一、影響關合速率的環境因素:
1.光照強度對光合作用速率的影響
(1)圖中縱坐標代表總(實際或真正)光合作用速率還是淨光合作用速率?
光合總產量和光合淨產量常用的判定方法:
總(實際或真正)光合速率=淨光合速率+呼吸速率。
①表觀(淨)光合速率通常用O2的表觀釋放量、CO2的表觀吸收量或有機物積累量來表示。
②總 (實際或真正)光合速率通常用O2產生量、CO2固定量或有機物製造(合成)量來表示。
③呼吸速率只能在黑暗條件下測定。通常用黑暗中CO2釋放量、O2吸收量或有機物消耗量來表示。本圖縱坐標代表的是淨光合速率。
(2)相關的點和線段代表的生物學含義如何?
A點:A點時光照強度為0,光合作用速率為0,植物只進行呼吸作用,不進行光合作用。由此點獲得的信息是:呼吸速率為OA的絕對值,因此淨光合速率為負值。
B點:實際光合作用速率等於呼吸速率(光合作用與呼吸作用兩者處於動態衡),淨光合作用速率為0。表現為既不釋放CO2也不吸收CO2,此點為光合作用補償點。
C點:當光照強度增加到一定值時,光合作用速率達到最大值。此點對應的M點為光合作用速率達到最大值(CM)時所對應的最低光照強度,此光照強度為光合作用飽和點。
AB段:此時光照較弱,此時呼吸作用產生的CO2除了用於光合作用外還有剩餘,表現為向外界釋放CO2。總光合作用速率小於呼吸速率,因此淨光合速率為負值。
BC段:此時光照較強,,呼吸產生的CO2不夠光合作用所用,表現為從外界吸收CO2。總光合作用速率大於呼吸速率,因此淨光合速率為正值。
AC段:在一定的光照強度範圍內,隨著光照強度的增加,光合作用速率逐漸增加。
CD段:當光照強度超過一定值時,光合作用速率不再隨光照強度的增加而增加。
(3)AC段、CD段限制光合作用強度的主要因素有哪些?
在縱坐標沒有達到最大值之前,主要受橫坐標的限制,當達到最大值之後,限制因素為橫坐標之外的其它因素
AC段:限制光合作用速率的因素是光照強度。
CD段:限制光合作用速率的環境因素主要有:CO2濃度、溫度等。
內部因素有:色素的含量、酶的活性和數量。
(4)在什麼光照強度下植物能正常生長?
1.只有當淨光合作用速率>0時,植物才能正常生長,即白天光照強度至少大於B點。
2.在一晝夜中,白天的光照強度還要滿足白天的淨光合產量>晚上的呼吸消耗量,植物才能正常生長。
(5)若該曲線是某陽生植物,那麼陰生植物的相關曲線圖該如
何表示?為什麼?
陰生植物的呼吸速率一般比陽生植物低,所以對應的A點一般上移。陰生植物葉綠素含量相對較多,且葉綠素a/葉綠素b的比值相對較小,葉綠素b的含量相對較多,在光照比較弱時,光合作用速率就達到最大,所以對應的C點左移。陰生植物在光照比較弱時,光合作用速率就等於呼吸速率,所以對應的B點左移。
(6)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℃,則溫度由25℃上升到30℃時,對應的A點、B點、M點分別如何移動?
根據光合作用和呼吸作用的最適溫度可知,溫度由25℃上升到30℃時,光合作用減弱,呼吸作用增強,所以對應的A點下移。光照強度增強才能使光合作用速率等於呼吸速率,所以B點右移。由於最大光合作用強度減小了,所需要的光能也應該減少,所以M點應該左移。
(7)若植物體缺Mg,則對應的B點如何移動
植物體缺Mg,葉綠素合成減少,光合作用效率減弱,但呼吸作用沒有變,需要增加光照強度,光合作用速率才等於呼吸速率,所以B點右移。
(8)A點、A點之外產生ATP的細胞結構是什麼?
A點只進行呼吸作用,產生ATP的細胞結構是細胞質基質和線粒體。A點之外既進行光合作用,又進行呼吸作用,產生ATP的細胞結構有葉綠體、細胞質基質和線粒體。
(9)處於A點、AB段、B點、BC段時,右圖分別對應發生哪些過程?
A點:e、f(前者是CO2,後者是O2)
AB段:a、b、e、f(a是CO2,b是O2)
B點:a、b
BC段:a、b、c、d(c是O2,d是CO2)
2.CO2濃度對光合作用速率的影響
(1)曲線(一)
①在一定範圍內,光合作用速率隨CO2濃度升高而加快,但達到一定濃度後,再增大CO2濃度,光合作用速率不再加快。(圖中縱軸代表的是淨光合作用速率)
②A點:CO2補償點,即在光照條件下,葉片進行光合作用所吸收的二氧化碳量與葉片所釋放的二氧化碳量達到動態平衡時,外界環境中二氧化碳的濃度。
B點:CO2飽和點,表示光合作用速率達到最大時所應的最低CO2濃度。點以後隨著CO2濃度的升高,光合作用速率不再加快,此時限制光合作用速率的環境因素主要是光照強度和溫度。
③若CO2濃度一定,光照強度減弱,A點、B點移動趨勢如下:
光照強度減弱,光合作用速率增強,由於呼吸速率不變,要使光合作用速率與呼吸作用速率相等,需要提高CO2濃度,故A點右移。由於光照強度減弱,光反應減弱,因而光反應產生的[H]及ATP減少,影響了暗反應中C3的還原,故CO2的固定減弱,所需CO2濃度隨之減少,B點應左移。
3.溫度對光合作用速率的影響:
主要通過影響暗反應中酶的活性來影響光合作用的速率。在一定溫度範圍內,隨著溫度的升高,光合速率隨著增加,超過一定的溫度,光合速率不但不增大,反而降低。因溫度太高,酶的活性降低。此外溫度過高,蒸騰作用過強,導致氣孔關閉,CO2供應減少,從而間接影響光合速率。
①若Ⅲ表示呼吸速率,則Ⅰ、Ⅱ分別表示實際光合速率和淨光合速率,即淨光合速率等於實際光合速率減去呼吸速率。
②在一定的溫度範圍內,在正常的光照強度下,提高溫度會促進光合作用的進行。但提高溫度也會促進呼吸作用。如左圖所示。所以植物淨光合作用的最適溫度不一定就是植物體內酶的最適溫度。在20℃左右,植物中有機物的淨積累量最大。
4.水、礦質元素對光合作用速率的影響
水是光合作用原料之一,同時也是代謝的必須介質,缺少時會使光合速率下降;礦質元素如:Mg是葉綠素的組成成分,N是光合作用有關酶的組成成分,P是ATP的組成成分,缺少也會影響光合速率。
5.葉齡對光合作用強度的影響
隨幼葉不斷生長,葉面積不斷增大,葉內葉綠體不斷增多,葉綠素含量不斷增加,光合速率不斷增加;
壯葉時,葉面積、葉綠體都處於穩定狀態,光合速率基本穩定;
老葉時,隨葉齡增加,葉內葉綠素被破壞,光合速率下降。
二、光合作用和細胞呼吸中相關的拓展延伸:
有關光合作用和呼吸作用關係的變化曲線圖中,最典型的就是夏季的一天中CO2吸收量和釋放量變化曲線圖,如圖1所示:
1.曲線的各點含義及形成原因分析如圖1
a點:凌晨3時~4時,因溫度降低,呼吸作用減弱,CO2釋放減少;
b點:上午6時左右,太陽出來,開始進行光合作用;
bc段:光合作用小於呼吸作用;
c點:上午7時左右,光合作用等於呼吸作用;
ce段:光合作用大於呼吸作用;
d點:溫度過高,部分氣孔關閉,出現「午休」現象;
e點:下午6時左右,光合作用等於呼吸作用;
ef段:光合作用小於呼吸作用;
fg段:太陽落山,停止光合作用,只進行呼吸作用。
2.有關有機物情況的分析如圖2
(1)積累有機物時間段:ce段;
(2)製造有機物時間段:bf段;
(3) 一天中有機物積累最多的時間點:e點;
(4) 一晝夜有機物的積累量表示:Sp-SM-SN
3.在相對密閉的環境中,一晝夜CO2含量的變化曲線如圖3
(1)如果N點低於M點,說明經過一晝夜,植物體內的有機物總量增加;
(2)如果N點高於M點,說明經過一晝夜,植物體內的有機物總量減少;
(3)如果N點等於M點,說明經過一晝夜,植物體內的有機物總量不變;
(4)CO2含量最高點為c點,該光合速率等於呼吸速率,CO2含量最低點為e點。
4.在相對密閉的環境下,一晝夜O2含量的變化曲線圖如圖4
(1)如果N點低於M點,說明經過一晝夜,植物體內的有機物總量減少;
(2)如果N點高於M點,說明經過一晝夜,植物體內的有機物總量增加;
(3)如果N點等於M點,說明經過一晝夜,植物體內的有機物總量不變;
(4) O2含量最低點為c點,該光合速率等於呼吸速率。O2
含量最高點為e點。
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