初中生物 21 光合作用吸收二氧化碳释放氧气

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光合作用的探究历程

海尔蒙特的柳树实验：17世纪，比利时科学家海尔蒙特把一棵2.5千克的柳树苗种在装有90千克土壤的木桶里，只浇水。5年后，柳树质量增加了80多千克，而土壤只减少了不到100克。海尔蒙特认为柳树增加的质量主要来源于水，虽然他忽略了空气等其他因素对柳树生长的影响，但该实验开创了定量研究植物生长与环境关系的先河。

普利斯特利的实验：18世纪，英国科学家普利斯特利通过实验发现，将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭；将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内，小鼠也不容易窒息而死。他得出结论：植物可以更新因蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气，但当时他并不知道更新空气的成分是什么。

英格豪斯的实验：荷兰科学家英格豪斯通过重复普利斯特利的实验发现，只有在光照下，绿色植物才能更新空气，并且只有植物的绿叶部分在光下才能更新空气，从而证明了光照是光合作用的必要条件。

萨克斯的实验：19世纪，德国科学家萨克斯通过半叶法实验证明了光合作用的产物除了氧气外，还有淀粉。他把绿色叶片放在暗处几小时，目的是消耗叶片中的淀粉，然后一半曝光，一半遮光，一段时间后，用碘液处理叶片，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半没有颜色变化，从而证明了光合作用产生了淀粉。

恩格尔曼的实验：19世纪，美国科学家恩格尔曼用水绵和好氧细菌进行实验，将载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵，发现好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近；如果将临时装片暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围。该实验证明了氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所，且光合作用需要光。

光合作用吸收二氧化碳的实验

实验原理：氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳，而清水不能吸收二氧化碳。通过对比在有无二氧化碳的环境中，植物的光合作用情况，来证明光合作用需要二氧化碳。

实验步骤：取两套装置，甲装置中放入氢氧化钠溶液，乙装置中放入等量的清水，两套装置中都放入相同的绿色植物，并且都用透明塑料袋密封好，放在光照充足的地方一段时间后，分别从两套装置中取出一片叶子，进行脱色处理，然后用碘液检验叶片中是否含有淀粉。

实验结果：甲装置中的叶片经碘液检验后不变蓝，说明甲装置中的植物没有进行光合作用产生淀粉；乙装置中的叶片经碘液检验后变蓝，说明乙装置中的植物进行了光合作用产生了淀粉。由此证明了光合作用需要二氧化碳作为原料。

光合作用释放氧气的实验

实验原理：氧气具有助燃性，能够使带火星的木条复燃。通过收集植物在光合作用下产生的气体，并用带火星的木条进行检验，来证明光合作用释放氧气。

实验步骤：将金鱼藻等水生植物放在盛有清水的大烧杯中，用漏斗罩住金鱼藻，在漏斗的颈部套上一个充满水的试管，将该装置放在阳光下照射一段时间后，可观察到试管内有气泡产生，待试管内收集到一定量的气体后，将带火星的木条伸进试管内。

实验结果：带火星的木条复燃，证明光合作用产生了氧气。

光合作用的实质和意义

实质：光合作用的实质是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能量的有机物，并且释放出氧气的过程。从物质变化角度看，是将简单的无机物转化为复杂的有机物；从能量变化角度看，是将光能转化为化学能储存在有机物中。

意义：

为生物提供食物和能量：绿色植物通过光合作用制造的有机物，不仅为自身的生长、发育和繁殖提供了物质基础，也是生物圈中其他生物的食物来源。这些有机物中的化学能为生物的生命活动提供了能量，维持了生物的生存和发展。

维持碳 - 氧平衡：光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，而生物的呼吸作用、燃料的燃烧等过程则消耗氧气，产生二氧化碳。光合作用对于维持大气中二氧化碳和氧气的相对平衡，防止温室效应加剧等方面起着至关重要的作用，对维持生物圈的生态平衡具有重要意义。

光合作用吸收二氧化碳释放氧气是地球上最重要的生理过程之一，它为地球上几乎所有的生命活动提供了物质基础和能量来源，对维持地球的生态平衡和生物的生存发展都有着不可替代的作用。

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