砷對植物光合作用的影響

王筱亮

摘 要：砷通過影響植物的光合作用而導致植物生長畸形或者突變。本文從三個方面分析了砷對植物光合作用的影響情況，即對植物的外部毒害、對植物葉綠體的影響和對植物的光合速率的影響，以此為出發點進一步思考探究砷對植物的影響。

關鍵詞：光合作用;外部毒害;葉綠體;光合速率

引言：目前砷（As）依然是十大最為嚴重的毒物之首。對植物而言，砷（As）是具有劇毒的元素，過量砷會導致植物生長畸形或者突變。由于光合作用是植物生存的關鍵，所以對于高中階段的我們，思考研究砷對植物光合作用影響是了解砷對植物產生毒害的必要且可行的步驟。

一、砷對植物外部毒害癥狀

大量研究表明，土壤中含有微量的砷，可對植物的生長造成一定的刺激，但如果土壤中的砷過量，那么就會對植物的生長造成一定的危害。現階段關于砷化合物方面的作用有兩種不同的認識：一方面認為砷化合物可以促進植物生長，提高植物細胞中氧化酶的活性，起到還原作用;另一方面認為砷化合物殺死了對植物有害的病菌，或者砷化合物會對這些病菌的繁殖形成一種抑制作用。但是這些都是建立在微量砷的的基礎上，如果砷過量，造成砷中毒，那么會對植物生長繁殖造成嚴重的阻礙。主要表現為以下幾個癥狀：首先，植物葉片會脫落;其次，植物根部生長受限，最終造成植物生長受到限制。此外，也有研究表明，無機砷和有機砷對水稻的影響不同，前者會對水稻的營養生長造成影響，后者會對水稻的生殖生長造成影響。而且不同的植物，對砷的反應不同，比如一些不能耐受砷的植物，就會很快出現生長產量減少、根部變色、質壁分離、葉尖壞死等情況。如果砷的濃度過高，那么葉片也會出現受害癥狀，從而對光合作用造成嚴重的影響。

二、砷對植物葉綠體的影響

砷對植物葉綠體的影響可以從兩個方面進行分析，分別為：砷對植物葉綠體超微結構的影響和砷對植物光合色素的影響。首先，砷對植物葉綠體超微結構的影響表現為葉綠素降解、葉綠體功能失調，無法進行光合作用。葉綠體是植物進行光合作用的核心細胞作用，而砷會對葉綠體中的超微結構造成嚴重的影響，有實驗發現，當利用3mg/L的As3+處理黑藻葉細胞的過程中，6天后，葉綠體就會膨脹成球形，而利用5mg/L的As3+處理黑藻葉細胞的過程中，12天后，葉綠體的外膜破損。砷對葉綠體的毒害也會因為植物的發育階段而出現一定的差異，在高砷的條件背景下，葉綠體會呈球形，膜系統也會嚴重受損。而研究表明，類囊體結構完整性和有序性，可以保證植物光合作用正常運行，從而進行有效的光能轉換[1]。其次是砷對植物光合色素的影響，葉綠素含量是影響植物光合作用的物質基礎，葉綠素含量和光合作用之間呈現正相關關系。也就是說，葉綠素的含量越高，植物的光合作用就越強，但是當葉綠素含量超過一定限度后，就會失去對光合作用的影響。而砷的存在可以取代葉綠素中的鎂離子，繼而阻止葉綠素合成，同時還會提高葉綠素中分解酶的活性，從而導致葉綠素分解。以玉米為例，砷酸鹽會減少玉米葉綠素合成，不僅是玉米，春小麥和燕麥中也發現了類似的結果，而亞砷酸鹽也可以讓葉綠素合成受阻。砷還會對葉綠素分子比例、葉綠素含量造成影響，但是會根據植物種類的不同，產生不同程度的影響。現階段，在研究砷對植物光合色素影響的過程中，經常會涉及到對葉綠素的影響，只有對植物光合色素的變化進行系統分析，才能具體觀察砷對植物光合色素的影響程度。

三、砷對植物光合速率影響

綜上所述，砷對植物光合作用的影響主要來自于砷對植物葉綠體以及光合色素方面的破壞，這是影響植物光合作用的主要因素之一。隨著砷對植物的影響程度的加深，葉片衰老速度加快、葉綠素含量下降、葉綠體內部結構解體，光合速率也會受到影響。砷對植物光合速率的影響，會根據植物種類、植物發育階段、植物的外界環境條件而發生改變。也就是說，同一個植物在不同的發育階段，砷對植物光合作用的影響不一樣，當植物根系吸收砷進入到植物內后，植物體內營養元素就會出現不平衡的現象，進而造成代謝失調，對植物生長造成抑制作用。當砷進入植物體內后，會導致植物氣孔開度減少甚至是關閉，二氧化碳無法進入葉片，葉片內的淀粉水解作用進一步加強，光合產物的轉運速度減緩，最終造成植物體內的糖分過度累積，呼吸消耗增加，光合速率降低[2]。

總結：綜上所述，在目前關于砷對植物光合作用影響機制的分析還處于初級階段，雖然針對砷對植物光合作用的影響進行了一定的探索，但是還有很多問題沒有解開，需要在以后的學習中進一步思考研究。

參考文獻

[1]王麗紅，孫靜雯，王雯.酸雨對植物光合作用影響的研究進展[J].安全與環境學報，2017，17（2）：775-780.

[2]劉曉聰，董家華，歐英娟.大氣中CO2與O3濃度升高對植物光合作用影響研究[J].環境科學與管理，2016，41（3）：152-155.