地球上几乎每一个生物，都依赖绿叶里安静进行的一个过程。植物能做动物做不到的事：只用空气、水和阳光就为自己造出食物。这个过程就是光合作用。一旦你看清它是怎么衔接的，它就能解释植物为什么是绿的、我们为什么能呼吸，以及食物链真正从哪里开始。
生物的图和方程式还没理顺？
一次咨询，我们就能准确找出思路在哪里断掉——不推销，也没有任何义务。
什么是光合作用？
光合作用是绿色植物、藻类和一些细菌利用光能，把二氧化碳和水转变成葡萄糖（一种糖）和氧气的过程。这个词本身就点明了：photo 意为光，synthesis 意为合在一起。
光合作用说到底是一个关于能量的故事。太阳的光能被捕获，并以化学能的形式贮存在葡萄糖里。后来任何生物吃下这株植物（或吃下吃过这株植物的东西），它借到的能量最初都来自阳光。
文字方程式与配平方程式
你需要同时掌握光合作用的文字方程式和化学（符号）方程式。两者说的完全是同一件事。
carbon dioxide + water → glucose + oxygen
（在有光和叶绿素的条件下）
6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
六个二氧化碳 + 六个水 → 一个葡萄糖 + 六个氧气
光不是反应物。它不像一种物质那样出现在方程式左边——它是推动反应的能量来源。叶绿素也一样：它吸收光，但并不被消耗，所以写在箭头上方，而不写进方程式里。
植物需要的四样东西
| 所需条件 | 来自哪里 | 为什么需要 |
|---|---|---|
| 二氧化碳 | 来自空气，经叶片上的细小气孔进入 | 提供造葡萄糖所用的碳 |
| 水 | 来自土壤，由根吸收 | 提供造葡萄糖所用的氢 |
| 光 | 太阳（或一盏灯） | 提供推动反应的能量 |
| 叶绿素 | 叶肉细胞里的叶绿体 | 吸收光能（并使叶子呈绿色） |
叶子看起来是绿的，因为叶绿素吸收红光和蓝光，却把绿光反射回你的眼睛。你看到的颜色，正是这株植物没有用到的光。
叶片为什么生得适合这份工作
叶片又平又薄不是偶然——它几乎每一个特征都是让光合作用更有效率的适应。
- • 宽而平——表面积大，能接到更多光。
- • 薄——气体进出只需走很短的路。
- • 气孔——多在叶的背面，让 CO₂ 进来、O₂ 出去。
- • 叶脉——把水从根运来，把葡萄糖运走。
- • 满是叶绿体——尤其在靠近光的上层。
限制因素：什么让它快，什么让它慢
光合作用的速率取决于三个主要条件。限制因素就是最短缺的那一项——即使其他一切都很充裕，它也会成为拖住整个过程的瓶颈。
- 1. 光照强度——光越强，反应越快（直到别的东西短缺）。
- 2. 二氧化碳浓度——CO₂ 越多，反应越快。
- 3. 温度——温暖会加快它，但过热会损伤酶，反应就变慢或停下。
- 光很强，温度也暖——这两项都没有在限制反应。
- 如果光照和温度都不是瓶颈，那么剩下的因素一定是二氧化碳。
- CO₂ 是限制因素。增加 CO₂ 会让速率重新上升。
光合作用为什么重要
- • 它造出养活这株植物和食物链上每一种动物的葡萄糖。
- • 它释放出大多数生物呼吸所需的氧气。
- • 它从空气中移走二氧化碳，有助于维持大气的平衡。
光合作用和呼吸作用是一对相反而相扣的过程。光合作用通过合成葡萄糖、释放氧气来贮存能量；呼吸作用通过用氧气分解葡萄糖来释放这份能量。植物两者都做——有光时进行光合作用，而呼吸从不停止。
- 光合作用利用光能，把 CO₂ + 水变成葡萄糖 + 氧气。
- 文字方程式：二氧化碳 + 水 → 葡萄糖 + 氧气。
- 符号方程式：6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂。
- 叶绿素吸收光；叶子看起来是绿的，因为它把绿光反射出去。
- 光和叶绿素写在箭头上方——它们不是反应物。
- 限制因素：光照强度、CO₂ 浓度和温度。
- 它给食物链提供能量，给空气提供氧气。
写出光合作用的文字方程式。
提示：左边两个反应物，右边两个产物。
说出为光合作用吸收光的绿色色素，并指出哪个细胞结构含有它。
提示：色素的名字以“叶绿”开头；那个结构也是。
植物从哪里得到它所用的二氧化碳和水？
提示：一个经叶片进来，另一个经根进来。
一位农民把温室保持得温暖又明亮，但作物不再长得更快。请指出限制因素，并说出一种解决办法。
提示：三个因素里，哪一个没有被提高？
解释叶子为什么通常又宽又平又薄。
提示：想一想接住光和让气体流动这两件事。
光合作用与呼吸作用有什么关系？
提示：比较两者各自用什么、产生什么。
接下来：呼吸作用与碳循环
光合作用只是故事的一半——呼吸作用是另一半，两者共同推动碳循环，让整个星球运转下去。如果生物的方程式和示意图一次要记的东西太多，先从一次咨询开始，我们会一块一块地把它们搭起来。