IT门户, 中国互联网人工智能物联网行业资讯平台--公众IT

当前位置:公众IT > 技术文章 >

新闻来源:互联网资料整理       发布时间:2023/4/5 17:41:48       共计:4637 浏览

这个具体情况具体分析,只要是植物9成以上,都需要太阳的直射光或散射光在或者得有明亮光,这样植物才能长得好开花多

1.无论是室内外绿植还是花卉,对光都是蛮友好的,缺少光照不是徒长就是生长不良,所以借用其它光代替日光可行又不可行

2.这个得看是啥植物对光需求大不大,不大的小型绿植花卉倒还可以满足长叶开花短期效果也是蛮不错的,不过大型花卉绿植就算是找到了替代日光的光源也是不可取的,根本都无法持续一直补充植物需要的光合作用

3.长久累月最后的最后不是徒长营养不良就是病虫害杂堆,所以日光才是植物花卉最需要的,其它一切光只是一个辅助之物,短时间或许对某些花卉绿植有用但长期好多植物花卉是不可取的

叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,因此,在红光和蓝紫光照射下,光合作用最强,而叶绿体中的色素吸收的绿光最少,光合作用最弱.白炽灯光各种波段的光都有,其光合作用的强度比绿光高.

光合作用是分成光反应和暗反应两个阶段的,光反应阶段光是能量来源。在囊状结构薄膜上,光和叶绿体中的色素的催化下将水分解2H2O→4+O2在光、酶和叶绿体中的色素的催化下,将ADP转化为ATP:ADP+Pi→ATP

叶绿素a,b的吸收峰过程:叶绿体膜上的两套光合作用系统:光合作用系统一和光合作用系统二,(光合作用系统一比光合作用系统二要原始,但电子传递先在光合系统二开始)在光照的情况下,分别吸收680nm和700nm波长的光子,作为能量,将从水分子光解光程中得到电子不断传递,(能传递电子得仅有少数特殊状态下的叶绿素a) 最后传递给辅酶NADP。而水光解所得的氢离子则因为顺浓度差通过类囊体膜上的蛋白质复合体从类囊体内向外移动到基质,势能降低,其间的势能用于合成ATP,以供暗反应所用。而此时势能已降低的氢离子则被氢载体NADP带走。一分子NADP可携带两个氢离子。这个NADPH+H离子则在暗反应里面充当还原剂的作用。

意义:1:光解水(又称水的光解),产生氧气。2:将光能转变成化学能,产生ATP,为暗反应提供能量。3:利用水光解的产物氢离子,合成NADPH+H离子,为暗反应提供还原剂【H】(还原氢)

植物是地球上最常见的生命形态之一,据不完全统计,植物界现存大约有450000种植物,同时,越来越多的新物种不断被发现,让植物这个大家庭逐渐壮大。

植物分布广泛,从汪洋大海到岩石矿洞,从森林草原到沙漠戈壁,都能见到它们的身影。

作为生态系统的基石——生产者的重要组成,植物通过光合作用把太阳能转化为化学能,并储存在有机物中,不光用于自身生长、发育、繁殖,也为生态系统中其他生物所用。植物的光合作用是植物主要的物质和能量来源,也是生物圈物质循环和能量流动的重要环节

光合作用:形成物质、能量循环“闭环”

光合作用,概括的说,就是把光能转化为化学能的生化作用,是植物、藻类等生产者和某些细菌特有的功能。以光合总量作为参考,植物无疑是光合作用的“老大哥”。

植物的祖先通过与蓝藻内共生,形成了含有叶绿体的质体,并获得了吸收太阳能将二氧化碳和水合成有机物,即光合作用的能力。

绿色植物利用太阳的光能,同化二氧化碳(CO2)和水(H2O),生产有机物质并释放氧气,能量转化效率约为6%。转化的大部分能量储存在有机物中,食物链的消费者通过食用,可以摄入植物储存在有机物中的能量,这一过程的能量转化效率约在10%~20%。

光合色素:光反应的催化剂

光合作用发生在叶绿体中,主要包括光反应和暗反应两个阶段,光反应阶段完成光能的吸收、转化、光合磷酸化;暗反应阶段完成有机物的合成,又称碳循环、卡尔文循环。

其中,光反应阶段在叶绿体的类囊体膜上进行,在类囊体膜上,主要存在有四种光合色素:叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素,它们在光合作用中参与吸收、传递光能或引起原初光化学反应。

不同的光和色素具有不同的组成和结构,各司其职,相互协作。依据功能不同,光合色素可分成聚光色素和反应中心色素两类。

  1. 聚光色素包括大部分叶绿素a、全部叶绿素b和类胡萝卜素,功能是捕获光能,并传递给中心色素,并不直接参与光反应。

  2. 反应中心色素实质上是少数处于特殊状态的叶绿素a对,能将光能转化为化学能,储存在ATP和NADPH中,供暗反应阶段使用。

挑剔的光和色素:吸收特定波长的光

事实上,每一种物质,每一种分子、离子都有特定吸收波长,光合色素亦是如此,而且不同光合色素具有不同的光波吸收值。

上图是光合色素吸收光谱,有吸收光谱可知,叶绿素的吸收值集中在400~460nm和600~660nm范围内,这一波长范围内为蓝紫光和红光;类胡萝卜素的光吸收值则集中在420~500nm,这一波长范围主要是蓝紫光。

太阳光作为一种复色光,具有较宽的连续谱,分为可见光与不可见光两部分。可见光的波长为400~760nm,散射后分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色,集中起来则为白光。

由于光合色素只能吸收特定波长的光,因此,光能利用率只有6%。

结论:

光合作用作为植物进行光能吸收和物质生产的唯一途径,不只是对于植物的生长具有重要意义,也是生态系统稳定的保障。进行光能吸收、转化所依赖的光合色素只能吸收特定波长的光,主要是蓝紫光和红光,其他颜色的光虽然也能吸收,但效率极低,无法维持光反应正常进行,因而光合作用也就无法进行。

在农业生产中,适当增加植物光照中蓝紫光和红光的比例和照射时间,可有效提高植物生长速率,对缩短植物的生长周期及增加收益有着重要意义。

植物的光合作用是最奇妙、复杂和精巧的自然现象。因为光合作用,所以有了地球上的生命,有了人类。迄今为止,人类仍然未能完全理解光合作用,也没能在实验室人工重复出光合作用。

在植物的光合作用中,在叶绿素催化下,太阳光将水分子的氢-氧键打断形成氢和氧,将二氧化碳的碳-氧键打断形成碳和氧,氧释放进入大气,氢和碳结合成碳-氢键,最终形成淀粉。人类赖以生存的农业就全靠光合作用,现在,甚至人类的交通也在利用光合作用,例如将玉米转化成酒精作为汽车燃料使用、将废弃食用油转化成航空油料供民航客机使用,等等。

由于能量守恒和量子效应的缘由,植物光合作用所需光能量最少要等于氢-氧键的结合能或电离能。一个氢-氧键的电离能为1.82eV,换算成波长约为681nm,即波长比681nm短的光才能用于光合作用。换言之,太阳光谱中681nm~2500nm或更长的光参加不了光合作用。

太阳光谱及其能量分布,从可见光的红色光开始直到紫外光都能用于光合作用,占太阳光总能量的51.3%。那为什么大自然在进化时,不将红外光也用于光合作用呢?因为红外光要参予维持地球的温度,维持植物生长所需要的温度,如果全部太阳光都被植物吸收,则地球将会变成“冰球”,增大了光合作用所需光能量,使植物细胞中的水结冰进而导致落叶,失去光合作用的载体。

太阳光谱及其能量分布示意图,可见光占总能量的44.7%,紫外光占总能量的6.6%,这两部分光能量可用于光合作用

从树叶的显微组织看,其上表皮层下的栅栏细胞层对太阳光可见光谱中绿色光的吸收率小(即反射率大)、对其它光谱的吸收率大(即反射率小),因此树叶呈绿色。近红外和短波红外光穿透上表皮层、栅栏细胞层和叶脉后到达海棉细胞层,该层对近红外和短波红外光的反射率很大,使近红外和短波红外光再返回穿透叶脉、栅栏细胞层和上表皮层细胞重新进入空中,不消耗维持大气温度所需的太阳光能,自动实现了太阳光能量在自然界的分配。

树叶的微观组织结构,由上表皮层、栅栏层、叶脉、海棉层、下表皮层和气孔组织结构等组成,栅栏层决定树叶可见光的颜色,海棉层决定树叶近红外和短波红外光的“颜色”

即使都是树叶,不同树种间的微观组织结构各不相同,反射的可见光、近红外和短波红外光的光谱也不相同,因此根据反射光谱确定树叶光合作用吸收的太阳光谱范围。以夹竹桃和石斑木为例,可见两者在0.75μm~1.4μm 波段(从近红外到长波红外)的反射率(~60%)很高,所以树叶在近红外和短波红外的图像中都呈白色,说明这部分太阳光的能量被树叶反射重新回到大气。

夹竹桃和石斑木的树叶均为绿色,夹竹桃树叶(左下)和石斑木树叶(右下)的光谱吸收(实线)、反射(虚线)和透射(点线)曲线轮廓大致相同:(1)两种树叶对蓝光和红光的吸收率均高于90%,对0.54μm绿光附近光的吸收率降低(几~十几个百分点)而反射率增加(几~十几个百分点),所以树叶总体上呈绿色,但两种树叶反射率和吸收率几个百分点的差异即可形成绿色的差异;(2)在0.75μm~1.4μm 波段(包含近红外和部分短波红外)的反射率很高(~60%),所以树叶在近红外和短波红外图像中都呈白色;(3)树叶对波长大于2.5μm红外光的吸收率高于90%,因此树叶在中波红外和长波红外图像中呈黑色(光谱曲线来自David M. Gates,Harry J. Keegan,John C. Schleter,Victor R. Weidner,Spectral Properties of Plants,Applied Optics,1965,4(1):11~20)

左图为短波红外图像,右图为同一场景的可见光彩色图像,两者最大的不同是树叶和地面草对太阳光谱中的近红外和短波红外光均有较强反射,在左图像中呈白色,而在右侧可见光图像中呈黄色或淡绿色,就是人眼常见的场景,试验结果与上述分析一致

版权说明:
本网站凡注明“公众IT 原创”的皆为本站原创文章,如需转载请注明出处!
本网转载皆注明出处,遵循行业规范,如发现作品内容版权或其它问题的,请与我们联系处理!
您可以扫描右侧微信二维码联系我们。
·上一条: | ·下一条:
同类资讯
网站首页 关于我们 联系我们 合作联系 会员说明 新闻投稿 隐私协议 网站地图