试想一下,如果地球上没有碳会变成怎样的景象。没有树木,没有绿叶,甚至苔藓也没有。植物没有了,当然动物也不会存在。地球只剩下了岩石,那些光秃秃的峭壁、无言的石头矗立在沙漠和荒地上。地球上只有黄色和黑色,再也看不到其他的色彩。由于大气中的二氧化碳是可以帮助吸收太阳能的,所以没有了碳,地球温度就会降低。总而言之,地球将是一个寂静荒凉寒冷的世界。
碳的化学性质很特别,只有它可以与氧、氢、氮和其他元素生成无限多的化合物。碳所生成的这类化合物被称为有机化合物。而这些有机化合物又可以生成大量复杂的蛋白质、脂肪、糖类、维生素等生物体细胞与组织需要的物质。
其实,人类是先从动植物体组织中析出了糖和淀粉一类的物质才认识到有机化合物的,后来人们也探索出制得这些有机物的方法。研究有机化合物的组成、结构、性质、制备方法与应用的科学被称为有机化学。已知的有机化合物近8000万种。而无机化合物目前只发现了数十万种。这么一比较,很容易可以看出有机化合物远远多于无机化合物。
由于碳能够形成这么多的化合物,结果就出现了各式各样数目庞大的动植物种类。然而,这并不是说碳就是有机生命体的主要成分。其实碳只占活体物质质量的10%左右,大部分质量是由水贡献的,水占了大约80%。
碳参与构建了生命体,既然生命体可以摄取养料、发育和繁殖,那么说明碳也参与了这些生命活动。比如,春天池塘水面上会长出一层绿色的水藻,到夏天时水藻会更加茂盛,然而到了秋天,这些水藻就会变成暗黄色沉在水底,成为淤泥。这其中含碳的有机物也随之经历了生长与衰老死亡。
还有最日常的活动——动植物的呼吸也有碳的身影。大家都知道,呼吸时吸进去的是氧气,呼出来的便是二氧化碳。那么能呼出多少二氧化碳呢?人的肺泡总面积有大约50平方米,平均每昼夜可以呼出1.3千克二氧化碳。综合一下全世界的人口数,那么每年人类呼到大气中的二氧化碳便有35亿吨。
除了生物呼吸产生的二氧化碳,地底下还有更大量的与金属化合的二氧化碳,也就是那些石灰岩、白垩岩、大理岩等矿物,这些岩层厚达几百米甚至几千米。如果我们把岩石中的碳酸镁和碳酸钙分解掉,那么释放出来的二氧化碳就会上升到空气中,使二氧化碳的含量比当前的含量多2.5万倍。