光合作用在线视频

各位同学好

地球生命的起源、进化与环境的变迁

演化过程均依赖能量的获取与转化

在有关地表物质能量获取方式的认知中

光合作用被誉为地球上规模最大

最重要的能量转化反应

我们知道，光合作用维持了

地球二氧化碳和氧气的循环

同时，几乎为所有的异养有机体

直接或间接提供能量

接下来，我给大家介绍一下

被称之为地球上最重要的化学反应

最伟大的化学方程式——光合作用

那么，什么是光合作用？

对它的探究都有哪些历程呢？

首先，让我们来了解有关的试验

先提一个问题：植物为什么会生长？

古希腊的亚里士多德认为

植物根吸收了土壤中的养分

也就是植物增加的重量等于土壤减少的重量

但海尔蒙特在1648年做了一个柳树实验

他准备了一棵2.5kg重的柳树苗、100kg重的土壤

试验期间只进行浇水

5年后，他发现柳树增重了约82kg

而土壤仅仅减少了约100g

由此得出的结论是

水分是建造植物体的原料

到了1771年，英国的科学家——普利斯特利

做了一个有名的实验

他把一支点燃的蜡烛和一只小白鼠

分别放在密闭的玻璃罩里

不久蜡烛熄灭了，小白鼠也死亡了

接着，他把一盆绿色植物和一支点燃的蜡烛

一同放到一个密闭的玻璃罩里

他发现绿色植物能长时间活着

蜡烛也正常的燃烧着

他又把一盆绿色植物和一只小白鼠

一同放到一个密闭的玻璃罩里

他发现绿色植物和小白鼠都能够正常的活着

于是他得出结论：绿色植物能够产生

蜡烛燃烧和动物呼吸所需要的气体

但未得出所产生的气体是什么成分的结论

其后的第八年，也就是1779年

荷兰科学家英格豪斯

在有光和无光条件下做了500多次实验

研究发现，植物的绿叶

只有在光照条件下才能制造氧气

到了1845年，德国科学家梅耶

根据能量转化与守恒定律明确指出

植物在进行光合作用时

把光能转换成化学能储存起来

在1864年，德国科学家萨克斯

将绿色叶片先放在黑暗中24h

目的是把叶片中的淀粉全部转运和消耗

这样实验中用碘检验的淀粉

只可能是叶片在实验期间制造的

而不是在实验前贮存的

然后将叶片用锡箔纸覆盖部分面积

之后光照射24小时，最后用碘蒸气处理这个叶片

由于淀粉有遇碘变蓝色的特性

照光部分的叶片，遇碘变蓝

说明了淀粉是光合作用的产物

遮光部分的叶片，遇碘不变蓝

说明了绿叶只有在光下才能产生淀粉

进而得出了光合作用的产物除氧气外，还有淀粉

到了1941年，美国鲁宾和卡门

用同位素标记法进一步开展研究

他利用18O分别标记H2O和CO2中的氧，分组对照

发现 18O 标记 H2O 的这组生成氧气全部含 18O

18O分别标记 CO2 这组生成的氧气都不含 18O

这一实验有力地证明光合作用释放的氧气来自于水

20世纪40年代，美国卡尔文

利用14C标记CO2供小球藻进行光合作用

最终探明了CO2中碳在光合作用中转化成有机物中的途径

被称为卡尔文循环

得出了光合产物中有机物的碳来自于CO2

综合反应物、条件、生成物等方面

总结光合作用的表达式和概念为

植物、藻类和光养微生物吸收利用光能

将水和二氧化碳转变为有机物和氧气的过程

对光合作用有影响的因素都有哪些呢？

1、光照强度。由于地球的公转形成了春、夏、秋、冬四季

以及地球的自转具有了昼夜之分

光照强度关系到植物体各器官和组织的正常发育

比如树木花芽分化的形成

加强树木生理活动机能

提高种子产量；改善果实品质等等

2、光谱成分。不同波段的光谱对植物的影响是不同的

比如紫外线可以抑制植物生长

可见光是植物色素吸收利用最多的光波段

红外线则可以促进植物的生长和发育

除了光照外，其他环境因素也会影响光合作用

如温度

温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度

一般植物的适宜温度在35℃左右

高于这个温度，光合速率则会下降

二氧化碳浓度也会影响光合速率

在一定范围内植物光合速率

随着CO2浓度的增大而增加

但达到一定浓度时，再增加CO2浓度

光合速率也不会再增加

此外，矿质元素也会对光合作用产生影响

如缺少N会影响酶的合成

缺少P会影响ATP的合成

缺少Mg会影响叶绿素的合成

在自然界中，对光合作用有影响的因素往往不是单一的

如图甲，当光照强度低于P点时，三条曲线重合

说明此时限制光合速率的因素是光照强度

当光照强度高于Q点时

此时限制光合速率的因素又主要是温度

同理可以发现图乙和图丙的规律。

即在P点之前时

限制光合速率的因素是横坐标所表示的因素

随其不断加强，光合速率不断提高

当到Q点之后时，要想提高光合速率

则可采取适当提高除横坐标之外的其他因素

当然了，内部因素对光合作用也有着重要的影响

比如色素的种类和含量、酶的数量、叶龄等

接下来，我们分享一个有趣的新发现

石头上也有光合作用

北京大学鲁安怀教授课题组最新研究发现

在阳光照射下，那些看似“无转移”的岩石上

其实也发生着能量的转移

这项成果已于2019年4月22日

在《美国科学院院刊》在线发表

那么，石头上的“光合作用”究竟是怎么回事？

该研究团队发现直接暴露在太阳光下的岩石或土壤表面

也存在着可以转化利用太阳能的无机矿物

提出太阳光不仅作用于地表生物发生经典光合作用

也一直作用于地表矿物发生非经典“矿物光合作用”

这一发现也拓展了我们对自然界太阳能利用途径的新认识

同时，对研究光合作用系统的起源

和人工光合作用提供了新的视角

对太阳系中类地行星表面无机矿物

转化利用太阳能并改造行星表面环境也具有借鉴意义

好的，在最后，我给大家留两个思考题