绿色植物的仿生学

无氧呼吸产生大量乳酸，乳酸的大量积累会 使肌肉酸胀乏力。
微生物的无氧呼吸 酵母菌 做面包、制酒
发酵产生：2CO2+C2H5OH+能量 乳酸菌
制酸奶、泡菜 发酵产生： 2C3H6O3+能量
ATP转化为ADP时释放能量的去处
叶片 疏密适中
二、影响光合作用的外部因素
1、光
光照强度：一定范围内，光合速率 随 光强的升高而增大。 光质： 复色(白色)光﹥蓝紫光﹥红光﹥绿光 光照时间：
应用：延长光合作用时间 大田：复种（一年种两茬或三茬） 温室：人工光照 合理密植：
合理密植的意义
套种（竹子与黄豆）
2、CO2的浓度
二氧化碳是光合作用的原料，大气中二氧化碳 的含量是0.03% 如果提高到0.1%产量可以提 高一倍左右，若再提高产量就不再增加了，如 果低于0.005%光合作用就不能正常进行。
四、光合作用的意义
③有机物为自身及其它生物提供能 量（分解）
影响光合作用的因素及应用
酶的种类、数量 内因：
叶面指数（疏密）
光（强度、光质） CO2浓度
外因： 温度
矿质元素
水分
一 、影响光合作用的内部因素
不同部位的叶片光合速率不同，幼叶低、成熟叶 高，老叶又低。
叶绿素含量与光合速率密切相关，在一定范围 内，光合速率随叶绿素含量的增加而增加，但超 出该范围就没有作用了，因此时叶绿素已多余， 光反应已不是限制因素。
• 3、CO2 CO2浓度上升抑制呼吸作用 应用：中耕松土 • 4、H2O 代谢强度与水含量有关，适当水分
呼吸作用的应用
包扎伤口时，选透气性的纱布和“创可贴”
土壤板结后，空气不足会影响根系生长 需要及时松土透气
酿酒时先透气再密封
提倡慢跑等有氧运动的原因之一，是不致
因剧烈运动导致O2的不足，而使肌细胞因
4、一种仿生机器人“向日葵”太阳能发电站 （专利号：201210255279 ）
本发明公开了一种仿生机器人“向日葵” 太阳能发电站，包括太阳能板、电机、充 电电池、控制电路装置，包括一移动装置 连接一固定件、固定件上端设第一电机， 电机转轴接太阳能板，在太阳能板上还设 一火焰检测装置、光度检测装置，控制电 路装置通过导线与火焰检测装置、光度检 测装置连接，所述移动装置包括移动轮、 第二电机。本发明具有向阳性，提高了太 阳能的转换效率。
2）花盘长大变重后，水分蒸发造成茎的萎缩
产生的力量不足以将花盘带动时，花盘就只能 朝一个方向了。 3）同时，东方（东南方）日照时间比西方长， 温度较高，向日葵茎杆上部向东一面水分蒸发 较多，萎缩程度较高，易于向东方弯曲，太阳 从东边出来时，花盘朝东边下垂，就只能始终
固定在一个方向了。
三、仿生应用
1、仿生向日葵 -------聚光太阳能发电
麻省理工学院研究人员发现，重 新排列太阳能发电的镜子或定日 镜，排列成类似螺旋形模式，就 像向日葵表面，他们可以使这种 模式的“阴影”减少20％，同时 提高潜在的发电量。这种向日葵 启发的模式，可以实现更紧凑的 布局，最大限度地减少定日镜相 邻镜面的遮光和挡光。
应用：温室栽培时适当提高CO2的 浓度
措施： ①多施有机肥或农家肥； ②大田生产“正其行，通其风”，即为提
高CO2浓度、增加产量；
③释放一定量的干冰或给植物浇碳酸饮料
(施NH4HCO3)。
3.温度
C3植物的最适温度是25℃ C4植物的最适温度是35℃
4、矿质元素
土壤溶液浓度过高 使植物失水从而导 致光合速率下降
二、向日葵向日原理
1、由花盘下面的茎部生长素决定 这种生长素有两个特点：
1）刺激细胞快速分裂、繁殖，促进向日葵的生长发育； 2）这类生长素的作用会受到光的抑制。
所以向日葵背光的一面长得比向光的一面快，茎便 托着向日葵的花盘，朝太阳的方向弯曲，随着太阳 的空中的移动，感觉向日葵的花就好像老跟着太阳 转似的。 在太阳落山后，生长素重新分布，又使向日葵 慢慢地转回起始位置，也就是东方。
无氧呼吸
场 所
是否需氧 分解产物 释放能量
细胞质基质
氧气不足或无氧 CO2和酒精 或乳酸
CO2和水 较多
较少
举例
大多数动植物
破伤风杆菌、乳 酸菌、体内寄生 虫等
影响呼吸作用的外部因素：
1、温度：
温度影响酶的活性 应用：农作物种植适当 增大昼夜温差； 果蔬贮存适当降温。 • 2、O2 缺氧导致无氧呼吸，产生的酒精对生物有毒害 （使蛋白质变性） 应用：中耕松土、水稻晒田
该论文发表于《太阳能》（Solar Energy）杂 志上，最近已经申请了专利。
三、仿生应用
2、一种基于向日葵向阳原理的仿生日光跟踪系统 本课题在现有跟踪技术的基础上，提出了一 种新的跟踪思想——向日葵式仿生太阳能跟 踪，即仿照向日葵的向阳原理，设计了一种 多平行轴的跟踪结构实现太阳能的跟踪。 3、仿生向日葵机器人 由四个光敏电阻、两个伺服马达和一个RCU为主要 部件组成。光敏电阻用来获取周围的光值,然后依靠 线路传输给RCU并进行控制判断。完成判断后,利 用充电电池提供动能,伺服马达提供动力,以马达的 转动带动花杆。
但是此中生长素的成分至今未研究明白
2、由花盘下面的茎部生长素决定
1）向日葵的茎杆内部结构疏松，像塑料泡沫，充满水分。
茎秆下面部分粗壮，表皮厚实坚硬
上面部靠近顶端部分比较细小，表皮薄而细嫩。 向日葵向光面正对太阳，温度高，茎杆水分蒸发较快， 发生萎缩，向日葵则向太阳倾斜。太阳方位改变，向日葵 向光面随之改变，茎杆的萎缩面也跟着改变，向日葵的朝 向自然也就改变了。
信息（感觉）仿生
结构（力学）仿生
控制仿生
拟态仿生
化学仿生
分子仿生
是研究与模拟生物体中酶的催化作用、生物 膜的选择性、通透性、生物大分子或其类似 物的分析和合成等。 例如，在搞清森林害虫舞毒蛾性引诱激素的 化学结构后，合成了一种类似有机化合物， 在田间捕虫笼中用千万分之一微克，便可诱 杀雄虫；
能量仿生
是研究与模仿生物电器官生物发光、肌 肉直接把化学能转换成机械能等生物体 中的能量转换过程。
来自百度文库
整体仿生（生物计算机）
绿色植物是生物圈中有机物的制造者
光合作用
绿色植物通过光合作用制造有机物
绿色植物利用光提供的能量，在 叶绿体中合成了淀粉等有机物， 并且把光能转变成化学能，储存 在有机物中这个过程就是人们常 说的光合作用（光合作用）。
向日葵向日原理及仿生学应用
所有绿色植物都有向光性（向日性） 原因： 利用更多的太阳光进行光合作用
其中，向日葵的向光性最强，最明显
一、向日葵向日现象
1、从发芽到花盘盛开之前,的确是向 日，其叶子和花盘在白天追随太阳 从东转上再向西。晚上，向日葵的 花盘又慢慢回复。 2、花盘一旦盛开后，逐渐形成子房 乃至瓜子，花盘较重，下垂比较厉 害，就不再向日转动，而是固定朝 向东南方。
5、基于向日葵追光系统的太阳伞的设计
基于向日葵追光系统的太阳伞是一种集风扇、 照明、流水灯、液晶显示温度时间于一身，方便 用户遮阳乘凉的装置。 基于向日葵追光系统的太阳伞主要由伞体和控 制箱两部分组成，伞体上装有能量转换模块，向 日葵追光式太阳能电池板将太阳能转化为电能并 加以储存；控制箱内装有单片机自动控制模块、 风扇转速智能控制模块、液晶显示模块、LED灯 和流水灯模块四大模块，为用户生活提供方便。
一、光合作用的场所是叶绿体
二、光合作用产生氧气
三、光合作用利用二氧化碳和水为原料
• 水是植物的根吸收的，通过木质部的导管 运输到进行光合作用的细胞 • 二氧化碳从气孔进入细胞；有机物通过韧 皮部的筛管运输到植物体其他部位。
虽然在冬天北方的大多数绿色植物 不进行光合作用了，但是南方的植 物仍然可以通过光合作用制造氧气。 生物圈是一个整体，大气在不停地 运动，氧气可以从含量多的地方向 含量少的地方扩散。因此，尽管到 了冬天，北方的人们也没有缺氧的 感觉。
5.水分
水分
①水既是光合作用原料，又是化学反应的媒介；
②水分是植物蒸腾的对象。缺水→气孔关闭→CO2 进入受阻→间接影响光合作用
应用措施：合理灌溉。
能量的主要来源
也叫生物氧化
维持生物圈中的碳—氧平衡
呼 吸 作 用
有氧呼吸与无氧呼吸之间的区别：
类型 比较项目
有氧呼吸
主要在线粒体内 需要