光合作用详解

1. 定义与原理

光合作用是植物、藻类和某些细菌通过光能将二氧化碳和水转化为有机物并释放氧气的生物化学过程。

1.1 基本公式

6CO₂ + 6H₂O + 光能 → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

1.2 两个阶段

• 光反应阶段：在类囊体膜上利用光能分解水并产生ATP和NADPH
• 暗反应阶段：在叶绿体基质中进行碳固定和能量转化

2. 意义与影响

3. 关键条件

光照条件

光照强度需达200-1000 μmol/m²/s

温度范围

最适温度20-30℃（因物种而异）

水分供应

叶片气孔需保持适度开张状态

4. 现实应用

• 人工光植物工厂：LED光谱调控提升20%-30%产量
• 碳汇林建设：桉树年固碳量达10-15吨/公顷
• 生物燃料开发：藻类培养产油效率达5-8 g/L

5. 常见误区

1. 错误认知：光合作用仅在白天进行（实际部分细菌可在黑暗中利用化学能）
2. 数据误区：全球仅约1.5%的光能被有效转化利用