第二章綠色植物(二)

1、向日葵向日原理及仿生學(xué)應(yīng)用向日葵向日原理及仿生學(xué)應(yīng)用所有綠色植物都有向光性（向日性）所有綠色植物都有向光性（向日性）原因：原因： 利用更多的太陽光進(jìn)行光合作用利用更多的太陽光進(jìn)行光合作用其中，向日葵的向光性最強(qiáng)，最明顯其中，向日葵的向光性最強(qiáng)，最明顯一、向日葵向日現(xiàn)象一、向日葵向日現(xiàn)象1、從發(fā)芽到花盤盛開之前,的確是向日，其葉子和花盤在白天追隨太陽從東轉(zhuǎn)上再向西。晚上，向日葵的花盤又慢慢回復(fù)。2、花盤一旦盛開后，逐漸形成子房乃至瓜子，花盤較重，下垂比較厲害，就不再向日轉(zhuǎn)動(dòng)，而是固定朝向東南方。二、向日葵向日原理二、向日葵向日原理1、由花盤下面的莖部生長素決定這種生長素有兩個(gè)特點(diǎn)：1）刺激細(xì)胞快

2、速分裂、繁殖，促進(jìn)向日葵的生長發(fā)育；2）這類生長素的作用會(huì)受到光的抑制。所以向日葵背光的一面長得比向光的一面快，莖便托著向日葵的花盤，朝太陽的方向彎曲，隨著太陽的空中的移動(dòng)，感覺向日葵的花就好像老跟著太陽轉(zhuǎn)似的。 在太陽落山后，生長素重新分布，又使向日葵慢慢地轉(zhuǎn)回起始位置，也就是東方。但是此中生長素的成分至今未研究明白但是此中生長素的成分至今未研究明白2、由花盤下面的莖部生長素決定1）向日葵的莖桿內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松，像塑料泡沫，充滿水分。 莖稈下面部分粗壯，表皮厚實(shí)堅(jiān)硬 上面部靠近頂端部分比較細(xì)小，表皮薄而細(xì)嫩。 向日葵向光面正對太陽，溫度高，莖桿水分蒸發(fā)較快，發(fā)生萎縮，向日葵則向太陽傾斜。太陽方位

3、改變，向日葵向光面隨之改變，莖桿的萎縮面也跟著改變，向日葵的朝向自然也就改變了。2）花盤長大變重后，水分蒸發(fā)造成莖的萎縮產(chǎn)生的力量不足以將花盤帶動(dòng)時(shí)，花盤就只能朝一個(gè)方向了。3）同時(shí)，東方（東南方）日照時(shí)間比西方長，溫度較高，向日葵莖桿上部向東一面水分蒸發(fā)較多，萎縮程度較高，易于向東方彎曲，太陽從東邊出來時(shí)，花盤朝東邊下垂，就只能始終固定在一個(gè)方向了。三、仿生應(yīng)用三、仿生應(yīng)用1、仿生向日葵、仿生向日葵 -聚光太陽能發(fā)電聚光太陽能發(fā)電麻省理工學(xué)院研究人員發(fā)現(xiàn)，重新排列太陽能發(fā)電的鏡子或定日鏡，排列成類似螺旋形模式，就像向日葵表面，他們可以使這種模式的“陰影”減少20，同時(shí)提高潛在的發(fā)電量。這種向

4、日葵啟發(fā)的模式，可以實(shí)現(xiàn)更緊湊的布局，最大限度地減少定日鏡相鄰鏡面的遮光和擋光。 該論文發(fā)表于太陽能（Solar Energy）雜志上，最近已經(jīng)申請了專利。三、仿生應(yīng)用三、仿生應(yīng)用本課題在現(xiàn)有跟蹤技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種新的跟蹤思想向日葵式仿生太陽能跟蹤，即仿照向日葵的向陽原理，設(shè)計(jì)了一種多平行軸的跟蹤結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)太陽能的跟蹤。2、一種基于向日葵向陽原理的仿生日光跟蹤系統(tǒng)一種基于向日葵向陽原理的仿生日光跟蹤系統(tǒng)3、仿生向日葵機(jī)器人仿生向日葵機(jī)器人由四個(gè)光敏電阻、兩個(gè)伺服馬達(dá)和一個(gè)RCU為主要部件組成。光敏電阻用來獲取周圍的光值,然后依靠線路傳輸給RCU并進(jìn)行控制判斷。完成判斷后,利用充電電池提供動(dòng)

5、能,伺服馬達(dá)提供動(dòng)力,以馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)花桿。4、一種仿生機(jī)器人、一種仿生機(jī)器人“向日葵向日葵”太陽能發(fā)電站太陽能發(fā)電站 （專利號：201210255279 ） 本發(fā)明公開了一種仿生機(jī)器人“向日葵”太陽能發(fā)電站，包括太陽能板、電機(jī)、充電電池、控制電路裝置，包括一移動(dòng)裝置連接一固定件、固定件上端設(shè)第一電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸接太陽能板，在太陽能板上還設(shè)一火焰檢測裝置、光度檢測裝置，控制電路裝置通過導(dǎo)線與火焰檢測裝置、光度檢測裝置連接，所述移動(dòng)裝置包括移動(dòng)輪、第二電機(jī)。本發(fā)明具有向陽性，提高了太陽能的轉(zhuǎn)換效率。5、基于向日葵追光系統(tǒng)的太陽傘的設(shè)計(jì)、基于向日葵追光系統(tǒng)的太陽傘的設(shè)計(jì) 基于向日葵追光系統(tǒng)的太陽傘是

6、一種集風(fēng)扇、照明、流水燈、液晶顯示溫度時(shí)間于一身，方便用戶遮陽乘涼的裝置。 基于向日葵追光系統(tǒng)的太陽傘主要由傘體和控制箱兩部分組成，傘體上裝有能量轉(zhuǎn)換模塊，向日葵追光式太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能并加以儲(chǔ)存；控制箱內(nèi)裝有單片機(jī)自動(dòng)控制模塊、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速智能控制模塊、液晶顯示模塊、LED燈和流水燈模塊四大模塊，為用戶生活提供方便。仿生學(xué)仿生學(xué)源于生命的靈感源于生命的靈感信息（感覺）仿生信息（感覺）仿生結(jié)構(gòu)（力學(xué)）仿生結(jié)構(gòu)（力學(xué)）仿生控制仿生控制仿生擬態(tài)仿生擬態(tài)仿生化學(xué)仿生化學(xué)仿生是研究與模擬生物體中酶的催化作用、生物膜的選擇性、通透性、生物大分子或其類似物的分析和合成等。例如，在搞清森林害蟲舞毒蛾

7、性引誘激素的化學(xué)結(jié)構(gòu)后，合成了一種類似有機(jī)化合物，在田間捕蟲籠中用千萬分之一微克，便可誘殺雄蟲；分子仿生分子仿生是研究與模仿生物電器官生物發(fā)光、肌肉直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能等生物體中的能量轉(zhuǎn)換過程。能量仿生能量仿生整體仿生（生物計(jì)算機(jī)）整體仿生（生物計(jì)算機(jī)）綠色植物是綠色植物是生物圈中有機(jī)物的制造者生物圈中有機(jī)物的制造者光合作用光合作用綠色植物通過光合作用制造有機(jī)物綠色植物通過光合作用制造有機(jī)物 綠色植物利用光提供的能量，在綠色植物利用光提供的能量，在葉綠體中合成了淀粉等有機(jī)物，葉綠體中合成了淀粉等有機(jī)物，并且把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，儲(chǔ)存并且把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，儲(chǔ)存在有機(jī)物中這個(gè)過程就是人們常在有

8、機(jī)物中這個(gè)過程就是人們常說的光合作用（光合作用）。說的光合作用（光合作用）。一、光合作用的場所是葉綠體一、光合作用的場所是葉綠體三、光合作用利用二氧化碳和水為原料三、光合作用利用二氧化碳和水為原料 水是植物的根吸收的，通過木質(zhì)部的導(dǎo)管水是植物的根吸收的，通過木質(zhì)部的導(dǎo)管運(yùn)輸?shù)竭M(jìn)行光合作用的細(xì)胞運(yùn)輸?shù)竭M(jìn)行光合作用的細(xì)胞 二氧化碳從氣孔進(jìn)入細(xì)胞；有機(jī)物通過韌二氧化碳從氣孔進(jìn)入細(xì)胞；有機(jī)物通過韌皮部的篩管運(yùn)輸?shù)街参矬w其他部位。皮部的篩管運(yùn)輸?shù)街参矬w其他部位。二、光合作用產(chǎn)生氧氣二、光合作用產(chǎn)生氧氣 雖然在冬天北方的大多數(shù)綠色植物雖然在冬天北方的大多數(shù)綠色植物不進(jìn)行光合作用了，但是南方的植不進(jìn)行光合作

9、用了，但是南方的植物仍然可以通過光合作用制造氧氣。物仍然可以通過光合作用制造氧氣。生物圈是一個(gè)整體，大氣在不停地生物圈是一個(gè)整體，大氣在不停地運(yùn)動(dòng)，氧氣可以從含量多的地方向運(yùn)動(dòng)，氧氣可以從含量多的地方向含量少的地方擴(kuò)散。因此，盡管到含量少的地方擴(kuò)散。因此，盡管到了冬天，北方的人們也沒有缺氧的了冬天，北方的人們也沒有缺氧的感覺。感覺。四、光合作用的意義四、光合作用的意義有機(jī)物為自身及其它生物提供能有機(jī)物為自身及其它生物提供能量（分解）量（分解）影響光合作用的因素及應(yīng)用影響光合作用的因素及應(yīng)用內(nèi)因：內(nèi)因：外因：外因：光（強(qiáng)度、光質(zhì)）光（強(qiáng)度、光質(zhì)） CO2濃度濃度溫度溫度礦質(zhì)元素礦質(zhì)元素水分水分

10、酶的種類、數(shù)量酶的種類、數(shù)量葉面指數(shù)（疏密）葉面指數(shù)（疏密） 、影響光合作用的內(nèi)部因素、影響光合作用的內(nèi)部因素 不同部位的葉片光合速率不同，幼葉低、成熟葉高，老葉又低。 葉綠素含量與光合速率密切相關(guān)，在一定范圍內(nèi)，光合速率隨葉綠素含量的增加而增加，但超出該范圍就沒有作用了，因此時(shí)葉綠素已多余，光反應(yīng)已不是限制因素。 葉片 疏密適中 1、光、光光照強(qiáng)度：光照強(qiáng)度：一定范圍內(nèi)，光合速率一定范圍內(nèi)，光合速率 隨隨 光強(qiáng)的升高而增大。光強(qiáng)的升高而增大。光質(zhì)：光質(zhì)：光照時(shí)間：光照時(shí)間： 復(fù)色(白色)光藍(lán)紫光紅光綠光應(yīng)用：延長光合作用時(shí)間應(yīng)用：延長光合作用時(shí)間 大田：復(fù)種（一年種兩茬或三茬）大田：復(fù)種（一

11、年種兩茬或三茬） 溫室：人工光照溫室：人工光照 合理密植：合理密植：二、影響光合作用的外部因素二、影響光合作用的外部因素 合理密植的意義合理密植的意義套種（竹子與黃豆）套種（竹子與黃豆）2、CO2的濃度的濃度 二氧化碳是光合作用的原料，大氣中二氧化碳二氧化碳是光合作用的原料，大氣中二氧化碳的含量是的含量是0.03% 如果提高到如果提高到0.1%產(chǎn)量可以提產(chǎn)量可以提高一倍左右，若再提高產(chǎn)量就不再增加了，如高一倍左右，若再提高產(chǎn)量就不再增加了，如果低于果低于0.005%光合作用就不能正常進(jìn)行。光合作用就不能正常進(jìn)行。應(yīng)用：應(yīng)用：溫室栽培時(shí)適當(dāng)提高溫室栽培時(shí)適當(dāng)提高CO2的的 濃度濃度措施：措施：多

12、施多施有機(jī)肥或農(nóng)家肥有機(jī)肥或農(nóng)家肥； 大田生產(chǎn)大田生產(chǎn)“正其行，通其風(fēng)正其行，通其風(fēng)”，即為提，即為提高高COCO2 2濃度、增加產(chǎn)量；濃度、增加產(chǎn)量；釋放一定量的釋放一定量的干冰干冰或給植物澆或給植物澆碳酸飲料碳酸飲料( (施施NHNH4 4HCOHCO3 3) )。3.溫度溫度C3植物的最適溫度是植物的最適溫度是25C4植物的最適溫度是植物的最適溫度是354 4、礦質(zhì)元素、礦質(zhì)元素土壤溶液土壤溶液濃度過高濃度過高使植物使植物失水失水從而導(dǎo)從而導(dǎo)致光合速率下降致光合速率下降5.水分 水分 水既是光合作用原料，又是化學(xué)反應(yīng)的媒介；水分是植物蒸騰的對象。缺水氣孔關(guān)閉CO2進(jìn)入受阻間接影響光合作用

13、應(yīng)用措施：合理灌溉。能量能量的主要來源的主要來源也叫生物氧化也叫生物氧化 維持生物圈中的碳維持生物圈中的碳氧平衡氧平衡呼呼吸吸作作用用有氧呼吸與無氧呼吸之間的區(qū)別：有氧呼吸與無氧呼吸之間的區(qū)別： 類類 型型比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目 場場 所所主要在線粒體內(nèi)主要在線粒體內(nèi)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是否需氧是否需氧需要需要氧氣不足或無氧氧氣不足或無氧分解產(chǎn)物分解產(chǎn)物和水和水和酒精和酒精 或乳酸或乳酸釋放能量釋放能量較多較多較少較少有氧呼吸有氧呼吸無氧呼吸無氧呼吸舉例舉例大多數(shù)動(dòng)植物大多數(shù)動(dòng)植物破傷風(fēng)桿菌、乳破傷風(fēng)桿菌、乳酸菌、體內(nèi)寄生酸菌、體內(nèi)寄生蟲等蟲等影響呼吸作用的外部因素：影響呼吸作用的外部因素：1、溫度

14、溫度： 溫度影響酶的活性溫度影響酶的活性 應(yīng)用應(yīng)用：農(nóng)作物種植適當(dāng)：農(nóng)作物種植適當(dāng) 增大晝夜溫差；增大晝夜溫差； 果蔬貯存適當(dāng)降溫。果蔬貯存適當(dāng)降溫。 2、O2 缺氧導(dǎo)致無氧呼吸，產(chǎn)生的酒精對生物有毒害缺氧導(dǎo)致無氧呼吸，產(chǎn)生的酒精對生物有毒害（使蛋白質(zhì)變性）（使蛋白質(zhì)變性）應(yīng)用應(yīng)用：中耕松土、水稻曬田：中耕松土、水稻曬田 3、CO2CO2濃度上升抑制呼吸作用濃度上升抑制呼吸作用應(yīng)用應(yīng)用：中耕松土：中耕松土 4、H2O代謝強(qiáng)度與水含量有關(guān)，適當(dāng)水分代謝強(qiáng)度與水含量有關(guān)，適當(dāng)水分呼吸作用的應(yīng)用呼吸作用的應(yīng)用包扎傷口時(shí)，選透氣性的紗布和包扎傷口時(shí)，選透氣性的紗布和“創(chuàng)可貼創(chuàng)可貼”土壤板結(jié)后，空氣不足會(huì)影響根系生長土壤板結(jié)后，空氣不足會(huì)影響根系生長 需要及時(shí)松土透氣需要及時(shí)松土透氣釀酒