歷史的故事化學的故事

傾聽天地間的和諧--化學、生物與地理的關係

  
「化學」是了解大自然的一種語言, 了解這種語言,
就能傾聽大自然。
原來,大自然沒有發出聲音的樂符,
譜在泥土、礦物、空氣、溪流、海洋、生物之間,
而且是那麼的和諧。

  
  化學物質能以營養份的型式在生命體與非生命體間運動、進出、循環作用,這使得生命不斷地更新、生長、分佈、繁殖,但是所用的物質是老而彌舊,幾乎與地球的年代一樣久遠,這稱為「生物地理化學循環」(biogeochemical cycle) ,這是地球生態一個非常有趣的現象。

  這種化學循環,在地球不同的高度:高山、丘陵、平原、海洋、大氣等有很大的差異性;在不同的生態系統:森林、溪流、坡地、感潮區、湖泊、溼地等也不相同。化學營養份在物質界與生命界間運動的快慢與變遷,決定地球上生物的多樣化與遷移。


  最早提出這觀點的,是瑞士的科學家索蘇爾 (Nicolas Theodore de Saussure, 1767-1845)。索蘇爾來自一個非常特殊的家庭,他的祖父是個植物學家,由於信仰的緣故,在法國遭到逼迫,舉家逃到瑞士的日內瓦。他的父親哈斯•索蘇爾是地質學家,不僅是最早登上阿爾卑斯山的探險隊員之一,而且紀錄沿途的地質、地理特徵。索蘇爾沒有唸中、小學,完全是在家受教育,造成他是歷史上結合植物、化學與地理學的第一人。


  他長期擔任父親實驗與旅行的助手。1793年,他獨自前往英國,並且沿途找零工,以維持一路學習與探險的費用。1796年,他回到瑞士,同年結婚,並且決定一生以科學探索為職業,他開始在英國皇家科學會發表研究。1802年,他成為日內瓦學院礦物與地質學系教授。


  他最著名的研究就是分析氮、鉀、磷、鈣、錳、鎂、鐵、矽等項目,發現礦物中的化學成分,多於植物體中的化學成分,因此他提出植物有選擇性吸收營養份的能力,索蘇爾將這些元素稱為「必要營養份」(essential nutrients)。


  他也發現生長不同地區的相同品種植物,植物營養份的比例、多寡,會受到土壤所含營養多寡有關,進而影響植物的生長狀況。原來,地球上的生物都受到地理條件的影響,而人類在土壤中適量增加這些必要的營養份,就可以幫助植物生長。何等的有趣,人類真的可以幫助大地與植物。

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