能量之源----光與光合作用

一、相關(guān)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(zhuǎn)化成儲存著能量的有機(jī)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(zhì)，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(zhì)積累來自水。

②、1771年英國科學(xué)家普里斯特利發(fā)現(xiàn)，將點(diǎn)燃的蠟燭與綠色植物一起放在密閉的玻璃罩內(nèi)，蠟燭不容易熄滅；將小鼠與綠色植物一起放在玻璃罩內(nèi)，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(fā)現(xiàn)，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(xué)家梅耶指出，植物進(jìn)行光合作用時，把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存起來。

④、1864年,德國科學(xué)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(fā)現(xiàn)遮光的那一半葉片沒有發(fā)生顏色變化，曝光的那一半葉片則呈深藍(lán)色。證明：綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉。

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

⑥、20世紀(jì)30年代美國科學(xué)家魯賓卡門采用同位素標(biāo)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(jìn)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(zhì)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(qiáng)度：在一定范圍內(nèi)，光合速率隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而加快，超過光飽合點(diǎn)，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(nèi)，光合速率隨二氧化碳濃度的增加而加快，達(dá)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(yīng)用：

 1、適當(dāng)提高光照強(qiáng)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(dāng)提高溫度，晚上適當(dāng)降溫。

 6、溫室栽培多施有機(jī)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(chǎn)生的光合產(chǎn)物越多。
②光質(zhì)，由于色素吸收可見光中的紅光和藍(lán)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(qiáng)度：在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，增加光照強(qiáng)度可提高光合作用速率。

1)外界條件變化時，CO2(光)補(bǔ)償點(diǎn)移動規(guī)律：
①呼吸速率增加，CO2(光)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移；呼吸速率減小，CO2(光)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)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(bǔ)償點(diǎn)右移；條件的改變使光合速率上升時，CO2(光)補(bǔ)償點(diǎn)左移。
(2)對于有飽和點(diǎn)(平衡點(diǎn))的坐標(biāo)曲線，分析其限制因素的時候要分兩部分：
①達(dá)到飽和點(diǎn)以前的限制因素，為橫坐標(biāo)表示的因素；
②達(dá)到飽和點(diǎn)以后的限制因素，為橫坐標(biāo)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(shí)際量不斷增大，A點(diǎn)為光合作用面積的飽和點(diǎn)。隨葉面積的增大，光合作用強(qiáng)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(zhì)量隨光合作用增加而增加，而由于A點(diǎn)以后光合作用強(qiáng)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(zhì)積累量不斷降低(BC段)。

 應(yīng)用：適當(dāng)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(bǔ)償點(diǎn)以下，白白消耗有機(jī)物，造成不必要的浪費(fèi)。
(3)CO2濃度
曲線分析：圖1中A點(diǎn)表示光合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率時的CO2濃度，即CO2補(bǔ)償點(diǎn)；圖2中的A′點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的zui低濃度。兩圖中的B和B′點(diǎn)都表示CO2飽和點(diǎn)，兩圖都表示在一定范圍內(nèi)，光合作用速率隨CO2濃度增加而增大。 

應(yīng)用：大田要“正其行，通其風(fēng)”，多施有機(jī)肥；溫室內(nèi)可適當(dāng)補(bǔ)充CO2，即適當(dāng)提高CO2濃度可提高農(nóng)作物產(chǎn)量。

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

應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，根據(jù)植物的需肥規(guī)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(guān)酶的活性而影響光合作用速率。

應(yīng)用：冬天，溫室栽培可適當(dāng)提高溫度；夏天，溫室栽培可適當(dāng)降低溫度。白天調(diào)到光合作用zui適溫度，以提高光合作用速率；晚上適當(dāng)降低溫室溫度，以降低細(xì)胞呼吸速率，保證植物有機(jī)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(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨其O～P段不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。P～Q段，圖中標(biāo)出的雙因子共同起作用。當(dāng)?shù)絈點(diǎn)之后，橫坐標(biāo)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(dāng)提高圖示中的另一因子的方法。

應(yīng)用：溫室栽培時，在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)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(jìn)一步提高光合速率，當(dāng)溫度適宜時，要適當(dāng)提高光照強(qiáng)度和CO2濃度以提高光合速率?？傊?，可根據(jù)具體情況，通過提高光照強(qiáng)度、調(diào)節(jié)溫度或增加CO2濃度等來充分提高光合速率，以達(dá)到增產(chǎn)的目的。

 表觀光合作用速率與真正光合作用速率的關(guān)系：

 ①綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織測得的數(shù)值為呼吸速率(A點(diǎn))。

②綠色組織在有光條件下光合作用與細(xì)胞呼吸同時進(jìn)行，測得的數(shù)據(jù)為凈光合速率。
③真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。
2．補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)并不是固定不變的
植物的光(CO2)補(bǔ)償點(diǎn)和光(CO2)飽和點(diǎn)受外界環(huán)境影響，當(dāng)外界環(huán)境變化時，光(CO2)補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)都會發(fā)生相應(yīng)變化，規(guī)律如下：
(1)若呼吸速率增加，CO2(光)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移，反之應(yīng)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(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移，反之應(yīng)左移。
(3)陰生植物與陽生植物相比，CO2(光)補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)都相應(yīng)向左移動。