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能量之源----光與光合作用
點擊次數:3134 更新時間:2017-12-21

能量之源----光與光合作用

一、相關概念:

   1、光合作用:綠色植物通過葉綠體,利用光能,把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物,并釋放出氧氣的過程。

 

二、光合色素(在類囊體的薄膜上):

 

 

三、光合作用的探究歷程:

①、1648年海爾蒙脫(比利時),把一棵2.3kg的柳樹苗種植在一桶90.8kg的土壤中,然后只用雨水澆灌而不供給任何其他物質,5年后柳樹增重到76.7kg,而土壤只減輕了57g。指出:植物的物質積累來自水。

②、1771年英國科學家普里斯特利發現,將點燃的蠟燭與綠色植物一起放在密閉的玻璃罩內,蠟燭不容易熄滅;將小鼠與綠色植物一起放在玻璃罩內,小鼠不容易窒息而死,證明:植物可以更新空氣。

③、1785年,由于空氣組成的發現,人們明確了綠葉在光下放出的氣體是氧氣,吸收的是二氧化碳。1845年,德國科學家梅耶指出,植物進行光合作用時,把光能轉換成化學能儲存起來。

④、1864年,德國科學家把綠葉放在暗處理的綠色葉片一半暴光,另一半遮光。過一段時間后,用碘蒸氣處理葉片,發現遮光的那一半葉片沒有發生顏色變化,曝光的那一半葉片則呈深藍色。證明:綠色葉片在光合作用中產生了淀粉。

⑤、1880年,德國科學家思吉爾曼用水綿進行光合作用的實驗。證明:葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所,氧是葉綠體釋放出來的。

⑥、20世紀30年代美國科學家魯賓卡門采用同位素標記法研究了光合作用。*組相植物提供H218O和CO2,釋放的是18O2;第二組提供H2 O和C18O,釋放的是O2。光合作用釋放的氧全部來自來水。

四、葉綠體的功能:

葉綠體是進行光合作用的場所。在類囊體的薄膜上分布著具有吸收光能的光合色素,在類囊體的薄膜上和葉綠體的基質中含有許多光合作用所必需的酶。

五、影響光合作用的外界因素主要有:

 1、光照強度:在一定范圍內,光合速率隨光照強度的增強而加快,超過光飽合點,光合速率反而會下降。

2、溫度:溫度可影響酶的活性。

 3、二氧化碳濃度:在一定范圍內,光合速率隨二氧化碳濃度的增加而加快,達到一定程度后,光合速率維持在一定的水              平,不再增加。

       4、水:光合作用的原料之一,缺少時光合速率下降。

 六、光合作用的應用:

 1、適當提高光照強度。

 2、延長光合作用的時間。

 3、增加光合作用的面積------合理密植,間作套種。

 4、溫室大棚用無色透明玻璃。

 5、溫室栽培植物時,白天適當提高溫度,晚上適當降溫。

 6、溫室栽培多施有機肥或放置干冰,提高二氧化碳濃度。

七、光合作用的過程:

 

單因子變量對光合作用的影響(外界因素)
(1)光照——光合作用的動力
①光照時間越長,產生的光合產物越多。
②光質,由于色素吸收可見光中的紅光和藍紫光zui多,吸收綠光zui少,故不同波長的光對光合作用的影響不一樣,建溫室時,選用無色透明的玻璃(或塑料薄膜)做頂棚,能提高光能利用率。
③光照強度:在一定光照強度范圍內,增加光照強度可提高光合作用速率。

 

 

1)外界條件變化時,CO2(光)補償點移動規律:
①呼吸速率增加,CO2(光)補償點應右移;呼吸速率減小,CO2(光)補償點應左移。
②呼吸速率基本不變,條件的改變使光合速率下降,CO2(光)補償點右移;條件的改變使光合速率上升時,CO2(光)補償點左移。
(2)對于有飽和點(平衡點)的坐標曲線,分析其限制因素的時候要分兩部分:
①達到飽和點以前的限制因素,為橫坐標表示的因素;
②達到飽和點以后的限制因素,為橫坐標表示的因素以外的因素。
(2)光照面積
曲線分析:OA段表明隨葉面積的不斷增大,光合作用實際量不斷增大,A點為光合作用面積的飽和點。隨葉面積的增大,光合作用強度不再增加,原因是有很多葉被遮擋,光照不足。
OB段表明干物質量隨光合作用增加而增加,而由于A點以后光合作用強度不再增加,但葉片隨葉面積的不斷增加,呼吸量(OC段)不斷增加,所以干物質積累量不斷降低(BC段)。

 應用:適當間苗、修剪,合理施肥、澆水,避免徒長。封行過早,使中下層葉子所受的光照往往在光補償點以下,白白消耗有機物,造成不必要的浪費。
(3)CO2濃度
曲線分析:圖1中A點表示光合作用速率等于細胞呼吸速率時的CO2濃度,即CO2補償點;圖2中的A′點表示進行光合作用所需CO2的zui低濃度。兩圖中的B和B′點都表示CO2飽和點,兩圖都表示在一定范圍內,光合作用速率隨CO2濃度增加而增大。 

應用:大田要“正其行,通其風”,多施有機肥;溫室內可適當補充CO2,即適當提高CO2濃度可提高農作物產量。

 

 

 (4)
(4)必需礦質元素
曲線分析:在一定濃度范圍內,增大必需礦質元素的供應,可提高光合作用速率,但當超過一定濃度后,會因土壤溶液濃度過高而導致植物光合作用速率下降。

 

應用:在農業生產上,根據植物的需肥規律,適時、適量地增施肥料,可以提高作物的光能利用率。
(5)溫度
曲線分析:溫度主要是通過影響與光合作用有關酶的活性而影響光合作用速率。

 

 

 

應用:冬天,溫室栽培可適當提高溫度;夏天,溫室栽培可適當降低溫度。白天調到光合作用zui適溫度,以提高光合作用速率;晚上適當降低溫室溫度,以降低細胞呼吸速率,保證植物有機物的積累。

3.  多因子變量對光合作用速率影響的分析(外界因素)

曲線分析:O~P段限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子,隨其O~P段不斷加強,光合速率不斷提高。P~Q段,圖中標出的雙因子共同起作用。當到Q點之后,橫坐標所表示的因素,不再是影響光合速率的因子,要想提高光合速率,可采取適當提高圖示中的另一因子的方法。

應用:溫室栽培時,在一定光照強度下,白天適當提高溫度,增加光合作用酶的活性,提高光合速率,也可同時充入適量的CO2,進一步提高光合速率,當溫度適宜時,要適當提高光照強度和CO2濃度以提高光合速率??傊?,可根據具體情況,通過提高光照強度、調節溫度或增加CO2濃度等來充分提高光合速率,以達到增產的目的。

 

 表觀光合作用速率與真正光合作用速率的關系:

 ①綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織測得的數值為呼吸速率(A點)。

②綠色組織在有光條件下光合作用與細胞呼吸同時進行,測得的數據為凈光合速率。
③真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率。
2.補償點和飽和點并不是固定不變的
植物的光(CO2)補償點和光(CO2)飽和點受外界環境影響,當外界環境變化時,光(CO2)補償點和飽和點都會發生相應變化,規律如下:
(1)若呼吸速率增加,CO2(光)補償點應右移,反之應左移。
(2)若呼吸速率基本不變,條件的改變使光合速率下降時,CO2(光)補償點應右移,反之應左移。
(3)陰生植物與陽生植物相比,CO2(光)補償點和飽和點都相應向左移動。

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