“光”與“呼”的交融

宋仕豪

例1 某研究小組測得在適宜條件下某植物葉片遮光前吸收CO2的速率和遮

后釋放CO2的速率。吸收或釋放CO2的速率隨時(shí)間變化趨勢的示意圖如右（吸收或釋放CO2的速率是指單位面積葉片在單位時(shí)間內(nèi)吸收或釋放CO2的量），回答下列問題：

（1）在光照條件下，圖形A+B+C的面積表示該植物在一定時(shí)間內(nèi)單位面積葉片光合作用 ，其中圖形B的面積表示 ，從圖形C可推測該植物存在另一個(gè) 的途徑，CO2進(jìn)出葉肉細(xì)胞都是通過 的方式進(jìn)行的。

（2）在上述實(shí)驗(yàn)中，若提高溫度、降低光照，則圖形 （填“A”或“B”）的面積變小，圖形 （填“A”或“B”）的面積增大，原因是 。

解析 考查對光合作用和呼吸作用相關(guān)知識(shí)的理解以及圖形處理能力，難度較大。

（1）根據(jù)坐標(biāo)圖分析，A為葉肉細(xì)胞吸收外界的CO2，而B+C的總和則是植物自身產(chǎn)生CO2的量，兩部分的CO2都會(huì)被植物的葉肉細(xì)胞所吸收，即光合作用固定的CO2。遮光之后，植物主要進(jìn)行呼吸作用產(chǎn)生CO2，根據(jù)遮光后平穩(wěn)段的直線的變化趨勢可以推出B的面積表示這段時(shí)間內(nèi)植物呼吸作用放出的CO2量，而C段則表示植物可能通過其他途徑產(chǎn)生CO2。CO2屬于小分子，進(jìn)出細(xì)胞都是通過自由擴(kuò)散的方式進(jìn)行的。

（2）題干中提到適宜條件是針對光合作用，所以提高溫度、降低光照都會(huì)使光合作用減弱，所以A的面積會(huì)變小，而呼吸作用的最適溫度比光合作用的最適溫度要高，所以提高溫度會(huì)增大呼吸作用的速率，而光照的改變對呼吸作用無影響，所以B的面積會(huì)變大。

答案 （1）固定的CO2總量 呼吸作用釋放出的CO2量 釋放CO2 自由擴(kuò)散

（2）A B 光合速率降低，呼吸速率增強(qiáng)

點(diǎn)撥 根據(jù)試題中的表述，如何區(qū)分真光合速率和凈光合速率，現(xiàn)歸納如下：

（1）表示真光合作用速率：植物葉綠體吸收的二氧化碳量；植物葉綠體釋放的氧氣量；植物葉綠體產(chǎn)生、制造、合成有機(jī)物（或葡萄糖）的量；植物光合作用吸收的二氧化碳量；植物光合作用產(chǎn)生、制造的氧氣量；植物光合作用產(chǎn)生、制造、合成有機(jī)物（或葡萄糖）的量。

（2）表示凈光合作用速率：植物葉片吸收的二氧化碳量；容器中減少的二氧化碳量；植物葉片釋放的氧氣量；容器中增加的氧氣量；植物葉片積累或增加的有機(jī)物（或葡萄糖）的量。

例2 以測定的CO2吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結(jié)果如圖所示。下列分析正確的是（ ）

A.光照相同時(shí)間，35℃時(shí)光合作用制造的有機(jī)物的量與30℃時(shí)相等

B.光照相同時(shí)間，在20℃條件下植物積累的有機(jī)物的量最多

C.溫度高于25℃時(shí)，光合作用制造的有機(jī)物的量開始減少

D.兩曲線的交點(diǎn)表示光合作用制造的與呼吸作用消耗的有機(jī)物的量相等

解析 本題是對光合作用和呼吸作用綜合知識(shí)的考查。解題的關(guān)鍵是在識(shí)圖的基礎(chǔ)上合理運(yùn)用真光合速率和凈光合速率。根據(jù)解題技巧中的分析，題干中的“以測定的CO2吸收量與釋放量為指標(biāo)”以及圖中縱坐標(biāo)“CO2吸收量與釋放量”在光照下指的是凈光合速率，而黑暗下CO2釋放量為呼吸作用速率。選項(xiàng)中的“35℃時(shí)光合作用制造的有機(jī)物的量”其含義是光合作用中實(shí)際制造的有機(jī)物的量，應(yīng)該用真光合速率進(jìn)行衡量和計(jì)算。植物真光合速率（光合作用吸收的CO2量）=凈光合速率（光照下CO2吸收量）+呼吸速率（黑暗下CO2釋放量）。選項(xiàng)中“植物積累的有機(jī)物的量”其含義是光合作用中制造的有機(jī)物減去呼吸作用消耗后才是積累量，應(yīng)該用凈光合速率進(jìn)行衡量和計(jì)算?？梢詫⑶€圖中的信息轉(zhuǎn)化為表格信息：

A選項(xiàng)中35℃和30℃時(shí)所對應(yīng)的真光合速率都是6.5mg/h，因此光照相同時(shí)間，35℃時(shí)光合作用制造的有機(jī)物的量與30℃時(shí)相等。光照相同時(shí)間，在25℃條件下植物積累有機(jī)物的量（凈光合速率）最多，為3.7mg/h。溫度處在25℃～30℃范圍時(shí)，光合作用制造的有機(jī)物（真光合速率）逐漸增加。兩曲線的交點(diǎn)表示植物有機(jī)物的積累量（凈光合速率）與呼吸作用消耗量（呼吸速率）相等。

答案 A

總而言之，處理此類凈光合速率類計(jì)算題的關(guān)鍵，就是準(zhǔn)確判斷實(shí)際量、光合作用量與呼吸作用量三者之間的關(guān)系。根據(jù)不同題干給出的條件，可以按照以下三種模式展開計(jì)算：

光合作用實(shí)際產(chǎn)氧量=實(shí)際的氧氣釋放量+呼吸作用耗氧量；

光合作用實(shí)際CO2消耗量=實(shí)際CO2消耗量（凈光合作用量）+呼吸作用CO2釋放量；

光合作用實(shí)際葡萄生產(chǎn)量=光合作用葡萄糖凈生產(chǎn)量+呼吸作用葡萄糖消耗量。

不論采用哪一種計(jì)算方式，最重要的還是準(zhǔn)確提取轉(zhuǎn)化題干內(nèi)信息，為后續(xù)的計(jì)算清掃障礙。

[練習(xí)]

金魚藻是一種高等沉水植物，有關(guān)研究結(jié)果如下圖所示（途中凈光合速率是指實(shí)際光合速率與呼吸速率之差，以每克鮮重每小時(shí)釋放CO2的微摩爾數(shù)表示）。

據(jù)圖回答下列問題：

（1）該研究探討了 對金魚藻 的影響，其中，因變量是 。

（2）該研究中凈光合速率達(dá)到最大時(shí)的光照度為 lx。在黑暗中，金魚藻的呼吸速率是每克鮮重每小時(shí)消耗氧氣 μmol。

（3）該研究中凈光合速率隨pH變化而變化的主要原因是 。