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光合作用解释

发表于 2022-1-4 09:58:13
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光合作用很可能是地球上发生的最重要的生物过程之一。植物和其他一些特定的生物利用这个过程将太阳的能量转化为可以维持它们的“食物”能量。然而,不仅这些类型的生命形式依赖于光合作用——恰恰相反,因为整个星球都依赖于这种卓越的能力。没有它,就不可能在我们蓝色的星球上维持生命。除了某些细菌外,将没有食物,没有可呼吸的空气或大多数生物。

光合作用有什么作用?
在光合作用过程中,植物利用从光源收集的能量并将其合成为有机材料,然后用作食物来源。显然,阳光并不是植物为自己生产食物的唯一必要条件;还有空气中的水和二氧化碳。结合这三种主食,植物、某些微生物和藻类能够产生维持它们的葡萄糖。

在这三个组成部分中,水源有时很难找到,这取决于植物所处的环境。从这个意义上说,大多数植物物种都有某种适应能力,可以尽可能多地吸收和保留水分。如果您考虑一下沙漠地区常见的植物(例如各种仙人掌和喜湿的百合)之间的基本区别,您就会立即明白为什么仙人掌想要有效保持水分,它的叶子可以茂盛而绿。

光合作用研究的历史
1771年,科学家约瑟夫·普里斯特利进行了一个简单的实验,对后来的光合作用研究产生了重大影响。把点燃的蜡烛放在一个围栏里,发现蜡烛停止燃烧后(氧气耗尽了,但他当时不明白这一点),他插入了一小根薄荷。几天后,他发现蜡烛现在能够再次燃烧,因为薄荷会产生必要的氧气。

八年后,来自荷兰的医生 Jan Ingenhousz补充了 Joseph Priestley 的实验,并证明为了释放支持燃烧的元素(氧气),植物必须是绿色的,并且可以使用光源。然而,直到 19 世纪初,特别是 1804 年,才证明植物吸收的水和二氧化碳的总和等于植物释放的氧气。直到 1845 年,光能转化为化学能的实际概念才驱动植物生长。

未来展望
也许这个领域最有趣的事情之一是对人工光合作用的研究。2015 年,模仿自然过程,科学家们能够使用纳米线从空气中捕获二氧化碳,并将其释放到微生物的复杂结构中,微生物能够通过将光转化为化学能的过程将气体转化为燃料。

当我们考虑到我们的星球对可持续能源不断增长的需求时,这确实是一个令人着迷的领域。我们几乎耗尽了我们的碳基燃料,而创造新的利用光合作用等过程的方法的科学探索对我们文明的未来非常重要。

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