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光合作用与人类生活

一、光合作用简介

光合作用（Photosynthesis）是绿色植物和藻类利用叶绿素等光合色素和某些细菌（如带紫膜的嗜盐古

菌）利用其细胞本身，在可见光的照射下，将二氧化碳和水（细菌为硫化氢和水）转化为有机物，并释放

出氧气（细菌释放氢气）的生化过程。植物之所以被称为食物链的生产者，是因为它们能够通过光合作用

利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用，食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量，

效率为10%~20%左右。对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是它们赖以生存的关键。而地球上的

碳氧循环，光合作用是必不可少的。

1．作用原理

植物与动物不同，它们没有消化系统，因此它们必须依靠其他的方式来进行对

营养的摄取。就是所谓的自养生物。对于绿色植物来说，在阳光充足的白天，它们将利

用阳光的能量来进行光合作用，以获得生长发育必需的养分。

这个过程的关键参与者是内部的叶绿体。叶绿体在阳光的作用下，把经由气孔进入

叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水转变成为淀粉，同时释放氧气。

2.光合作用的重要意义

光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源。因

此，光合作用对于人类和整个生物界都具有非常重要的意义。光合作用的意义可以概括

为以下几个方面；

第一，制造有机物。绿色植物通过光合作用制造有机物的数量是非常巨大的。据估

计，地球上的绿色植物每年大约制造四五千亿吨有机物，这远远超过了地球上每年工业

产品的总产量。所以，人们把地球上的绿色植物比作庞大的“绿色工厂”。绿色植物的

生存离不开自身通过光合作用制造的有机物。人类和动物的食物也都直接或间接地来自

光合作用制造的有机物。

绿色植物通过光合作用将太阳能转化成化学能，并储存在光合作用制造的有机物

中。地球上几乎所有的生物，都是直接或间接利用这些能量作为生命活动的能源的。煤

炭、石油、天然气等燃料中所含有的能量，归根到底都是古代的绿色植物通过光合作用

储存起来的。

第二，使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定。据估计，全世界所有生物通过呼

吸作用消耗的氧和燃烧各种燃料所消耗的氧，平均为10000t／s(吨每秒)。以这样的

消耗氧的速度计算，大气中的氧大约只需二千年就会用完。然而，这种情况并没有发生。

这是因为绿色植物广泛地分布在地球上，不断地通过光合作用吸收二氧化碳和释放氧，

从而使大气中的氧和二氧化碳的含量保持着相对的稳定。

第三，对生物的进化具有重要的作用。在绿色植物出现以前，地球的大气中并没有

氧。只是在距今20亿至30亿年以前，绿色植物在地球上出现并逐渐占有优势以后，地

球的大气中才逐渐含有氧，从而使地球上其他进行有氧呼吸的生物得以发生和发展。由

于大气中的一部分氧转化成臭氧(O3)。臭氧在大气上层形成的臭氧层，能够有效地滤去

太阳辐射中对生物具有强烈破坏作用的紫外线，从而使水生生物开始逐渐能够在陆地上

生活。经过长期的生物进化过程，最后才出现广泛分布在自然界的各种动植物。

二、光合作用现在的运用

研究光合作用，对农业生产，环保等领域起着基础指导的作用。知道光反应暗反应

的影响因素，可以趋利避害，如建造温室，加快空气流通，以使农作物增产。人们又了

解到二磷酸核酮糖羧化酶的两面性，即既催化光合作用，又会推动光呼吸，正在尝试对

其进行改造，减少后者，避免有机物和能量的消耗，提高农作物的产量。

当了解到光合作用与植物呼吸的关系后，人们就可以更好的布置家居植物摆设。比

如晚上就不应把植物放到室内，以避免因植物呼吸而引起室内氧气浓度降低。

农业生产的目的是为了以较少的投入，获得较高的产量。根据光合作用的原理，改

变光合作用的某些条件，提高光合作用强度（指植物在单位时间内通过光合作用制造糖

的数量），是增加农作物产量的主要措施。这些条件主要是指光照强度、温度、CO2浓

度等。如何调控环境因素来最大限度的增加光合作用强度，是现代农业的一个重大课题。

农业上应用的例子有：合理密植、立体种植、适当增加二氧化碳浓度、适当延长光

照时间、减少大气电场的屏蔽、设立空间电场等。

应用实例：

（1）云南生态农业研究所所长那中元开发的作物基因表型诱导调控表达技术

（GPIT），在世界上第一个成功地解决了提高光合作用效率的难题。