光合作用通往万物生长的源泉——光合作用的发现历程 |植物|万物|

本文插图
俗话说万物生长靠太阳，太阳几乎是地球所有能量的来源。我们本身无法直接利用这些能量，但经过亿万年的进化， “光合作用”成为了生物摄取这些能量的有效途径。如果将太阳比喻为一座巨大的能量宝藏，那么光合作用则是我们拿到这宝藏的藏宝图。

本文插图
光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。其主要包括光反应、暗反应两个阶段，涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳-氧平衡具有重要意义。

本文插图
人类认识光合作用只有三百年左右时间，但是植物早在30亿年之前就进化出这一功能，科学家通过观察南罗得西亚石灰岩中原始藻类的构造得到这一结论。随后经过26亿年的水中生活和4亿年的陆地生活，现代生物进化出现在的光合系统。
两千多年前，人们受到古希腊著名哲学家亚里士多德的影响，认为植物是由“土壤汁”构成的，即植物生长发育所需要的物质完全来自土壤。

本文插图
然而， 1648年比利时医生海尔蒙特通过种植柳树的实验，却得到了意想不到的结果。他将柳树和土壤称量后种植，五年后发现柳树增重75千克，但是土壤只减少了57克。海尔蒙特认为柳树的生长物质来自他浇树用的水，但他忽视了植物生长需要空气跟阳光。不过，这是植物营养研究中第一次定量实验的伟大尝试。
1727年，英国植物学家斯蒂芬.黑尔斯才提出植物生长要以空气为营养的观点。而英国的著名化学家约瑟夫.普利斯特里用实验的方法证明了绿色植物从空气中吸收养分。

本文插图
1771年，英国的普利斯特里发现植物可以恢复因蜡烛燃烧而变 “坏”了的空气。他做了一个有名的实验，把一直点燃的蜡烛和一只小白鼠分别放到密闭的玻璃罩里，蜡烛不久就熄灭了，小白鼠也很快死了。接着他把一盆植物和一支点燃的蜡烛一同放到一个密闭的玻璃罩里，他发现植物能够长时间的活着，蜡烛也没有熄灭。同样植物和小白鼠在密闭的玻璃罩中也能够正常的活着。最后他得出结论：植物能够更新蜡烛燃烧和动物呼吸变得污浊的空气。但是他并没有发现光照的重要性。由于他的杰出贡献和实验完成与1771年，因此把这一年定为发现光合作用的年份。
但是并不是每次都能成功重复他这一实验，直到1779年，荷兰的植物生理学家英根豪斯发现只有给植物提供足够的光照，植物才能将空气 “净化” 。此外他还发现在暗处植物不仅不能使空气净化，反而会像动物一样把好空气变坏，这些实验为人类认识光合作用奠定了基础。

本文插图
1782年瑞士的J.Senebier用化学分析的方法指出植物净化空气的活性除了与光有关之外，还取决于固定的空气（即后来知道的二氧化碳），但是由于当时化学发展水平，人们并不清楚植物在暗中释放的是什么气体。
直到1785年，人们弄清楚空气的组成成分后，人们才明确认识到植物光合作用释放的是氧气，而呼吸过程中释放的是二氧化碳，此时人类对光合作用才有了比较深刻的认识。