碳：生命的基础，火成岩中的重要成分

一切生命的基础——碳

你们有谁不知道闪烁着各种光泽的贵重的金刚石，灰色的石墨和黑色的煤炭?这3种东西在自然界里只是形状不同，实质是同一种化学元素——碳。

碳在地球上的含量比较起来不算多;它仅占地壳总质量的1%。然而它在地球化学上起的作用非常大:没有碳就没有生命!

活的物质里都有碳，有一门化学就是专研究碳的，我们现在也来了解一下这种元素的历史吧。

从现在我们所能研究到的角度来看，碳的生命史上的第一个阶段是熔化的岩浆。这种熔化物在地下深处和在岩脉里冷却成各种岩石，碳在这些岩石里有时候会聚成片状或球状的石墨，有时候形成贵重的金刚石晶体。但是大部分的碳都在岩体凝固的时候跑掉:有的形成容易飞散的烃和碳化物从岩脉升上来，聚集成石墨(例如斯里兰卡就有这样生成的石墨)，有的同氧气化合成二氧化碳，升到地面上来。

我们知道，万能的硅酸在地下深处是不会让二氧化碳生成碳酸盐的。事实上也的确是这样，在我们所发现的各种火成岩里面，没有一种重要的矿物是含有二氧化碳的。可是火成岩会把二氧化碳机械地截留在岩石的缝隙里面(正像截留含氯的盐类的溶液那样)，留在这种空隙里的二氧化碳分量很多——多到是我们大气里所含的五六倍。

不仅在活火山的地区里，甚至在第三纪早已熄灭了的死火山地区里，地下都常有二氧化碳喷到地面上来;或者跟别的易于逸散的化合物在一起聚成气流，抑或跟水混在一起形成碳酸矿泉。

人们利用这种矿水来医病，因此在这种矿泉的附近开设了许多疗养院和水疗院，比如在高加索便是这样。二氧化碳在这种水里是过饱和的，因此水面上经常有二氧化碳的气泡冒出来，使人看了觉得水仿佛在沸腾似的。(www.xing528.com)

碳的化学性质很特别。在所有化学元素里面，只有碳能够跟氧、氢、氮和别种元素生成多种多样的化合物。碳所生成的这类化合物叫做有机化合物，很多种有机化合物又能生成极其多样的、复杂的蛋白、脂肪、糖、维生素和许多种其他的化合物而含在生物体组织和细胞里面。

由于碳能够生成无数的化合物，结果就产生各种各样极其繁多的动植物品种，目前世界上的动植物至少有几百万种。

可这并不是说，碳是活的有机体——也就是地球化学上所说的活物质的主要成分。碳的活物质里只占到10%左右，活物质的主要成分是水，大约占80%，剩下的10%左右是其他化学元素。

既然生物体有摄取养料、发育和繁殖的能力，就会有很多的碳参与着活物质的生活作用。你们也看见过好几次了吧:春天池塘水面上慢慢长起一层绿色的水藻和其他植物，到夏天这些水藻长得最旺，而在快到秋天的时候就变成暗褐色沉到池底里，于是就生成了含有机物很多的底层污泥。后面还要讲到，这样的淤泥正是煤和植物淤泥——“煤泥”的开端，“煤泥”能够用来制合成汽油。

动物呼吸的时候要呼出很多的二氧化碳。

植物吸取二氧化碳，这是二氧化碳在活物质内部循环的第一步。正是绿色植物的叶子，在光的照射下抓住了二氧化碳，把它变成复杂的有机化合物。这个作用叫做光合作用，参与这个作用的是光，还有植物体里面称为叶绿素的一种绿色物质。俄罗斯天才的科学家季米里亚捷夫(К.A.Tимиряэев)第一个阐明了自然界里光合作用的伟大意义，他对这个作用进行了详细的研究。由于光合作用，全世界的植物在一年中带走空气里大量的二氧化碳。但是空气里的二氧化碳含量不会降低，因为水里和动物体组织都不断地分解出二氧化碳补充到空气里去。

光合作用的结果就生成了大量的有机物——植物体组织。植物用做动物的食料，确保了动物的生存和发育。假如再考虑到石油和煤也都是腐烂的生物体变成的，那么植物吸收二氧化碳这个作用在地球化学上的伟大意义就更清楚了。从地球化学的效果来看，地球上再也没有比植物的光合作用更重要的作用了。