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hi 15,
你的concept有D問題. 因為這兩句 -- "葉綠素越多光度需求越少?" & "如紅草比綠草需求多些光。" -- 係完全唔related! 而且前者那句的concept, 先後次序是有問題的, 因為只有大自然的light source去控制葉綠素的多少, 而不是葉綠素去控制light source.
小弟認為, 水草的葉形 (leaf shapes)、分枝部署(leaf arrangements)、水草細胞 (plant cells)、色素 (pigments)、製造澱粉的limiting factor (light-saturated photosynthesis)往往也是關鍵所在.
- 水草的葉形
a. 有些葉是大片狀 ;
b. 有些葉是針狀.
大片葉的本身已經比針狀葉的本身contain多了pigments, eg. 綠色色素的葉綠素 (chlorophyll). 即大片葉的光合作用會比較effective.
- 分枝部署
a. 有些草是打直生的 eg, 水蘭 ;
b. 有些"上層葉"會遮蓋"下層葉" ;
c. 有些上下層葉不會重疊.
後者的光合作用會係最effective, 因為草的本身係achieve到最多light souce的. 這樣, 大家會問: "為什麼leaf arrangements a and b都可以有effective的光合作用ar?" 因為, 試想試, 大自然中, 沒有人剪水草, 水草過長時, 水草便會隨水流漂動. 那時, 吸光的面積會由vertical (直的) 變為horizontal (橫的). 這樣, 由於pigments (eg. 葉綠素)的吸光的面積增加, 光合作用一樣effective! (而植物細胞 層的數目也會影響透光度)
- 水草細胞
大家會不會留意到, 綠色植物的葉會有不同的綠色tone? 這不是因為葉綠素有不同的綠色, 而是因為:
a. 不同的植物細胞內, 都會包含不同的數量的葉綠素 / 其他色素
b. 不同植物, 都會有不同層數的細胞, 有多有小. 如果層數越多, 葉綠素便越多了. 再想一想, 例如你用一張綠色玻璃紙疊起10層, 這時, 你看起來的綠色是否會深了? 同一道理用在植物上, 明白我的意思嗎?
* 而"層數"和"pigments"越少, 光的穿透力便越強了 (即光穿透葉片)
所以, 越深色的草(即葉綠素較多), 意味著他的原生地比較暗 / 密集. 在這樣環境生長, 這類草的genes就會慢慢develop一套能有效吸收light energy的system, 即好像長頸鹿為了要吃樹上的葉, 牠們的頸和腳要進化到好長一樣. 所以植物"色素"和"細胞層"的數目是天生/ 固有/不能改變的(當然外圍因數除外). 植物在好暗的地方, 又要世世代代生存, 它們便要develop好多的"色素"和"細胞層", 這樣才能把每一分資源(light source)用盡, 不會把光白白溜走...... hehe... 幾環保? 相反, 在強光下的habbit / environment, 植物"色素"和"細胞層"的比例就少了.
- 色素
現在你會問: "不是每一種水草都是綠色ga wor, 怎麼進行光合作用ar? "沒錯, 不同植物/光合生物的光合作用會是由不同的色素控制的. 淡水植物的最要主色素就有:
a. chlorophyll, 葉綠素, 綠色
b. anthocyanin, 花青素, 紅色
c. carotene, 胡蘿蔔素, 黃色
* 除了chlorophyll以外的pigments, 其他都統稱做"non-chlorophyll pigments".
而a,b,c的主要色素還可以細分拆成不同的pigment, 例如: chlorophyll可以分拆成chlorophyll-a, chlorophyll-b, chlorophyll-c ..... 而carotene可以分拆成alpha-carotene, beta-carotene, carotenoid......etc.
為什麼要這麼多的色數呢?
不同的色素會用不同的spectrum去製造澱粉(starch -- 植物的主要食量), 這樣會減低competition(競爭)! 例如:
a. Chlorophyll a and b 吸 red(紅) + blue-violet(紫藍)的光
b. anthocyanin 吸 UV-A
c. carotene 吸 blue + 好少好少的green (綠色)
* 其實只有好低等的植物才會用green, yellow-green, orange, yellow的light source製造澱粉, 例如海水生物中的Phycoerythrin和phycocyanin pigment....etc.
* 只有好少的水草以胡蘿蔔素作主要pigment, eg. 黃菊. 也有一些綠色的水草包涵胡蘿蔔素.
植物 / 光合生物會盡量用善用pigment去吸收不同spectrum的光源. 而pigment的本身, 早就在植物的genes鎖定了.
- 製造澱粉的limiting factor
當光照增加, 光合作用的速度加快, 直至飽和, 最後由於過度照射, CO2和O2的水平失衡, 最後光合作用的速度會急速下降, 長期這樣會死亡. 所以千萬不要以為光照時間越多越好 / 越光越好! 由於植物本身也有特有的genes去控制pigment的數量和細胞層的數目 (長年累月的進化), 而大自然中, 光照的時間長短, 是沒有可能改變的, 所以我們千萬不要以人為的方法去加長光照 / 加強光度. 因為如果葉綠素的總數目與光照配合不適當, 光合作用便會停止. 例如: 深綠色的水榕的葉那麼厚和大片, 草的本身一定是有很多葉綠素, 如果你把它放在強光下12小時, 早初光合作用會急速度加快, 但由於CO2和O2的水平也很快地失衡, 所以光合作用的速度會急速下降後死亡(除非你把光照時間縮短!) .
最後我舉兩例總結:
A. 森林的植物生存由高至矮, 有適合的地方, 也有不適合的地方. 當最矮的植物生長在高的植物之下時, 由於高的植物本身就沒有太多的"葉綠素"和"細胞層", 所以, 光很容易就穿透去下層比較多"葉綠素"和"細胞層"的植物. 最後, 由於最下層的植物 / 光合生物沒有足夠的"red" & "blue-violet"的光去做photosynthesis, 它們會用carotene(胡蘿蔔素)去吸收小小的"green" / "blue"去製造食物--starch!
B. 而一部分的植物在強光下, 會利用anthocyanin(花青素)去吸收埋UV-A去製造更多的食物, 儲更多的糧
1. 可以在度過嚴寒的冬天, 就好像蜜蜂一樣! 例如: 楓葉樹, 紅菊
2. 加快生長水上葉.
物競天擇, 各植物為了生存, 無所不用其技... 葉綠素越多, 理論上是應該在比較暗的地方生存. 但當我們把水草放進水族箱時, 你已經把他們的生活習慣改變了, 把一些原有的function改變, eg, leaf arrangement. 就好像你把獅子放入動物園的籠一樣!
ps.
- 紅草唔等如比綠草需求多些光. (check 翠湖的水草百科)
- 我再再再再再再再再再再再再再三強調一次, 大部份紅草在natural habbit多數都係在空曠/淺水下生存, 而它們的pigments大部份是來自anthocyanin(花青素)...而花青素係依靠吸收 UV-A!!!!! 空曠的地方對吸收UV-A就非常有利!! 從這一點, 我大膽估計, 種大部份紅草的重點係不太在乎強光與否, 而是UV-A的數量! (當然紅草也會有chorophyll / carotene, 比例在乎個別草的genes.)
- ref: 1997, Paul G. Falkowski, John A. Raven, aquatic photosynthesis
- 以上只是個人意見.
- hehe... 只有"師兄"先答得問題jar? "師姐" / "師弟" / "師妹" 就唔答得ga? 你呢句嚇到我差d唔敢答tim =P 21世紀la... 能者居之!
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問答集
剛是打哂咁大段野， 以經係誠意。
只是想法不同，大家BACKGROUND不同，沒辦法了 
，下一次再討論吧!!我想 15 的 問題winz已經回答了，您的想法及我的想法，大家也會明白!! 不用討論了，好嗎?? 