綠色植物中的化學知識

2021-01-15 化學加

綠色,給人以清新、柔和、愜意之感。綠色植物,維繫著生態平衡,使萬物充滿生機。從化學角度看,它還微妙而準確地反映著我們周圍環境的特徵和變化,供給人類許多有用的信息和物質。

不是麼?酸模、常山等綠色植物叢生之地,常會發現地下有銅礦。地下若有金礦石,上面往往長忍冬,地下有鋅礦,上面多長三色堇。蘭液樹分泌物裡,鎳含量較高時,它告訴人們:注意,這裡可能有鎳礦!美國曾靠一種粉紅色的紫雲英和「瘋草++的「提示」,發現了鈾礦和硒礦。

許多綠色植物,還起著化學試劑的作用。杜鵑花、鐵芸箕共生的地方,土壤一定是酸性的;馬桑遍野之地,土壤呈微鹼性; 鹼茅、馬牙頭群居處,是鹽化草甸土的標誌;如果蕁麻、接骨木的葉裡含有銨鹽,預示它們生長的土攘中含氮量豐富……

綠色植物是龐大的「吸碳制氧廠」。植物的綠葉吸取空氣中的二氧化碳,在日光和葉綠素的作用下,跟由植物吸收的水分發生反應,形成葡萄糖,同時放出氧氣:

6CO2+6H2O - C6H12O6+6O2

再由葡萄糖分子形成澱粉:

n C6H12O6 -(C6H12O6)n+nH2O

當澱粉在葉子裡受酶的作用時又分解為葡萄糖:   

(C6H12O6)n+nH2O -nC6H12O6

葡萄糖隨著植物液汁散布到整個植物體內,成為用以合成各種植物生長所必需的物質的原料。一部分植物被動物攝取後,在體內水解並進一步氧化,又將有機物中的碳轉化為CO2,排入大氣(或海洋)中。

在「環境汙染日益嚴重」的驚呼聲中,綠色植物起著「報警器」的作用。在低濃度、很微量汙染的情況下,人是感覺不出來的,而一些植物則會出現受害症狀。人們據此來觀測與掌握環境汙染的程度、範圍及汙染的類別和毒性強度,進而採取相應的措施和對策,及時提出治理方案,防止汙染對人體健康的危害。

如當你發現在潮溼的氣候條件下,苔蘚枯死;雪松呈暗竭色傷斑,棉花葉片發白;各種植物出現「煙斑病」。請注意,這是SO2汙染的跡象。菖蒲等植物出現淺褐色或紅色的明顯條斑,是++中毒的不祥之兆。假如丁香、垂柳萎靡不振,出現「白斑病」,說明空氣中有臭氧汙染(實驗測得,臭氧濃度超過0.08~0. 09ppm時,會使植物出現褐斑,繼而變黃,最後褪成白色,叫作植物「白斑病」。臭氧濃度達0.1lppm以上時,則100% 植物發病)。要是秋海棠、向日葵突然發出花葉,多半是討厭的Cl2在作怪。

綠色植物是空氣天然的「淨化器」,它可以吸收大氣中的CO2、SO2、HF、NH3、Cl2及汞蒸氣等。據統計,全世界一年排放的大氣汙染物有6億多噸,其中約有80%降到低空,除部分被雨水淋洗外,大約有60 是依靠植物表面吸收掉,如1公頃柳杉可吸收60千克SO2。許多植物在它能忍受的濃度下,可以吸收一部分有毒氣體。例如,空氣中出現SO2汙染,廣玉蘭、銀杏、中國槐、梧桐、樟樹、杉、柏樹、臭椿紛紛出動來吸收;若發現Cl2汙染,油松、夾作桃、女貞、連翹一起去迎戰;發現HF汙染,構樹、杏樹、鬱金香、扁豆、棉花,西紅柿一馬當先吸收之;洋槐、椽樹專門對付光化學煙霧。

此外,樹木還能吸收土壤中的有害物質。施用農藥及用汙水、汙泥作肥料,會汙染土壤繼而汙染了農作物,如糧食蔬菜內有殘留的有機氯會轉移到人體內,而樹木可吸收土壤中的有機氯,淨化土壤。

隨著石油等礦物資源的不斷枯竭,人們再次把注意力轉向可以再生的資源—森林,除利用其薪材外,正加快開發「石油人工林」—直接能代替石油的烴類和油脂類的樹種,它生產的液汁甚至不用加工就可以用作汽車的燃料。如諾貝爾獎金獲得者美國加利福尼亞大學化學博士卡爾文,在澳洲南部建立了一個「柴油林場」,這種植物生長在半乾旱地區,產量很高,價格可與石油競爭。卡爾文還在巴西發現一種可直接用作汽油的含油植物—苦配巴。我國的油楠? ??ψ8??H?也是很有希望的「柴油樹」,胸徑40~50釐米的油楠心材部位就能形成黃色油狀樹液,一株伐倒後的油楠,可從鋸口中流出幾十斤油狀物。

綠色植物是一個大「化工廠」,不但製造養分把養分儲藏在土壤中,而且它本身全是寶。木材經過機械和化學加工,可以產生膠合板、刨花板、纖維板,製成紙漿、人造絲、人造毛。還可以製成多種糖類和甲醇、乙醇、糖醛、活性炭、醋酸等。樹木的枝、梢、葉可作飼料、肥料、燃料。有些樹木的皮、根、樹液還可提煉松香、橡膠、栲膠、松節油等工業原料。

遠古有神農嘗百草的傳說,李時珍編著的《本草綱目》更是馳名中外。直到今天,還有新的中草藥不斷被發現利用,但草的最廣泛的用途還是放牧。單是我國的牧草就有一萬五千種以上,牧草含有豐富的蛋白質,一般含量達百分之十幾,牛羊等動物,吃進青青的草,產出高蛋白的乳。

蔥鬱的枝葉,芬芳的果花,無不令人陶然。然而,植物群落中各種族之間又無時無刻不進行著化學戰爭。植物化學武器的種類很多,幾乎都是有機物,酸類有:香草酸、肉桂酸、乙酸、氫氰酸等;生物鹼類有:奎寧、丹寧、小檗鹼、核酸嘌吟;醌類有:胡桃醌、金黴素、四環素;硫化物有:萜類、甾類、醛、酮、卟啉等等,這些化學武器分布於各類植物中,多集中於植物的根、莖、葉、花、果實及種子中,可隨時釋放。

植物間的化學戰有「空成」、「陸戰」、「海戰」三類。

空戰:植物把大量毒索釋放於大氣中,形成大氣汙染使其它植物中毒死亡。加洋槐樹皮揮發一種物質能殺死周圍雜草,使根株範圍內寸草不生;風信子、丁香花都是採用空戰治敵的。

陸戰:這些植物把毒素通過根尖大量排放於土壤中,對其它植物的棍系吸收能力加以抑制。如禾本科牧草高山牛鞭草,根部分泌醛類物質,對豆科植物旋扭山、綠豆生長進行封鎖,使之根系生長差,根瘤菌也明顯減少。

海戰:利用降雨和露水把毒氣溶於水中,形成水汙染而使對方中毒。如桉樹葉的衝洗物,在天然條件下可以使禾本科草類和草本植物喪失戰鬥力而停止生長;紫雲英葉面工的致毒元素—硒,被雨淋人土中,就能毒死與它共同佔據一山頭的植物異種。

綠色世界中的化學變化是異常複雜多變的,人們對其的認識大部還處在「知其然,不知其所以然」的狀態,有待於進一步去研究。

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