万物生长靠太阳光,月亮的光照对植物有用吗?

万物生长靠太阳光,月亮的光照对植物有用吗? 太阳通过内部的核聚变,在持续消耗大量氢的同时释放大量能量,然后通过热辐射的形式将热量传递到地球上。地球上的植物、藻类以及部分细菌通过光合作用,将空气中的二氧化碳和吸收的水转变为有机物把能量储存起来,为地球物质循环和生物的发展演化提供了不…

万物生长靠太阳光,月亮的光照对植物有用吗?

太阳通过内部的核聚变,在持续消耗大量氢的同时释放大量能量,然后通过热辐射的形式将热量传递到地球上。地球上的植物、藻类以及部分细菌通过光合作用,将空气中的二氧化碳和吸收的水转变为有机物把能量储存起来,为地球物质循环和生物的发展演化提供了不可或缺的能量来源。而月球夜晚发射出来的光,是通过反射太阳光线形成的,相较于太阳光来说温和许多,那么月光对于植物来说,能推动进行光合作用吗?

光合作用的原理光合作用,从字面上理解,就是利用光能,将相关物质组合在一起形成新的物质的过程。那么,植物进行光合作用,其主要物质来源就是从空气中吸收的二氧化碳以及从周围环境中吸收的水,在阳光的推动下,转化为可以储存能量的有机物,然后释放出氧气。因此,植物的光合作用对于维持地球环境中的碳氧平衡、推动物质和能量循环演化具有重要作用。

而植物和一些藻类之所以能够进行光合作用,主要的贡献单位就是叶绿体,它既是进行光合作用的场所,也是能够进行能量转换的质体,形状一般为椭球体,大小为微米级别,主要结构包括被膜、类囊体和基质3个部分。

被膜:又可以分为外膜、内膜和类囊体膜,分别起到微观物质的选择性通透作用。

类囊体:是进行光合作用的重要场所,是由膜物质所围成的若干囊状结构,所有的光合色素单元都分布在类囊体的膜上,膜的主要成分是蛋白质和脂类,起到光合作用的原初反应、电子传递以及光合磷酸化的作用,而释放氧气的过程在由膜围成的腔体中进行。

基质:在被膜的内侧与类囊体之间,有一定的空间,这里充满着黏稠的液体,这个液体被称为基质,主要成分除了水以外,还有R羧化酶、叶绿体DNA以及核糖体等,起到固化二氧化碳和部分植物体遗传性状的承载等功能。

光合作用根据光能是否参与的进程,划分为两大步骤:

一是光反应阶段:参与反应的因素包括光线、叶绿素和相关光合酶,在类囊体膜中进行,一方面是进行水的光的光解,反应式为2H2O→4[H]+O2,通过水的光解,释放出氧气,同时为下一步的暗反应提供游离态的[H]。另一方面是进行光合磷酸化,利用光能,将植物体内的二磷酸腺苷(ADP)合成三磷酸腺苷(ATP),为下一步暗反应提供能量。

二是暗反应阶段:参与反应的因素包括光反应阶段生成的游离氢、ATP、从环境中吸取的二氧化碳以及必要的酶。一方面进行二氧化碳的固定,叶绿体中含有C5(五碳化合物),可以与吸收的二氧化碳形成固定的C3(三碳化合物)的作用。另一方面进行C3的还原,利用游离态的氢[H]和ATP,生成糖类CH2O和C5,反应式为2C3+[H]+ATP→(CH2O)+C5,从而实现了利用光线的能量,将二氧化碳和水,最终转化为糖类、合成了有机物的目的。

影响光合作用的因素从以上光合作用的机理和过程可以看出,影响光合作用效率的主要因素,既包含植物的种类的问题,也包含周围环境的因素,同样更有光线本身的特点。这里简要分析一下:

从植物的种类上看,不同类型的植物,其叶绿体的含量有差异,叶绿素形成机制不尽相同,而且植物体内固固有的优势碳化合物种类也不一样,比如在二氧化碳浓度较低或者中午前后,C4植物就比C3植物光合作用强。

从周围环境因素看,这里主要看一下二氧化碳和温度。在大气二氧化碳浓度水平及较低二氧化碳浓度下,C4植物的光合作用较C3植物强,在这个二氧化碳浓度区间内如果二氧化碳浓度从较低出现上升达到饱和点之前,C3植物的光合作用效率提升得要比C4植物强。从温度上来看,由于光合过程中的暗反应要由相应的酶进行催化,而酶的活性受温度的影响较大,因此,当低于酶活性时的低温临界,酶促反应就会明显缓慢,气孔的开闭失调,光合作用受到抑制。而如果温度太高,超过一定的界限,就会使叶绿体中的膜脂和酶蛋白发生热变性,光合作用同样会发生迟化问题。

从光线特点来看,主要包括光照强度、光线波长和光照时间,这3个方面的变化都将不同程度地影响着植物的光合作用效率。

光照强度。在纯黑暗环境中,也就是没有光线参与的情况下,植物的光合作用为零。随着光线的增强,光合作用效率相应提升,而当光合作用消耗的二氧化碳与呼吸作用排出的二氧化碳数量相同时,这时候达到一个临界点,那就是光的补偿点。在补偿点之上,如果光照强度继续增加,则光合作用仍然会持续上升,在低光强区这个持续上升的势头与光强的增加呈现一定的正比例关系,这个阶段也叫作光合作用比例阶段。而当光强增加到一定程度之后,光合作用的增加趋势放缓,一直到不再增加,这时又进入另外一个临界点,那就是光的饱和点,此后再增加光强,光合作用的效率也不再增加。

光线波长。通过科学家们的观测研究,可见光中不同波段对应的不同色光,对于植物光合作用的效率是有着比较明显的影响。一般情况下,植物在蓝光下的光合效率普遍要高于红光,而绿光效率更低。

光照时间。这个因素主要是处于黑暗环境中一定时间的植物,在阳光照射之后,需要一定的缓冲时间,才能激发光合作用进入稳定期,当低于这个时间,植物的光合作用效率通常是比较低的。一般植物的这个缓冲期在半个小时到一个小时之间。

月光下植物的光合作用通过以上对影响植物光合作用效率的因素进行分析,在夜晚月光下和白天阳光下,除了光线的强弱、温度的高低有明显的差别之外,像光线波长、光照时间、二氧化碳浓度水平区别不是太大。

从光线本身的情况来看,月光的光谱与日光的光谱非常接近,只是强度较低。而只要是植物体内的叶绿素遇到合适波长的光子,就会对之进行吸收和利用,而月光单位时间内照射到植物上面的光子数要比日光环境下少得多,因此光合作用比较缓慢,但是仍然在进行。通过科学家的计算,在满月情况下,植物进行的光合作用处于光的补偿点之下,由光合作用吸收的二氧化碳量要比呼吸作用释放的二氧化碳低。同时,植物体内的类囊体在弱光情况下,会主动调整到最利于接收光线的表层部位,因此在一定程度上会增加光合作用的进行程度。

从温度层面上来看,只要是环境温度高于酶活性低温临界,则叶绿素的光合作用仍然处于激活状态,光合作用不会因为夜晚的温度明显低于昼间而受到过度影响。另外,白天日光强度高、光合作用强,夜晚温度低、呼吸作用较弱,一正一反的变化则会提高有机物的合成效率,同时降低有机物的消耗速率,对于植物的生长具有积极的推动作用。

总结一下万物生长靠阳光,白天较强烈的阳光照射为植物进行光合作用注入了充足的能量,推动形成了植物生长所需的有机物质和能量,也为地球上氧气的平衡起到了至关重要的作用。而在月光下,其光线光谱与太阳光并没有明显区别,因此光合作用仍然在进行,只不过因为光线的强度很弱,其光合作用速率赶不上消耗有机物的速率,如果仅靠月光的照射,没有白天阳光照射的话,是不能够有效维持植物生长发育的需要的。

有用吧,有的植物就喜欢月光!

作者: 丹青植物网

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