光合效率

2020-03-01 网友贡献 ibioo.Com
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        [拼音]:guanghe xiaolü

植物的光合器官把日光能转化成化学能的效率。由于在光合作用机理或农业与生态问题的探讨中的着重点不同,光合效率有按光量子数和按光的能量两种不同计算方式,表示的单位也不同。

光合作用的机理研究,着重了解光合机构如何利用吸收到的光量子的能量分解水、释放O2、固定 CO2并形成糖类或其他有机物。知道每一个光量子可以同化多少个CO2分子或释放多少个 O2分子(这个数字称为量子效率或量子产额),有助于分析水的分解和CO2的同化有几个步骤。光化学的当量定律规定,一个光量子最多引起一个分子(或电子)的变化,所以量子效率的最高值不能大于1,往往是小于1的一个分数。为了方便,常使用它的倒数-量子需要量,即同化一个CO2或释放一个O2所需的光量子数。因为只有量子效率的最高数值或量子需要量的最低数值在生物学上才有理论意义,所以测定时要选择最优条件,如活力高的植物材料,足够高的 CO2浓度、最适的温度等;并且用低光强,使叶绿素截获光量子的速率不超过以后慢得多的暗反应速率,使光能都有效地用于光合作用。经多次测定得到的数值为8~12。

光合作用过程中,每分解一个水分子,释放一个O2分子,需转移4个电子,而每个电子的转移要通过两个受激发的色素系统(光系统)接力进行,因而理论上量子需要量不会小于8。

对光合有效辐射(波长范围大约为380~720纳米)来说,量子效率(或量子需要量)的数值受波长的影响不大,因而便于不同颜色光下测定的数值的比较。但按能量计算时,则由于每一光量子的能量与波长成反比,1摩尔短波光所含能量比1摩尔长波光多,而同化1摩尔CO2所需的摩尔数却相同,能量转化效率就比长波光低。例如每个摩尔的波长为680纳米的红光和波长为420纳米的紫光分别含能180千焦耳和297千焦耳,10摩尔则分别含1800千焦耳和2970千焦耳,却都形成含热量468.9千焦耳的1摩尔碳水化合物 (CH2O),所以其能量