八月末到九月初的这段时间,暑热渐渐退去,天气一点点变凉,人们开始慢慢享受秋季的怡人天气。而植物叶片也在开花结果之后开始改换自己的面貌。
大自然中的万物,包括植物在内呈现出的颜色,绝大部分是自然光照射到其表面,然后反射到我们眼中的结果。我们眼中五颜六色的物体,大多数并不能主动发光,只能吸收和反射太阳光,是“光的搬运工”。
自然条件下的光源,并不像人类创造出的霓虹灯一样种类丰富,除了火、雷电,其他自然条件下的发光化学反应,以及数量有限的生物光源,如萤火虫、深海发光动物外,最主要的就是太阳光了。
太阳光,亦即我们白天看到的白光和晚上看到的白月光(月亮反射太阳光),是赤、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光,和肉眼不可见的紫外线、红外线及其他波长的射线组成。正因为阳光的组成如此复杂,阳光照射在不同特性物体表面时,它们对不同类型光的吸收和反射也各不相同,才能呈现给我们多彩的世界。
人们最为了解的叶绿素,是绿色的主要来源之一。除了叶绿素,植物叶片中还有其他色素,居然也是光合作用的参与者之一。从大类上讲,植物叶片中有两种类型的色素——类胡萝卜素和叶绿素。而类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素,叶绿素包括叶绿素A和叶绿素B。这四种不同类型的色素,附着在叶绿体的囊状结构膜上,通过光合作用源源不断地为植物制造生命活动所需的各种物质和能量。
从光谱上来分析,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,反射暖色调的光,叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,反射绿光。在实验室中,通过滤纸层析法分离四种不同的色素,胡萝卜素为橙黄色,叶黄素呈现黄色,叶绿素A是蓝绿色,叶绿素B是黄绿色。
新生叶片中的叶绿素含量,大约是类胡萝卜素8倍,黄色被绿色掩藏起来了,所以在秋天以前,我们看到的植物是绿色的。为了维持这种绿色,植物也要付出很多,要保证光照、温度合适,以及必须元素的供应,三个条件缺一不可:在光照的刺激下,植物才能够合成叶绿素;合适的温度,能够保障合成叶绿素所需酶的活性;必须元素,如氮元素、镁元素、铁元素等,是构成叶绿素、相关酶的成分。
入秋以后,阳光直射点向北回归线以北移动,气温逐渐降低,植物通过生物调整机制控制自己的代谢节奏,减少相关酶的分泌。过低的温度会抑制叶绿素的合成,植物也会主动分解叶绿素,转化成必须的物质和能量储存起来。类胡萝卜素是难以分解的,所以最后叶片就呈现金灿灿的黄色了。
你可不要以为,植物叶片只有绿色和黄色,其实植物细胞里蕴藏了无穷无尽的秘密,探究这些秘密能让我们获得数不尽的快乐。
(作者系大视野教育集团科技创新教育事业部策划经理)