图四光合作用中叶绿体
(二)调节大气:大气之所以能经常保持21%的氧含量,主要依赖于光合作用(光合作用过程中放氧量约t/a)。光合作用一方面为有氧呼吸提供了条件,另一方面,的积累,逐渐形成了大气表层的臭氧()层。臭氧层能吸收太阳光中对生物体有害的强烈的紫外辐射。植物的光合作用虽然能清除大气中大量的,但大气中的浓度仍然在增加,这主要是由于城市化及工业化所致。
083.推动光合作用的能源和动力是什么
答:是二氧化碳和微藻,包括细菌类微藻。
084.什么是光合速率?影响光合速率的内外因素是什么
答:光合速率和影响光合速率的内外因素是:
(一)光合速率的基本含义:光合速率通常是指单位时间、单位叶面的吸收量或的量,也可用单位时间、单位叶面积上的干物质积累量来表示。
(二)影响光合速率的内外因素:包括叶片发育和结构、光合产物的输出两部分。外部因素包括光照、二氧化碳、温度、水分矿物质营养、光合速率日变化六个部分。
图五光合作用与卡尔文循环
085.什么是卡尔文循环?什么是C3类植物和C3循环?
答:二战之后,美国加州大学伯利克分校的马尔文·卡尔文在实验中发现,标记有C的CO2很快就能转变成有机物。在几秒钟之内,层析纸上就出现放射性的斑点,经与已知化学物比较,斑点中的化学成分是3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,PGA),是糖酵解的中间体。
(一)卡尔文循环与C3途径:这第一个被提取到的产物是一个三碳分子,所以将这种CO2固定途径称为C3途径,这一循环又称卡尔文循环。
(二)卡尔文循环与C3植物:后来研究还发现,CO2固定的C3途径是一个循环过程,人们称之为C3循环。C3类植物(碳三植物),如米和麦,二氧化碳经气孔进入叶片后,直接进入叶肉进行卡尔文循环。将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。
而C3植物的维管束鞘细胞很小,不含或含很少叶绿体,卡尔文循环不在这里发生。
图六光合作用与哈奇-斯莱克途径
086.什么是哈奇-斯莱克途径?什么是C4类植物?
在20世纪60年代,澳大利亚科学家哈奇和斯莱克发现玉米、甘蔗等热带绿色植物,除了和其他绿色植物一样具有卡尔文循环外,CO2首先通过一条特别的途径被固定。
哈奇-斯莱克途径和C4植物:这条途径也被称为哈奇-斯莱克途径(Hatch-Slack途径),又称四碳二羧酸途径。C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。在这种环境中,植物若长时间开放气孔吸收二氧化碳,会导致水分通过蒸腾作用过快的流失。所以,植物只能短时间开放气孔,二氧化碳的摄入量必然少。植物必须利用这少量的二氧化碳进行光合作用,合成自身生长所需的物质。
图七C4类植物与C3类植物的异同
(二)C4类植物与C3类植物的异同:CO2同化的最初产物不是光合碳循环中的三碳化合物3-磷酸甘油酸,而是四碳化合物苹果酸或天门冬氨酸的植物。又称C4植物。如玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。而最初产物是3-磷酸甘油酸的植物则称为碳三植物(C3植物)。
CO2同化的最初产物是光合碳循环中的三碳化合物3-磷酸甘油酸的植物,称为碳三植物(C3植物),有如小麦、大豆、烟草、棉花等。C3植物比C4植物CO2补偿点高,所以C3植物在CO2含量低的情况下存活率比C4植物来的低。
相比之下,C3植物细胞分工较C4植物不明确,CO2利用效率更低,在一定程度上可认为C3植物是植物中的“原核生物”,C4植物则更像”真核生物”。
087.什么是景天科酸代谢途径(CAM)?什么是景天酸代谢?
这里涉及景天科植物、景天酸代谢途径两个关键问题。
景天科植物及其分布:景天科植物分布在北半球大部分区域,品种繁多,大约有35属1500余种,中国有10属约240余种,另有多种引进作为观赏花卉。本科植物为多年生肉质草本,夏秋季开花,花小而繁茂,各种颜色都有。表皮有腊质粉,气孔下陷,可减少蒸腾,是典型的旱生植物,无性繁殖力强,所谓采叶即能种植生根。景天科植物植株矮小,由于是肉质,耗水肥很少,因此极易种植观赏。景天科植物由于其矮小抗风,又不需要大量水肥,耐污染,因此成为目前比较流行的屋顶绿化的首选植物。