光合作用是指植物、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,将二氧化碳和水转化为有机物,并释放出氧气的生化过程。生态因子是指环境要素中对生物起作用的因子,生态因子中,对生物生存不能缺少的环境要素称为生存条件,所有生态因子构成生物的生态环境。其影响绿色植物光合作用的主要生态因子如下:
(1)大气生态因子
大气中的CO2是光合作用的原料,植物通过光合作用将CO2转化为有机物。其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,因为光反应的产物有限。
(2)光因子
光是光合作用能量的来源,影响细胞分裂,适宜的光照能促进细胞的生长和分化,促进组织和器官的分化,制约着器官的生长和发育速度。照在植物叶片上的光,约70%被叶子吸收,20%被叶面反射,通过叶片透射的光约10%。光对植物光合作用的的影响包括以下3个方面:
①光质:绿色植物吸收的光进行光合作用,主要是蓝紫光和红橙光。
②光照强度:在一定光照强度范围内,随着光照强度的增加,植物的光合作用增强。超过此范围,植物的光合作用不会增强,甚至会降低,对植物造成伤害。
③光照时间:在其他条件满足的情况下,植物光合作用随着光照时间的延迟,光合作用也延长。
(3)温度因子
光合作用是在一定酶的参与下完成,酶的活性与温度有着直接关系。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。其高温的影响如下:
①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,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。
②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。
③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,导致光合速率急剧下降。