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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、藻類和某些細菌,在可見光的照射下,經過光反應和碳反應,利用光合色素,將二氧化碳(或硫化氫)和水轉化為有機物,并釋放出氧氣(或氫氣)的生化過程。同時也有將光能轉變為級物中化學能的能量轉化過程。光合作用是一系列復雜的代謝反應的總和,是生物界賴以生存的基礎,也是地球碳-氧循環的重要媒介。





光合作用|作用原理

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

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行光合作用,以獲得生長發育必需的養分。

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

光合作用是將太陽能轉化為ATP中活躍的化學能再轉化為有機物中穩定的化學能的過程!







光合作用|影響條件


光照

光合作用是一個光生物化學反應,所以光合速率隨著光照強度的增加而加快。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的進行。在一定范圍內提高CO2的濃度能提高光合作用的速率,CO2濃度達到一定值之后光合作用速率不再增加,這是因為光反應的產物有限。


溫度

溫度對光合作用的影響較為復雜。由于光合作用包括光反應和暗反應兩個部分,光反應主要涉及光物理和光化學反應過程,尤其是與光有直接關系的步驟,不包括酶促反應,因此光反應部分受溫度的影響小,甚至不受溫度影響;而暗反應是一系列酶促反應,明顯地受溫度變化影響和制約。

當溫度高于光合作用的最適溫度時,光合速率明顯地表現出隨溫度上升而下降,這是由于高溫引起催化暗反應的有關酶鈍化、變性甚至遭到破壞,同時高溫還會導致葉綠體結構發生變化和受損;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,葉子失水嚴重,造成氣孔關閉,使二氧化碳供應不足,這些因素的共同作用,必然導致光合速率急劇下降。當溫度上升到熱限溫度,凈光合速率便降為零,如果溫度繼續上升,葉片會因嚴重失水而萎蔫,甚至干枯死亡。

 

礦質元素

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



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現的光合作用調節因子正在生產中得到應用。

正向的大氣電場促進植物的光合作用,降低光飽和點;而負向的大氣電場則促進呼吸作用。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控,也用于高甜度水果化蘿卜的生產工藝中。空間電場與二氧化碳增補相結合能促進植物生長和根菜類蔬菜甜度的增加。空間電場調控植物生長是空間電場生物效應的一個重要方面。

 




光合作用|意義

1、把無機物轉變成有機物。每年約合成(5*1011次方)噸有機物,可直接或間接作為人類或動物界的食物,據估計地球上的自養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、將光能轉變成化學能,綠色植物在同化二氧化碳的過程中,把太陽光能轉變為化學能,并蓄積在形成的有機化合物中。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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