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光合作用

光合作用|概念

光合作用(Photosynthesis),即光能合成作用,是植物、藻類和某些細(xì)菌,在可見光的照射下,經(jīng)過光反應(yīng)和碳反應(yīng),利用光合色素,將二氧化碳(或硫化氫)和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物,并釋放出氧氣(或氫氣)的生化過程。同時也有將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榧壩镏谢瘜W(xué)能的能量轉(zhuǎn)化過程。光合作用是一系列復(fù)雜的代謝反應(yīng)的總和,是生物界賴以生存的基礎(chǔ),也是地球碳-氧循環(huán)的重要媒介。





光合作用|作用原理

植物與動物不同,它們沒有消化系統(tǒng),因此它們必須依靠其他的方式來進(jìn)行對營養(yǎng)的攝取,植物就是所謂的自養(yǎng)生物的一種。

對于綠色植物來說,在陽光充足的白天,它們利用太陽光能來進(jìn)行光合作用,以獲得生長發(fā)育必需的養(yǎng)分。

這個過程的關(guān)鍵參與者是內(nèi)部的葉綠體。葉綠體在陽光的作用下,把經(jīng)由氣孔進(jìn)入葉子內(nèi)部的二氧化碳和由根部吸收的水轉(zhuǎn)變成為淀粉等能源物質(zhì),同時釋放氧氣。

光合作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能再轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能的過程!







光合作用|影響條件


光照

光合作用是一個光生物化學(xué)反應(yīng),所以光合速率隨著光照強(qiáng)度的增加而加快。但超過一定范圍之后,光合速率的增加變慢,直到不再增加。光合速率可以用CO2的吸收量來表示,CO2的吸收量越大,表示光合速率越快。


二氧化碳

CO2是綠色植物光合作用的原料,它的濃度高低影響了光合作用暗反應(yīng)的進(jìn)行。在一定范圍內(nèi)提高CO2的濃度能提高光合作用的速率,CO2濃度達(dá)到一定值之后光合作用速率不再增加,這是因?yàn)楣夥磻?yīng)的產(chǎn)物有限。


溫度

溫度對光合作用的影響較為復(fù)雜。由于光合作用包括光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個部分,光反應(yīng)主要涉及光物理和光化學(xué)反應(yīng)過程,尤其是與光有直接關(guān)系的步驟,不包括酶促反應(yīng),因此光反應(yīng)部分受溫度的影響小,甚至不受溫度影響;而暗反應(yīng)是一系列酶促反應(yīng),明顯地受溫度變化影響和制約。

當(dāng)溫度高于光合作用的最適溫度時,光合速率明顯地表現(xiàn)出隨溫度上升而下降,這是由于高溫引起催化暗反應(yīng)的有關(guān)酶鈍化、變性甚至遭到破壞,同時高溫還會導(dǎo)致葉綠體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化和受損;高溫加劇植物的呼吸作用,而且使二氧化碳溶解度的下降超過氧溶解度的下降,結(jié)果利于光呼吸而不利于光合作用;在高溫下,葉子的蒸騰速率增高,葉子失水嚴(yán)重,造成氣孔關(guān)閉,使二氧化碳供應(yīng)不足,這些因素的共同作用,必然導(dǎo)致光合速率急劇下降。當(dāng)溫度上升到熱限溫度,凈光合速率便降為零,如果溫度繼續(xù)上升,葉片會因嚴(yán)重失水而萎蔫,甚至干枯死亡。

 

礦質(zhì)元素

礦質(zhì)元素直接或間接影響光合作用。例如,N是構(gòu)成葉綠素、酶、ATP的化合物的元素,P是構(gòu)成ATP的元素,Mg是構(gòu)成葉綠素的元素。



水分

水分既是光合作用的原料之一,又可影響葉片氣孔的開閉,間接影響CO2的吸收。缺乏水時會使光合速率下降。


大氣電場

大氣電場作為一個新發(fā)現(xiàn)的光合作用調(diào)節(jié)因子正在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。

正向的大氣電場促進(jìn)植物的光合作用,降低光飽和點(diǎn);而負(fù)向的大氣電場則促進(jìn)呼吸作用。人工模擬大氣電場變化的空間電場用于植物的光合作用調(diào)控,也用于高甜度水果化蘿卜的生產(chǎn)工藝中??臻g電場與二氧化碳增補(bǔ)相結(jié)合能促進(jìn)植物生長和根菜類蔬菜甜度的增加??臻g電場調(diào)控植物生長是空間電場生物效應(yīng)的一個重要方面。

 




光合作用|意義

1、把無機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物。每年約合成(5*1011次方)噸有機(jī)物,可直接或間接作為人類或動物界的食物,據(jù)估計(jì)地球上的自養(yǎng)植物一年中通過光合作用約同化(2*1011次方)噸碳素,其中40%是由浮游植物同化的,余下的60%是由陸生植物同化的;

2、將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能,綠色植物在同化二氧化碳的過程中,把太陽光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能,并蓄積在形成的有機(jī)化合物中。人類所利用的能源,如煤炭、天然氣、木材等都是如今或過去的植物通過光合作用形成的;

  3、維持大氣O2CO2的相對平衡。在地球上,由于生物呼吸和燃燒,每年約消耗3.15×1011O2,以這樣的速度計(jì)算,大氣層中所含的O2將在3000年左右耗盡。然而,綠色植物在吸收CO2的同時每年也釋放出5.35×1011O2,所以大氣中含的O2含量仍然維持在21%

 

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