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能量之源----光与光合作用
发布时间:2017-08-07   点击次数:331次

一、相关概念:

   1、光合作用:绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并释放出氧气的过程。

二、光合色素(在类囊体的薄膜上):

三、光合作用的探究历程:

①、1648年海尔蒙脱(比利时),把一棵2.3kg的柳树苗种植在一桶90.8kg的土壤中,然后只用雨水浇灌而不供给任何其他物质,5年后柳树增重到76.7kg,而土壤只减轻了57g。指出:植物的物质积累来自水。

②、1771年英国科学家普里斯特利发现,将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内,蜡烛不容易熄灭;将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内,小鼠不容易窒息而死,证明:植物可以更新空气

③、1785年,由于空气组成的发现,人们明确了绿叶在光下放出的气体是氧气,吸收的是二氧化碳。1845年,德国科学家梅耶指出,植物进行光合作用时,把光能转换成化学能储存起来。

④、1864年,德国科学家把绿叶放在暗处理的绿色叶片一半暴光,另一半遮光。过一段时间后,用碘蒸气处理叶片,发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化,曝光的那一半叶片则呈深蓝色。证明:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉

⑤、1880年,德国科学家思吉尔曼用水绵进行光合作用的实验。证明:叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所,氧是叶绿体释放出来的。

⑥、20世纪30年代美国科学家鲁宾卡门采用同位素标记法研究了光合作用。第一组相植物提供H218O和CO2,释放的是18O2;第二组提供H2 O和C18O,释放的是O2光合作用释放的氧全部来自来水。

四、叶绿体的功能:

叶绿体是进行光合作用的场所。在类囊体的薄膜上分布着具有吸收光能的光合色素,在类囊体的薄膜上和叶绿体的基质中含有许多光合作用所必需的酶。

五、影响光合作用的外界因素主要有:

 1、光照强度:在一定范围内,光合速率随光照强度的增强而加快,超过光饱合点,光合速率反而会下降。

2、温度:温度可影响酶的活性。

 3、二氧化碳浓度:在一定范围内,光合速率随二氧化碳浓度的增加而加快,达到一定程度后,光合速率维持在一定的水              平,不再增加。

       4、水:光合作用的原料之一,缺少时光合速率下降。

 六、光合作用的应用:

 1、适当提高光照强度。

 2、延长光合作用的时间。

 3、增加光合作用的面积------合理密植,间作套种。

 4、温室大棚用无色透明玻璃。

 5、温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降温。

 6、温室栽培多施有机肥或放置干冰,提高二氧化碳浓度。

七、光合作用的过程:

单因子变量对光合作用的影响(外界因素)
(1)光照——光合作用的动力
①光照时间越长,产生的光合产物越多。
②光质,由于色素吸收可见光中的红光和蓝紫光最多,吸收绿光最少,故不同波长的光对光合作用的影响不一样,建温室时,选用无色透明的玻璃(或塑料薄膜)做顶棚,能提高光能利用率。
③光照强度:在一定光照强度范围内,增加光照强度可提高光合作用速率。


1)外界条件变化时,CO2(光)补偿点移动规律:
①呼吸速率增加,CO2(光)补偿点应右移;呼吸速率减小,CO2(光)补偿点应左移。
②呼吸速率基本不变,条件的改变使光合速率下降,CO2(光)补偿点右移;条件的改变使光合速率上升时,CO2(光)补偿点左移。
(2)对于有饱和点(平衡点)的坐标曲线,分析其限制因素的时候要分两部分:
①达到饱和点以前的限制因素,为横坐标表示的因素;
②达到饱和点以后的限制因素,为横坐标表示的因素以外的因素。
(2)光照面积
曲线分析:OA段表明随叶面积的不断增大,光合作用实际量不断增大,A点为光合作用面积的饱和点。随叶面积的增大,光合作用强度不再增加,原因是有很多叶被遮挡,光照不足。
OB段表明干物质量随光合作用增加而增加,而由于A点以后光合作用强度不再增加,但叶片随叶面积的不断增加,呼吸量(OC段)不断增加,所以干物质积累量不断降低(BC段)。

 应用:适当间苗、修剪,合理施肥、浇水,避免徒长。封行过早,使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下,白白消耗有机物,造成不必要的浪费。
(3)CO2浓度
曲线分析:图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度,即CO2补偿点;图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。两图中的B和B′点都表示CO2饱和点,两图都表示在一定范围内,光合作用速率随CO2浓度增加而增大。 

应用:大田要“正其行,通其风”,多施有机肥;温室内可适当补充CO2,即适当提高CO2浓度可提高农作物产量。

 (4)
(4)必需矿质元素
曲线分析:在一定浓度范围内,增大必需矿质元素的供应,可提高光合作用速率,但当超过一定浓度后,会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降。

应用:在农业生产上,根据植物的需肥规律,适时、适量地增施肥料,可以提高作物的光能利用率。
(5)温度
曲线分析:温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。



应用:冬天,温室栽培可适当提高温度;夏天,温室栽培可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度,以提高光合作用速率;晚上适当降低温室温度,以降低细胞呼吸速率,保证植物有机物的积累。

3.  多因子变量对光合作用速率影响的分析(外界因素)

曲线分析:O~P段限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随其O~P段不断加强,光合速率不断提高。P~Q段,图中标出的双因子共同起作用。当到Q点之后,横坐标所表示的因素,不再是影响光合速率的因子,要想提高光合速率,可采取适当提高图示中的另一因子的方法。

应用:温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,增加光合作用酶的活性,提高光合速率,也可同时充入适量的CO2,进一步提高光合速率,当温度适宜时,要适当提高光照强度和CO2浓度以提高光合速率。总之,可根据具体情况,通过提高光照强度、调节温度或增加CO2浓度等来充分提高光合速率,以达到增产的目的。

 表观光合作用速率与真正光合作用速率的关系:

 ①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。
②绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行,测得的数据为净光合速率。
③真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
2.补偿点和饱和点并不是固定不变的
植物的光(CO2)补偿点和光(CO2)饱和点受外界环境影响,当外界环境变化时,光(CO2)补偿点和饱和点都会发生相应变化,规律如下:
(1)若呼吸速率增加,CO2(光)补偿点应右移,反之应左移。
(2)若呼吸速率基本不变,条件的改变使光合速率下降时,CO2(光)补偿点应右移,反之应左移。
(3)阴生植物与阳生植物相比,CO2(光)补偿点和饱和点都相应向左移动。



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