從葉子的表面感染到內(nèi)部，油和氣體就會釋放出一些化學信使，向附近的其他葉子發(fā)出警報。在雙方（葉子和微生物）都可以接受對方的情況下，“社區(qū)”就形成了。

這片社區(qū)并不平靜，因為每一位“居民”都有自己特定的生活目的。一些“居民”喜歡搞一下破壞，而大多數(shù)的“居民”是非常友好的，它們會想一些辦法來護衛(wèi)“社區(qū)”。在葉子上，兩種常見類型的細菌——甲基桿菌和鞘氨醇單胞菌，一直在充當“護衛(wèi)者”的角色。因為一些昆蟲很喜歡拜訪葉子，比如蝴蝶，它停留一下就飛走了，有意無意間留下1萬個微生物。甲基桿菌和鞘氨醇單胞菌會殺死這些“偷渡者”中的一部分，從而抑制寄生者們的生存空間。還有的細菌以另外的方式保衛(wèi)“社區(qū)”，比如熒光假單胞菌Bk3，它能夠激活葉子中的“警報基因”，當真菌侵入葉子內(nèi)部時，“警報基因”就會讓葉子封鎖細胞壁，建立起一道“防火墻”。當然，葉子本身也在做著篩選和調(diào)節(jié)，它或者會分泌些有毒的化學物質(zhì)，或者會發(fā)展出蠟狀的角質(zhì)層表面，以抵擋外來入侵的微生物，在長期的進化過程中，始終維持著這片安靜和諧的生命綠洲。