植物的光合作用產量

植物的光合作用產量一、 知識間的聯(lián)系1、 植物的光合作用光合作用是植物在葉綠體中利用光能將二氧化碳和水合成有機物、釋放氧氣、將光能轉變?yōu)榛瘜W能并儲存在有機物中的過程。光合作用包括光反應和暗反應兩個階段。光反應需要光，將水分解為氧氣和還原態(tài)的氫，將光能轉變?yōu)锳TP中的化學能。暗反應有光無光均可進行，二氧化碳經五碳化合物的固定生成三碳合物，三碳化合物在光反應提供的還原態(tài)氫和ATP的作用下合成葡萄糖并生成水。光合作用的實質是將光能轉變?yōu)榛瘜W能、將無機物轉變?yōu)橛袡C物。光合作用是自然界最基本的物質代謝和能量代謝。2、 植物的呼吸作用呼吸作用的實質是分解有機物、釋放能量。呼吸作用包括有氧呼吸和無氧呼吸。有氧呼吸主要在線粒體中進行，無氧呼吸在基質中進行。有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段是相同的，都是在基質中將葡萄糖分解為丙酮酸，產生還原態(tài)的氫。在無氧的情況下，丙酮酸繼續(xù)在基質中被分解為酒精和二氧化碳或乳酸。在有氧的情況下，丙酮酸進入線粒體被分解釋放出二氧化碳并產生還原態(tài)氫，還原態(tài)的氫和氧結合生成水。呼吸作用的意義是為各項生命活動提供能量。3、 光合作用與呼吸作用的關系及光合作用產量光合作用與呼吸作用在物質代謝上有密切的關系，一方面光合作用的產物是呼吸作用的反應物，另一方面呼吸作用的產物又可作為光合作用的原料。但它們并不是可逆的反應，這是因為它們是在不同的場所進行的；光合作用利用了光能，而呼吸作用釋放的能量被用于各項生命活動；光合作用必須在有光的條件下進行，而呼吸作用時時刻刻都在進行。二、 重難點知識講解1、光合作用產量植物的光合作用產量（即植物積累有機物的總量）取決于光合作用和呼吸作用兩方面，植物通過光合作用制造有機物，同時通過呼吸作用消耗有機物，因此光合作用產量=光合作用合成的有機物總量—呼吸作用分解的有機物總量。凡是影響光合作用和呼吸作用的因素都會影響植物的光合作用產量，這些因素包括光（含光照強度、日照長度和光質）、溫度、大氣中CO2含量等等。2、光合作用強度和呼吸作用強度一般以光合速率和呼吸速率（即單位時間單位葉面積吸收和放出CO2的量或放出和吸收O2的量）來表示植物光合作用和呼吸作用的強度，并以此間接表示植物合成和分解有機物的量的多少。在黑暗條件下植物不進行光合作用，只進行呼吸作用，因此此時測得的氧氣吸收量（即空氣中O2的減少量）或二氧化碳釋放量（即空氣中的CO2增加量）直接反映呼吸速率。在光照條件下，植物同時進行光合作用和呼吸作用，此時測得的空氣中氧氣的增加量（或二氧化碳減少量）比植物實際光合作用所產生的O2量（或消耗的CO2量要）少，因為植物在光合作用的同時也在通過呼吸作用消耗氧氣、放出二氧化碳。因此此時測得的值并不能反映植物的實際光合速率，而反

映出表觀光合速率或稱凈光合速率。凈光合速率=實際光合速率—呼吸速率三、 典型題例有關植物光合作用產量的考題在近幾年的上海和廣東生物高考試卷中都占有相當?shù)谋壤?。這部分內容與農業(yè)、林業(yè)生產實際聯(lián)系密切，既可以考查學生對于光合作用、呼吸作用及其相互關系等知識的掌握，又可以考查學生運用所學知識理解或解決實際問題的綜合能力。這部分考題以選擇題、簡答題等多種形式出現(xiàn)，而且往往結合圖表，因此還可以考查學生識圖轉換、計算等能力。請回答：1）植物在造有機物，在 段內積累有機物。例1:將農田一晝夜的溫度變化I,光照變化II和植物吸請回答：1）植物在造有機物，在 段內積累有機物。2）CO2的吸收曲線（即圍成一塊正面積和曲線III）與時間直線圍成一塊正面積和一塊負面積。植物在一晝夜中對有機物的有效積累的多少，取決于這兩塊面積的 。［解析］光是進行光合作用的必要條件，曲線II顯示從時間b至f段有光照，植物通過光合作用吸收CO2而合成有機物，但由于2要補償呼吸作用所消耗的有機物，植物在白天實際上只在時間c至e段才積累有機物。從曲線III可以看出，c至e段植物光

合作用吸收的CO2要多于呼吸作用放出的CO2，即光合作用大于呼吸作用，這時植物才能積累有機物。從一晝夜的情況看，植物只在白天進行光合作用，但時刻都在進行呼吸作用。從曲線III可以看出，正面積表示植物積累的有機物總量，而負面積表示植物消耗的有機物總量，因此植植物在一晝夜中對有機物的有效積累的多少，取決于這兩塊面積的代數(shù)和。例2：（1999年高考廣東生物試題）將某種綠色植物的葉片放在特定的實驗裝置中，研究在10°C、20°C的溫度下，分別置于5000勒克斯、20000勒克斯光照和黑暗條件下的光合作用和呼吸作用，結果如下圖所示。20*C--ior氧氣釋放ft(毫克)///20*C--ior氧氣釋放ft(毫克)///////0505?????3221氧代吸收*(毫克)光照時間（小時）（1） 該葉片的呼吸速率在20C下是10C下的 倍。（2） 該葉片在10C、5000勒克斯的光照下，每小時光合作用所產生的氧氣量是—毫克。（3） 葉片在20C、20000勒克斯的光照下，如果光合作用合成的有機物都是葡萄糖，每小時產生的葡萄糖為毫克。［解析］從左圖可以看出，20°C下葉片1小時吸收O21.5mg,10C下葉片1小時吸收O20.5mg,因此該葉片的呼吸速率在20°C下是10°C下的1?5/0?5=3倍。光照條件下測得的氧氣釋放量=光合作用產生的氧氣量—黑暗條件下測得的氧氣吸收量。通過以上等式可以推算出植物的實際光合速率，即植物在單位時間內光合作用所產生的氧氣量。從右圖可以看出，該葉片在10C、5000勒克斯的光照下1小時釋放O23.5mg；從左圖可以看出，該葉片在黑暗、10C條件下1小時吸收O20.5mg,因此該葉片在10°C、5000勒克斯的光照下，每小時光合作用產生的氧氣量是：3?5mg+0?5mg=4mg。同理可以推算出該葉片在20C、20000勒克斯的光照下，每小時光合作用所產生的氧氣量是：6mg+1.5mg=7.5mg。根據(jù)光合作用的總反應式6CO2+12H2O=C6H12O6+6O2+6H2O推算出葉片每小時產生的葡萄糖總量是：（180*7?5）/（6*32）=7?03mg。例3：（1999年高考上海生物試題）下圖是測定光合作用速度的儀器。在密閉小室內放有一新鮮葉片和CO2緩沖液，緩沖液用以調節(jié)小室內二氧化碳的量，使其濃度保持在0.03%。小室內氣體體積的變化可以根據(jù)毛細血管內水銀柱的移動距離測得。在不同強度光照條件下，測得小室內氣體體積如下表所示（表中氣體體積的單位是微升/平方厘米葉面積/分。“+”表示增加，“-”表示減少。光強度單位為千勒克斯）。請回答：光強度0510203040

氣體體積-0.25+0.5+1.2+1.7+1.7+1.7（1）光強度為0時，小室內減少的氣體是 ,減少的原因是 （2）光強度增加時，小室內增加的氣體是 ,增加的原因是 （3）題目略。4）請根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在右邊方格內繪制O2生成總量和10 20 30 40尢強廈（千勒克司）光強度間關系曲線。10 20 30 40尢強廈（千勒克司）［解析］此題是一道實驗題。題目已經說明小室內CO2的含量保持一定值，因此小室內氣體體積的變化就是02的變化。當光強度為0時，葉片只進行呼吸作用而消耗2，因此小室內氣體體積減少。當光強度增加時，葉片進行光合作用而產生o2，因此小室內氣體體積增大。表中所列光強度為5-40時氣體體積增加的數(shù)值并不是葉片實際光合作用所生成的O2量。光合作用所生成的O2量應該等于這些數(shù)值加上呼吸作用所消耗的O2量（即光強度為0時氣體的減少值0.25），見下表。據(jù)表可畫出曲線圖。光強度0510203040氣體體積-0.25+0.5+1.2+1.7+1.7+1.7o2生成總量00.751.451.951.951.95例4：（2000年廣東高考生物試題）將生長狀況相同的同一種樹的幼苗分成若干組，分別置于不同日溫和夜溫組合下生長（其他各種條件都相同）。一定時間后測定幼苗的高度，如下表：（標“—”為該組未做實驗）^夜溫（C）平均高度（—嚴日溫（°C） f11172330一33.219.92330.724.915.81716.810.9一請據(jù)表回答下列問題：（1） 幼苗生長最快的溫度組合是：日溫—,夜溫—。幼苗生長最慢的溫度組合是：日溫—,夜溫_。（2） 出現(xiàn)上述結果的原因是 。［解析］例5中影響光合產量的因素主要是光，而此題是討論溫度對于光合產量的影響。表中顯示，在日溫30°C、夜溫17C下生長的幼苗平均高度最高，也就是植物積累的有機物最多，光合產量最高；在日溫17C、夜溫17C下生長的幼苗平均高度最低，也就是植物積累的有機物最少，光合產量最低。白天溫度高，有利于幼苗進行光合作用，合成有機物。幼苗在夜間只進行呼吸作用，溫度高時呼吸作用強烈，有機物消耗多對生長不利?？梢姇円箿夭畲?，有利于積累有機物，幼苗生長快。根據(jù)與例4同樣的原理，人們常在夜晚適當降低溫室溫度以提高農作物產量。從例2還可以看出，光合產量的高低往往取決于光和溫度的綜合作用。例如在我國的青海、寧夏等地區(qū)，農作物的產量較高的原因就包括光和溫度兩方面，即長日照和較大的晝夜溫差。當光和溫度都處于最適合植物生長的條件

下，這時制約農作物生長的因素往往是大氣中的CO2濃度的不足。在溫室生產中，人們可以通過物理或化學的方法調節(jié)大氣中CO2的濃度，以提高農作物的產量。四、 專題訓練1、 某綠色植物置于密閉玻璃容器中，給予必要條件，放在光照下，容器內CO2含量每小時減少36mg；放在黑暗下，容器內CO2含量每小時增加8mg。并測得在光下制造了葡萄糖30mg。據(jù)此判斷，該植物在上述光照和黑暗條件下，其呼吸作用強度的變化如何？2、 某種淡水綠藻置于一定容量的器皿中培養(yǎng)。在不同的溫度條件下，該綠藻的光合速率(用每小時氧氣釋放量表示)與光強度的關系以及呼吸速率(用每小時氧氣消耗量表示)如下圖所示。rrr(匚一ooE)*#w如汶84rrr(匚一ooE)*#w如汶84(L.m3/>^如沃TOC\o"1-5"\h\z5 l() 15 2(} ' ⑴ 15 ?(}光強度/klx 光強度/klx據(jù)此分析回答：該綠藻在20°C的條件下，用15K1X的光連續(xù)照射22.6h，合成的葡萄糖約為_mg。其中，用于呼吸消耗的葡萄糖約為 mg。將該綠藻置于20C下連續(xù)培養(yǎng)24h,其中，連續(xù)12h給予5Klx的光照，然后連續(xù)12h處于黑暗中。該綠藻在一天內葡萄糖含量的變化為(增加或減少) mg。該綠藻在20C的條件下，用15Klx的光連續(xù)照射22.6h，合成的葡萄糖約為_mg。其中，用于呼吸消耗的葡萄糖約為 mg。（4）將該綠藻置于20°C下連續(xù)培養(yǎng)24h,其中，連續(xù)12h給予5Klx的光照，然后連續(xù)12h處于黑暗中。該綠藻在一天內葡萄糖含量的變化為（增加或減少） mg。3、 下圖為某成熟森林生態(tài)系統(tǒng)的植物葉面積指數(shù)與呼吸和光合作用關系示意圖（圖中葉面積指數(shù)是指單位地表面積上植物葉片的總面積數(shù)量。該數(shù)值越大，表示葉片交錯覆蓋的程度越大）。(*(*「來、曲)則縊次要干物質量低于光合作用生產量的原因是： 當葉面積指數(shù)達7—8后，干物質量會下降，原因TOC\o"1-5"\h\z是： 。為保持林木最大的生產量應采取的措施是 。4、大氣中二氧化碳濃度約為0.03%。大棚中種黃瓜，隨著二氧化碳濃度的升高黃瓜產量增加，因為 。當二氧化碳濃度大于1%時，產量反而下降，這是因為 。五、參考答案1、在黑暗下，CO的增加量=呼吸作用放出的CO量。22因此在黑暗條件下呼吸作用強度是8mgCO/小時。2在光照下，CO的減少量=光合作用消耗的CO量-呼22吸作用放出的CO量。要先根據(jù)生成的葡萄糖量計算出光合作2用消耗的CO量：30X6X44/180=442（mg/小時）6CO+12HOfCHO+6HO+6O226126226X44180?30呼吸作用放出的CO量2=44-36=8（mg/小時）。因此在光照條件下呼吸作用強度也是8mgCO/小時。2因此在光照和黑暗條件下的呼吸作用強度不變。2、（1）首先據(jù)圖得出在20°C、15klx光照下，綠藻每小時呼吸作用消耗O20.5mg，光合作用放出O2（8+0.5）=8.5mg。然后根據(jù)呼吸作用和光合作用的總反應式可以計算出連續(xù)照射22.6小時呼吸作用消耗的葡萄糖量：0.5x22.6x