影響光合作用強(qiáng)度的因素曲線解讀

陜西 陳永剛

影響光合作用強(qiáng)度的因素曲線解讀

陜西 陳永剛

一、真題分析

2015年高考中多套試題涉及影響光合作用強(qiáng)度的因素曲線問題，如：

【例1】（2015·江蘇卷·節(jié)選）為了研究2個(gè)新育品種P1、P2 幼苗的光合作用特性，研究人員分別測定了新育品種與原種（對照）葉片的凈光合速率、蛋白質(zhì)含量和葉綠素含量，結(jié)果如下圖所示。

請回答下列問題：

（1）圖甲的凈光合速率是采用葉齡一致的葉片，在_____________________相同的實(shí)驗(yàn)條件下，測得的單位時(shí)間、單位葉面積____________的釋放量。

（3）由圖可知，P1的葉片光合作用能力最強(qiáng)，推斷其主要原因有：一方面是其葉綠素含量較高，可以產(chǎn)生更多的______________；另一方面是其蛋白質(zhì)含量較高，含有更多的________________________。

【解析】（1）圖甲探究溫度對凈光合速率的影響，CO2濃度需保證相同且適宜。光合速率可用單位時(shí)間、單位葉面積O2釋放量或CO2吸收量表示。

（3）P1葉綠素含量高，吸收較多的太陽能用于光反應(yīng)，產(chǎn)生更多的［H］和ATP；葉片中蛋白質(zhì)含量較高，含有更多的與光合作用有關(guān)的酶，使光合速率加快。

【答案】（1）光照強(qiáng)度、CO2濃度 O2（3）［H］和ATP參與光合作用的酶

【考點(diǎn)定位】光合作用的過程和光合作用速率的影響因素。

【名師點(diǎn)睛】本題以有關(guān)影響光合作用速率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（曲線圖和柱形圖）為載體，考查學(xué)生對光合作用的過程和影響因素的掌握以及實(shí)驗(yàn)分析、處理能力。有關(guān)光合作用曲線圖或者柱形圖分析問題，關(guān)鍵在于熟練掌握基本過程，抓準(zhǔn)光合速率的實(shí)質(zhì)，橫縱軸含義以及圖中起點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、終點(diǎn)等點(diǎn)的含義。

二、應(yīng)對策略

新課標(biāo)將“提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)”作為高中生物教育的核心任務(wù)，在內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中，選擇生物科學(xué)領(lǐng)域中和人們生活關(guān)系比較密切的內(nèi)容，注重對各種課程資源的開發(fā)。所以，要注意在現(xiàn)實(shí)生活背景中學(xué)習(xí)生物學(xué)，在解決實(shí)際問題的過程中獲取知識。

（一）知識整合

1.概念分析

植物的光合作用速率：光合作用速率是光合作用強(qiáng)度的指標(biāo)，通常以每小時(shí)每平方米葉面積吸收二氧化碳毫克數(shù)表示。由于植物進(jìn)行光合作用吸收二氧化碳的同時(shí)，還進(jìn)行呼吸作用，釋放二氧化碳，這些二氧化碳未出植物體又被光合作用利用，所以，在光照下測定的二氧化碳的吸收量只是光合作用從外界吸收的量，稱為表觀光合速率。真正光合速率是指植物在光下實(shí)際把二氧化碳轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的量，即在單位時(shí)間內(nèi)，葉面積從外界吸收和自身呼吸釋放二氧化碳的量之和。

2.影響因素

（1）光照強(qiáng)度與光合作用強(qiáng)度的關(guān)系曲線分析

A點(diǎn)光照強(qiáng)度為0，此時(shí)植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，釋放的CO2量可表示此時(shí)細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度。AB段：隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)，CO2釋放量逐漸減少，這是因?yàn)榧?xì)胞呼吸釋放的CO2有一部分用于光合作用，此時(shí)細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度。B點(diǎn)：細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度（光照強(qiáng)度只有大于B點(diǎn)所示光照強(qiáng)度時(shí)，植物才能正常生長），B點(diǎn)所示光照強(qiáng)度稱為光補(bǔ)償點(diǎn)。BC段：表明隨著光照強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，到C點(diǎn)以上就不再加強(qiáng)了，C點(diǎn)所示光照強(qiáng)度稱為光飽和點(diǎn)。

應(yīng)用：與陽生植物相比，陰生植物的B點(diǎn)前移，C點(diǎn)較低，如圖中虛線所示，間作套種農(nóng)作物的種類搭配，林帶樹種的配置，可合理利用光能；適當(dāng)提高光照強(qiáng)度可增加大棚作物產(chǎn)量。

（2）CO2濃度對光合作用強(qiáng)度的影響

Ⅰ曲線分析：圖1和圖2都表示在一定范圍內(nèi)，光合作用速率隨CO2濃度的增加而增大，但當(dāng)CO2濃度增加到一定范圍后，光合作用速率不再增加。

Ⅱ點(diǎn)含義：①圖1中A點(diǎn)表示光合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率時(shí)的CO2濃度，即CO2補(bǔ)償點(diǎn)；②圖2中的A′點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度；③圖1的B點(diǎn)和圖2中的B′點(diǎn)都表示CO2飽和點(diǎn)。

應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過“正其行，通其風(fēng)”，增施農(nóng)家肥等增大CO2濃度，提高光能利用率。

（3）溫度對光合作用速率的影響

Ⅰ曲線分析：溫度主要是通過影響與光合作用有關(guān)酶的活性而影響光合作用速率。

Ⅱ應(yīng)用：冬天，溫室栽培可適當(dāng)提高溫度，也可適當(dāng)降低溫度。白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合作用速率；晚上適當(dāng)降低溫室的溫度，以降低細(xì)胞呼吸，保證植物有機(jī)物的積累。

（4）必需元素供應(yīng)對光合速率的影響

Ⅰ曲線分析：在一定濃度范圍內(nèi)，增大必需元素的供應(yīng)，可提高光合作用速率，但當(dāng)超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高而導(dǎo)致植物滲透失水而萎蔫。

Ⅱ應(yīng)用：根據(jù)作物的需肥規(guī)律，適時(shí)、適量地增施肥料，可提高農(nóng)作物產(chǎn)量。

（5）水分的供應(yīng)對光合作用速率的影響

Ⅰ影響：水是光合作用的原料，缺水既可直接影響光合作用，又會導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉，限制CO2進(jìn)入葉片，從而間接影響光合作用。

Ⅱ應(yīng)用：根據(jù)作物的需水規(guī)律合理灌溉。

（6）葉齡對光合速率的影響

Ⅰ曲線分析：①隨幼葉不斷生長，葉面積不斷增大，葉內(nèi)葉綠體不斷增多，葉綠素含量不斷增加，光合速率不斷增加（OA段）。②壯葉時(shí)，葉面積、葉綠體、葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài)，光合速率基本穩(wěn)定（AB段）。③老葉時(shí)，隨葉齡增加，葉內(nèi)葉綠素被破壞，光合速率下降（BC段）。

Ⅱ應(yīng)用：摘除老葉、殘葉。

（7）多因子對光合速率的影響

曲線分析：P點(diǎn)時(shí)，限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨其因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。當(dāng)?shù)絈點(diǎn)時(shí)，橫坐標(biāo)所表示的因素，不再是影響光合速率的制約性因子，要想提高光合速率，可適當(dāng)提高圖示中的其他因子。

（二）解題技巧

曲線分析類試題的解答“三部曲”

一“審” 審讀題干文字、標(biāo)題、圖表、注釋及設(shè)問，獲取關(guān)鍵信息。

二“析” 對應(yīng)設(shè)問，深化解讀圖示、曲線、表格信息；首先是識標(biāo)（坐標(biāo)軸或標(biāo)題含義），其次是明點(diǎn)（對比各曲線或表格各項(xiàng)間的異同，明確關(guān)鍵點(diǎn)變化的原因），最后是析圖、析線或析表（理清各曲線的變化趨勢或表格各項(xiàng)間的內(nèi)在聯(lián)系）。

三“聯(lián)” 聯(lián)系教材基礎(chǔ)知識，構(gòu)建基礎(chǔ)知識與問題的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，準(zhǔn)確規(guī)范答題。

三、真題對接

【例2】（2015·山東卷·節(jié)選）油菜果實(shí)發(fā)育所需的有機(jī)物主要來源于果皮的光合作用。

（2）圖甲表示在適宜條件下油菜果實(shí)凈光合速率與呼吸速率的變化。分析可知，第24天的果實(shí)總光合速率____

（填“大于”或“小于”）第12天的果實(shí)總光合速率。第36天后果皮逐漸為黃，原因是葉綠素含量減少而_________（填色素名稱）的含量基本不變。葉綠素含量減少使光反應(yīng)變慢，導(dǎo)致光反應(yīng)供給暗反應(yīng)的_____和_____減少，光合速率降低。

（3）圖乙表示油菜種子中儲存有機(jī)物含量的變化。第36天，種子內(nèi)含量最高的有機(jī)物可用________染液檢測；據(jù)圖分析，在種子發(fā)育過程中該有機(jī)物由__________轉(zhuǎn)化而來。

【答案】（2）小于 類胡蘿卜素（或葉黃素和胡蘿卜素）［H］（或NADPH） ATP （注：兩空可顛倒） （3）蘇丹Ⅲ（或蘇丹Ⅳ） 可溶性糖和淀粉

【考點(diǎn)定位】物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式、光合作用和細(xì)胞呼吸

【名師點(diǎn)睛】本題主要是考查光合作用與呼吸作用的綜合題，旨在考查學(xué)生對光合作用的過程的掌握情況和從題圖中獲取有效信息并解決實(shí)際問題的能力。其中分析難點(diǎn)在于甲柱形圖中，必須抓住了“總光合速率=呼吸速率+凈光合速率”，明確圖中白色柱形代表的是凈光合速率，黑色柱形代表的是呼吸速率，才能正確作答。分析乙中曲線四種有機(jī)物含量變化趨勢，才能得出脂肪增多的來源是可溶性糖和淀粉減少所致。

四、對位訓(xùn)練

【例3】科學(xué)家研究CO2濃度、光照強(qiáng)度和溫度對同一種植物光合作用強(qiáng)度的影響，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖。請據(jù)圖判斷下列敘述不正確的是 （ ）

A. 光照強(qiáng)度為a時(shí)，造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強(qiáng)度差異的原因是CO2濃度不同

B. 光照強(qiáng)度為b時(shí)，造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強(qiáng)度差異的原因是溫度不同

C. 光照強(qiáng)度為a～b時(shí)，曲線Ⅰ、Ⅱ光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高

D. 光照強(qiáng)度為a～c時(shí)，曲線Ⅰ、Ⅲ光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高

【解析】 光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度和CO2濃度有著密切的關(guān)系，在不同階段，起決定作用的因素不一樣。光照強(qiáng)度為a～c，曲線Ⅰ光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高，曲線Ⅲ則由于CO2濃度的限制不升高。

【答案】D

【例4】已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別是25℃和30℃，如圖曲線表示該植物30℃時(shí)光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系。若將溫度調(diào)節(jié)到25℃條件下（原光照強(qiáng)度和CO2濃度不變），從理論上講，圖中相應(yīng)點(diǎn)的移動(dòng)分別是 （ ）

A. a點(diǎn)上移，b點(diǎn)左移，m值增加

B. a點(diǎn)不移，b點(diǎn)左移，m值不變

C. a點(diǎn)上移，b點(diǎn)右移，m值下降

D. a點(diǎn)下移，b點(diǎn)不移，m值上升

【解析】 溫度降低，呼吸消耗減少，光照較弱時(shí)光合強(qiáng)度即可等于呼吸強(qiáng)度，凈光合量增加。

【答案】A

（作者單位：陜西省咸陽市永壽縣中學(xué)）