光合作用-植物生理.pdf

碳素营养是植物的生命基础，这是因为，第一，植物体的干物质中90％以上是有机化合物，而有机化合物都

含有碳素(约占有机化合物重量的45%)，碳素成为植物体内含量较多的一种元素；第二，碳原子是组成所有有机

化合物的主要骨架，好象建筑物的栋梁支柱一样。碳原子与其他元素有各种不同形式的结合，由此决定了这些化

合物的多样性。

按照碳素营养方式的不同，植物可分为两种：1）只能利用现成的有机物作营养，这类植物称为异养植物

(heterophyte)，如某些微生物和少数高等植物；2)可以利用无机碳化合物作营养，并且将它合成有机物，这类

植物称为自养植物(autophyte)，如绝大多数高等植物和少数微生物。异养植物与自养植物相比，后者在植物界

中最普遍，而且非常重要。这里我们着重讨论自养植物。

自养植物吸收二氧化碳，将其转变成有机物质的过程，称为植物的碳素同化作用(carbonassimilation)。

植物碳素同化作用包括细菌光合作用、绿色植物光合作用和化能合成作用3种类型。

在这3种类型中，绿色植物光合作用最广泛，合成的有机物质最多，与人类的关系也最密切，因此，本章重

点阐述绿色植物光合作用（以下简称光合作用）。

第一节光合作用的重要性

绿色植物吸收阳光的能量，同化二氧化碳和水，制造有机物质并释放氧气的过程，称为光合作用

（photosynthesis)。光合作用所产生的有机物质主要是糖类，贮藏着能量。光合作用的过程，光合作用的重要

性，可概括为下列3个方面：

1．把无机物变成有机物植物通过光合作用制造有机物的规模是非常巨大的。据估计，地球上的自养植物

每年约同化2xlOllt碳素，其中40％是由浮游植物同化的，余下60％是由陆生植物同化的(图3-1)。如以葡萄糖

计算，整个地球每年同化的碳素相当于四五千亿吨有机物质，难怪人们把绿色植物喻为庞大的合成有机物的绿色

工厂。绿色植物合成的有机物质，可直接或间接作为人类和全部动物界的食物(如粮、油、糖、牧草饲料、鱼饵

等)，也可作为某些工业的原料(如棉、麻、橡胶、糖等)。换句话说，今天人类所吃的全部食物和某些工业原料，

都是直接或间接地来自光合作用。

2．蓄积太阳能量植物在同化无机碳化合物的同时，把太阳光能转变为化学能，贮藏在形成的有机化合物

中。有机物所贮藏的化学能，除了供植物本身和全部异养生物之用以外，更重要的是可提供人类营养和活动的能

量来源。我们所利用的能源，如煤炭、天然气、木材等等，都是现在或过去的植物通过光合作用形成的。因此可

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以说，光合作用是今天能源的主要来源。按上述每年自养植物同化2x10t碳素算，相当于3╳10J能量(1970

20

年全世界能量消耗是3x10J，仅是

光合作用贮存的能量的十分之一)。

这是一个非常巨大的数字，超过人类

所利用的其他能源（如水力发电、原

子能等)总和的几倍。除了把能量贮

存于光合产物外，有些绿色植物细胞

和固氮蓝藻还能光合放氢。氢气是工

业上的重要原料、又可以燃烧作为能