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【專家解說】：陽光與能量? 1. 光合作用和能量轉(zhuǎn)移 生命活動的直接供能形式是ATP，主要能源物質(zhì)是糖類，根本的能源是太陽光能。幾乎所有生命活動都直接或間接地依靠植物光合作用固定的太陽能來推動。 與此專題有關(guān)的基礎(chǔ)知識有:生物體生命活動的能源物質(zhì)及其功能;ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)變及能量變化;光合作用(包括概念、場所、過程、實質(zhì)、意義、影響因素等);呼吸作用(能量的釋放、轉(zhuǎn)移和利用)，和相關(guān)的物理、化學知識，陽光對各種生命現(xiàn)象的影響等。 光合作用幾乎是生物界唯一能利用光能把無機物合成為貯藏能量的有機物的生物的過程。因此，光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。它對生物體、生態(tài)系統(tǒng)與人類生產(chǎn)、生活都有重要意義。 綠色植物是地球上最主要的自養(yǎng)生物，能吸收太陽光能并將其轉(zhuǎn)換為化學能，同時還原CO2，釋放O2，為人類提供生活和生產(chǎn)資料。呼吸作用則分解有機物并釋放能量，供各項生命活動之需。所以光合作用和呼吸作用共同組成了綠色植物代謝的核心。 在各類有機物中都貯有能量，但能直接用于細胞生命活動的是ATP。最主要、最容易被氧化釋能并用于形成ATP的能源物質(zhì)是葡萄糖。作為葡萄糖的儲存形式，植物體一般以淀粉的形式;動物體一般以糖元的形式儲存，脂肪是儲能最多、最穩(wěn)定的有機物。 光合作用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 決定作物產(chǎn)量的因素在葉面積、光合強度、光合時間、呼吸消耗等?？梢?，適當增加作物的葉面積、提高單位葉面積的光合強度、延長光合作用的時間、減少作物的無效消耗、促進光合產(chǎn)物向經(jīng)濟產(chǎn)量部分分配等都可增加作物的經(jīng)濟產(chǎn)量。若從提高作物光能利用率的角度著眼，可以有以下提高產(chǎn)量的途徑: 1.合理密植:這是提高作物產(chǎn)量的主要措施之一，只有足夠的種植密度，才能充分吸收和利用陽光。合理密植可增加葉面積，也能構(gòu)成合理的群體結(jié)構(gòu)，使通風透光好，利于植物生長發(fā)育。 2.選育光能利用率高的品種。光能利用率高的品種應(yīng)具有的特征是:生育期比較短，矮稈抗倒伏，葉片分布合理，葉片較短而直立，耐陰性較強，適合密植。 3.間套復種。間套復種一般配置作物的原則是高與矮、早熟與晚熟、喜陽與耐陰以及深根與淺根的作物進行間套間種，有利于通風透光，有利于作物對水肥的吸收和光能利用。 4.加強田間水肥管理?？蔀樽魑锾峁┻m宜的環(huán)境條件，如合理施肥、灌溉、除草以及病蟲防治等，以提高光合作用，減少養(yǎng)料消耗，調(diào)節(jié)光合產(chǎn)物的運輸分配等以獲取增產(chǎn)效果。 5.增加CO2濃度。 6.增加光照強度。 7.適當提高溫度。 2. 光電池(《新編小學生自然詞語實用詞典》北京師范大學出版社) 是一種在光的照射下產(chǎn)生電動勢的半導體元件。光電池的種類很多，常用有硒光電池、硅光電池和硫化鉈、硫化銀光電池等。主要用于儀表，自動化遙測和遙控方面。有的光電池可以直接把太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，這種光電池又叫太陽能電池。太陽能電池作為能源廣泛應(yīng)用在人造地衛(wèi)星、燈塔、無人氣象站等處。 4. 人造太陽 如何克服巨大的靜電斥力將原子核聚到一起，還要將它們的密度維持在一定水平以防不安全的能量爆發(fā)(如氫彈就是不可控的核聚變)?前蘇聯(lián)科學家在20世紀50年代初率先提出了磁約束的概念，并在1954年建成了第一個磁約束裝置--形如中空面包圈的環(huán)形容器“托克馬克(Tokamak)”，又稱環(huán)流器。一般情況下，在超過10萬攝氏度的磁場中，原子中的電子脫離了原子核的束縛，形成等離子體。帶電粒子會沿磁力線做螺旋式運動，所以等離子體就這樣被約束在這種環(huán)形的磁場中，也叫磁籠。 幾十億年來，太陽猶如一個巨大的核聚變反應(yīng)裝置，無休止地向外輻射著能量。核聚變能是兩個較輕的原子核結(jié)合成一個較重的原子核時釋放的能量，產(chǎn)生聚變的主要燃料之一是氫的同位素氘。氘廣泛分布在水中，每升水約含30毫克氘，通過聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量相當于300升汽油的熱能。采集氘并使之與相關(guān)物質(zhì)聚變產(chǎn)生能量，就是“人造太陽”的原理。 根據(jù)科學家的分析，如果我們未來能建成一座1000兆瓦的核聚變電站，每年只需從海水中提取304公斤的氘就可產(chǎn)生1000兆瓦的電量。照此計算，地球上僅在海水中就含有45萬億噸氘，足夠人類使用上百億年，比太陽的壽命還要長。 美國、前蘇聯(lián)等國在20世紀80年代中期發(fā)起了耗資100億歐元的國際熱核實驗反應(yīng)堆ITER計劃，旨在建立世界上第一個受控熱核聚變實驗反應(yīng)堆，中國于2003年加入該計劃。中科院等離子物理研究所是這個國際科技合作計劃的國內(nèi)主要承擔單位。 我國科學家在20世紀50年代中期就開始了可控核聚變的研究。1984年，中國核工業(yè)總公司西南物理研究院曾建成中國最大的研究核聚變的托克馬克裝置。1994年底，中科院等離子物理研究所建成中國第一臺超導托卡馬克裝置HT-7，使中國成為繼俄、法、日之后第四個擁有同類實驗裝置的國家。在此基礎(chǔ)上，專家著手研制中國“九五”重大科學工程之一--EAST。從2003年開始，EAST開始進入總裝。2006年3月，中科院等離子物理研究所建造的“人造太陽”實驗裝置調(diào)試成功，意味著能夠穩(wěn)態(tài)運行的實驗裝置已經(jīng)具備實驗能力。