光合作用是绿色植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物并释放氧气的过程,核心在于光反应和暗反应两个阶段,涉及光合色素、光系统及电子传递链的协同作用。
植物光合作用的关键步骤中,聚光色素(如叶绿素和类胡萝卜素)通过吸收光能并传递给反应中心,驱动原初反应,完成光能到电能的转换。光反应发生在类囊体膜上,分为光反应和光合磷酸化,产生ATP与NADPH;暗反应(卡尔文循环)则在叶绿体基质中利用这些能量将二氧化碳固定为糖类。光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)通过分工协作,前者补充ATP和NADPH,后者催化水的裂解以提供电子和氧气。
光合作用效率受内外因素影响。内部因素如叶龄和生育期中,成熟叶片的叶绿素含量更高,光合速率更快;外部环境方面,光照强度与光谱成分显著左右效率——强光下光合增强,而蓝光与红光更易被吸收利用。现代植物虽能吸收大量二氧化碳,但受城市化和工业化影响,大气二氧化碳浓度仍持续上升。
理解光合作用的分子机制与影响因素,不仅能揭示其在生态循环中的核心作用,也为提升农业产量及碳减排策略提供科学依据。