中午，骄阳像火炉似的烤灼大地，“工厂”的效率反而降低，因为叶片里的水分大量地蒸发，引起气孔关闭，根部的水一时又运不上来，产品堆积在“车间”里，运输又来不及，所以“工厂”的生产反而转慢。
午后，太阳辐射的强度逐渐降低，气温也慢慢下降，供应条件得到改善，“临时仓库”的成品通畅无阻地输送出去。另外，这时候太阳斜射，散射到叶片上面的阳光很多，这样“工厂”的生产又恢复正常，生产效率又达到一个高峰。下午四五点钟到黄昏，生产下降，最后停止。“日出而作，日没而息”，就成为“绿色工厂”的生产规律了。
小麦、水稻、棉花以及瓜果、蔬菜等，大多数植物叶片里的“工厂”，是按这个规律生产的。没有光，它们就没法生长，所以把它们叫做喜光植物；另一类植物，比如蕨类、黄杨、玉簪、万年青、酢浆草、云杉等，习惯于阴暗潮湿的环境中生活，它们被叫做耐荫植物。不过，耐荫植物的光合作用效率很低，对人类的价值也不大。这里，我们主要介绍喜光植物的光合作用规律。
神奇的生物催化剂
要使“绿色工厂”正常开工生产，一方面要有原料源源不断地供应，保证充足的动力；另一方面还要便于生产的各个环节正常地运转和协调，才不至于窝工。这个问题不是人所能够解决的。原来，绿叶里有一种物质，它们对“绿色工厂”的生产只起催化作用。这就是说，在产品生产出来的前后，这种物质的重量和组成并不发生任何变化，这种物质叫做酶。生物体内的酶被称为生物催化剂。
其实酶并不神秘，它是一种蛋白质，包含在细胞里。据研究，叶绿体所含的酶种类很多，已知的不下二百种。光合作用本身，至少需要几十种酶参与。比如，二磷酸核酮糖羧化酶，己糖二磷酸酯酶等等。
酶的催化本领大得惊人，它比化工厂里用的催化剂效率高出几十万到几十亿倍。比如，只用一克淀粉酶，就能使两吨淀粉在65摄氏度以下十五分钟内完全分解；而用化学上的催化剂，却需要用十几公斤，并且要在100摄氏度以上的高温，经过十二小时才能完全分解。
酶有个怪脾气：只催化符合自己胃口的物质，比如淀粉酶只作用于淀粉，蛋白酶只作用于蛋白质。这就好像一把钥匙开一把锁一样，锁和钥匙得配对，反应才能进行。科学家把酶的这种特性叫做“专一性”。
酶的另一个特性是容易被破坏。如果遇到高温、紫外线或者强酸、强碱等等不利的条件，它就会失去催化能力，直接影响“工厂”的生产。酶被破坏了怎么办呢？你不用担心，细胞里会及时产生新的酶来补充的。
“工厂”的效率、产品和年产量
我们办工厂，要讲究生产效率，比如一个火力发电厂，它的效率高低，就看它烧了多少煤，发了多少电，然后把电能换算成热能再和煤里所含的热能进行比较，从中得到它的效率。
“绿色工厂”的效率，也可以按照上面讲的办法计算。就是测量植物吸收了多少光能，制造了多少养料，然后再把养料中的热能和吸收的光能进行比较，求出它的效率。
不过，测定“绿色工厂”的效率比计算发电厂的效率要复杂得多，因为光能的最小单位是光量子（组成光的基本粒子），要精确计算它可不是一件容易的事，即使高明的“神算手”，也要跌进糊涂缸里。那么，有没有人做过这项计算呢？
1922年，年轻的德国生物化学家瓦布格，雄心勃勃地试图揭开“绿色工厂”的效率之谜。
他别出心裁地设计了一套测定仪器，巧妙地把普通的物理实验仪器光量计和气压计联合在一起，并应用到光合作用的研究上来。
他用红光作光源来测量一种低等植物小球藻的光合作用效率。他从光量计上得到用去的光能，从气压计中读出氧气的含量，第一次测出小球藻每吸收四个光量子，就放出一个氧气分子。他根据计算，得出植物对红光的光合作用效率是70%，即吸收的光能有70%变为化学能。
于是，瓦布格热情洋溢地赞美“绿色工厂”，说它是世界上独一无二的效率最高的工厂，是完美无瑕的。瓦布格实验的结论，曾得到科学界的公认，在十多年内居于权威地位。
然而，他的学生——美国生物化学家爱默生却对老师的结论提出挑战。爱默生怀疑“绿色工厂”有那么高的效率，认为植物吸收的光能一定有所消耗。于是，他同美国几位化学家细心地验证并重复老师的实验，得出和老师不同的结论：植物吸收八个光量子才能放出一个氧分子，即植物对红光的光合作用效率只有35%。爱默生认为两者之所以相差一半，那是因为瓦布格老师在实验方法上存在问题。
这么一来，师生之间便展开了一场争论。不久，爱默生热情邀请瓦布格老师到美国来共同研究，瓦布格欣然前往。但由于在设计实验的方法上产生分歧，师生没有取得一致的意见，致使这场争论延续十年之久。
直到1986年，美国生物化学家本森在加利福尼亚州，利用最先进的技术——电子光量计和气压计，测出了和爱默生相近的数据。本森认为“绿色工厂”的生产程序非常复杂，而且以极快的速度进行着，其间必然有能量的消耗，就像机械运转要克服摩擦力所消耗的能那样。
因而，就是对“绿色工厂”最合适的红光，它的生产效率最高也只有35%左右。
在自然条件下，“绿色工厂”是利用太阳光生产的。前面讲过，照射到大地上的阳光的可见光部分由七色光组成。叶片对各色光的利用效率是不同的，计算起来理论上的最高利用效率在11%左右。但是，实际利用效率远远不能达到这个数字。这是因为进行光合作用还需要一种原料——二氧化碳，而它在空气中只含0.03%，常由于原料不足，“工厂”不能全部开工。此外，还有其他条件，比如温度不合适的时候，前面讲过的酶就不能以最高的效率催化形成有机物；如果营养条件不良，效率也不能提高。所以，在自然条件下，一般光能利用效率在1—3%之间。
“绿色工厂”的生产效率虽然并不高，但是，“工厂”的数量很大，所以它每年产品的花色品种和产量是十分惊人的。
“绿色工厂”的直接产品主要是碳水化合物，此外，还有各种各样的间接产品，比如“工厂”可以通过一些复杂的工序制成蛋白质、脂肪、核酸和芳香物质等有机物，还有橡胶等等。
据粗略统计，绿叶制造的碳水化合物、蛋白质和植物脂肪的种类是很多的。
碳水化合物在直接产品中占的比例最大，常见的葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉和纤维素等都属于这一类，它们是由碳、氢、氧三种元素组成。“绿色工厂”开工以后，最初制成一种含有三个碳原子的糖，叫做磷酸丙糖。以后，再合成比较复杂的淀粉。
淀粉是一种高分子的碳水化合物，由许多个葡萄糖分子连接起来组成的。淀粉有个特点，一遇到碘就变成蓝色，所以人们常用碘来检验“绿色工厂”的产品。
蔗糖或者其他糖类产生出来以后，一方面运到植物全身各部分去，供给所有细胞的生产发育需要；另一方面，贮存在块根、块茎和果实中，再转变成淀粉，成为人和动物的主要食物。稻、麦、马铃薯、甘薯、香蕉、菱角、藕等等，里面都含有大量的淀粉。
纤维素也是一种碳水化合物，组成成分和淀粉相似，可是它的结构比淀粉还要复杂，性质也不同于淀粉，遇碘不变蓝色。“绿色工厂”合成的纤维素，主要做为植物细胞壁的建筑材料。人和动物的消化系统不能消化纤维素。但是，含纤维素比较多的蔬菜、水果等食物，可以刺激肠子的蠕动，促使食物残渣排泄通畅，对健康有好处。纤维素还有各种各样的用途，比如作为生产纸、人造丝等的工业原料。
“绿色工厂”还能生产脂肪、蛋白质和核酸等物质，还能合成叶绿素、胡萝卜素等色素。
脂肪是由碳、氢两种元素组成的，结构和碳水化合物不同。植物叶片合成脂肪的途径很复杂，并且有许多酶来参加生产，经过植物细胞内部的一系列脱氢、脱水等极复杂的化学“工序”，最后才能制成各种脂肪。
油料作物像大豆、向日葵、芝麻、花生、油桐、蓖麻等植物的种子里，都含有很丰富的脂肪，可供人类食用和工业上的重要原料。
现在还发现，有的植物可以直接生产石油，这类植物叫做能源植物。
蛋白质也是个大分子的物质，由许多氨基酸组成。它除了含有碳、氢以外，还有氧和氮。
氨基酸有一定的排列顺序和空间结构。蛋白质的合成跟核酸有关系。核酸有去氧核糖核酸和核糖核酸两种。去氧核糖核酸是遗传的基础物质，核糖核酸是制造蛋白质的模型。氨基酸作为原料可通过模型复制蛋白质。
地球上的绿色植物是一个庞大的有机物“制造厂”，每年都有大宗的产品出“厂”。
那么，这个“工厂”的年产量有多大，怎样计算呢？经过科学家研究认为，地球上那么多的绿色植物，不可能计算出准确的产量，只能估计，求出近似值。好，让我们一步一步来估算吧！
太阳光照射到地球上的能量大概是这样的：在大气层以外每年大约有1.3×1024卡，落到地球表面每年大约有6.5×1023卡，陆地植物每年可以接受2.5×1022卡，而海洋植物每年可以接受9×1022卡。如果以2%的光能利用效率计算，陆地植物的光合作用的年产量大约是1.7×1012公斤碳水化合物，而海洋植物的年产量大约是13×1013公斤碳水化合物。
这些数字是怎么得来的呢？原来，每年在大气层以外的1.3×1024卡的能量中，比较多的是紫外光，而紫外光的大部分被臭氧层吸收了。每年落到地球表面上的6.5×1023卡的能量，如果以每分钟来计算，那么每平方厘米的面积上大约有0.5卡的能量。而这里面还包含60%的远红外光和红外光，它们是不被绿叶利用的，这样每年只剩下2.6×1023卡的能量有可能被利用。其中，每年有1.8×1023卡的能量落在海洋上，只有8×1022卡的能量落在陆地上。但是，陆地上有一半以上的土地是不能生产或者产量很低的，比如高山等地。这样七折八扣下来，植物利用的光能每年大约只有0.5×1021卡，约等于1.7×1012公斤碳水化合物储藏的热能。
海洋里生长着大量浮游生物，它们中不少能进行光合作用，利用的太阳光能每年大约有1.8×1021卡，约等于13×1013公斤碳水化合物储藏的热能。
估计海洋里“绿色工厂”的年产量比陆地上的多得多，所以充分地开发和利用海洋资源，是21世纪人类的主要任务之一。
