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2016-04-01植物是地球的能量工廠
556 期
Author 作者
葉綠舒／黑手老師。因為教學工作而不小心踏入科普，最喜歡分享新知識給大家。目前專事科普寫作。
地球上最重要的反應應該就是光合作用（photosynthesis）了，就如植物的頂芽生長點是地球上最重要的組織一般。這是由於地球上的異營生物無不依靠自營生物作為直接或間接的食物來源，而自營生物的養分幾乎都是由光合作用而來。
葉片是獲取能量的小尖兵
自營生物的器官衰老是非常複雜的機制。在秋天撿起一片地上的黃葉，與仍在樹梢上翠綠的葉子相比，會發現黃葉的重量較同等大小的綠葉輕很多；這是因為植物會將衰老葉片中剩餘的、可利用的物質分解後運回，提供其他組織再運用。不若異營生物，由於每一個器官、組織都需要由自己生產的能量來製造，因此自營生物在淘汰老廢器官與組織時，一定會將殘餘的養分盡可能的回收。汰舊換新對所有生物都是一整年的工作，但對於多年生的落葉樹來說，每年春秋二季會發生大規模的迎新去舊，是它們一年兩次的大工程。
當時序慢慢進入秋天時，植物體內可藉由光敏素（phytochrome）感應逐漸加長的黑夜。光敏素是由兩個多肽組成的雙體（dimer），每個多肽有一千多個氨基酸那麼長，並加上一個色素分子（phytochromobilin）。光敏素將季節的信息送到頂芽，頂芽便開始進入休眠；其它的葉片啟動衰老機制、將可以回收的養分盡量回收之後，隨著連接葉柄與莖的薄壁細胞死亡，毫無生氣的葉片因自己重量的垂墜，被拉離開植株，飄落到地面。
這一切雖然看似與光合作用無關，但它卻是背後的影武者。在夏季的尾聲，隨著日照時間減少，植物能進行光合作用的時間縮短；同時，因為太陽的角度逐漸偏斜，在有限時間內，植物能捕捉到的光能也逐漸減少。以經濟的角度來看，光合自營生物此時若仍維持著龐大數量的葉片，並不是一種聰明的做法；於是有些樹木選擇將葉片中的養分回收儲存，同時降低所有的活動來過冬。等到冬去春來，可進行光合作用的時間變長了，加上太陽的角度逐漸轉正，植物以光敏素覺察到黑夜時間逐漸縮短，新芽便開始萌發，葉綠素的合成與葉綠體的發育，讓新生的葉片抹上了一層層的綠意。......【更多內容請閱讀科學月刊第556期】