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从一粒种子到万颗粮食,光合作用的神奇之旅!

来源:科普中国网 发布时间:2024-11-19 

       看着农田里人们忙碌的身影,你可能会随口背出这句诗:“春种一粒粟,秋收万颗子。”

       那么,你有没有想过这样一个问题:一粒小小的种子,怎么能变出那么多粮食呢?

       其实,早在400年前,有些人就思考过这个问题。很早的时候,有学者认为,植物不断生长,重量也不断增加,增加的那部分,应该就是植物吸收的水。

       你肯定会抢着回答:不能。的确,我们都知道,种庄稼很辛苦,要播种、浇水、松土、施肥、除杂草……付出很多辛勤的劳动,庄稼才能长得好,一粒种子才有可能变成很多粮食。

       那么,植物生长的“魔法”到底是什么呢?

       为了破解植物生长的“魔法”,科学家们做了大量科学实验,经过100多年的不断研究,终于在1771年发现了绿色植物的光合作用。原来,绿色植物在光的照射下,会通过气孔吸收二氧化碳,放出氧气。

       1804年,一位科学家通过实验,证明水也参与了绿色植物的光合作用。

       那么,除了二氧化碳和水,还有什么参与了光合作用?光合作用的产物除了氧气,还有什么呢?

       又经历了60年的科学研究,1864年,一位德国学者观测到叶片里有一个小小的“化工厂”。

       原来,叶片细胞中有一种叫作叶绿体的结构,在光照的作用下,叶绿体中竟然有糖和淀粉的积累。要知道,它们都是植物生长离不开的营养物质。

       哇,原来光合作用就是植物生长的“魔法”!

       后来,科学家进一步研究发现,光合作用发生的场所是叶绿体,原料是二氧化碳和水(它们都属于无机物),能源是阳光,产物是氧气和碳水化合物(糖或淀粉)等有机物,正是这些有机物构成了植物的躯体。

       你看,这样的科学发现是多么不容易啊!科学家们花费了很多年的时间,才对光合作用有了一个初步的认识,知道了光合作用的基本原理。

光合作用真是太神奇了,它是地球上最重要的化学反应,对生物界和农业生产具有重大作用。可以说,拥有叶绿体的众多绿色植物,是世界上最庞大的绿色化工厂,它们从种子萌发开始,依靠光合作用,使根、茎、叶不断生长,直到开花、结果,最后形成多种多样的种子。这些植物的产物,一部分作为农产品,满足了我们的需要。

       你可能想不到,科学家发现,农作物的干物质有90%~95%都来自光合作用。因此,提高农作物的光合作用效率,是获得农业丰收的关键所在。

经过多年研究,科学家们找到了一些好办法。你可能也想到了,要提高农作物的光合作用效率,当然要让农作物多一些。对,这的确是一个好办法,科学家们把这种方法叫作合理密植,就是在种植农作物的时候,行与行之间、株与株之间,距离都要合理,密度要适当。这样,每株农作物都能充分接受阳光,有利于光合作用的发生。

       顺着这个思路,你可能会想,还有一个好办法,就是让农作物多晒太阳。光合作用的能源的确是阳光,那么,是不是阳光越充足越有利于农作物的生长呢?

       不是的。科学家们研究发现,有些农作物属于阳生植物,比如水稻、玉米、向日葵等,它们进行光合作用时需要较强的光照,也就是说,想让它们长得好,就要把它们种在阳光充足的地方;有些农作物属于阴生植物,比如胡椒、人参,它们进行光合作用时不需要太强的光照,想让它们长得好,就要把它们种植在光照不太强的地方。

        科学家们还发现,不同颜色的光对农作物光合作用有不同的影响。在能量相等的情况下,红光和蓝紫光有利于提高绿色植物的光合作用效率,而黄绿光不利于提高光合作用效率。而且,不同颜色的光对光合作用产物的成分也有影响:在蓝紫光照射下,光合作用产物中蛋白质和脂肪的含量较多;在红光照射下,光合作用产物中糖类的含量较多。所以,人们可以用不同颜色的光进行人工光照,或者用不同颜色的塑料薄膜搭建大棚,来调节农作物生产。

       对了,是二氧化碳,因为它是光合作用的原料嘛。但是,二氧化碳的浓度越高越好吗?

       也不是。科学家们发现,**二氧化碳到了一定浓度以后,再给农作物“吸”更多的二氧化碳,光合作用效率反而降低了。**所以,种植农作物的时候,可以使用二氧化碳发生器,让二氧化碳保持合适的浓度,这样有助于提高农作物的光合作用效率。

       还有一点你可能没想到,就是合理施肥。因为光合作用中,糖和淀粉的积累还需要氮、磷、钾等矿质元素,所以,种植农作物时合理施肥,也有利于提高农作物的光合作用效率。

       以上这些好办法,已经在农业生产中被广泛使用了。随着农业科技的发展,科学家们研究发现了更多的好办法,提高农作物的产量。