为什么植物是绿色的?

时间:2021-03-15 10:22:03   作者:
主要是因为工作温度和光条件对光伏转化率的影响。

叶绿体光系统是一种生物系统,它可以根据环境中光的强度和光的主要波长来调节色素的比例。例如,蓝藻和叶绿体在大多数真核生物深绿色蓝绿色,而蓝细菌和真核生物的叶绿体深海接近布朗因为更高比例的叶黄素,强烈的阳光的地方,叶绿体中的胡萝卜素比率较高,导致亮绿色的颜色。这些提高了光伏转化率,同时避免了温度过高。

为什么植物是绿色的?

(蓝藻与叶绿体同源,通过调节色素的比例,在海洋的不同深度呈现出不同的颜色。)

叶绿体广泛存在于裸藻纲、超类群生物和古质体纲中。不同的叶绿体在基因上是同源的,它们都起源于最早的蓝藻,而蓝藻与这些真核生物的祖先是共生的。

褐藻是一类超类群生物,而非古质体,其叶绿体的光系统与褐藻接近,并没有遗传学证据表明其叶绿体起源于其他真核生物的叶绿体。这表明,至少叶绿体保留了调节色素直到它变成棕色的能力。

我们通常看到的植物都是维管植物,它们主要是绿色的,主要是因为陆地环境缺乏类似于海洋环境的水冷却条件,而且光线中的蓝光更加丰富。因此,虽然这些植物的颜色会因生长高度和气候的不同而不同,但它们基本上都集中在绿色,选择那些棕色品种缺乏选择压力。

叶绿体将光能转化为化学ATP的化学能的效率仅为3%左右。然而,考虑到大多数人造光伏电池的光伏效率是计算光转化为电能的效率,而不是电池中进一步将电能转化为化学能的效率。叶绿体光系统将光能转化为氢离子的效率与人工光伏将光能转化为电能的效率相似,在15%左右。考虑到叶绿体光系统吸收的光谱比人工光电吸收的光谱小,这个转化率非常高。

然而,叶绿体光系统是一个由支持色素的蛋白质支架组成的系统。它处于分子水平,只能通过生物膜两侧的氢离子形成电位差。它依赖于细胞修复机体的损伤和调节色素的比例,是难以维持体外的活细胞。而人工光伏系统只需要考虑大面积吸收光所形成的电位差。而人造光伏电池,只需要考虑大面积吸收光所形成的电位差,并且需要最小化维护。因此,利用叶绿体光系统制造太阳能电池的研究价值较低。

然而,叶绿体光系统对光伏电池的生产有影响:有机光伏电池,如果颜色结构旨在改变之间的深蓝色,棕色和绿色化学反应的基础上环境温度和光照条件,那么可以提高效率和加强输出的稳定性。
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