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       你們有誰不知道閃爍著各種光澤的貴重的金剛石，灰色的石墨和黑色的煤炭？這3種東西在自然界里只是形狀不同，實(shí)質(zhì)是同一種化學(xué)元素——碳。

       碳在地球上的含量比較起來不算多；它僅占地殼總質(zhì)量的1％。然而它在地球化學(xué)上起的作用非常大：沒有碳就沒有生命！

       活的物質(zhì)里都有碳，有一門化學(xué)就是專研究碳的，我們現(xiàn)在也來了解一下這種元素的歷史吧。

       從現(xiàn)在我們所能研究到的角度來看，碳的生命史上的第一個階段是熔化的巖漿。這種熔化物在地下深處和在巖脈里冷卻成各種巖石，碳在這些巖石里有時候會聚成片狀或球狀的石墨，有時候形成貴重的金剛石晶體。但是大部分的碳都在巖體凝固的時候跑掉：有的形成容易飛散的烴和碳化物從巖脈升上來，聚集成石墨（例如斯里蘭卡就有這樣生成的石墨），有的同氧氣化合成二氧化碳，升到地面上來。

       我們知道，萬能的硅酸在地下深處是不會讓二氧化碳生成碳酸鹽的。事實(shí)上也的確是這樣，在我們所發(fā)現(xiàn)的各種火成巖里面，沒有一種重要的礦物是含有二氧化碳的?？墒腔鸪蓭r會把二氧化碳機(jī)械地截留在巖石的縫隙里面（正像截留含氯的鹽類的溶液那樣），留在這種空隙里的二氧化碳分量很多——多到是我們大氣里所含的五六倍。

       不僅在活火山的地區(qū)里，甚至在第三紀(jì)早已熄滅了的死火山地區(qū)里，地下都常有二氧化碳噴到地面上來；或者跟別的易于逸散的化合物在一起聚成氣流，抑或跟水混在一起形成碳酸礦泉。

       人們利用這種礦水來醫(yī)病，因此在這種礦泉的附近開設(shè)了許多療養(yǎng)院和水療院，比如在高加索便是這樣。二氧化碳在這種水里是過飽和的，因此水面上經(jīng)常有二氧化碳的氣泡冒出來，使人看了覺得水仿佛在沸騰似的。

       碳的化學(xué)性質(zhì)很特別。在所有化學(xué)元素里面，只有碳能夠跟氧、氫、氮和別種元素生成多種多樣的化合物。碳所生成的這類化合物叫做有機(jī)化合物，很多種有機(jī)化合物又能生成極其多樣的、復(fù)雜的蛋白、脂肪、糖、維生素和許多種其他的化合物而含在生物體組織和細(xì)胞里面。

       由于碳能夠生成無數(shù)的化合物，結(jié)果就產(chǎn)生各種各樣極其繁多的動植物品種，目前世界上的動植物至少有幾百萬種。

       可這并不是說，碳是活的有機(jī)體——也就是地球化學(xué)上所說的活物質(zhì)的主要成分。碳的活物質(zhì)里只占到10％左右，活物質(zhì)的主要成分是水，大約占80％，剩下的10％左右是其他化學(xué)元素。

       既然生物體有攝取養(yǎng)料、發(fā)育和繁殖的能力，就會有很多的碳參與著活物質(zhì)的生活作用。你們也看見過好幾次了吧：春天池塘水面上慢慢長起一層綠色的水藻和其他植物，到夏天這些水藻長得最旺，而在快到秋天的時候就變成暗褐色沉到池底里，于是就生成了含有機(jī)物很多的底層污泥。后面還要講到，這樣的淤泥正是煤和植物淤泥——“煤泥”的開端，“煤泥”能夠用來制合成汽油。

       動物呼吸的時候要呼出很多的二氧化碳。

       植物吸取二氧化碳，這是二氧化碳在活物質(zhì)內(nèi)部循環(huán)的第一步。正是綠色植物的葉子，在光的照射下抓住了二氧化碳，把它變成復(fù)雜的有機(jī)化合物。這個作用叫做光合作用，參與這個作用的是光，還有植物體里面稱為葉綠素的一種綠色物質(zhì)。俄羅斯天オ的科學(xué)家季米里亞捷夫（К．А．Тимиряэев）第一個闡明了自然界里光合作用的偉大意義，他對這個作用進(jìn)行了詳細(xì)的研究。由于光合作用，全世界的植物在一年中帶走空氣里大量的二氧化碳。但是空氣里的二氧化碳含量不會降低，因?yàn)樗锖蛣游矬w組織都不斷地分解出二氧化碳補(bǔ)充到空氣里去。

       光合作用的結(jié)果就生成了大量的有機(jī)物——植物體組織。植物用做動物的食料，確保了動物的生存和發(fā)育。假如再考慮到石油和煤也都是腐爛的生物體變成的，那么植物吸收二氧化碳這個作用在地球化學(xué)上的偉大意義就更清楚了。從地球化學(xué)的效果來看，地球上再也沒有比植物的光合作用更重要的作用了。