有关光合作用的曲线图的分析
1.光照强度对光合作用强度的影响
(1)、纵坐标代表实际光合作用强度还就是净光合作用强度？
光合总产量与光合净产量常用的判定方法:
①如果CO2 吸收量出现负值,则纵坐标为光合净产量;
②(光下)CO2 吸收量、O2释放量与葡萄糖积累量都表示光合净产量;
③光合作用CO2 吸收量、光合作用O2释放量与葡萄糖制造量都表示光合总产量。
因此本图纵坐标代表的就是净光合作用强度。
(2)、几个点、几个线段的生物学含义:
A点:A点时光照强度为0,光合作用强度为0,植物只进行呼吸作用,不进行光合作用。净光合强度为负值由此点获得的信息就是:呼吸速率为OA的绝对值。
B点:实际光合作用强度等于呼吸作用强度(光合作用与呼吸作用处于动态衡),净光合作用强度净为0。表现为既不释放CO2也不吸收CO2(此点为光合作用补偿点)
C点:当光照强度增加到一定值时,光合作用强度达到最大值。此值为纵坐标(此点为光合作用饱与点)
N点:为光合作用强度达到最大值(CM)时所对应的最低的光照强度。(先描述纵轴后横轴)
AC段:在一定的光照强度范围内,随着光照强度的增加,光合作用强度逐渐增加
AB段:此时光照较弱,实际光合作用强度小于呼吸作用强度。净光合强度仍为负值。此时呼吸作用产生的CO2除了用于光合作用外还有剩余。表现为释放CO2。
BC段:实际光合作用强度大于呼吸作用强度,呼吸产生的CO2不够光合作用所用,表现为吸收CO2。
CD段:当光照强度超过一定值时,净光合作用强度已达到最大值,光合作用强度不随光照强度的增加而增加。
(3)、AC段、CD段限制光合作用强度的主要因素
在纵坐标没有达到最大值之前,主要受横坐标的限制,当达到最大值之后,限制因素主要就是其它因素了
AC段:限制AC段光合作用强度的因素主要就是光照强度。
CD段:限制CD段光合作用强度的因素主要就是外因有:CO2浓度、温度等。内因有:酶、叶绿体色素、C5
(4)、什么光照强度,植物能正常生长？
净光合作用强度> 0,植物才能正常生长。
BC段(不包括b点)与CD段光合作用强度大于呼吸作用强度,所以白天光照强度大于B点,植物能正常生长。
在一昼夜中,白天的光照强度需要满足白天的光合净产量 > 晚上的呼吸消耗量,植物才能正常生长。
(5)、若该曲线就是某阳生植物,那么阴生植物的相关曲线图如何？为什么？
阴生植物的呼吸作用强度一般比阳生植物低,所以对应的A点一般上
移。阴生植物叶绿素含量相对较多,且叶绿素a／叶绿素b的比值相对较小,
叶绿素b的含量相对较多,在光照比较弱时,光合作用强度就达到最大,所以
对应的C点左移。阴生植物在光照比较弱时,光合作用强度就等于呼吸作用
强度,所以对应的B点左移。
(6)、已知某植物光合作用与呼吸作用的最适温度分别就是25℃与30℃,则
温度由25℃上升到30℃时,对应的A点、B点、N点分别如何移动？
根据光合作用与呼吸作用的最适温度可知,温度由25℃上升到30℃时,光合
作用减弱,呼吸作用增强,所以对应的A点下移。光照强度增强才能使光合作
用强度等于呼吸作用强度,所以B点右移。由于最大光合作用强度减小了,制造的有机物减少了,所需要的光能也应该减少,所以N点应该左移。
(7).若实验时将光照由白光改为蓝光(光照强度不变),则B点如何移动？
把白光改为蓝光(光照强度不变),相当于把其它颜色的光都替换为蓝光,植物全部能被吸收,则光合作用效率提高,但呼吸作用基本没有变,所以光照强度相对较弱时光合作用强度就等于呼吸作用强度,即b点左移,而A点不变。若把白光改为蓝光,过滤掉其它颜色的光(光照强度减弱),则光合作用效率减弱,对应b点右移。
(8).若植物体缺Mg,则对应的了B点如何移动
植物体缺Mg,叶绿素合成减少,光合作用效率减弱,但呼吸作用没有变,需要增加光照强度,光合作用强度才等于呼吸,所以B点右移
(9)、A点、B点产生ATP的细胞结构就是什么？
a点只进行呼吸作用,产生ATP的细胞结构就是细胞质基质与线粒体。B点既进行光合作用,又进行呼吸作用,产生ATP的细胞结构就是叶绿体基粒、细胞质基质与线粒体。
(10)、处于A点、AB段、B点、BC段时,右图分别发生哪些过程？
A点:e f (前者就是CO2 ,后者就是O2)
AB段:a b e f(a就是CO2,b就是O2)
B点:a b
BC段:a b c d(c就是O2,d就是CO2)
(11)、C4植物光合作用的曲线怎么画？
在P点之前,不管就是C3植物还就是C4植物都随光照强度的增强光合作用强度不断增强,但达到各自
的光饱与点后都不再增强,其限制因素主要就是温度与CO2浓度。在Q点造成两曲线差异的原因主要
就是C4植物比C3植物光能利用率高,C3植物比C4植物更容易达到光饱与点。注意与CO2浓度对光合强
度影响的区别:在同光照、较适宜、高浓度的CO2的情况下,C3植物的光合强度反而比C4植物高。
(11)、光质对光合作用强度的影响的曲线怎么画？
开始时光合强度就不同,最后达到了相同,这说明与温度、CO2浓度没有关系,除了这两个因素与
光强度外重复的因素只有光质,不同的光质影响光反应,因此最初光合强度就有差异,但随光强
度的增强,最终都能达到光的饱与点。
2.CO2浓度对光合作用强度的影响
(1)曲线(一)
①在一定范围内,光合作用速率随CO2浓度升高而加快,但达到一定浓度后,再增大CO2浓度,
光合作用速率不再加快。
② CO2补偿点:A点,外界CO2浓度很低时,绿色植物叶不能利用外界的CO2
制造有机物,只有当植物达到CO2补偿点后才利用外界的CO2合成有机物。
B点表示光合作用速率最大时的CO2浓度,即CO2饱与点,B点以后随着CO2
浓度的升高,光合作用速率不再加快,此时限制光合作用速率的因素主要就是
光照强度。
③若CO2浓度一定,光照强度减弱,A点B点移动趋势如下:
光照强度减弱,要达到光合作用强度与呼吸作用强度相等,需较高浓度CO2,故A点右移。由于光照强度减弱,光反应减弱而产生的[H]及ATP减少,影响了暗反应中CO2的还原,故CO2的固定减弱,所需CO2浓度随之减少,B点应左移。
④若该曲线表示C3植物,则C4植物的A、B点移动趋势如下:由于C4植物能固
定较低浓度的CO2,故A点左移,而光合作用速率最大时所需的CO2浓度应降低,B点
左移,曲线如图示中的虚线。
(2)曲线(二)
a-b:CO2太低,农作物消耗光合产物;
b-c:随CO2的浓度增加,光合作用强度增强;
c-d:CO2浓度再增加,光合作用强度保持不变;
d-e:CO2浓度超过一定限度,将引起原生质体中毒或气孔关闭,抑制光合作用。
(3)曲线(三)
由于C4植物叶肉细胞中含有PEP羧化酶,对CO2的亲与力很强,可以把大气中含量很低
的CO2以C4的形式固定下来,故C4植物能利用较低的CO2进行光合作用,CO2的补偿点低,
容易达到CO2饱与点。而C3植物的CO2的补偿点高,不易达到CO2饱与点。故在较低的
CO2浓度下(通常大气中的CO2浓度很低,植株经常处于“饥饿状态”)C4比C3植物的光合
作用强度强(即P点之前)。一般来说,C4植物由于“CO2泵”的存在,CO2补偿点与CO2
饱与点均低于C3植物。
3.温度对光合作用强度的影响:
它主要通过影响暗反应中酶的催化效率
来影响光合作用的速率。在一定温度范围内,
随着温度的升高,光合速率随着增加,超过一
定的温度,光合速率不但不增大,反而降低。
因温度太高,酶的活性降低。此外温度过高,
蒸腾作用过强,导致气孔关闭,CO2供应减少,
从而间接影响光合速率。
①若Ⅲ表示呼吸速率,则Ⅰ、Ⅱ分别表示实际光合速率与净光合速率,即净光合速率等于实
际光合速率减去呼吸速率。
②在一定的温度范围内,在正常的光照强度下,提高温度会促进光合作用的进行。但提高温
度也会促进呼吸作用。如左图所示。所以植物净光合作用的最适温度不一定就就是植物体内酶
的最适温度。在20℃左右,植物中有机物的净积累量最大。
4、水或矿质元素对光合作用强度的影响
水就是光合作用原料之一,同时也就是代谢的必须介质,缺少时会使光合速率下降。矿质元素如:Mg就是叶绿素的组成成分,N就是光合作用有关酶的组成成分,P就是ATP的组成成分,缺少也会影响光合速率。
5、叶龄对光合作用强度的影响
○1随幼叶不断生长,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,光合速
率不断增加;
○2壮叶时,叶面积、叶绿体都处于稳定状态,光合速率基本稳定;
○3老叶时,随叶龄增加,叶内叶绿素被破坏,光合速率下降。
5、叶面指数对光合作用强度的影响
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与点,
随叶面积的增大,光合作用不再增大,原因就是有很多叶被遮挡在光补偿点以下。OB段干物
质量随光合作用增加而增加,而由于A点以后光合作用量不再增加,所以干物质的量不断降
低,如BD段。E点表示光合作用实际量与呼吸量相等,干物质量积累为零。植物的叶面积指数不能超过D点,超过植物将入不敷出,无法生活下去。
6.多因素对光合作用的影响
从图中可以解读以下信息:
(1)解读图一曲线可知:光照强度较弱时,光合作用合成量相同,即在一定范围内增加的量均相等,当超过这一范围后,三条曲线增加的量就不相同,说明限制因素不就是光照强度,而就是CO2浓度与温度,即x1、x2、x3的差异就是由于温度与CO2浓度影响了光合作用的暗反应所致。
(2)图二,三条曲线开始不同,最后达到相同,这说明与温度、CO2浓度及光照强度均没有关系,除这些以外可重复的因素就是光质,即y1、y2、y3的差异就是由于光质影响了光合作用的光反应所致。
(3)图三,三条曲线开始时不同,最后也不同,说明与CO2浓度、温度、光质均有关,这些因素导致光合作用光反应与暗反应均不同所致。
(4)图四,P点之前,限制光合速率的因素就是温度,随温度的升高,其光合速率不断提高。Q点时就是酶的最适温度,要提高光合速率,只有提高光强或CO2浓度。Q点后酶的活性随温度降低而降低,其光合速率也随之降低。
有关光合作用与细胞呼吸中曲线的拓展延伸
有关光合作用与呼吸作用关系的变化曲线图中,最典型的就就是夏季的一天中CO2吸收与释放变化曲线图,如图1所示:
1.曲线的各点含义及形成原因分析
a点:凌晨3时～4时,温度降低,呼吸作用减弱,CO2释放减少;
b点:上午6时左右,太阳出来,开始进行光合作用;
bc段:光合作用小于呼吸作用;
c点:上午7时左右,光合作用等于呼吸作用;
ce段:光合作用大于呼吸作用;
d点:温度过高,部分气孔关闭,出现“午休”现象;
e点:下午6时左右,光合作用等于呼吸作用;
ef段:光合作用小于呼吸作用;
fg段:太阳落山,停止光合作用,只进行呼吸作用。
2.有关有机物情况的分析(见图2)
(1)积累有机物时间段:ce段;
(2)制造有机物时间段:bf段;
(3)消耗有机物时间段:og段;
(4)一天中有机物积累最多的时间点:e点;
(5)一昼夜有机物的积累量表示:Sp－SM－SN。
3.在相对密闭的环境中,一昼夜CO2含量的变化曲线图(见图3)
(1)如果N点低于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量增加;
(2)如果N点高于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量减少;
(3)如果N点等于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量不变;
(4)CO2含量最高点为c点,CO2含量最低点为e点。
4.在相对密闭的环境下,一昼夜O2含量的变化曲线图(见图4)
(1)如果N点低于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量减少;
(2)如果N点高于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量增加;
(3)如果N点等于M点,说明经过一昼夜,植物体内的有机物总量不变;
(4)O2含量最高点为e点,O2含量最低点为c点。