前文修改了一下
重发一次

9.9.8.4猜测:我们看到了中微子拥堵区的实例
---暖层、外层的高温现象以及范艾伦辐射带

我们在上文中说到
地球磁场的形成的原理与导线切割磁力线产生感应电流的原理相同
主要都是形成了中微子的堵塞区
形成的中微子堰塞湖要进行泄洪
泄洪通道就是导体内部的分子空间

……
这些中微子流会以逆时针通过泄洪通道
中微子在大气层中的中间层就开始逆时针泄洪
由于大气层对流层、平流层以及中间层的存在
大多数中微子不能直接穿透大气层
只会沿着大气层向南极附近移动
……

……
上文我们分析道
大约只有1%的中微子流
能够穿透大气层
直射到地表
……

我们在上文分析到
中微子流会在大气层的中间层就形成堵塞区
这是由于对流层的向外的冲力以及平流层的遮挡作用造成的
平流层水平流动
一方面对内部的空气分子起到拦截密封作用；
另一方面对外部的中微子流起到拦截阻挡作用
把中微子流阻挡在中间层一带
形成了中微子的堵塞区
这些中微子的堰塞湖进行分流泄洪
就分别在大气层中、地球表面、地球内部形成地球的磁场

这个推理是否正确呢
我们继续往下推理
如果在大气层的中间层形成中微子的堵塞区
那么
这个堵塞区是否可以观察到呢
这个堵塞区会有什么特点呢

在上文中
我们分析了大气层的特点
在中间层往外的暖层、外层中
空气稀薄到只有百亿分之一到亿亿分之一
但是温度却高达1000度甚至数千度
我们分析认为：
……
外层温度可达数千度
说明外层的反射次数平均可达2次吧：
中微子1：进入的中微子、一次反射、重新进入、二次反射
新来中微子2：进入的中微子、一次反射、重新进入
再新来中微子3：进入的中微子、一次反射
再再新来中微子4：进入的中微子
也就是说
在中微子反射2次的时间内
后来有4批次共10次中微子出入该空间
这样该空间应该有10倍的中微子数量
其温度理论上可达10*500=5000度
……
这个解释与实际比较相符

我们暂且认为
暖层与外层的高温就是因为中微子在外层与中间层的往返碰撞引起的

假设这个结论正确
这个结论从另一个角度
正好同时说明了中微子在大气层的堵塞区的存在
堵塞区就是中间层以外的大气层
因为堵塞区的中微子数量增加
来回碰撞
所以造成了高温的现象

我们要验证中微子堵塞区的存在
从视觉以及现有的仪器可能无法观测到中微子的堵塞区
但是
我们观察到了中微子堵塞区的激烈碰撞产生的高温
是否可以说明中微子堵塞区的存在呢


百度：范艾伦辐射带
……
指在地球附近的近层宇宙空间中包围着地球的高能辐射层
由美国物理学家詹姆斯•范•艾伦发现并以他的名字命名
范艾伦辐射带分为内外两层
内外层之间存在范艾伦带缝
缝中辐射很少
范艾伦辐射带将地球包围在中间

范艾伦辐射带
是环绕地球的高能粒子辐射带
在近层宇宙空间（即距离地球100公里到几百公里的空间）中
高能量的辐射远比人们原先设想的要多
高能辐射层在赤道附近呈环状绕着地球
并向极地弯曲
这一辐射层通常就被称为“范艾伦辐射带”

范艾伦辐射带主要由地磁场中捕获的高达几兆电子伏的电子
以及高达几百兆电子伏的质子组成
其中只有很少百分比像O+这样的重粒子
从几百千米到6000千米的低空称为“内带”
有高能电子的6000千米以上的高空称为“外带”
一旦带电粒子被捕获
洛伦兹力便控制它们在地磁层中的运动
范艾伦带内的高能粒子对载人空间飞行器、卫星等都有一定危害
其内外带之间的缝隙则是辐射较少的安全地带
……

范艾伦辐射带的范围：
从几百千米到6000千米的低空称为“内带”
有高能电子的6000千米以上的高空称为“外带”
范艾伦辐射带的形状：
高能辐射层在赤道附近呈环状绕着地球
并向极地弯曲
范艾伦辐射带的组成成分：
范艾伦辐射带主要由地磁场中捕获的高达几兆电子伏的电子
以及高达几百兆电子伏的质子组成
其中像O+这样的重粒子只有很少百分比

在看了范艾伦辐射带的资料后
或许我们都会认识到：
范艾伦辐射带同样验证了中微子拥堵区的存在

大气层中间层之外存在中微子的拥堵区
大量中微子在拥堵区内往返碰撞
将空气分子撞碎
产生各种“离子”
即范艾伦辐射带
同时
也产生了数千度的高温

拥堵区的泄洪通道的入口是地球的南极
同时
越靠近南极
其对流层高度越低、平流层厚度越薄
范艾伦辐射带高度和厚度也随之下降
表现为：“向极地弯曲”
这说明在这里由于中微子拥堵、碰撞造成的辐射应该是最小的

或许
载人飞船从这里飞向太空
宇航员受到的辐射是最小的
这里应该就是我们进出地球的大门
考虑到地球磁场从南极流入从北极流出
所以
我们也应该顺势而为
我们从北极飞入太空
从南极飞回地球
这样
宇航员冲过了这薄薄一层拥堵辐射区
就能来到了真正的外太空

另外
我们知道了低温磁悬浮现象
在固定的磁铁轨道上方
低温超导体可以产生悬浮现象
并且可以沿轨道方向做圆周运动

我们推论分析道：
磁力是中微子压力的宏观表现
那么
根据F=PS（压力=压强*受力面积）
要想让更重的超导体悬浮起来
就要增加超导体的受力面积
这也意味这需要更大面积的磁铁
来保证超导体随时处于磁场之中
但是
到哪里寻找天然的、磁力方向向上的巨大磁场来进行类磁悬浮实验呢

或许
北极
就是我们的目的地

9.9.8.5猜测:是谁保卫了地球?

在上文我们分析到
……
9.9.7.1基本介绍
地球磁场 The Earth magnetic field不是孤立的
它受到外界扰动的影响
宇宙飞船就已经探测到太阳风的存在
太阳风是从太阳日冕层向行星际空间抛射出的高温高速低密度的粒子流
主要成分是电离氢和电离氦
因为太阳风是一种等离子体
所以它也有磁场
太阳风磁场对地球磁场施加作用
好像要把地球磁场从地球上吹走似的
尽管这样
地球磁场仍有效地阻止了太阳风长驱直入
在地球磁场的反抗下
太阳风绕过地球磁场
继续向前运动
于是形成了一个被太阳风包围的、彗星状的地球磁场区域
这就是磁层

地球磁层位于距大气层顶600～1000公里高处
磁层的外边界叫磁层顶
离地面5～7万公里
在太阳风的压缩下
地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远
形成一条长长的尾巴
称为磁尾
……

百度的地球磁场认为：
当猛烈的太阳风吹向地球时
是地球磁场的反抗
才使得太阳风不能穿过大气层直接吹向地面
我们地球万物之所以能够生存发展
不受太阳风高能离子的伤害
是地球磁场保护了我们

真的是这样吗？

我们分析到
地球磁场特别是地球在大气层的磁场
是大气层的中间层聚集的中微子流进行分流泄洪形成的
只有1%的中微子能够穿透大气层直射地面
99%的作中微子都被阻拦在中间层之外
也就是说
地球的大气层磁场是被动形成的
是因为中微子不能穿透大气层的结果
对这个结果起拦截作用的是大气层的对流层与平流层
是它们将中微子拦截在外

所以
与其说是地球磁层保护了地球
那还不如说是对流层与平流层保护了地球

进一步分析地球的对流层与平流层的形成
我们会发现
是地球半径的大小与自转速度
决定了地球表面像风车一样击打、搅动空气分子的运行速度
空气分子的离开地表向上运行速度决定了对流层的高度
同时也决定了平流层的厚度（见前文平流层的分析）
也就是说
本质上是地球转转不息的运动形成了对流层与平流层
最终也保护了地球自己

再进一步分析
仅仅地球的自转还不能保证形成对流层与平流层
还需要地球本身具有稳定的地球大气分子组成

大气层中不活跃的氮气占78%左右
氧气占21%左右
前文我们分析到
氮气是地球的稳定剂
它的不活跃性使得氮气不易被消耗、吸收、损坏
数万亿年来
氮气一直高比例的存在
使得地球大气层可以长期稳定存在
所以
才有产生对流层和平流层的基础

如果大气层是由其他空气分子组成
那么
大气层将不是一个稳定的状态

如果主要由氧气组成
则数亿年来
外来陨石的入侵会给地球带来剧烈的燃烧和爆炸
氧气量会慢慢被消耗掉
大气层会逐步变薄
甚至消失
（古时期的生物大灭绝或许就是因为氧气浓度太高引起的
高浓度的氧气或许来自单细胞植物蓝藻数亿年的排放积累
详见前文生物大灭绝的分析）

如果主要由二氧化碳组成
则二氧化碳密封作用带来的温室效应会把地球上的水全部蒸发
万物无法生长

如果主要由小分子气体比如氢气组成
则强大的太阳的中微子流会一直击穿到地表
离地面几公里处
就会存在中微子的拥堵区
温度高达数千度
还会把地球上的水蒸发掉

可见
在大气层中占绝大部分的、不易分开的氮气分子
由于不受中微子流的撞击影响
保持了气体分子完整
这才使得地球大气层能够长期存在
同时
在地球自转的情况下
产生了对流层和平流层
能把来自太阳的强大的中微子流挡在大气层的中间层之外
从而保持了地表的温度合适
最大限度的保持了液态水的长期存在
也减少了中微子流对生物的辐射
为生物生存、发展、进化提供了一个完美的舞台

原来
保护地球生物的最大功臣
竟然就是那些占绝大部分、看起来最没用的氮气
是它们形成并长期支撑起了大气层
为我们提供了一个长达数亿年的生物演绎舞台

这个答案
出乎你的意料吧

@许克劳2015 2017-01-24 01:18:56
@半卷素书看天下 ：本土豪赏1个 赞 （100赏金）聊表敬意，点赞是风气，越赞越大气【 我也要打赏 】
-----------------------------
谢谢

9.9.8.6猜测:月球应该存在磁场

与地球相同
月亮跟随着地球
也在水平切割太阳发出的中微子流
那么
月球产不产生磁场呢

百度：月球磁场
……
早期的月球专家表示
月球的磁场很弱或根本没有磁场
而月岩的样品显示它们被很强的磁场磁化了
这对NASA的科学家们又是一次冲击
因为他们以前总是假设月岩是没有磁性的
这些科学家后来发现了月球曾有过磁场
但后来没有了

在对美国阿波罗号宇航员从月球带回的岩石的研究中
科学家们发现
月球周围的磁场强度不及地球磁场强度的1/1000
月球几乎不存在磁场
但是
研究表明
月球曾经有过磁场
后来消失了

月球磁场从其诞生之后的5-10亿年开始
直至36-39亿年期间
是有磁场的
但是
当它出现了6-9亿年之后
磁场却突然消失了
地球的磁场起源于地球内部的地核
科学家认为
地核分为内核和外核
内核是固态的
外核是液态的
它的粘滞系数很小
能够迅速流动
产生感应电流
从而产生磁场
也就是说
所有的行星其磁场都是通过感应电流作用才产生的
……

我们前文分析道
地球磁场与导线在磁场内切割磁力线都是相同的原理
但是
这两者之间也存在差别：
即中微子拥堵区的泄洪方向不同
地球磁场的泄洪方向是按照整个太阳系内中微子的逆时针方向进行泄洪的
而导线的泄洪方向是按照地表空气、中微子相对地表的顺时针转动的方向进行的

也就是说
在进行泄洪时
中微子按照惯性
遵循其原有的转动方向进行泄洪的

那么
如果中微子没有固定的转动方向
在形成拥堵区后
中微子按照顺时针还是逆时针进行泄洪呢
如果不能步调一致
各行其是的话
就不会产生定向流动的中微子流了
也就不会产生磁场或者电流了

在一般情况下
整个太阳系的中微子在大的范围内都是逆时针转动
所以
遇到阻碍情况下
继续保持逆时针转动是可以预料的
不会各行其是
也就是说
只要形成中微子的拥堵区
最后还是能形成感应电流的

所以
月球应该存在磁场的
那么
月球磁场强度应该是多少呢

我们来看月球
月球表面最高温度可达127度
说明来自太阳的中微子流（可产生500度的温度）被拦截了3/4
也就是说
月球外与地球大气层一样
存在着中微子的拥堵区

但是
地球大气层的中微子拥堵区的温度可达数千度
我们按上文分析
假设暖层与外层温度可达5000度
也就是说
地球拥堵区的中微子数量应该是月球的5000/127=39.4约40倍

同时
地球形成的拥堵区从中间层一直延伸到外层
大约1000千米以上
也就是说
把地球连同大气层作为一根导线来看
地球大约有（6371+1000）*2=14742千米的高度来切割中微子
月球的切割中微子的高度只是其直径约为3476千米

根据感应电流的公式:
法拉第电磁感应定律：δ=BLvsinθ
影响感应电流的因素有:
①导线切割的速度大小V
②导线切割的速度方向θ
③永磁体的强度B
④切割导线的条数
⑤切割导线的有效长度L

地球产生的感应电流与月球相比较
③磁体的强度B：地球是月球的40倍
⑤切割导线的有效长度L：地球是月球的14742/3476=4.2 约4倍
这样
总体来看
仅考虑③、⑤两项
地球感应电流即磁场应为月球的40*4=160倍左右
即地球磁场应该是月球磁场的160倍以上

另外
在正午时间段
自转的地球表面
相对与冲到地表的中微子来说
也是垂直切割磁力线
也会产生磁场
产生的拥堵区在右边
泄洪的方向：顺时针方向
即从南向北
与公转产生的磁场方向相同

由于到达地表的中微子数量的剧减
以及地球自转速度明显低于公转速度
地球自转所产生的磁场应该明显低于公转所产生的磁场

月球就不存在这样的情况：
月球与地球组成一个不倒翁系统
所以
它们之间不存在转动的可能
如果月球能够自转的话
它只能围绕着月球与地球的连线这条轴线旋转
即趴着自转
不可能向地球那样站着自转
原理如下图：




通过分析
我们可以看出
月球应该存在磁场
但是月球磁场应该远远低于地球磁场

这与科学家的实测结果基本达到一个数量级
……
月球周围的磁场强度不及地球磁场强度的1/1000
……

这是否说明
我们对与地球、月球磁场的推测基本上是正确的呢

9.9.9总结篇：世上本无磁与电

经过分析
我们是否可以认为：
磁场是中微子流在空间的定向流动
电流是中微子流在导体内的定向流动

所谓磁场与电流
本质不过都是中微子流的定向流动罢了
所谓的磁场强度、电流大小只不过是中微子流的动能大小的一种反映
磁场与电流之间的相互转换
其实就是中微子流的窜岗流动（从空间到导体）
不过是中微子流在不同舞台上的梦幻表演罢了

如此
我们就可以解释：
在金属导线中
电能的传输速度是每秒三十万公里
与光速相同
这是因为中微子流本来的速度就是光速

我们说到光速
常常加一个条件：在真空条件下光速为30万公里/秒

那为啥电流在导体中传输就不用说：
在真空条件下
电的传输速度为光速
难道导体内部分子空间本来就是一个类真空状态？

我们来查一下真空的定义
真空的定义：
真空最初是指没有任何物质
实际上当里面的气体压强很小的我们就认为是真空
（因为在现在的技术下根本不可能让里面的气体压强完全为零）

我们看真空的概念
人们本来想设定一个空间
该空间除了目标物质外
没有其他任何物质对目标物质进行干扰
这样的空间
就认为是真空

在发现了大气压后
人们认为里面的气体压强很小的就认为是真空
现在
人们又发现了中微子
并且发现中微子太微小
可以到达任何一个地方、任何一个空间
如此一来
世上没有真正的真空地带

所以，现在的真空概念又发生了变化
现在人以前所说的真空并不是没有任何物质的
真空没有实物粒子
但还有场这种物质形态
现代量子理论提出的一种真空态是指空间处于负能量的状态
（那么，所谓的“场”，是否就是中微子形成的呢）

世上没有真正的真空地带
但在导体分子空间里
或许存在类真空地带
无数大小相同、吸引力相同的同类原子
按照固定模式进行组合、排列
会组成无数个大小相同、形状相同的缝隙空间
这些缝隙空间很小
所以空气分子等很难进入
或许
只有少数中微子可以在里面游荡
这些缝隙空间都是联通的
中微子可以在这些缝隙中自由穿梭、游刃有余
这也为中微子的光速运行打下基础
这就是类真空吧

这样的空间结构
基本达到了长期的稳定、饱和状态
虽然中微子可以自由穿梭
也就是电流的速度可以是光速
但是
形不成持续的定向流动
所以
正常状态下
导体是无磁性的

而磁铁物体
不仅要具备这样畅通的空间
还要具备主动、持续的吸引中微子进入的能力
更重要的要具备可靠的传递系统
比如前文我们假设的：
在磁铁内部存在多米诺骨牌式的传递中微子系统
（或许还会有其他方式的传递系统）
该系统主要由分子空间内受力平衡点附近的中微子聚集体组成
当外力中微子以高速碰撞到中微子聚集体一侧时
通过聚集体内部的接近弹性碰撞
会在另一侧接近中部区域弹出一个中微子
这样一直稳定的传递下去
直到有一个中微子从聚集体中部区域弹出磁铁体外
多条平行的多米诺骨牌传递系统同时工作
我们就看到了
大量中微子从磁铁一头无规则多角度进入
从另一头有规则有序的从中微子聚集体的中部区域飞出
形成稳定的中微子定向流动

也就是说
磁铁应该是一种非稳定、非饱和状态
一方面
磁铁有多余的吸引力来主动吸引中微子来弥补“非饱和”状态
另一方面
对吸引来的中微子
又不能稳定的全部捕获
往往眼睁睁的看着以光速被吸入的中微子
或单独冲破了“层层拦截网”
或把另外一侧的中微子“挤”出去
从另一端流出

循环往复
持续不断
就形成定向流动的中微子流

既然磁与电没有本质的区别
那么
磁性物体与导电体之间的相互关系：
1、磁性物体应该具有导电性
（如果存在不导电的磁性物体，应该重点分析一下其空间结构）
因为磁性物体内部存在中微子可以定向流动的事实
即自己主动吸引的中微子可以畅通无阻
那么
以电流输入的方式被动进入的中微子流就寸步难行？
应该不会
应该也能畅通无阻

2、导电体不一定具有磁性
这个好理解
我们分析认为具备磁性需要3个条件
即：
1）不仅要具备畅通的空间
2）还要具备主动、持续的吸引中微子进入的能力
3）更重要的要具备可靠的传递系统

导电体或许具备具备畅通的空间
但是不一定具备可靠的传递系统和主动、持续的吸引中微子进入的能力
所以导电体不一定具有磁性

有关磁的小结：
我们在知道了空气分子后
发现了与八匹马拉力相匹配的大气压
我们知道了中微子后
发现了磁铁能够互相吸引的磁力是类似大气压式的中微子压力
发现了电与磁的的区别是中微子的工作场地的不同
这应该不是什么太过惊人的结论
或许
这也就是磁场与电的真相

分析了许多
或许有正确的地方
作为抛砖引玉吧

还有一些思路
尚需慢慢理顺
如有感兴趣的朋友
请耐心再等待一段时间

马上要过年了
提前祝大伙
新年快乐
恭喜发财

10 探讨：能量之源
路，一直在向前延伸着。
这是著名的小说《钢铁是怎样炼成的》里的一句话。说的是为解决冬季取暖问题，上级决定修一条路，联通伐木场与城市。在严寒与困苦的恶劣条件下，那么多年轻人在一点一点的向前修路……
我一个偶然的机会，突发异想：“中微子”（特指质量微小，以光速运行，充满整个宇宙空间的粒子。）或许就是光的载体，中微子的振动频率就是光的频率。然后，就不断的查找资料、寻求答案，天南海北、时空上下，我也一直在路上前进，苦苦求证。
或许，这条路的尽头是一面墙，或许是一片光明。但是，我知道，没有多少人在这条路上，从这个方向寻找答案。
一花独放不是春，万紫千红春满园。
世界的真相或许需要从各个角度来观察汇总，也就必然需要存在各种各样的盲人理论来汇成真实的大象。那我就有理由继续向前走着。
下面，我将从木、水、土、金、火等方面，谈谈中微子在其中的作用，看看地球万物繁育、生长、活动，所需要的能量，究竟来自哪里。

10.1植物
在自然界中，凡是有生命的机体，均属于生物。生物应分为几个界，把固着生活和自养的生物称为植物界，简称植物。
植物是生命的主要形态之一，并包含了如树木、灌木、藤类、青草、蕨类、地衣及绿藻等熟悉的生物。种子植物、苔藓植物、蕨类植物和拟蕨类等植物，据估计现存大约有350000个物种。直至2004年，其中的287655个物种已被确认，有258650种开花植物和15000种苔藓植物。绿色植物大部份的能源是经由光合作用从太阳光中得到的。
植物有明显的细胞壁和细胞核，其细胞壁由葡萄糖聚合物——纤维素构成。植物的特点是具有光合作用的能力——就是说它可以借助光能及动物体内所不具备的叶绿素，利用水、矿物质和二氧化碳生产食物。释放氧气后，剩下葡萄糖——含有丰富能量的物质，作为植物细胞的组成部分。
植物世界是一个庞大、复杂生态系统，占据了生物圈面积的大部分。植物不仅给人类提供了生存必须的氧气，还给人类提供了食物和能量。从一望无际的草原到广阔的江河湖海，从赤日炎炎的沙漠到冰雪覆盖的极地，处处都有植物的生根之地。目前，人们知道的的子植物大约有30余万种。通常以根扎与土地，吸收养分。植物（Plants）是生物界中的一大类，植物可分为孢子植物和种子植物，有动物没有的叶绿素和基质，能进行光合作用，植物有细胞核，能将无机物转化为有机物，有些特例不能将无机物转化为有机物，有些没有叶绿素，有别的光合作用元素，植物有细胞壁，没有神经系统，没有感觉。分藻类、地衣、苔藓、蕨类和种子植物，种子植物又分为裸子植物和被子植物，有30多万种。植物是能够进行光合作用的多细胞真核生物。
植物是生命的主要形态之一。简单地说，植物就是能进行光合作用，将无机物转化为有机物的一类自养型生物。苔藓植物、蕨类植物和拟蕨类等植物，据估计现存大约有 350000个物种。直至2004年，其中的287655个物种已被确认，有258650种开花植物15000种苔藓植物。 绿色植物大部分的能源是经由太阳的光合作用中得到的。

10.1.1历史
植物距今二十五亿年前（元古代），地球史上最早出现的植物属于菌类和藻类，其后藻类一度非常繁盛。直到四亿三千八百万年前（志留纪），绿藻摆脱了水域环境的束缚，首次登陆大地，进化为蕨类植物，为大地首次添上绿装。三亿六千万年前（石炭纪），蕨类植物衰落，代之而起是石松类、楔叶类、真蕨类和种子蕨类，形成沼泽森林。古生代盛产的主要植物于二亿四千八百万年前（三叠纪）几乎全部灭绝，而裸子植物开始兴起，进化出花粉管，并完全摆脱对水的依赖，形成茂密的森林。在距今1亿4千万年前白垩纪开始的时候，更新、更进步的被子植物就已经从某种裸子植物当中分化出来。进入新生代以后，由于地球环境由中生代的全球均一性热带、亚热带气候逐渐变成在中、高纬度地区四季分明的多样化气候，蕨类植物因适应性的欠缺进一步衰落，裸子植物也因适应性的局限而开始走上了下坡路。这时，被子植物在遗传、发育的许多过程中以及茎叶等结构上的进步性、尤其是它们在花这个繁殖器官上所表现出的巨大进步性发挥了作用，使它们能够通过本身的遗传变异去适应那些变得严酷的环境条件，反而发展得更快，分化出更多类型，到现代已经有了80多个目、200多个科。正是被子植物的花开花落，才把四季分明的新生代地球装点得分外美丽。


10.1.2特点
植物具有光合作用的能力——就是说它可以借助光能及动物体内所不具备的叶绿素，利用水、矿物质和二氧化碳进行光合作用，释放氧气，产生葡萄糖——含有丰富能量的物质，供植物体利用。
植物细胞有明显的细胞壁和细胞核，其细胞壁由葡萄糖聚合物——纤维素构成。
所有植物的祖先都是单细胞非光合生物，它们吞食了光合细菌，二者形成一种互利关系：光合细菌生存在植物细胞内（即所谓的内共生现象）。最后细菌蜕变成叶绿体，它是一种在所有植物体内都存在却不能独立生存的细胞器。大多数植物都属于被子植物门，是有花植物，其中还包括多种树木。植物呼吸作用主要在细胞的线粒体进行；光合作用在细胞的叶绿体进行。
绿色植物光合作用是地球上最为普遍、规模最大的反应过程，在有机物合成、蓄积太阳能量和净化空气、保持大气中氧气含量和碳循环的稳定等方面起很大作用，是农业生产的基础，在理论和实践上都具有重大意义。据计算，整个世界的绿色植物每天可以产生约4亿吨的蛋白质、碳水化合物和脂肪，与此同时，还能向空气中释放出近5亿吨还多的氧，为人和动物提供了充足的食物和氧气。
叶片是进行光合作用的主要器官，叶绿体是光合作用的重要细胞器。高等植物的叶绿体色素包括叶绿素（a和b）和类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素)，它们分布在光合膜上。叶绿素的吸收光谱和荧光现象，说明它可吸收光能、被光激发。叶绿素的生物合成在光照条件下形成，既受遗传性制约，又受到光照、温度、矿质营养、水和氧气等的影响。
光合作用包括光反应过程、光合碳同化二个相互联系的步骤，光反应过程包括原初反应和电子传递与光合磷酸化两个阶段，其中前者进行光能的吸收、传递和转换，把光能转换成电能，后者则将电能转变为ATP和NADPH2（合称同化力）这两种活跃的化学能。活跃的化学能转变为稳定化学能是通过碳同化过程完成的。碳同化有C3、C4和CAM三条途径，根据碳同化途径的不同，把植物分为C3植物、C4植物和CAM植物。但C3途径是所有的植物所共有的、碳同化的主要形式，其固定CO2的酶是RuBP羧化酶。C4途径和CAM途径都不过是CO2固定方式不同，最后都要在植物体内再次把CO2释放出来，参与C3途径合成淀粉等。C4途径和CAM途径固定CO2的酶都是PEP羧化酶，其对CO2的亲和力大于RuBP羧化酶，C4途径起着CO2泵的作用；CAM途径的特点是夜间气孔开放，吸收并固定CO2形成苹果酸，昼间气孔关闭，利用夜间形成的苹果酸脱羧所释放的CO2，通过C3途径形成糖。这是在长期进化过程中形成的适应性。
光呼吸是绿色细胞吸收O2放出CO2的过程，其底物是C3途径中间产物RuBP加氧形成的乙醇酸。整个乙醇酸途径是依次在叶绿体、过氧化体和线粒体中进行的。C3植物有明显的光呼吸，C4植物光呼吸不明显。
植物光合速率因植物种类品种、生育期、光合产物积累等的不同而异，也受光照、CO2、温度、水分、矿质元素、O2等环境条件的影响。这些环境因素对光合的影响不是孤立的，而是相互联系、共同作用的。在一定范围内，各种条件越适宜，光合速率就越快。
植物光能利用率还很低。作物现有的产量与理论值相差甚远，所以增产潜力很大。要提高光能利用率，就应减少漏光等造成的光能损失和提高光能转化率，主要通过适当增加光合面积、延长光合时间、提高光合效率、提高经济产量系数和减少光合产物消耗。改善光合性能是提高作物产量的根本途径。

呼吸作用是高等植物代谢的重要组成部分。与植物的生命活动关系密切。生活细胞通过呼吸作用将物质不断分解，对植物体内的各种生命活动所需能量的提供和合成重要有机物的原料有重要作用。同时还可增强植物的抗病力。呼吸作用是植物体内代谢的枢纽。
呼吸作用根据是否需要氧，分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。在正常情况下，有氧呼吸是高等植物进行呼吸的主要形式，但在缺氧条件和特殊组织中植物可进行无氧呼吸，以维持代谢的进行。
呼吸代谢可通过多条途径进行，其多样性是植物长期进化中形成的一种对多变环境的适应性表现。EMP-TCA循环是植物体内有机物氧化分解的主要途径，而PPP等途径在呼吸代谢中也占有重要地位。
呼吸底物彻底氧化，最终释放CO2和产生水，同时将底物中的能量转化成ATP形式的活跃活化能。EMP-TCA循环中只有CO2和少量ATP的形成。而绝大部分能量还贮存于NADH和FADH2中。这些物质经过呼吸链上的电子传递和氧化磷酸化作用，将部分能量贮存于ATP中，这是贮存呼吸释放能量的主要形式。
植物呼吸代谢受内外多种因素的影响。呼吸作用影响着植物生命活动的进行，因而与作物栽培、育种和种子、果蔬、块根、块茎的贮藏及切花保鲜有着密切关系。人类可利用呼吸作用的相关知识，调整呼吸速率，使其更好地为生产服务。
植物指与动物相对应的另一生物干系。动物和植物的区别是在长期进化过程中形成的。但是就微小的生物而言，它们之间的区别有时是不明显的。作为植物的进化趋向，由细胞积叠方式所形成的个体发生、细胞壁的形成、靠叶绿素进行光合作用而成为独立的营养系统等独立的物质代谢型的建立是主要的，而在此基础上的非运动性等是次要的特征。据估计现存的植物种类约有30万种左右，而占植物界一半以上的菌类，由于重视其缺乏叶绿素这个重要特点，而把植物分为二大类群，也有的认为整个生物界可分为动物、菌类、植物三大类群。就分类系统而言，以前是以种子植物（显花植物）作为分类重点，其后转移到所谓的隐花植物。现时则把植物界分为10～13门，种子植物仅仅成为其中的一门。但即使在今天，就重要门的位置和其内容而言，学者间的意见分歧可能比动物界的情况还要大。一般来说，20世纪前半期以恩格勒（H．G．A．Engler）的分类系统最为普及，后半期则以帕斯彻（A．Pascher）的分类系统逐渐占优势。

10.1.3分类
亚里士多德将生物区分成植物（通常是不移动的）和动物（时常会移动去获取食物）两种。在林奈系统里，则被分为了植物界和动物界两界。后来，人们渐渐了解过原本定义的植物界中包含了数个不相关的类群，并将真菌和数种藻类另行独立而成新的生物界。然而，对于植物仍然有许多种看法，不论是在专业上的，还是在一般大众的眼中来看。而也确实，若试图要完美的将“植物”放至单一个分类里是会发生问题的，因为对于大多数的人而言，“植物”这一词对现今分类学和系统分类学所立基的种系发生学的概念之间的关连性并不是很清楚。
当使用植物界此一特定的分类时，通常会是指三种概念的其中一种。由小至大，这三个类群为：有胚植物，做为最狭义的植物范畴。绿色植物，由有胚植物、轮藻门（如车轴藻）和绿藻门（如石莼）所组成。此一分支是本条目的主要所指。泛植物，由上述的绿色植物、红藻和灰色藻所组成。做为最广义的植物分支，其包含了大多数在远古时直接吞噬了蓝菌而得到叶绿体的真核生物。一般在非学术的场合里，其他可以进行光合作用的生物也会被称做植物，但它们无法组成一种分类，并且有些物种和真正的植物之间并无很近的关连性。大约有375000种植物，且每年都会有更多的物种在科学界里被发现到且描述。


10.1.4植物器官
所有植物的成熟器官基本上由3种组织系统所组成，这3种组织系统是：皮组织系统、维管组织系统和基本组织系统。皮组织系统包括表皮和周皮。表皮覆盖于植物体表面，是植物体初生的保护层。周皮是植物的次生保护层，是代替表皮的保护组织。维管组织系统包括两类输导组织，即输导有机养分的韧皮部和输导水分和矿物质的木质部。基本组织系统位于皮组织系统和维管组织系统之间。主要的基本组织系统包括各种各样的薄壁组织、厚皮组织和厚角组织。另外萌发的种子和胚中还有分生组织，其中的细胞经过反复地分裂，产生大量的细胞。这些细胞中大部分停止分裂而分化成各种组织；小部分则保留为分生组织。

10.1.5植物脉搏
每逢晴天丽日，太阳刚从东方升起时，植物的树干就开始收缩，一直延续到夕阳西下。到了夜间，树干停止收缩，开始膨胀，并且会一直延续到第二天早晨。植物这种日细夜粗的搏动，每天周而复始，但每一次搏动，膨胀总略大于收缩。于是，树干就这样逐渐增粗长大了。
可是，遇到下雨天，树干“脉搏”几乎完全停止。降雨期间，树干总是不分昼夜地持续增粗，直到雨后转晴，树干才又重新开始收缩，这算得上是植物“脉搏”的一个“病态”特征。
如此奇怪的脉搏现象，是植物体内水分运动引起的。经过精确的测量，科学家发现，当植物根部吸收水分与叶面蒸腾的水分一样多时，树干基本上不会发生粗细变化。但如果吸收的水分超过蒸腾水分时，树干就要增粗，相反，在缺水时树干就会收缩。
了解这个道理，植物“脉搏”就很容易理解了。在夜晚，植物气孔总是关闭着的，这使水分蒸腾大大减少，所以树就增粗。而白天，植物的大多数气孔都开放，水分蒸腾增加，树干就趋于收缩。有相当多木本植物都有这种现象，但是，“脉搏”现象特别明显的还当属一些速生的阔叶树种。

@赤秋羽 2017-12-23 02:42:51
这么好的帖子，我却看的半懂不懂，楼主，你能体会到我有多沮丧吗？
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或许有些观点与现有的科学理论不同，甚至相反，让人无法理解。
这些观点不一定是正确的，只是一个人观点。只是说明很多现象还有别的观点也可以解释的通。

10.1.6栽培起源
19世纪以来，许多植物学家开展了广泛的植物调查，并进行了植物地理学、古生物学、生态学、考古学、语言学和历史学等多学科的综合研究，先后总结提出了世界栽培植物的起源中心理论。

起源中心
通常认为，德坎道尔是最早研究世界栽培植物起源的学者。他通过植物学、历史学及语言学等方面研究栽培植物的地理起源，出版了《世界植物地理》（1855）、《栽培植物的起源》（1882）这两部著作。他在《栽培植物起源》（1882）一书中考证了247种栽培植物，其中起源于旧大陆的199种，占总数的88%以上。他指出这些作物最早被驯化的地方可能是中国、西南亚和埃及、热带亚洲。
瓦维洛夫栽培植物起源中心学说
世界上研究栽培植物起源最著名的学者是瓦维洛夫（Н.И.Вавилов），他综合前人的学说和方法来研究栽培植物的起源问题。1923～1931年，他组织了植物考察队，在世界上60个国家进行了大规模的考察，搜集了25万份栽培植物材料，对这些材料进行了综合分析，并做了一系列科学实验，出版了《栽培植物的起源中心》一书，发表了“育种的植物地理基础”的论文，提出了世界栽培植物起源中心学说，把世界分为八个栽培植物起源中心，论述了主要栽培植物，包括蔬菜、果树、农作物和其它近缘植物600多个物种的起源地。
起源观
勃基尔（I. H. Burkill）在《人的习惯与栽培植物的起源》（1951）中系统地考证了植物随人类氏族的活动、习惯和迁徙而驯化的过程，论证了东半球多种栽培植物的起源，认为瓦维洛夫方法学上主要缺点是“全部证据都取自植物而不问栽培植物的人。”他提出影响驯化和栽培植物起源的一些重要观点，如“驯化由自然产地与新产地之间的差别而引起。”对驯化来说“隔离的价值是绝对重要的。”

起源中心
达林顿（C. D. Darlington）利用细胞学方法从染色体分析栽培植物的起源，并根据许多人的意见，将世界栽培植物的起源中心划为9个大区和4个亚区，即（1）西南亚洲；（2）地中海，附欧洲亚区；（3）埃塞俄比亚，附中非亚区；（4）中亚；（5）印度—缅甸；（6）东南亚；（7）中国；（8）墨西哥，附北美（在瓦维洛夫基础上增加的一个中心）及中美亚区；（9）秘鲁，附智利及巴西-巴拉圭亚区。他的划分除了增加欧洲亚区以外，基本上与瓦维洛夫的划分相近。
茹科夫斯基的栽培植物大基因中心
茹考夫斯基（Л. М. Жуковский）1970年提出不同作物物种的地理基因小中心达100余处之多，他认为这种小中心的变异种类对作物育种有重要的利用价值。他还将瓦维洛夫确定的8个栽培植物起源中心所包括的地区范围加以扩大，并增加了4个起源中心，使之能包括所有已发现的栽培植物种类。他称这12个起源中心为大基因中心。这12个大基因中心（图1-2）。大基因中心或多样化变异区域都包括作物的原生起源地和次生起源地。1979年荷兰育种学家泽文（A. C. Zeven）在与茹考夫斯基合编的《栽培植物及其近缘植物中心辞典》中，按12个多样性中心列入167科2297种栽培植物及其近缘植物。书中认为在此12个起源中心中，以东亚（中国-缅甸）、近东和中美三区是农业的摇篮，对栽培植物的起源贡献最大。然而，由于12个“中心”覆盖的范围过于广泛，几乎包括地球上除两极以外的全部陆地。
起源分类
哈兰（J. R. Harlan，1971）认为，在世界上某些地区（如中东、中国北部和中美地区）发生的驯化与瓦维洛夫起源中心模式相符，而在另一些地区（如非洲、东南亚和南美—东印度群岛）发生的驯化则与起源中心模式不符。他根据作物驯化中扩散的特点，把栽培植物分为5类。
植物的特点是具有光合作用的能力——就是说它可以借助光能及动物体内所不具备的叶绿素，利用水、矿物质和二氧化碳生产食物。释放氧气后，剩下葡萄糖——含有丰富能量的物质，作为植物细胞的组成部分。



10.1.7品种之最

10.1.7.1陆地最长：白藤
在非洲的热带森林里，生长着参天巨树和奇花异草，也有绊你跌跤的“鬼索”，这就是在大树周围缠绕成无数圈圈的白藤。白藤也叫省藤，中国云南也有出产。藤椅、藤床、藤蓝、藤书架等，都是以白藤为原料加工制成的。
白藤茎干一般很细，有小酒盅口那样粗，有的还要细些。它的顶部长着一束羽毛状的叶，叶面长尖刺。茎的上部直到茎梢又长又结实，也长满又大又尖往下弯的硬刺。它像 一根带刺的长鞭，随风摇摆，一碰上大树，就紧紧的攀住树干不放，并很快长出一束又一束新叶。接着它就顺着树干继续往上爬，而下部的叶子则逐渐脱落。白藤爬上大树顶后，还是一个劲地长，可是已经没有什么可以攀缘的了，于是它那越来越长的茎就往下堕，以大树当作支柱，在大树周围缠绕成无数怪圈圈。
白藤从根部到顶部，达300米，比世界上最高的桉树还长1倍。白藤长度的最高记录竟达400米。
开花最晚
世界上开花最晚的植物是拉蒙弟凤梨，它的出产地是南美洲国家玻利维亚，它要生长150年后才开出花序，花序呈圆锥状。拉蒙弟凤梨一生只开一次花，开花后意味着它将枯萎，死去。

10.1.7.2最高的树
如果举办世界树木界高度竞赛的话，那只有澳洲的杏仁桉树，才有资格得冠军。
杏仁桉树一般都高达100米，其中有一株高达156米，树干直插云霄，有五十层楼那样高。在人类已测量过的树木中，它是最高的一株。鸟在树顶上歌唱，在树下听起来，就像蚊子的嗡嗡声一样。
这种树基部周围长达30米，树干笔直，向上则明显变细，枝和叶密集生在树的顶端。叶子生得很奇怪，一般的叶是表面朝天，而它是侧面朝天，像挂在树枝上一样，与阳光的投射方向平行。这种古怪的长相是为了适应气候干燥、阳光强烈的环境，减少阳光直射，防止水分过分蒸发。

10.1.7.3望天树
中国著名的云南西双版纳热带密林中，在70年代发现了一种擎天巨树，它那秀美的姿态，高耸挺拔的树干，昂首挺立于万木之上，使人无法仰望见它的树顶，甚至灵敏的测高器在这里也无济于事。因此，人们称它为望天树。当地傣族人民称它为“伞树”。望天树一般可高达60米左右。人们曾对一棵进行测量和分析，发现望天树生长相当快，一棵70岁的望天树，竟高达50多米。个别的甚至高达80米，胸径一般在130厘米左右，最大可达300厘米。
望天树属于龙脑香科，柳安属。柳安属这个家族，共有11名成员，大多居住在东南亚一带。望天树只生长在中国云南，是中国特产的珍稀树种。望天树高大通直，叶互生，有羽状脉，黄色花朵排成圆锥花序，散发出阵阵幽香。其果实坚硬。望天树一般生长在700～1000米的沟谷雨林及山地雨林中，形成独立的群落类型，展示着奇特的自然景观。因此，学术界把它视为热带雨林的标志树种。
望天树材质优良，生长迅速，生产力很高，一棵望天树的主干材积可达10.5，单株年平均生长量0.085，是同林中其它树种的2～3倍。因此是很值得推广的优良树种。同时，它的木材中含有丰富的树胶，花中含有香料油，以及还有许多其它未知成分，尚待我们进一步分析研究和利用。
由于望天树具有如此高的科学价值和经济价值，而它的分布范围又极其狭窄，所以被列为中国的一级保护植物。
望天树还有一个极亲的“孪生兄弟”，名为擎天树。它其实是望天树的变种，也是在70年代于广西发现的。这擎天树的外形与其兄弟极其相似，也异常高大，常达60～65米，光枝下高就有30多米。其材质坚硬、耐腐性强，而且刨切面光洁，纹理美观，具有极高的经济价值和科学研究价值。擎天树仅仅发现生长在广西的弄岗自然保护区，因此同样受到严格的保护。

10.1.7.4最矮的树：“紫金牛”
一般的树木能长到20～30厘米高。在温带的树林下，生长一种小灌木，叫紫金牛，绿叶红果，人们都很喜爱它，常常把它作为盆景。它长得最高也不过30厘米，因此，大家给它起一个绰号，叫它“老勿大”。其实“老勿大”比起世界最矮的树来，要高6倍。这最矮的树叫矮柳，生长在高山冻土带。它的茎匍伏在地面上，抽出枝条，长出像杨柳一样的花序，高不过5厘米。如果拿杏仁桉的高度与矮柳相比，一高一矮相差15000倍。与矮柳差不多高的矮个子树，还有生长在北极圈附近高山上的矮北极桦，据说那里的蘑菇，长得比矮北极桦还要高。
高山植物为什么长不高呢?因为那里的温度极低，空气稀薄，风又大，阳光直射，并且高山上光线中紫外线含量较高。所以，只有那些矮小的植物，才能适应这种环境。
最粗的树

10.1.7.5百骑大栗树
在欧洲有这样一个奇怪的传说：古代阿拉伯国王和王后，一次带领百骑人马，到地中海的西西里岛的埃特纳山游览，忽然天下大雨，百骑人马连忙躲避到一颗大栗树下，树荫正好给他们遮住雨。因此，国王把这颗大栗树命名为“百骑大栗树”。
据国外1972年报道，在西西里岛的埃特纳山边，确有一颗叫“百马树”的大栗树，树干的周长竟有55米左右，直径竟然达到17.5米，需30多个人手拉着手，才能围住它。即使是赫赫有名的非洲猴面包树和其相比，也只不过是小巫见大巫。树下部有大洞，采栗的人把那里当宿舍或仓库用。这的确是世界上最粗的树。
栗树的果实栗子，是一种人们喜爱的食物，它含丰富的淀粉、蛋白质和糖分，营养价值很高，无论生食、炒食、煮食、烹调做菜都适宜，不仅味甜可口，又有治脾补肝、强壮身体的医疗作用。

10.1.7.6体积最大：巨杉
地球上的植物，有的个体非常微小，有的个体却很庞大。像美国加利福尼亚的巨杉，长得又高又胖，是树木中的“巨人”，所以又名世界爷。这种树平均高度在100米左右，其中最高的一棵有142米，直径有12米，树干周长为37米，需要二十来个成年人才能抱住它。它几乎上下一样粗，它已经活了3500年以上了。人们从树干下剖开一个洞，可以通过汽车，或者让4个骑马的人并排走过。即使把树锯倒以后，人们也要用长梯子才能爬到树干上去。
杏仁桉虽然比巨杉高，但它是瘦高个，论体积它没有巨杉那样大，所以巨杉是世界上体积最大的树。地球上再也没有体积比它更大的植物了。
巨杉的经济价值也较大，是枕木、电线杆和建筑上的良好材料。巨杉的木材不易着火，有防火的作用。

树冠最大
10.1.7.7孟加拉榕树
俗话说，“大树底下好乘凉”。你知道什么树可供乘凉的人数最多？这要数孟加拉的一种榕树，它的树冠可以覆盖15亩左右的土地，有一个半足球场那么大。孟加拉榕树不但枝叶茂密，而且它能由树枝向下生根。这些根有的悬挂在半空中，从空气中吸收水分和养料，数以千计，这叫“气根”，又叫气生根。多数气根直达地面，扎入土中，起着吸收养分和支持树枝的作用。直立的气根，活像树干，一棵榕树最多的可有4000多根，从远处望去，像是一片树林。因此，当地人又称这种榕树为“独木林”。据说曾有一支六七千人的军队在一株大榕树下乘过凉。当地人们，还在一棵老的孟加拉榕树下，开办了一个人来人往、熙熙攘攘的市场。世界上再没有比这再大的树冠了。

10.1.7.8最高树篱
在房子、菜园、果园等周围，栽上一圈树木，好像围墙，这叫做树篱， 或叫绿篱。
人们常用花儿美丽的木槿、满身长刺的枸桔、四季常青的女贞以及秋后叶红的三角枫等树种，作为树篱。木槿、枸桔是长不高的灌木，女贞、三角枫虽然能长高，但因栽得紧密，时常修剪，所以一般也只有5～6米高。在英国苏格兰，用山毛榉树作为树篱，这种树修剪以后，仍有25米高，有的高达30米。这是世界上最高的树篱。

10.1.7.9木材最轻：山毛榉
生长在美洲热带森林里的轻木，也叫巴沙木，是生长最快的树木之一，也是世界上最轻的木材。这种树四季常青，树干高大。叶子像梧桐，五片黄白色的花瓣像芙蓉花，果实裂开像棉花。中国台湾南部早就引种。1960年起，在广东、福建等地也都广泛栽培，并且长得很好。
轻木的木材，每立方厘米只有0.1克重，是同体积水的重量的十分之一。我们做火柴棒用的白杨还要比它重3.5倍。它的木材质地虽轻，可是结构却很牢固，因此，是航空、航海以及其它特种工艺的宝贵材料。当地的居民早就用它作木筏，往来于岛屿之间。中国用它做保温瓶的瓶塞。


10.1.7.10比铁还硬：铁桦树
你也许没有想到会有一种比钢铁还硬的树吧?这种树叫铁桦树，属于桦木科桦木属。子弹打在这种木头上，就像打在厚钢板上一样，纹丝不动。这种珍贵的树木，高约20米，树干直径约70厘米，寿命约300～350年。树皮呈暗红色或接近黑色，上面密布着白色斑点。树叶是椭圆形。它的产区不广，主要分布在朝鲜南部和朝鲜与中国接壤地区，俄罗斯南部海滨一带也有一些。
铁桦树的木坚硬，比橡树硬3倍，比普通的钢硬1倍，是世界上最硬的木材，人们把它用作金属的代用品。苏联曾经用铁桦树制造滚球、轴承，用在快艇上。铁桦树还有一些奇妙的特性，由于它质地极为致密，所以一放到水里就往下沉；即使把它长期浸泡在水里，它的内部仍能保持干燥。

10.1.7.11不怕火烧
英国的优质手工烟斗，大多是用上等的石楠木制成的。石楠木生长多年的根瘤最适合做烟斗，它首先是从地里刨出根龄在250年以上的灌木根，清洗、筛选前检查其裂纹和瑕疵后，将石楠根切割成砖一样的方块，在土里埋上3个月。切割成烟斗状后，在水里“煮清”12小时，再在凉棚里干燥半年。这几道工序下来，石楠根的损耗相当高。但在切成烟斗坯后，还有悬殊两极分化。在一堆坯子里，图案完整漂亮而且质地均匀丰满的将被用来造非常名贵的烟斗，而其余的则只能做一般烟斗。
生长在非洲丛林中的“樟柯树”，就是一种奇特的灭火树。有一位科学家曾对这种防火的敏感性进行试验，他有意站在樟柯树下用打火机吸烟，谁料火光一闪，顿时从树上劈头盖脸地喷出了白色的液体泡沫，使打火机的火顿时熄灭，这位科学家也满身白沫，狼狈不堪。
樟柯树为什么能灭火呢？科学家们发现，樟柯树之所以能灭火，因为它拥有一个天然的自动“灭火器”。樟柯树是一种常绿树，生长在非洲安哥拉的西部地区，树型高大，枝叶茂密，细长的叶片向下拖曳，长约2.5米，垂挂下来就像姑娘们的长辫子。然而，就在这繁茂的叶丛中隐藏着许多馒头一般大小的圆球，看似果实，实际上这正是灭火的“武器”—节苞。节苞上有许多小孔，就像莲蓬头上的小孔一样，里面装满了白色透明的液体。但科学家分析后发现，这些液体中竟然含有大量的四氯化碳，真可说是名副其实的“消防器”。樟柯树对火特别敏感，一旦附近出现了火光，樟柯树就立即对节苞发出行动“指令”，树上的节苞就会猛然喷射出液体泡沫，将火焰扑灭，从而使茂密的森林“转危为安”


10.1.7.12树木中的老寿星：龙血树
俗话说：“人生七十古来稀”，人活到百岁就算长寿了。但是人的年龄比起一些长寿的树木来，简直微不足道。许多树木的寿命都在百年以上。杏树、柿树可以活一百多年。柑、橘、板栗能活到300岁。杉树可活1000岁。南京的一株六朝松已有一千四百年的历史了，但是，它并不算老。曲阜的桧柏还是两千四百年前的老古董呢。台湾省阿里山的红桧，竟有3000多年的历史。这是中国台湾活着的寿命最长的树。中国境内已知的活的最久的树是陕北黄帝陵中主庙前的黄帝手植柏，传说此树是黄帝亲手种下的，经过科学鉴定该树的树龄超过5000年，和古代传说相比较，确实和黄帝处在同一年代。陕西人形容此树：七搂八扎半，疙里疙瘩还不算。而黄帝陵中超过3000年的古柏树有十几棵之多。
最古老的、仍存活的树是生长于美国的狐尾松，有些已经超过4000岁了。巨型红杉可能存活5000～6000年。
世界上最长寿的树，要算非洲西部加那利岛上的一棵龙血树。五百多年前，西班牙人测定它大约有8000至10000岁。这才是世界树木中的老寿星。可惜在1868年的一次风灾中毁掉了，传说龙血树是巨龙与大象交战时流血孜染土地而生，并由此得名。龙血树暗红色的树脂可用做防腐剂，还可做治疗筋骨疼痛的中药。

10.1.7.13最短命:短命菊
自然界中，以种子繁殖的植物多种多样，有长寿的，也有短命的。木本植物比草本植物寿命要长得多。植物界的“老寿星”，都出在木本植物里。一般的草本植物，通常寿命几个月到十几年。植物寿命的长短，与它们的生活环境有密切关系。有的植物为了使自己在严酷、恶劣的环境中生存下去，经过长期艰苦的“锻炼”，练出了迅速生长和迅速开花结实的本领。
有一种叫罗合带的植物，生长在严寒的帕米尔高原。那里的夏天很短，到六月间刚刚有点暖意，罗合带就匆匆发芽生长。过了一个月，它才长出两三根枝蔓，就赶忙开花结果，在严霜到来之前就完成了生命过程。它的生命如此短促，但是尚能以月计算。
寿命最短的要算生长在沙漠中的短命菊，它只能活几星期。沙漠中长期干旱，短命菊的种子，在稍有雨水的时候，就赶紧萌芽生长，开花结果，赶在大旱来到之前，匆忙地完成它的生命周期，不然它就要“断宗绝代”。

10.1.7..14生长最快
生长在中国云南、广西及东南亚一带的团花树，一年能长高3.5米。在第七届世界林业会议上，被称为“奇迹树”。生长在中南美的轻木，要比团花树长得更快，它一年能长高5米。但是，木本植物生长速度的绝对冠军要算是毛竹（禾本科）。它从出笋到竹子长成，只要两个月的时间，就高达20米，大约有六七层楼房那么高。生长高峰的时候，一昼夜能升高1米。因此，有“雨后春笋”的说法。

10.1.7.15竹子
竹子的生长比较特别，它是一节节拉长。竹笋有多少节和多粗，长成的竹子就有多少节和多粗。一旦竹子长成，就不再长高了。而所有树木的生长，是在幼嫩的芽尖，慢慢加粗伸长，经几十年至几百年，它还会慢慢地加粗长高。

10.1.7.16最大的花:亚洲东南部的大王花是世界上最大的花。

10.1.7.17最大的精子:苏铁
苏铁的精子是所有生物中体积最大的，长达0.3毫米，用肉眼即可看出。其形状如同陀螺一样，前端生着众多的鞭毛，排成一环一环的，能够在花粉管的液体内自由游动，当与雌花中的卵子相遇后，即结合发育成胚胎，完成受精的使命。

10.1.7.18最毒的树:见血封喉
见血封喉，又名箭毒木，桑科，见血封喉属植物。树高可达40米，春夏之际开花，秋季结出一个个小梨子一样的红色果实，成熟时变为紫黑色。这种果实味道极苦，含毒素，不能食用。中国、印度、斯里兰卡、缅甸、越南、柬埔寨、马来西亚、印度尼西亚均有分布。树液剧毒，有强心作用。国家3级保护植物。

10.1.7.19最凶猛的植物
世界上能吃动物的植物，约500多种，但绝大多数只能吃些细小的昆虫。可是，生长在印度尼西亚爪哇岛上的一种树，名叫奠柏，它居然能把人吃掉，真是世界上最凶猛的树了。]
这种树长着许多柔软的枝条，如果人不小心，触动了树，那些枝条马上就像蛇一样把人卷住，而且越卷越紧，人就脱不了身。这时树上很快就会分泌一种液汁，人粘着了就慢慢被“消化”掉了。当地人已掌握了它的“脾气”，只要先用鱼去喂它。等它吃饱后，懒得动了，就赶快去采集它的树汁。因为这树液是制药的宝贵原料。奠柏虽然凶猛，但终究斗不过人，最后还得乖乖的被人们利用。

10.1.8分类标准
以生物性状差异的程度和亲缘关系的远近为依据，将不同的生物加以分门别类的。生物学家将地球上现存的生物依次分为：界、门、纲、目、科、属、种7个等级。其中，种是生物分类的基本单位。
例如：
界：所有的动物都属于动物界，动物界中包含许多门。
门：具有一些共同特征来自不同纲的动物，归入同一个门。
纲：具有一些共同特征的来自不同目的动物，归入同一个纲。
目：具有一些共同特征的来自不同科的动物，归入同一个目。
科：具有一些共同特征的来自不同属的动物，归入同一个科。
属：一些不同种类的动物，例如狗与狼的特征很相似，它们归入同一个属。
种：每只狗是一个动物体，所有的狗属于同一个物种。
详细的分类为：
界 Kingdom
门 Phylum
亚门 Subphylum
总纲 Superclass
纲 Class
亚纲 Subclass
总目 Superorder
目 Order
亚目 Suborder
总科 Superfamily
科 Family
亚科 Subfamily
属 Genus
亚属 Subgenus
种 Species
变种 varietas



10.1.9用途
成千上万的植物物种被种植用来美化环境、提供绿荫、调整温度、降低风速、减少噪音、提供隐私和防止水土流失。人们会在室内放置切花、干燥花和室内盆栽，室外则会设置草坪、荫树、观景树、灌木、藤蔓、多年生草本植物和花坛花草植物的意象通常被使用于美术、建筑、性情、语言、照相、纺织、钱币、邮票、旗帜和臂章上头。活植物的艺术类型包括绿雕、盆景、插花和树墙等。观赏植物有时会影响到历史，如郁金香狂热。植物是每年有数十亿美元的旅游产业的基本，包括到植物园、历史公园、国家公国、郁金香花田、雨林以及有多彩秋叶的森林等地的旅行。植物也为人类的精神生活提供基础需要。每天使用的纸就是用植物制作的。一些具有芬芳物质的植物则被人类制作成香水、香精等各种化妆品。许多乐器也是由植物制作而成。而花卉等植物更是成为装点人类生活空间的观赏植物。
产油品种
大戟科植物
含油大戟可制成类似石油的燃料，大戟科的巴豆属制成的液体燃料可供柴油机使用。
豆科植物
苦配巴是其中一种。美国加利福尼亚大学化学博士卡尔文在巴西发现，在苦配巴树干上钻个孔，就能流出油来，每个洞流油3h，能得油10～20L。这种油可以直接在柴油机上使用。据估计，1h㎡苦配巴植物每年可产油50桶。
其他木本植物
如油棕树、南洋油桐树、澳大利亚阔叶木棉等。美国科学家通过试种，种植1h㎡含油大戟，一年至少可收获25桶生物石油，这些生物石油经改进制成清洁燃料，其成本低于天然石油；巴西试种油棕树，3年后开始结果产油，每公顷可产油10吨。

水果
每日吃起码两份水果五种蔬菜，是抗衰老的第一号武器。绿色多叶蔬菜如菜心、芥兰、菠菜等，含丰富抗氧化物。橙黄色的蔬菜如甘笋、黄瓜、番薯、玉米含大量胡萝卜素乙。红色的蔬菜如番茄、红灯笼椒、苋菜（根部物质红色）亦含抗氧化物，延缓老化。各式卷心菜抗癌，多吃有益。柑橘类水果如橙、柚、柑等，含维他命C是众所周知的。此外，还要多吃瓜类。
豆类和豆荚类 含植物雌激素，可养颜，保持容光焕发。黄豆更含异黄酮，抗氧化，抗癌。
硬壳果和种子 多种硬壳果和种子都含丰富维他命E、它是脂溶性的维他命，抗氧化效果甚强。多吃杏仁、核桃吧。

蔬菜
香料及蒜、芫茜、薄荷叶、蒜等，有抑制癌的功效。蒜更能保护脑细胞，减低脑退化的速度。防止老年痴呆症，要多吃蒜了。
野米 糙米比精米有益，在白米中混合一些糙米、红米及野米，对皮肤有好处。尤其是野米，这其实是一种草的种子，它含有抗氧化物及维他命E。
此外，煮食用的油也要注意，动物油不要再用了，改用植物油吧，而植物油中，橄榄油和菜籽油最好。
澳洲的营养师设计了一个抗衰老食谱，一日六餐都奉行三高一低政策，即高钙、高纤、高碳水合物、低脂肪。
水果本身就是药
新鲜水果含有人体必需的多种维生素、碳水化合物、蛋白质、脂肪、粗纤维和矿物质等营养物质。用水果治病，不但使“药”变得可口，而且不会破坏人体内的生理平衡。
以下是有关水果治疗法的例子：
糖尿病
每天食用200g左右菠萝、梨、樱桃、杨梅等水果，再加上适当的运动，可以控制一般糖尿病的。
这些水果含有果胶，能改变胰岛素的分泌量，使患者的血糖明显下降，水果中的纤维素还可以延缓胃的排空时间，使食杂在小肠内停留较长时间，阻止食杂向消化道黏膜扩散，延缓葡萄糖的吸收。同时，糖尿病患者因多尿而丧失维他命，也可以藉水果得到补充。
冠心病
除了药物和低脂肪膳食之外，服用水果亦已作为冠心病的一种治疗手段。人们发现，大剂量的尼克酸有降低血脂的作用，大剂量的维他命C则有降低血胆固醇，以及改善血液循环、保护血管壁的作用。
橙、柚、桃、杏、李、草莓、鲜枣等水果均含有丰富的尼克酸和维他命C，所以食用这些水果有助于治疗冠心病。
另外，水果中的粗纤维含有木质素，有降低胆固醇产生的作用。而橄榄中的不饱和脂酸，则能治疗高脂蛋白血症。
治疗心力衰竭的主要方法，是实行低钠高钾膳食，一般要求病人每日食用的食盐不超过2g或酱油不超过10mL。不过，有时往往不易做到，因为有些食物含有较多钠的化合物（例如碱）。而大多数水果则含钠甚少，含钾颇多；100g橙含钾高达199mg，而含钠仅1.4mg；100g苹果也含钾100mg和含钠1.4mg。
因此，水果是保护血管和防止冠心病的良药。
肝脏疾病
肝脏是碳水化合物、脂肪、蛋白质、维他命和激素等代谢的重要器官。肝脏生病，例如急、慢性病毒性肝炎、肝硬化和肝癌等，会使肝细胞破坏，引起人体代谢紊乱。
补充多种维他命是治疗肝脏疾病的主要措施，例如维他命B有防治肝脂防变性及保护肝脏的作用，维他命C能增强肝细胞的抗病力，促进肝细胞再生，这种种维他命可以从水果中摄取，水果中的尼克酸可转化成尼克酸胺及辅酶A、对肝脏也有治疗作用。
另外，水果中的胡萝卜素能在体内转化为维他命A，可以补充病人因胆汁酸代谢失调而缺乏的维他命A，同时，也不会因水果中的胡萝卜素过量而引致维他命A中毒。
西瓜、橙、鸭嘴梨、柚、红枣、香蕉、荔枝、苹果等，皆是治疗肝病的常用水果。
严重的肝昏迷病人，因其肝细胞大部分已被破坏，除水果外，还需要多种维他命来治疗。
习惯性便秘
便秘常常是由肠功能紊乱引起的，如果食用含纤维素较多的水果，例如香蕉、苹果、橙等，皆可以促使肠蠕动，治疗便秘。
对于老人，可以多吃一些煮熟的水果和蔬菜，早餐前饮用热开水，促使胃结肠反射引起肠蠕动，如果能够同时结合适量的运动，治疗效果便会更好。
烧伤
烧伤的病人对维他命需求量较大，其中维他命A可以增加纤维细胞的增生和体内轻脯氨酸的含量，使伤口愈合能力增强。另外，维他命C亦能促进伤创面愈合。
同时，由于烧伤的病人的血浆和尿中的维他命C、硫胺素、尼克酸与核黄素都较低，故此特别需要补充，而这些都可以从水果中摄取。














10.1.10濒危品种
二级
荷叶铁线蕨

中国珍惜物种荷叶铁线蕨
【中文学名】荷叶铁线蕨
【科别】铁线蕨科
【濒危类别】濒危
【保护级别】2级
【现状】仅存于四川万县和石柱县，因筑路 、采挖作药用，现数量极少，陷入濒危
【分布省县】四川万县武陵区,新乡，小沱山，杉树坪，石柱县
【土壤PH值】中性略偏碱性
【生态特征】生于温湿无荫蔽的岩面薄土层上 、石缝或草丛中
【花期】7月
【果期】8～9月
【科研价值】对研究该种的亲缘关系 、植物区系及地理分布等有重大价值
【经济价值】全草为清热解毒，利尿通淋药，又供欣赏
【保护措施】划产地为保护点，并进行人工栽培
【繁殖方式】分株或孢子繁殖

原始观音座莲
【中文学名】原始观音座莲
【科别】观音座莲科
【濒危类别】濒危
【保护级别】2级
【现状】仅存云南东南部，因森林面积日益缩减，生境变化，面临濒危
【分布省县】云南金平，屏边
【土壤PH值】4.5～5.5
【土壤类型】赤红壤或红壤
【地形特征】山坡下部沟谷边缘
【生态特征】季节性雨林阴湿的生境
【花期】7～8月
【果期】11月
【科研价值】对研究蕨类植物进化 、区系起源有价值
【经济价值】荫生观赏植物
【保护措施】已划自然保护区，需从速完善管理制度
【繁殖方式】孢子繁殖；栽培苗株
【栽培要求】选择阴湿温暖的生态环境



对开蕨
【中文学名】对开蕨
【科别】铁角蕨科
【濒危类别】稀有
【保护级别】2级
【现状】仅存于吉林长白山南麓和西侧，分布星散
【分布省县】吉林长白朝鲜族自治县,集安，抚松,桦甸
【分布描述】苏联，朝鲜，日本
【气候类型】温凉，潮湿
【年降水量】946
【土壤PH值】酸性
【土壤类型】暗棕色森林土
【生态特征】山地落叶阔叶林下的腐殖质层中，喜阴湿
【科研价值】填补了地理分布上的空白，对植物地理学 、植物区系学的研究有价值
【经济价值】观赏植物
【保护措施】保护产地，摸清现存数量，栽入保护区内
【繁殖方式】孢子 、分生繁殖

光叶蕨
【中文学名】光叶蕨
【科别】蹄盖蕨科
【濒危类别】濒危
【保护级别】2级
【现状】因森林采伐，生境改变，数量极少，濒临灭绝
【分布省县】四川天全二郎山鸳鸯岩至团牛坪
【气候类型】终年潮湿多雾，雨水多，日照少
【年降水量】1800～2000毫米
【土壤PH值】4.5～5.5
【土壤类型】山地黄壤及山地黄棕壤
【地形特征】四川盆地西缘山地
【生态特征】阴坡林下
【群落特征】亚热带山地常绿与落叶阔叶混交林
【伴生种】包槲柯、扁刺锥、珙桐、香桦 、糙皮桦
【花期】7～8月
【果期】9月
【科研价值】对研究蕨类植物杂交和该科的系统发育有价值
【保护措施】保护原产地，设法人工栽培繁殖
【繁殖方式】分株或孢子繁殖


笔筒树
【中文学名】笔筒树
【科别】桫椤科
【濒危类别】稀有
【保护级别】2级
【现状】原仅存于台湾，厦门大学自来水池附近的山沟有一株，生境不隐蔽，易遭破坏，林下不见幼苗幼株
【分布省县】台湾台北，宜兰，桃园，南投，花莲，屏东，台东；福建厦门
【分布描述】厦门大学自来水池附近的山沟，菲律宾，日本
【气候类型】春季多阴雨，夏季常有台风和暴雨，秋冬季多晴少雨，生境干旱
【地形特征】山沟，坡向南偏西，坡度15°
【生态特征】空气湿度大，土地湿润的环境
【群落特征】阔叶林下墓地，被雨水侵蚀的深沟中，高约15m，覆盖度70%
【伴生种】台湾相思
【花期】4、10月
【科研价值】对研究大陆与台湾植物区系的关系有意义
【经济价值】园艺观赏植物
【保护措施】观察发育周期情况，测定各项生态因子指标，扩大栽培
【繁殖方式】孢子繁殖；叶尖组织培养


玉龙蕨
【中文学名】玉龙蕨
【科别】鳞毛蕨科
【濒危类别】稀有
【保护级别】2级
【现状】产西藏，云南，四川三省区毗邻的高山上，零星分布于冰川边缘及雪线附近
【分布省县】西藏波密；云南丽江,中甸；四川木里，稻城
【分布描述】西藏东部；云南西北部；四川西南部
【气候类型】高山热量不足，辐射强烈，风力强劲，昼夜温差大，气候严寒恶劣
【地形特征】裸岩，峭壁和碎石构成的流石滩，即高山冰川下沿的地段
【生态特征】高山冻荒漠带
【科研价值】研究蕨类植物形态和功能统一性的良好材料
【保护措施】登山科考人员不要大量采集
【百山祖冷杉】松科冷杉属1987年国际物种保护委员会将其列为世界最濒危的12种植物之一。在自然分布区仅存林木五株，其中一株衰弱，一株生长不良。
【普陀鹅耳枥】桦木科鹅耳枥属落叶乔木，高达14米，胸径70厘米。除仅有的一株标本树外，此后未在其他地方再有发现。杭州植物园试种成功。
一级



中国活化石 桫椤
【中文学名】桫椤
【科别】桫椤科
【濒危类别】渐危
【保护级别】1级
【现状】因森林植被覆盖面积缩小，生境干燥，加之砍伐茎干作药和栽培附生兰类，植株日益减少
【分布省县】福建福州，安溪；台湾台北；广东连山，新兴；海南琼中；广西龙胜；贵州册亨，赤水；云南广南，贡山；四川合江，邛崃；西藏墨脱
【分布描述】福建东南部，南部；广东北部；南部；贵州南部，北部；云南东南部，西部；四川南部，中部；西藏东南部，尼泊尔，锡金，不丹，印度，缅甸，泰国，越南，菲律宾，日本南部
【气候类型】亚热带湿润季风气候，冬暖，春早，夏热，秋雨，湿度大，云雾多，日照少，干湿季节明显
【土壤PH值】酸性
【地形特征】山沟潮湿坡地
【生态特征】溪边阳光充足地或林缘灌丛中
【群落特征】数十株或成百株构成优势群落
【科研价值】是研究物种的形成和植物地理分布关系的理想对象
【经济价值】供观赏
【保护措施】以四川为重点保护区，进行繁殖研究，扩大分布面积
【繁殖方式】组织培养法
【栽培要求】适于透气透水好的肥沃砂壤



10.1.11研究
植物学研究
植物研究 Botanical Research 是一本关注植物学领域研究前沿国际中文期刊，由汉斯出版社发行。主要刊登有关植物学、植物化学、植物生物物理学等领域的学术论文，反映国内外该领域的最新研究动态。本刊支持思想创新、学术创新，倡导科学，繁荣学术，集学术性、思想性为一体，旨在为了给世界范围内的会计研究人员和实务工作者提供一个传播、分享和讨论植物学学领域内不同方向问题与发展的交流平台。
研究领域：
植物学
植物化学
植物生物物理学
植物生物化学
植物形态学
植物解剖学
植物细胞学
植物生理学
植物生殖生物学
植物发育学
植物遗传学
植物引种驯化
植物生态学
植物地理学
植物群落学
植物分类学
实验植物学
民族植物学
植物寄生虫学
植物学其他学科
植物文化学
花卉学
树木学
植物育种学
植物栽培学
植物病虫害学

10.2光合作用


原理示意图：

光合作用（Photosynthesis），即光能合成作用，是植物、藻类和某些细菌，在可见光的照射下，经过光反应和暗反应，利用光合色素，将二氧化碳（或硫化氢）和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）的生化过程。光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。
中文名：光合作用 外文名：Photosynthesis 作用部位：叶绿体 作用条件：光色素分子酶二氧化碳（硫化氢）

10.2.1基本介绍
光合作用示意图：


植物的光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。

中文解释
光合作用（Photosynthesis）是绿色植物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）转化为储存着能量的有机物，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。

光合作用是绿色植物将来自太阳的能量转化为化学能(糖)的过程。生态系统的“燃料”来自太阳能。绿色植物在光合作用中捕获光能，并将其转变为碳水化合物存储化学能。然后能量通过食草动物吃植物和食肉动物吃食草动物这样的过程，在生态系统的物种间传递。这些互动形式组成了食物链。


10.2.2发现年表
公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德认为：植物生长所需的物质全来源于土中。
1627年，荷兰人范•埃尔蒙做了盆栽柳树称重实验，
得出植物的重量主要不是来自土壤而是来自水的推论。他没有认识到空气中的物质参与了有机物的形成。
1648年，比利时科学家海尔蒙特出于对亚里士多德观点的怀疑，做了类似范•埃尔蒙的实验：将一棵重2.5kg的柳树苗栽种到一个木桶里，木桶里盛有事先称过重量的土壤。以后，他每天只用纯净的雨水浇灌树苗。为防止灰尘落入，他还专门制作了桶盖。五年以后，柳树增重80多千克，而土壤却只减少了100g，海尔蒙特为此提出了建造植物体的原料是水分这一观点。但是当时他却没有考虑到空气的作用。
1771年，英国的普里斯特利发现植物可以恢复因蜡烛燃烧而变“坏”了的空气。他做了一个有名的实验，他把一支点燃的蜡烛和一只小白鼠分别放到密闭的玻璃罩里，蜡烛不久就熄灭了，小白鼠很快也死了。接着，他把一盆植物和一支点燃的蜡烛一同放到一个密闭的玻璃罩里，他发现植物能够长时间地活着，蜡烛也没有熄灭。他又把一盆植物和一只小白鼠一同放到一个密闭的玻璃罩里。他发现植物和小白鼠都能够正常地活着，于是，他得出了结论：植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气。但他并没有发现光的重要性。
1779年，荷兰的英格豪斯证明：植物体只有绿叶才可以更新空气，并且在阳光照射下才成功。
1785年，随着空气组成成分的发现，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。
1804年，法国的索叙尔通过定量研究进一步证实：二氧化碳和水是植物生长的原料。
1845年，德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。
1864年，德国的萨克斯发现光合作用产生淀粉。他做了一个试验：把绿色植物叶片放在暗处几个小时，目的是让叶片中的营养物质消耗掉，然后把这个叶片一半曝光，一半遮光。过一段时间后，用碘蒸汽处理发现遮光的部分没有发生颜色的变化，曝光的那一半叶片则呈深蓝色。这一实验成功的证明绿色叶片在光和作用中产生淀粉。
1880年，美国的恩格尔曼发现叶绿体是进行光合作用的场所，氧是由叶绿体释放出来的。他把载有水绵（水绵是多细胞低等绿色植物，其细而长的带状叶绿体是螺旋盘绕在细胞内）和好氧细菌的临时装片放在没有空气的暗环境里，然后用极细光束照射水绵通过显微镜观察发现，好氧细菌向叶绿体被光照的部位集中：如果上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围。恩格尔曼的实验证明了氧气是从中叶绿体释放出来的；叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
1897年，“光合作用”这个名称首次在教科书中出现。
1941年，美国科学家鲁宾（S.Ruben）和卡门(M.Kamen）采用同位素标记法研究了“光合作用中释放出的氧到底来自水，还是来自二氧化碳”这个问题，这一实验有利地证明光合作用释放的氧气来自水。
20世纪40年代，美国科学家卡尔文（M.Calvin）用小球藻做实验：用14C标记的CO2（其中碳为14C）供小球藻（一种单细胞的绿藻）进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径被成为卡尔文循环。
21世纪初，合成生物学的兴起，人工设计与合成生物代谢反应链成为改造生物的转基因系统生物技术，2003年美国贝克利大学成立合成生物学系，开展光合作用的生物工程技术开发，同时美国私立文特尔研究所展开藻类合成生物学的生物能源技术开发，将使光合作用技术开发在太阳能产业领域带来一场变革。

10.2.3作用机制、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，植物就是所谓的自养生物的一种。
对于绿色植物来说，在阳光充足的白天，它们利用太阳光能来进行光合作用，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等能源物质，同时释放氧气。

化学方程式
CO2+H2O→（CH2O)+O2（反应条件：光能和叶绿体）
6H2O + 6CO2+ 阳光 → C6H12O6（葡萄糖） + 6O2（与叶绿素产生化学作用）
H2O→2H+ 2e- + 1/2O2（水的光解）
NADP+ + 2e- + H+ → NADPH（递氢）
ADP+Pi+能量→ATP （递能）
CO2+C5化合物→2C3化合物（二氧化碳的固定）
2C3化合物+4NADPH→C3糖（有机物的生成或称为C3的还原）
C3（一部分）→C5化合物（C3再生C5）
C3（一部分）→储能物质（如葡萄糖、蔗糖、淀粉，有的还生成脂肪）
ATP→ADP+Pi+能量（耗能）
能量转化过程：光能→电能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能
注：因为反应中心吸收了特定波长的光后，叶绿素a激发出了一个电子，而旁边的酵素使水裂解成氢离子和氧原子，多余的电子去补叶绿素a分子上缺的。产生ATP与NADPH分子，这个过程称为电子传递链（Electron Transport Chain)
电子传递链分为循环和非循环。
非循环电子传递链从光系统2出发，会裂解水，释放出氧气，生产ATP与NADPH.
循环电子传递链不会产生氧气，因为电子来源并非裂解水。最后会生成ATP.

可见，从叶绿素a吸收光能开始，就发生了电子的移动，形成了电子传递链，有了电子传递链，才能使得ATP合成酶将ADP和磷酸合成ATP. 因此，它的能量转化过程为：
光能→电能→不稳定的化学能（能量储存在ATP的高能磷酸键）→稳定的化学能（淀粉等糖类的合成）
注意：光反应只有在光照条件下进行，而只要在满足碳反应条件的情况下碳反应都可以进行。也就是说碳反应不一定要在黑暗条件下进行。
注意事项
12H2O + 6CO2+ 阳光 → （与叶绿素产生化学作用） C6H12O6（葡萄糖） + 6O2+ 6H2O
上式中等号两边的水不能抵消，虽然在化学上式子显得很特别。



光合作用的两个阶段

原因是左边的水，是植物吸收所得，而且用于制造氧气和提供电子和氢离子。而右边的水分子的氧原子则是来自二氧化碳。为了更清楚地表达这一原料产物起始过程，人们更习惯在等号左右两边都写上水分子。有时会在CO2和右边的H2O的氧原子上打星号，表示右边的水分子的氧原子来自二氧化碳。(是由同位素追踪法得来)

反应阶段
光合作用可分为光反应和碳反应（旧称暗反应）两个阶段。
光反应
条件：光照、光合色素、光反应酶。
场所：叶绿体的类囊体薄膜。（色素所在地）
光合作用的反应：
（原料） 光 （产物）
水→ 氧气（光和叶绿体是条件）+能量（储存在ATP中）+还原氢（NADPH）叶绿体
过程：
①水的光解：2H2O→4[H]+O2（在光和叶绿体中的色素的催化下）。
②ATP的合成：ADP+Pi+能量→ATP（在酶的催化下）。
影响因素：光照强度、CO2浓度、水分供给、温度、酸碱度、矿质元素等。
意义：
①光解水，产生氧气。
②将光能转变成化学能，产生ATP，为碳反应提供能量。
③利用水光解的产物氢离子，合成NADPH（还原型辅酶Ⅱ），为碳反应提供还原剂NADPH（还原型辅酶Ⅱ）。
详细过程如下:
系统由多种色素组成，如叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素等组成。

光反应与卡尔文循环

既拓宽了光合作用的作用光谱，其他的色素也能吸收过度的强光而产生所谓的光保护作用。在此系统里，当光子打到系统里的色素分子时，会如图片所示一般，电子会在分子之间移转，直到反应中心为止。反应中心有两种，光系统一吸收光谱于700nm达到高峰，系统二则是680nm为高峰。反应中心是由叶绿素a及特定蛋白质所组成（这边的叶绿素a是因为位置而非结构特殊），蛋白质的种类决定了反应中心吸收之波长。反应中心吸收了特定波长的光线后，叶绿素a激发出了一个电子，而旁边的酵素使水裂解成氢离子和氧原子，多余的电子去补叶绿素a分子上的缺。然后叶绿素a透过如图所示的过程，生产ATP与NADPH（还原型辅酶）分子，过程称之为电子传递链(Electron Transport Chain）。

碳反应(暗反应)
碳反应的实质是一系列的酶促反应。原称暗反应，后随着研究的深入，科学家发现这一概念并不准确。因为所谓的暗反应在暗中只能进行极短的时间，而在有光的条件下能连续不断进行，并受到光的调节。所以在20世纪90年代的一次光合作用会议上，从事植物生理学研究的科学家一致同意，将暗反应改称为碳反应。
条件：碳反应酶。
场所：叶绿体基质。
影响因素：温度、CO2浓度、酸碱度等。
过程：不同的植物，碳反应的过程不一样，而且叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境的适应的结果。


光照下的绿色植物
碳反应可分为C3、C4和CAM三种类型。三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的。对于最常见的C3的反应类型，植物通过气孔将CO2由外界吸入细胞内，通过自由扩散进入叶绿体。叶绿体中含有C5（1,5-二磷酸核酮糖）。起到将CO2固定成为C3（3-磷酸甘油酸）的作用。C3（3-磷酸甘油酸）再与NADPH在ATP供能的条件下反应，生成糖类（CH2O）并还原出C5（1,5-二磷酸核酮糖）。被还原出的C5继续参与碳反应。
光合作用的实质是把CO2和H2O转变为有机物（物质代谢）和把光能转变成ATP中活跃的化学能再转变成有机物中的稳定的化学能（能量代谢）。
CO2+H2O（光照、 叶绿体）==(CH2O)+O2
（CH2O）表示糖类（叶绿体相当于催化剂）

阶段比较
①联系：光反应和碳反应是一个整体，二者紧密联系。光反应是碳反应的基础，光反应阶段为碳反应阶段提供能量（ATP、NADPH）和还原剂（NADPH），碳反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料。
②区别：（见下表）
项目--------------光反应------------------------------碳反应（暗反应） 实质-------光能→ 化学能，释放O2-------同化CO2形成（CH2O）（酶促反应） 时间-------短促，以微秒计-------------------------------较缓慢 条件-------需色素、光、ADP、和酶----------------不需色素和光，需多种酶 场所-------在叶绿体内囊状结构薄膜上进行-----------在叶绿体基质中进行 物质转化----2H2O→4[H]+O2↑（在光和叶绿体中的色素的催化下）
----------------------------------------ADP+Pi→ATP（在酶的催化下） 物质转化------CO2+C5→2C3（在酶的催化下）
--------------------C3+【H】→（CH2O）+ C5（在ATP供能和酶的催化下）
能量转化---叶绿素把光能先转化为电能再转化为活跃的化学能并储存在ATP中 能量转化---------ATP中活跃的化学能转化变为糖类等有机物中稳定的化学能

10.2.4作用解析
光合色素
类囊体中含两类色素：叶绿素和橙黄色的类胡萝卜素，通常叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3:1，chla与chlb也约为3:1， 在许多藻类中除叶绿素a,b外，还有叶绿素c,d和藻胆素，如藻红素和藻蓝素；在光合细菌中是细菌叶绿素等。叶绿素a,b和细菌叶绿素都由一个与镁络合的卟啉环和一个长链醇组成，它们之间仅有很小的差别。类胡萝卜素是由异戊烯单元组成的四萜，藻胆素是一类色素蛋白，其生色团是由吡咯环组成的链，不含金属，而类色素都具有较多的共轭双键。全部叶绿素和几乎所有的类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中，与蛋白质以非共价键结合，一条肽链上可以结合若干色素分子，各色素分子间的距离和取向固定，有利于能量传递。类胡萝卜素与叶黄素能对叶绿素a,b起一定的保护作用。几类色素的吸收光谱不同，叶绿素a,b吸收红，橙，蓝，紫光，类胡萝卜素吸收蓝紫光，吸收率最低的为绿光。特别是藻红素和藻蓝素的吸收光谱与叶绿素的相差很大，这对于在海洋里生活的藻类适应不同的光质条件，有生态意义。
叶绿素a、b的吸收峰过程：叶绿体膜上的两套光合作用系统：光合作用系统一和光合作用系统二，（光合作用系统一比光合作用系统二要原始，但电子传递先在光合系统二开始）在光照的情况下，分别吸收680nm和700nm波长的光子（以蓝紫光为主，伴有少量红色光），作为能量，将从水分子光解过程中得到电子不断传递，（能传递电子得仅有少数特殊状态下的叶绿素a) 最后传递给 辅酶二NADP+。而水光解所得的氢离子则因为顺浓度差通过类囊体膜上的蛋白质复合体从类囊体内向外移动到基质，势能降低，其间的势能用于合成ATP，以供暗反应所用。而此时势能已降低的氢离子则被氢载体NADP+带走。一分子NADP+可携带两个氢离子，NADP +2e- +H+ =NADPH。还原性辅酶二 DANPH则在暗反应里面充当还原剂的作用。

电子传递链
集光复合体由大约200个叶绿素分子和一些肽链构成。大部分色素分子起捕获光能的作用，并将光能以诱导共振方式传递到反应中心色素。因此这些色素被称为天线色素。叶绿体中全部叶绿素b和大部分叶绿素a都是天线色素。另外类胡萝卜素和叶黄素分子也起捕获光能的作用，叫做辅助色素。
光系统Ⅰ（PSI）
能被波长700nm的光激发，又称P700。包含多条肽链，位于基粒与基质接触区和基质类囊体膜中。由集光复合体Ⅰ和作用中心构成。结合100个左右叶绿素分子、除了几个特殊的叶绿素为中心色素外外，其它叶绿素都是天线色素。三种电子载体分别为A0（一个chla分子）、A1（为维生素K1）及3个不同的4Fe-4S。
光系统Ⅱ（PSⅡ）
吸收高峰为波长680nm处，又称P680。至少包括12条多肽链。位于基粒于基质非接触区域的类囊体膜上。包括一个集光复合体、一个反应中心和一个含锰原子的放氧的复合体。D1和D2为两条核心肽链，结合中心色素P680、去镁叶绿素及质体醌。
细胞色素b6/f复合体可能以二聚体形成存在，每个单体含有四个不同的亚基。细胞色素b6（b563）、细胞色素f、铁硫蛋白、以及亚基Ⅳ（被认为是质体醌的结合蛋白）。

非循环电子传递链
非循环电子传递链过程大致如下：
电子从光系统2出发。
光系统2→初级接受者→质粒醌（Pq）→细胞色素复合体→质粒蓝素（含铜蛋白质，Pc）→光系统1→初级接受者→铁氧化还原蛋白（Fd）→NADP+还原酶（NADP+ reductase）
非循环电子传递链从光系统2出发，会裂解水，释出氧气，生产ATP与NADPH。
循环电子传递链
循环电子传递链的过程如下：
电子从光系统1出发。
光系统1→初级接受者→铁氧化还原蛋白（Fd）→细胞色素复合体→质粒蓝素（含铜蛋白质）（Pc）→光系统1
循环电子传递链不会产生氧气，因为电子来源并非裂解水。最后会生产出ATP。
非循环电子传递链中，细胞色素复合体会将氢离子打到类囊体里面。高浓度的氢离子会顺着高浓度往低浓度的地方流这个趋势，像类囊体外扩散。但是类囊体膜是双层磷脂膜，对于氢离子移动的阻隔很大，它只能通过一种叫做ATP合成酶的通道往外走。途中正似水坝里的水一般，释放它的位能。经过ATP合成酶时会提供能量、改变它的形状，使得ATP合成酶将ADP和磷酸合成ATP。
NADPH的合成没有如此戏剧化，就是把送来的电子与原本存在于基质内的氢离子与NADP+合成而已。
值得注意的是，光合作用中消耗的ATP比NADPH要多得多，因此当ATP不足时，相对来说会造成NADPH的累积，会刺激循环式电子流之进行。

光合磷酸化
P680接受能量后，由基态变为激发态（P680*），然后将电子传递给去镁叶绿素（原初电子受体），P680*带正电荷，从原初电子供体Z（反应中心D1蛋白上的一个酪氨酸侧链）得到电子而还原；
Z+再从放氧复合体上获取电子；氧化态的放氧复合体从水中获取电子，使水光解。2H2O→O2 + 2（2H+）+ 4e-
在另一个方向上去镁叶绿素将电子传给D2上结合的QA，QA又迅速将电子传给D1上的QB，还原型的质体醌从光系统Ⅱ复合体上游离下来，另一个氧化态的质体醌占据其位置形成新的QB。质体醌将电子传给细胞色素b6/f复合体，同时将质子由基质转移到类囊体腔。电子接着传递给位于类囊体腔一侧的含铜蛋白质体蓝素中的Cu2+，再将电子传递到光系统Ⅱ。
P700被光能激发后释放出来的高能电子沿着A0→ A1 →4Fe-4S的方向依次传递，由类囊体腔一侧传向类囊体基质一侧的铁氧还蛋白。最后在铁氧还蛋白-NADP还原酶的作用下，将电子传给NADP+，形成NADPH。失去电子的P700从PC处获取电子而还原。
以上电子呈Z形传递的过程称为非循环式光合磷酸化，当植物在缺乏NADP+时，电子在光系统内Ⅰ流动，只合成ATP，不产生NADPH，称为循环式光合磷酸化。
一对电子从P680经P700传至NADP+，在类囊体腔中增加4个H+，2个来源于H2O光解，2个由PQ从基质转移而来，在基质外一个H+又被用于还原
NADP+，所以类囊体腔内有较高的H+（pH≈5，基质pH≈8），形成质子动力势，H+经ATP合酶，渗入基质、推动ADP和Pi结合形成ATP。
ATP合酶，即CF1-F0偶联因子，结构类似于线粒体ATP合酶。CF1同样由5种亚基组成α3β3γδε的结构。CF0嵌在膜中，由4种亚基构成，是质子通过类囊体膜的通道。

固碳作用
植物细胞中的叶绿体。
固碳作用实质上是一系列的酶促反应。生物界有几种固碳方法，主要是卡尔文循环，但并非所有行光合作用的细胞都使用卡尔文循环进行碳固定，例如绿硫细菌会使用还原性三羧酸循环，绿曲挠菌会使用3-羟基丙酸途径，还有一些生物会使用核酮糖-单磷酸途径和丝氨酸途径进行碳固定。
场所：叶绿体基质
影响因素：温度，二氧化碳浓度
过程：不同的植物，固碳作用的过程不一样，而且叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境的适应的结果。固碳作用可分为C3,C4和CAM（景天酸代谢）三种类型（见下文）。三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的。

卡尔文原理
卡尔文循环，又称还原磷酸戊糖循环（以对应呼吸作用中的氧化磷酸戊糖途径）、C3循环（CO2固定的第一产物是三碳化合物）、光合碳还原还，是光合作用的暗反应的一部分。反应场所为叶绿体内的基光合作用（Photosynthesis），即光能合成作用，是植物、藻类和某些细菌，在可见光的照射下，利用光合色素，将二氧化碳（或硫化氢）和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）的生化过程。光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。循环可分为三个阶段： 羧化、还原和二磷酸核酮糖的再生。大部分植物会将吸收到的一分子二氧化碳通过一种叫二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一个五碳糖分子1，5-二磷酸核酮糖（RuBP）的第二位碳原子上。此过程称为二氧化碳的固定。这一步反应的意义是，把原本并不活泼的二氧化碳分子活化，使之随后能被还原。但这种六碳化合物极不稳定，会立刻分解为两分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸。后者被在光反应中生成的NADPH+H还原，此过程需要消耗ATP。产物是3-磷酸丙糖。后来经过一系列复杂的生化反应，一个碳原子将会被用于合成葡萄糖而离开循环。剩下的五个碳原子经一些列变化，最后在生成一个1，5-二磷酸核酮糖，循环重新开始。循环运行六次，生成一分子的葡萄糖。
总反应式为
6双磷酸核酮糖+6CO2+18ATP+12NADPH+12H+→6双磷酸核酮糖+C6H12O6+18ADP+18Pi+12NADP
或6CO2+18ATP+12NADPH+12H+→+C6H12O6+18ADP+18Pi+12NADP

作用植物
C3类植物
二战之后，美国加州大学伯利克分校的马尔文•卡尔文与他的同事们研究一种名叫Chlorella的藻，以确定植物在光合作用中如何固定CO2。
此时C14示踪技术和双向纸层析法技术都已经成熟，卡尔文正好在实验中用上此两种技术。他们将培养出来的藻放置在含有未标记CO2的密闭容器中，然后将C14标记的CO2注入容器，培养相当短的时间之后，将藻浸入热的乙醇中杀死细胞，使细胞中的酶变性而失效。接着他们提取到溶液里的分子。然后将提取物应用双向纸层析法分离各种化合物，再通过放射自显影分析放射性上面的斑点，并与已知化学成份进行比较。
卡尔文在实验中发现，标记有C14的CO2很快就能转变成有机物。在几秒钟之内，层析纸上就出现放射性的斑点，经与一直化学物比较，斑点中的化学成份是三磷酸甘油酸，是糖酵解的中间体。这第一个被提取到的产物是一个三碳分子， 所以将这种CO2固定途径称为C3途径，将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。后来研究还发现，CO2固定的C3途径是一个循环过程，人们称之为C3循环。这一循环又称卡尔文循环。
C3类植物，如米和麦，二氧化碳经气孔进入叶片后，直接进入叶肉进行卡尔文循环。而C3植物的维管束鞘细胞很小，不含或含很少叶绿体，卡尔文循环不在这里发生。
C4类植物
在20世纪60年代，澳大利亚科学家哈奇和斯莱克发现玉米、甘蔗等热带绿色植物，除了和其他绿色植物一样具有卡尔文循环外，CO2首先通过一条特别的途径被固定。
这条途径也被称为哈奇-斯莱克途径（Hatch-Slack途径），又称四碳二羧酸途径C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。在这种环境中，植物若长时间开放气孔吸收二氧化碳，会导致水分通过蒸腾作用过快的流失。所以，植物只能短时间开放气孔，二氧化碳的摄入量必然少。植物必须利用这少量的二氧化碳进行光合作用，合成自身生长所需的物质。
在C4植物叶片维管束的周围，有维管束鞘围绕，这些维管束鞘细胞含有叶绿体，但里面并无基粒或发育不良。在这里，主要进行卡尔文循环。
其叶肉细胞中，含有独特的酶，即磷酸烯醇式丙酮酸碳羧化酶，使得二氧化碳先被一种三碳化合物--磷酸烯醇式丙酮酸同化，形成四碳化合物草酰乙酸，这也是该暗反应类型名称的由来。这草酰乙酸在转变为苹果酸盐后，进入维管束鞘，就会分解释放二氧化碳和一分子丙酮酸。二氧化碳进入卡尔文循环，后同C3进程。而丙酮酸则会被再次合成磷酸烯醇式丙酮酸，此过程消耗ATP。
也就是说，C4植物可以在夜晚或气温较低时开放气孔吸收CO2并合成C4化合物，再在白天有阳光时借助C4化合物提供的CO2合成有机物。
该类型的优点是，二氧化碳固定效率比C3高很多，有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中，因为这是卡尔文循环的场所，而维管束鞘细胞则不含叶绿体。而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内，因为C4植物的卡尔文循环是在此发生的。

景天酸代谢植物
如果说C4植物是空间上错开二氧化碳的固定和卡尔文循环的话，那景天酸循环就是时间上错开这两者。行使这一途径的植物，是那些有着膨大肉质叶子的植物，如凤梨。这些植物晚上开放气孔，吸收二氧化碳，同样经哈奇-斯莱克途径将CO2固定。早上的时候气孔关闭，避免水分流失过快。同时在叶肉细胞中开尔文循环开始。这些植物二氧化碳的固定效率也很高。
藻类和细菌
真核藻类，如红藻、绿藻、褐藻等，和高等植物一样具有叶绿体，也能够进行产氧光合作用。光被叶绿素吸收，而很多藻类的叶绿体中还具有其它不同的色素，赋予了它们不同的颜色。
进行光合作用的细菌不具有叶绿体，而直接由细胞本身进行。属于原核生物的蓝藻（或者称“蓝细菌”）同样含有叶绿素，和叶绿体一样进行产氧光合作用。事实上，普遍认为叶绿体是由蓝藻进化而来的。其它光合细菌具有多种多样的色素，称作细菌叶绿素或菌绿素，但不氧化水生成氧气，而以其它物质（如硫化氢、硫或氢气）作为电子供体。不产氧光合细菌包括紫硫细菌、紫非硫细菌、绿硫细菌、绿非硫细菌和太阳杆菌等。

10.2.4作用解析
光合色素
类囊体中含两类色素：叶绿素和橙黄色的类胡萝卜素，通常叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3:1，chla与chlb也约为3:1， 在许多藻类中除叶绿素a,b外，还有叶绿素c,d和藻胆素，如藻红素和藻蓝素；在光合细菌中是细菌叶绿素等。叶绿素a,b和细菌叶绿素都由一个与镁络合的卟啉环和一个长链醇组成，它们之间仅有很小的差别。类胡萝卜素是由异戊烯单元组成的四萜，藻胆素是一类色素蛋白，其生色团是由吡咯环组成的链，不含金属，而类色素都具有较多的共轭双键。全部叶绿素和几乎所有的类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中，与蛋白质以非共价键结合，一条肽链上可以结合若干色素分子，各色素分子间的距离和取向固定，有利于能量传递。类胡萝卜素与叶黄素能对叶绿素a,b起一定的保护作用。几类色素的吸收光谱不同，叶绿素a,b吸收红，橙，蓝，紫光，类胡萝卜素吸收蓝紫光，吸收率最低的为绿光。特别是藻红素和藻蓝素的吸收光谱与叶绿素的相差很大，这对于在海洋里生活的藻类适应不同的光质条件，有生态意义。
叶绿素a、b的吸收峰过程：叶绿体膜上的两套光合作用系统：光合作用系统一和光合作用系统二，（光合作用系统一比光合作用系统二要原始，但电子传递先在光合系统二开始）在光照的情况下，分别吸收680nm和700nm波长的光子（以蓝紫光为主，伴有少量红色光），作为能量，将从水分子光解过程中得到电子不断传递，（能传递电子得仅有少数特殊状态下的叶绿素a) 最后传递给 辅酶二NADP+。而水光解所得的氢离子则因为顺浓度差通过类囊体膜上的蛋白质复合体从类囊体内向外移动到基质，势能降低，其间的势能用于合成ATP，以供暗反应所用。而此时势能已降低的氢离子则被氢载体NADP+带走。一分子NADP+可携带两个氢离子，NADP +2e- +H+ =NADPH。还原性辅酶二 DANPH则在暗反应里面充当还原剂的作用。

电子传递链
集光复合体由大约200个叶绿素分子和一些肽链构成。大部分色素分子起捕获光能的作用，并将光能以诱导共振方式传递到反应中心色素。因此这些色素被称为天线色素。叶绿体中全部叶绿素b和大部分叶绿素a都是天线色素。另外类胡萝卜素和叶黄素分子也起捕获光能的作用，叫做辅助色素。
光系统Ⅰ（PSI）
能被波长700nm的光激发，又称P700。包含多条肽链，位于基粒与基质接触区和基质类囊体膜中。由集光复合体Ⅰ和作用中心构成。结合100个左右叶绿素分子、除了几个特殊的叶绿素为中心色素外外，其它叶绿素都是天线色素。三种电子载体分别为A0（一个chla分子）、A1（为维生素K1）及3个不同的4Fe-4S。
光系统Ⅱ（PSⅡ）
吸收高峰为波长680nm处，又称P680。至少包括12条多肽链。位于基粒于基质非接触区域的类囊体膜上。包括一个集光复合体、一个反应中心和一个含锰原子的放氧的复合体。D1和D2为两条核心肽链，结合中心色素P680、去镁叶绿素及质体醌。
细胞色素b6/f复合体可能以二聚体形成存在，每个单体含有四个不同的亚基。细胞色素b6（b563）、细胞色素f、铁硫蛋白、以及亚基Ⅳ（被认为是质体醌的结合蛋白）。

非循环电子传递链
非循环电子传递链过程大致如下：
电子从光系统2出发。
光系统2→初级接受者→质粒醌（Pq）→细胞色素复合体→质粒蓝素（含铜蛋白质，Pc）→光系统1→初级接受者→铁氧化还原蛋白（Fd）→NADP+还原酶（NADP+ reductase）
非循环电子传递链从光系统2出发，会裂解水，释出氧气，生产ATP与NADPH。
循环电子传递链
循环电子传递链的过程如下：
电子从光系统1出发。
光系统1→初级接受者→铁氧化还原蛋白（Fd）→细胞色素复合体→质粒蓝素（含铜蛋白质）（Pc）→光系统1
循环电子传递链不会产生氧气，因为电子来源并非裂解水。最后会生产出ATP。
非循环电子传递链中，细胞色素复合体会将氢离子打到类囊体里面。高浓度的氢离子会顺着高浓度往低浓度的地方流这个趋势，像类囊体外扩散。但是类囊体膜是双层磷脂膜，对于氢离子移动的阻隔很大，它只能通过一种叫做ATP合成酶的通道往外走。途中正似水坝里的水一般，释放它的位能。经过ATP合成酶时会提供能量、改变它的形状，使得ATP合成酶将ADP和磷酸合成ATP。
NADPH的合成没有如此戏剧化，就是把送来的电子与原本存在于基质内的氢离子与NADP+合成而已。
值得注意的是，光合作用中消耗的ATP比NADPH要多得多，因此当ATP不足时，相对来说会造成NADPH的累积，会刺激循环式电子流之进行。

光合磷酸化
P680接受能量后，由基态变为激发态（P680*），然后将电子传递给去镁叶绿素（原初电子受体），P680*带正电荷，从原初电子供体Z（反应中心D1蛋白上的一个酪氨酸侧链）得到电子而还原；
Z+再从放氧复合体上获取电子；氧化态的放氧复合体从水中获取电子，使水光解。2H2O→O2 + 2（2H+）+ 4e-
在另一个方向上去镁叶绿素将电子传给D2上结合的QA，QA又迅速将电子传给D1上的QB，还原型的质体醌从光系统Ⅱ复合体上游离下来，另一个氧化态的质体醌占据其位置形成新的QB。质体醌将电子传给细胞色素b6/f复合体，同时将质子由基质转移到类囊体腔。电子接着传递给位于类囊体腔一侧的含铜蛋白质体蓝素中的Cu2+，再将电子传递到光系统Ⅱ。
P700被光能激发后释放出来的高能电子沿着A0→ A1 →4Fe-4S的方向依次传递，由类囊体腔一侧传向类囊体基质一侧的铁氧还蛋白。最后在铁氧还蛋白-NADP还原酶的作用下，将电子传给NADP+，形成NADPH。失去电子的P700从PC处获取电子而还原。
以上电子呈Z形传递的过程称为非循环式光合磷酸化，当植物在缺乏NADP+时，电子在光系统内Ⅰ流动，只合成ATP，不产生NADPH，称为循环式光合磷酸化。
一对电子从P680经P700传至NADP+，在类囊体腔中增加4个H+，2个来源于H2O光解，2个由PQ从基质转移而来，在基质外一个H+又被用于还原
NADP+，所以类囊体腔内有较高的H+（pH≈5，基质pH≈8），形成质子动力势，H+经ATP合酶，渗入基质、推动ADP和Pi结合形成ATP。
ATP合酶，即CF1-F0偶联因子，结构类似于线粒体ATP合酶。CF1同样由5种亚基组成α3β3γδε的结构。CF0嵌在膜中，由4种亚基构成，是质子通过类囊体膜的通道。

固碳作用
植物细胞中的叶绿体。
固碳作用实质上是一系列的酶促反应。生物界有几种固碳方法，主要是卡尔文循环，但并非所有行光合作用的细胞都使用卡尔文循环进行碳固定，例如绿硫细菌会使用还原性三羧酸循环，绿曲挠菌会使用3-羟基丙酸途径，还有一些生物会使用核酮糖-单磷酸途径和丝氨酸途径进行碳固定。
场所：叶绿体基质
影响因素：温度，二氧化碳浓度
过程：不同的植物，固碳作用的过程不一样，而且叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境的适应的结果。固碳作用可分为C3,C4和CAM（景天酸代谢）三种类型（见下文）。三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的。

卡尔文原理
卡尔文循环，又称还原磷酸戊糖循环（以对应呼吸作用中的氧化磷酸戊糖途径）、C3循环（CO2固定的第一产物是三碳化合物）、光合碳还原还，是光合作用的暗反应的一部分。反应场所为叶绿体内的基光合作用（Photosynthesis），即光能合成作用，是植物、藻类和某些细菌，在可见光的照射下，利用光合色素，将二氧化碳（或硫化氢）和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）的生化过程。光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。循环可分为三个阶段： 羧化、还原和二磷酸核酮糖的再生。大部分植物会将吸收到的一分子二氧化碳通过一种叫二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一个五碳糖分子1，5-二磷酸核酮糖（RuBP）的第二位碳原子上。此过程称为二氧化碳的固定。这一步反应的意义是，把原本并不活泼的二氧化碳分子活化，使之随后能被还原。但这种六碳化合物极不稳定，会立刻分解为两分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸。后者被在光反应中生成的NADPH+H还原，此过程需要消耗ATP。产物是3-磷酸丙糖。后来经过一系列复杂的生化反应，一个碳原子将会被用于合成葡萄糖而离开循环。剩下的五个碳原子经一些列变化，最后在生成一个1，5-二磷酸核酮糖，循环重新开始。循环运行六次，生成一分子的葡萄糖。
总反应式为
6双磷酸核酮糖+6CO2+18ATP+12NADPH+12H+→6双磷酸核酮糖+C6H12O6+18ADP+18Pi+12NADP
或6CO2+18ATP+12NADPH+12H+→+C6H12O6+18ADP+18Pi+12NADP

作用植物
C3类植物
二战之后，美国加州大学伯利克分校的马尔文•卡尔文与他的同事们研究一种名叫Chlorella的藻，以确定植物在光合作用中如何固定CO2。
此时C14示踪技术和双向纸层析法技术都已经成熟，卡尔文正好在实验中用上此两种技术。他们将培养出来的藻放置在含有未标记CO2的密闭容器中，然后将C14标记的CO2注入容器，培养相当短的时间之后，将藻浸入热的乙醇中杀死细胞，使细胞中的酶变性而失效。接着他们提取到溶液里的分子。然后将提取物应用双向纸层析法分离各种化合物，再通过放射自显影分析放射性上面的斑点，并与已知化学成份进行比较。
卡尔文在实验中发现，标记有C14的CO2很快就能转变成有机物。在几秒钟之内，层析纸上就出现放射性的斑点，经与一直化学物比较，斑点中的化学成份是三磷酸甘油酸，是糖酵解的中间体。这第一个被提取到的产物是一个三碳分子， 所以将这种CO2固定途径称为C3途径，将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。后来研究还发现，CO2固定的C3途径是一个循环过程，人们称之为C3循环。这一循环又称卡尔文循环。
C3类植物，如米和麦，二氧化碳经气孔进入叶片后，直接进入叶肉进行卡尔文循环。而C3植物的维管束鞘细胞很小，不含或含很少叶绿体，卡尔文循环不在这里发生。
C4类植物
在20世纪60年代，澳大利亚科学家哈奇和斯莱克发现玉米、甘蔗等热带绿色植物，除了和其他绿色植物一样具有卡尔文循环外，CO2首先通过一条特别的途径被固定。
这条途径也被称为哈奇-斯莱克途径（Hatch-Slack途径），又称四碳二羧酸途径C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。在这种环境中，植物若长时间开放气孔吸收二氧化碳，会导致水分通过蒸腾作用过快的流失。所以，植物只能短时间开放气孔，二氧化碳的摄入量必然少。植物必须利用这少量的二氧化碳进行光合作用，合成自身生长所需的物质。
在C4植物叶片维管束的周围，有维管束鞘围绕，这些维管束鞘细胞含有叶绿体，但里面并无基粒或发育不良。在这里，主要进行卡尔文循环。
其叶肉细胞中，含有独特的酶，即磷酸烯醇式丙酮酸碳羧化酶，使得二氧化碳先被一种三碳化合物--磷酸烯醇式丙酮酸同化，形成四碳化合物草酰乙酸，这也是该暗反应类型名称的由来。这草酰乙酸在转变为苹果酸盐后，进入维管束鞘，就会分解释放二氧化碳和一分子丙酮酸。二氧化碳进入卡尔文循环，后同C3进程。而丙酮酸则会被再次合成磷酸烯醇式丙酮酸，此过程消耗ATP。
也就是说，C4植物可以在夜晚或气温较低时开放气孔吸收CO2并合成C4化合物，再在白天有阳光时借助C4化合物提供的CO2合成有机物。
该类型的优点是，二氧化碳固定效率比C3高很多，有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中，因为这是卡尔文循环的场所，而维管束鞘细胞则不含叶绿体。而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内，因为C4植物的卡尔文循环是在此发生的。

景天酸代谢植物
如果说C4植物是空间上错开二氧化碳的固定和卡尔文循环的话，那景天酸循环就是时间上错开这两者。行使这一途径的植物，是那些有着膨大肉质叶子的植物，如凤梨。这些植物晚上开放气孔，吸收二氧化碳，同样经哈奇-斯莱克途径将CO2固定。早上的时候气孔关闭，避免水分流失过快。同时在叶肉细胞中开尔文循环开始。这些植物二氧化碳的固定效率也很高。
藻类和细菌
真核藻类，如红藻、绿藻、褐藻等，和高等植物一样具有叶绿体，也能够进行产氧光合作用。光被叶绿素吸收，而很多藻类的叶绿体中还具有其它不同的色素，赋予了它们不同的颜色。
进行光合作用的细菌不具有叶绿体，而直接由细胞本身进行。属于原核生物的蓝藻（或者称“蓝细菌”）同样含有叶绿素，和叶绿体一样进行产氧光合作用。事实上，普遍认为叶绿体是由蓝藻进化而来的。其它光合细菌具有多种多样的色素，称作细菌叶绿素或菌绿素，但不氧化水生成氧气，而以其它物质（如硫化氢、硫或氢气）作为电子供体。不产氧光合细菌包括紫硫细菌、紫非硫细菌、绿硫细菌、绿非硫细菌和太阳杆菌等。

10.2.5发现历程
早期探索
直到18世纪中期，人们一直以为植物体内的全部营养物质，都是从土壤中获得的，并不认为植物体能够从空气中得到什么。1880年，美国科学家恩格尔曼（G.Engelmann,1809-1884）用水绵进行了光合作用的实验：把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气并且是黑暗的环境里，然后用极细的光束照射水绵。通过显微镜观察发现，好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近；如果上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则集中在叶绿体所有受光部位的周围。恩格尔曼的实验证明：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
植物利用阳光的能量，将二氧化碳转换成淀粉，以供植物及动物作为食物的来源。叶绿体由于是植物进行光合作用的地方，因此叶绿体可以说是阳光传递生命的媒介。经过关于光合作用的实验，可得结论：
⒈绿叶在光下可以制造淀粉，并释放氧气
⒉绿叶制造淀粉需要二氧化碳作为原料
⒊绿叶制造淀粉只能在有绿色的部分进行，此外水也是制造淀粉必须的原料
*淀粉遇碘液能变成蓝色
*氢氧化钠能吸收空气中的二氧化碳
起源探索
光合作用不是起源于植物和海藻，而是起源于细菌。
从这些进程中能够很明显地看出，无论是宿主生物体，还是共生细胞，它们都在光合作用。此“半植半兽”微生物在宿主和共生体细胞之间的快速转变可能在光合作用演化过程中起过关键作用，推动了植物和海藻的进化。虽然科学家还不能培养野生Hatena来完全研究清楚他的生命周期，但是这一阶段的研究可能会为搞清楚什么使得叶绿体成为细胞永久的一部分提供了一些线索。科学家认为，此生命现象导致海藻进化出一种吞噬细菌的方法，最终使海藻进化出自己的叶绿体来进行光合作用。然而，这一过程到底是怎样发生的，还是一个不解之谜。从此研究发现可以看出，光合作用不是起源于植物和海藻，而是最先发生在细菌中。正是因为细菌的有氧光合作用演化造成地球大气层中氧气含量的增加，从而导致复杂生命的繁衍达十亿年之久。在其他的实验中，冈本和井上教授尝试了喂给Hatena其他的海藻，想看看它是否会有同样的反应。但是，尽管它也吞噬了海藻，却没有任何改变的过程。这说明在这两者之间存在着某种特殊的关系。判断出这种关系是否是基因决定的将是科学家需要解决的下一个难题。
光合作用的基因可能同源，但演化并非是一条从简至繁的直线科学家罗伯持•布来肯细普曾在《科学》杂志上发表报告说，我们知道这个光合作用演化来自大约25亿年前的细菌，但光合作用发展史非常不好追踪，且光合微生物的多样性令人迷惑，虽然有一些线索可以将它们联系在一起，但还是不清楚它们之间的关系。为此，布来肯细普等人通过分析五种细菌的基因组来解决部分的问题。他们的结果显示，光合作用的演化并非是一条从简至繁的直线，而是不同的演化路线的合并，靠的是基因的水平转移，即从一个物种转移到另一个物种上。通过基因在不同物种间的“旅行”从而使光合作用从细菌传到了海藻，再到植物。布来肯细普写道：“我们发现这些生物的光合作用相关基因并没有相同的演化路径，这显然是水平基因转移的证据。”他们利用BLAST检验了五种细菌：蓝绿藻、绿丝菌、绿硫菌、古生菌和螺旋菌的基因，结果发现它们有188个基因相似，而且，其中还有约50个与光合作用有关。它们虽然是不同的细菌，但其光合作用系统相当雷同，他们猜测光合作用相关基因一定是同源的。但是否就是来自Hatena，还有待证实。然而，光合作用的演化过程如何？为找到此答案，布来肯细普领导的研究小组利用数学方法进行亲缘关系分析，来看看这5种细菌的共同基因的演化关系，以决定出最佳的演化树，结果他们测不同的基因就得出不同的结果，一共支持15种排列方式。显然，它们有不同的演化史。他们比较了光合作用细菌的共同基因和其它已知基因组的细菌，发现只有少数同源基因堪称独特。大多数的共同基因可能对大多数细菌而言是“日常”基因。它们可能参加非光合细菌的代谢反应，然后才被收纳成为光合系统的一部分。


10.2.6影响条件
光照：光合作用是一个光生物化学反应，所以光合速率随着光照强度的增加而加快。但超过一定范围之后，光合速率的增加变慢，直到不再增加。光合速率可以用CO2的吸收量来表示，CO2的吸收量越大，表示光合速率越快。
二氧化碳：CO2是绿色植物光合作用的原料，它的浓度高低影响了光合作用暗反应的进行。在一定范围内提高CO2的浓度能提高光合作用的速率，CO2浓度达到一定值之后光合作用速率不再增加，这是因为光反应的产物有限。
温度：温度对光合作用的影响较为复杂。由于光合作用包括光反应和暗反应两个部分，
光反应主要涉及光物理和光化学反应过程，尤其是与光有直接关系的步骤，不包括酶促反应，因此光反应部分受温度的影响小，甚至不受温度影响；而暗反应是一系列酶促反应，明显地受温度变化影响和制约。
当温度高于光合作用的最适温度时，光合速率明显地表现出随温度上升而下降，这是由于高温引起催化暗反应的有关酶钝化、变性甚至遭到破坏，同时高温还会导致叶绿体结构发生变化和受损；高温加剧植物的呼吸作用，而且使二氧化碳溶解度的下降超过氧溶解度的下降，结果利于光呼吸而不利于光合作用；在高温下，叶子的蒸腾速率增高，叶子失水严重，造成气孔关闭，使二氧化碳供应不足，这些因素的共同作用，必然导致光合速率急剧下降。当温度上升到热限温度，净光合速率便降为零，如果温度继续上升，叶片会因严重失水而萎蔫，甚至干枯死亡。

矿质元素：矿质元素直接或间接影响光合作用。例如，N是构成叶绿素、酶、ATP的化合物的元素，P是构成ATP的元素，Mg是构成叶绿素的元素。

水分：水分既是光合作用的原料之一，又可影响叶片气孔的开闭，间接影响CO2的吸收。缺乏水时会使光合速率下降。
大气电场：大气电场作为一个新发现的光合作用调节因子正在生产中得到应用。
正向的大气电场促进植物的光合作用，降低光饱和点；而负向的大气电场则促进呼吸作用。人工模拟大气电场变化的空间电场用于植物的光合作用调控，也用于高甜度水果化萝卜的生产工艺中。空间电场与二氧化碳增补相结合能促进植物生长和根菜类蔬菜甜度的增加。空间电场调控植物生长是空间电场生物效应的一个重要方面。

10.2.7实际应用
研究课题
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
⑴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。
提高农作物产量有多种途径，其中之一是提高作物光合作用效率，而如何提高则是一个世界难题，许多发达国家开展了多年研究，但至今未见成功的报道。
那中元开发的GPIT技术率先解决了这一难题，据西藏、云南、山东、黑龙江、吉林等省、自治区试验结果，使用GPIT技术，不同作物的光合作用效率可分别提高50%至400%以上。
云南省西北部的迪庆藏族自治州中甸高原坝区海拔3276米，玉米全生育期有效积温493℃，不到世界公认有效积温最低极限的一半；玉米苗期最低气温零下5.4℃，地表最低气温零下9.5℃。但使用GPIT技术试种的玉米仍生长良好，获得每亩499公斤的高产。
1999年在海拔3658米的拉萨试种的玉米，单株最多长出八穗，全部成熟，且全是高赖氨酸优质玉米。全国高海拔地区和寒冷地区的试验示范表明，应用GPIT技术可使作物的生育期大为缩短，小麦平均缩短7至15天，水稻平均缩短10至20天，玉米平均缩短30至40天。
GPIT技术还解决了农作物自身抗性表达，高抗根、茎、叶多种病害的世纪难题。1999年在昆明市官渡区进行了百亩小麦连片对照试验，未使用GPIT技术的小麦三次施用农药，白粉病仍很严重；而应用GPIT技术处理的百亩小麦，不用农药，基本不见病株。
⑵模拟大气电场的空间电场在提高温室内作物、大田作物的光合效率方面具有应用价值。空间电场生物效应之一是植物在空间电场作用下能快速吸收二氧化碳并提高根系的呼吸强度。大气电场防病促生理论、模拟大气电场变化的空间电场在农业生产中一般用来解决弱光生理障碍和加快二氧化碳的同化速率。在空间电场环境中，增补二氧化碳可获得高的生物产量。
⑶ 二氧化碳捕集技术，即光碳核肥，是由南阳东仑生物光碳科技有限公司生产的产品，
世界第一例可以大面积推广的增加植物光合作用的技术，该技术可以有效的增加作物周围的二氧化碳浓度，增加植物的光合作用，同时抑制夜间的光呼吸，从而达到作物高产。
实际意义
⒈一切生物体和人类物质的来源（所需有机物最终由绿色植物提供）
⒉一切生物体和人类能量的来源（地球上大多数能量都来自太阳能）
⒊一切生物体和人类氧气的来源（使大气中氧气、二氧化碳的含量相对或绝对稳定）

10.2.8实验方法
分析
阳光
水+二氧化碳→→氧气+有机物（储存有能量）
叶绿体
设计
光合作用是绿色植物在光下把二氧化碳和水合成有机物（淀粉等），同时放出氧气的过程。本实验应用对比的方法，使学生认识：⑴绿叶能制造淀粉；⑵绿叶必须在光的作用下才能制造出淀粉。
器材
天竺葵一盆、烧杯、锥形瓶、酒精灯、三脚架、石棉网、棉絮、镊子、白瓷盘、酒精、碘酒、厚一些的黑纸、曲别针。
步骤
⒈将天竺葵放在黑暗处一二天，使叶内的淀粉尽可能多地消耗掉。
⒉第三天，取出放在黑暗处的天竺葵，选择几片比较大、颜色很绿的叶子，用黑纸将叶的正反面遮盖。黑纸面积约等于叶片面积的二分之一，正反面的黑纸形状要一样，并且要对正，用曲别针夹紧（如图）。夹好后，把天竺葵放在阳光下晒4～6小时。
⒊采下一片经遮光处理的叶和另一片未经遮光处理的叶（为了便于区别，可使一片叶带叶柄，另一片叶不带叶柄），放在沸水中煮3分钟，破坏它们的叶肉细胞。
⒋把用水煮过的叶子放在装有酒精的锥形瓶中（酒精量不超过瓶内容积的二分之一），瓶口用棉絮堵严。将锥形瓶放在盛着沸水的烧杯中，给酒精隔水加热（如图），使叶绿素溶解在酒精中。待锥形瓶中的绿叶已褪色，变成黄白色时，撤去酒精灯，取出叶片。把叶片用水冲洗后放在白瓷盘中。
⒌将叶片展开铺平，用1∶10的碘酒稀释液，均匀地滴在二张叶片上。过一会儿可以观察到：受到阳光照射的叶子全部变成蓝色；经遮光处理过的叶子，它的遮光部分没变蓝，只有周围受光照射的部分变蓝。由此可以说明，绿叶能制造淀粉，绿叶只有在光的照射下才能制造出淀粉。
注意
⒈碘的浓度过大时，叶片的颜色不显蓝，而显深褐色。对存放时间过久的碘酒，因酒精蒸发使碘的浓度增大，可适当多加一些水稀释。
⒉酒精燃点低，一定要在烧杯中隔水加热，千万不要直接用明火加热，以免着火。
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧的过程。我们每时每刻都在吸入光合作用释放的氧。我们每天吃的食物，也都直接或间接地来自光合作用制造的有机物。

10.3光合作用的思考

10.3.1光合作用的概括
通过上文光合作用的介绍，我们进一步进行概括：
光合作用是绿色植物将来自太阳的能量转化为化学能(糖)的过程。生态系统的“燃料”来自太阳能。绿色植物在光合作用中捕获光能，并将其转变为碳水化合物存储化学能。然后能量通过食草动物吃植物和食肉动物吃食草动物这样的过程，在生态系统的物种间传递。这些互动形式组成了食物链。
光合作用的化学反应式：
12H2O + 6CO2+ 阳光 → （与叶绿素产生化学作用） C6H12O6（葡萄糖） + 6O2+ 6H2O
上式中等号两边的水不能抵消，虽然在化学上式子显得很特别。原因是左边的水，是植物吸收所得，而且用于制造氧气和提供电子和氢离子。而右边的水分子的氧原子则是来自二氧化碳。为了更清楚地表达这一原料产物起始过程，人们更习惯在等号左右两边都写上水分子。有时会在CO2和右边的H2O的氧原子上打星号，表示右边的水分子的氧原子来自二氧化碳。(是由同位素追踪法得来)
其本质就是一个能量转化过程：光能→电能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能
其化学反应过程可以概括如下：
全部叶绿素和几乎所有的类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中，与蛋白质以非共价键结合。一条肽链上可以结合若干色素分子，各色素分子间的距离和取向固定，有利于能量传递。集光复合体由大约200个叶绿素分子和一些肽链构成。大部分色素分子起捕获光能的作用，并将。因此这些色素被称为天线色素。叶绿体中全部叶绿素b和大部分叶绿素a都是天线色素。另外类胡萝卜素和叶黄素分子也起捕获光能的作用，叫做辅助色素。
光合作用系统由多种色素组成（如叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素等）。既拓宽了光合作用的作用光谱，其他的色素也能吸收过度的强光而产生所谓的光保护作用。
在此系统里，当光子打到系统里的色素分子时，光能以诱导共振方式传递到反应中心色素为止。
反应中心是由叶绿素a及特定蛋白质所组成。蛋白质的种类决定了反应中心吸收之波长。反应中心有两种：光系统一和光系统二。光系统一吸收光谱于700nm达到高峰，系统二则是680nm为高峰。反应中心吸收了特定波长的光线后，叶绿素a激发出了一个电子，就可以产生电子传递链以及能量转移。反应中心的特定蛋白质也随后进行一系列反应。最终，产生了葡萄糖。
光合作用的产物是糖。这个糖的组成成份为：C6H12O6。
仅仅从分子组成来看，就是6个水分子和6个C原子。它的空间结构为：6个C原子总体呈近似直水平线排列（但每两个C原子的连线与总队列的直线都呈一定的角度），其中前5个C原子在的垂直方向的上边和下边向分别连接着OH组合体和H原子，第六个C原子分别连接着O和H原子，在第一个C原子的左边还连接着一个H原子。

10.3.2光合作用的思考（一）---重新审视光合作用

我们是否可以这样理解光合作用：
光合作用其实也是一种化学反应。来自于不同化合物的6个水分子和6个C原子，在经过一系列动作：打破原来组合体的界限和束缚、重新排列组合，把它们再次“粘”在一起，形成新的化合物：葡萄糖。
在这一系列的动作中，原子数量没有变化。变化的只是原子的空间位置。那么，现在的问题就来了，太阳的能量储藏在哪? 科学家告诉我们，更多的能量以化学能的形式被储藏到葡萄糖中。当葡萄糖被分解时，化学能就被释放出来，为生物体的活动提供能量。那么，化学能以什么形式释放呢？化学能又以什么形式存在呢？化学能的载体是什么？经过光合作用，能量是增加了还是减少了？“甜”味从何而来？我们怎样感到了甜味？
另外，我们可以考虑到，6个水分子和6个C原子可以组成各种各样的空间结构，（比如：6个C原子组成一个等六边形，然后，每个C原子上“粘”上一个水分，这种结构，是一种完美的空间对称结构），为何所有不同大小、不同形状的各类植物，大多形成葡萄糖或淀粉这样固定几种空间结构，却没有形成更多形式的空间结构呢？
或许，要得到答案，还必须重新来审视光合作用的详细过程。
从上文可以看出，光合作用不能自动完成，需要在太阳光的激发下，才开始进行。光能以诱导共振方式传递到反应中心色素，被反应中心的由叶绿素a及特定蛋白质所吸收（就像前文中猜测：光经过视网膜的共振放大，会产生一个刺激信号，经过视神经，传递到大脑，然后在大脑中形成一个感应光点，多个光点，就描绘出物体的轮廓，我们就形成了视觉）。这些“放大”的能量用来打破原来的分子结构，释放H、O、C等相关的原子，为下一步的重新聚合提供了物质基础。
而在原子重新聚合时，必然有一个必然的规律在起作用，才能千万亿亿次的聚合中，形成固定的产品。那么，它们遵循什么规律呢？