1影响光合作用速度的曲线分析及应用因素 图像 关键点的含义 在生产上的应用光照强度A 点光照强度为 0,此时只进行呼吸作用,释放CO2 的量,表明此时的呼吸强度AB 段表明随光照强度加强,光合作用逐渐加强,CO2 的释放量逐渐减少,有一部分用于光合作用;到 B点时,呼吸作用释放的CO2 全部用于光合作用,即光合作用强度= 呼吸作用强度,称 B 点为光补偿点(植物白天光照强度应在光补偿点以上,植物才能正常生长)BC段表明随着光照强度不断加强,光合作用强度不断加强,到 C 点以上不再加强了C 点为光合作用的饱和点1)适当提高光照强度(2)延长光合作用时间(例:轮作)(3)对温室大棚用无色透明玻璃(4)若要降低光合作用则用有色玻璃如用红色玻璃,则透红光吸收其他波长的光,光合能力较白光弱但较其他单色光强单因子影响光合面积OA 段表明随叶面积的不断增大,光合作用实际量不断增大,A 点为光合作用面积的饱和点,随叶面积的增大,光合作用不再增强,原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下OB 段干物质量随光合作用增强而增加,而由于 A 点以后光合作用量不再增加,而叶片随叶面积的不断增加 OC 段呼吸量不断增加,所以干物质积累量不断降低如 BC 段。
植物的叶面积指数不能超过 C 点,若超过 C 点,植物将入不敷出,无法生活下去适当间苗、修剪,合理施肥、浇水,避免陡长,封行过早,使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下,白白消耗有机物,造成不必要的浪费温室栽培植物时,可增加光合作用面积,合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施2二氧化碳浓度CO2 是光合作用的原料,在一定范围内,CO2 越多,光合作用速率越大,但到 A 点时,即 CO2 达到饱和时,就不再增加了温室栽培植物时适当提高室内CO2 的浓度,如释放一定量的干冰或多施有机肥,使根部吸收的 CO2 增多大田生产“正其行,通其风”,即为提高 CO2浓度、增加产量温度光合作用是在酶催化下进行的,温度直接影响酶的活性一般植物在10℃~35℃下正常进行光合作用,其中 AB 段(10℃~35℃) ,随温度的升高而逐渐加强,B 点(35℃)以上光合酶活性下降,光合作用开始下降,40℃~50℃光合作用几乎完全停止(1)适时播种(2)温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降温(3)植物“午休”现象的原因之一叶龄OA 段为幼叶,随幼叶的不断生长,叶面积不断增大,叶内叶绿体不断增多,叶绿素含量不断增加,光合作用速率不断增加。
AB 段为壮叶,叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态,光合速率也基本稳定BC 段为老叶,随叶龄的增加,叶片内叶绿素被破坏,光合速率也随之下降农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶,都是根据其原理又可降低其呼吸作用消耗有机物矿质元素矿质元素是光合作用的产物——葡萄糖进一步合成许多有机物时所必需的物质如缺少 N,就影响蛋白质(酶 )的合成;缺少 P 就会影响 ATP 的合成;缺少 Mg 就会影响叶绿素的合成合理施肥可促进叶片面积增大,提高酶的合成率,提高光合作用速率3图像含义P 点时,限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随其因子的不断加强,光合速率不断提高当到 Q 点时,横坐标所表示的因子,不再是影响光合速率的因子,要想提高光合速率,可采取适当提高图示的其他因子多因子影响应用温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,增加光合酶的活性,提高光合速率,也可同时适当充加 CO2,进一步提高光合速率当温度适宜时,可适当增加光照强度和 CO2 浓度以提高光合作用速率总之,可根据具体情况,通过增加光照强度,调节或增加 CO2 浓度来充分提高光合效率,以达到增产的目的总结:作用的环境因素有哪些?(1)光照强度:在一定范围内,光照强度逐渐增强光合作用中光反应强度也随着加强;但光照增强到一定程度时,光合作用强度就不再增加。
2)温度:温度可以通过影响暗反应的酶促反应来影响光合作用;在一定范围内随温度的提高,光合作用加强;温度过高时也会影响酶的活性,使光合作用强度减弱3)O 2浓度:二氧化碳是光合作用的原料在一定浓度范围内,适当提高二氧化碳的浓度,光合作用加强但浓度提高到一定程度,光合作用不再增强4)水分:水既是光合作用的原料,又是体内各种化学反应的介质水分还能影响气孔的开闭,间接影响 CO2进入植物体内 (5)矿质元素:如 Mg 是叶绿素的组成成分,N 是光合酶的组成成分,P 是 ATP 分子的组成成分等等 二、影响植物呼吸速率的因素及相关曲线1.内部因素 (1)不同种类的植物呼吸速率不同,如旱生植物小于水生植物,阴生植物小于阳生植物2)同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同,如幼苗在开花期呼吸速率升高,成熟期呼吸速率下降3)同一植物的不同器官呼吸速率不同,如生殖器官大于营养器官2.环境因素(1)温度 呼吸作用在最适温度(25 ℃~35℃)时最强;超过最适温度酶活性降低,甚至变性失活,呼吸受抑制;低于最适温度酶活性下降,呼吸受抑制2)O2 的浓度 O2 浓度直接影响呼吸作用的性质O2 浓度为零时只进行无氧呼吸;浓度为 10%以下时,既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸;浓度为 10%以上时,只进行有氧呼吸。
3)CO2 浓度 从化学平衡的角度分析: CO2 浓度增加,呼吸速率下降三、从光合作用和呼吸作用分析物质循环和能量流动1.从反应式上追踪元素的来龙去脉①光合作用总反应式: ②有氧呼吸反应式:42.从具体过程中寻找物质循环和能量流动四、有关光合作用强度的计算:对于绿色植物来说,由于进行光合作用的同时,还在进行呼吸作用因此,光下测定的值为净光合速率,而实际光合速率=净光合速率+呼吸速率一般以光合速率和呼吸速率(即单位时间单位叶面积吸收和放出 CO2的量或放出和吸收 O2的量)来表示植物光合作用和呼吸作用的强度,并以此间接表示植物合成和分解有机物的量的多少1)光合作用实际产氧量 = 实测的氧气释放量 + 呼吸作用吸耗氧量(2)光合作用实际二氧化碳消耗量 = 实测的二氧化碳消耗量 + 呼吸作用二氧化碳释放量(3)光合作用葡萄糖净生产量 = 光合作用实际葡萄糖生产量﹣呼吸作用葡萄糖消耗量(呼吸速率可在黑暗条件下测得) 例题:回答下列Ⅰ、Ⅱ小题:Ⅰ. 下图中甲为测定光合作用速率的装置,在密封的试管内放一新鲜叶片和二氧化碳缓冲液,试管内气体体积的变化可根据毛细刻度管内红色液滴的移动距离测得。
在不同强度的光照条件下,测得的气体体积如图乙所示图丙为叶肉细胞中有关细胞器的结构模式图植物叶片的呼吸速率不变1)标记实验开始时毛细刻度管中液滴所在位置实验时,当光照强度由 0 渐变为 2.5 千勒克斯时(不同光照强度照射的时间均等),液滴所在位置应在实验初始标记的 位置处2)对叶片来说,光照强度为 10 千勒克斯时对应图丙中存在的箭头有(填字母) 3)在图乙中,光照强度为 15 千勒克斯时,植物 1 小时光合作用产生的气体量为 毫升(假设随光照的增强,植物体的温度不变)4)为了防止无关因子对实验结果的干扰,本实验还应设置对照实验,对照实验装置与实验组装置的区别是 如果对照组在相同光照情况下,刻度管中的红色液滴向右移了 5 毫米,其原因 5)如果将试管中的 CO2缓冲液改为水,则实验测得的数据指标是 Ⅱ.丙图表示某 C3植物的部分细胞结构和相关代谢情况, a~f 代表 O2或 CO2,丁图表示温度对该植物光合作用与呼吸作用的影响(以测定的 CO2吸收量与 CO2释放量为指标),请据图回答下列问题:(1)丙图中可表示 O2的字母是 ,图中 c (可以、不可以)表示葡萄糖的去向,原因是 。
2)在夏季晴天的正午,丙图 a~f 过程中可以发生的是 3)丁图中在 5℃时光合作用制造的有机物量是呼吸消耗有机物量的 倍答案:Ⅰ.(1)左侧 (2)a、b、c、d (3)200(4)新鲜叶片改为经消毒的叶片 环境物理因素5(如温度变化等)对实验的影响 (5)释放的二氧化碳量与吸收氧气量的差值Ⅱ.(1)a、c、f 不可以 葡萄糖需在细胞质基质中分解为丙酮酸,再进入线粒体继续分解 (2)a、b、c、d (3)3。