影响光合作用的因素及曲线分析
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光合作用的影响因素之光照强度曲线分析一、分析图1中各点各线段的含义请思考以下问题: 1、A 点的含义; 2、B 点的含义;3、C 点所对应的横坐标的含义;4、AB 段曲线的含义;5、BC 段曲线的含义。
【解析】1、A 点光照强度为0,此时只进行细胞呼吸,释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。
2、B 点:细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用,即 光合作用强度等于细胞呼吸强度(光照强度只有在B 点以上时,植物才能正常生长),B 点所示光照强度称为光补偿点。
3、C 点 所示光照强度称为光饱和点。
4、AB 段:随光照强度增强,光合作用强度也逐渐增强,CO2释放量逐渐减少,这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用,此时细胞呼吸强度大于光合作用强度5、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 点以上就不再加强了。
二、分析下列各图分别代表上图1中的哪个点或者哪一段:图a 表示有呼吸作用无光合作用,代表上图1中的A 点;图b 表示有光合作用强度小于呼吸作用强度,代表上图1中的AB 段;ABCo CO 2吸收量CO 2释放量光照强度图1图a图c 表示有光合作用强度等于呼吸作用强度,代表上图1中的B 点;图d 表示有光合作用强度大于呼吸作用强度,代表上图1中的BC 段;总结如下图:图cCO 2O 图d三、光合作用速率与呼吸作用速率相关计算【特别提醒】1、绿色植物在光下,光合、呼吸作用都进行;2、氧气释放量(CO2吸收量、有机物积累量、光合作用的相对值/表观光合作用)= 总光合量-呼吸量(即:净光合量=总光合量-呼吸量)(注意:学会辨析坐标中是总光合还是净光合)3、在暗处或植物体的非绿色部分只进行呼吸作用;4、氧气吸收量(CO2释放量、有机物消耗量)= 呼吸量5、净光合速率=净光合速率+ 呼吸速率6、表示方式项目表示方式净光合速率(表观光合速率)O2释放量、CO2吸收量、有机物积累量真光合速率(实际光合速率)O2产生量、CO2固定量、有机物制造量呼吸速率(黑暗中测量)CO2释放量、O2吸收量、有机物消耗量。
影响“光合作用”的因素及相关曲线分析一、影响光合作用的因素(一)光1.光照强度:植物的光合作用强度在一定范围内是随着光照强度的增加,同化CO 2的速度也相应增加。
当光照强度达到一定时,光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。
植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用,当植物在某一光照强度条件下,进行光合作用所吸收的CO 2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的CO 2量达到平衡时,这一光照强度就称为光补偿点,这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制。
当光照强度增加到一定强度后,植物的光合作用强度不再增加或增加很少时,这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点,此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO 2浓度的限制。
蚕豆(阳生植物)和酢浆草(阴生植物)的光合速率与光照强度的关系光补偿点主要与该植物的呼吸作用强度有关,与温度也有关系。
一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。
光饱和点也是阳生植物高于阴生植物。
在栽培农作物时,阳生植物必须种植在阳光充足的条件下才能提高光合作用效率,增加产量;而阴生植物应当种植在阴湿的条件下,才有利于生长发育,光照强度大,蒸腾作用旺盛,植物体内因失水而不利于其生长发育,如人参、三七、胡椒等的栽培,必须栽培于阴湿条件下。
2.光照时间:延长光照时间,可增加光合作用合成时间。
从而提高农作物产量。
3.光质:光质也影响植物的光合速率,白光为复色光,光合作用能力最强,单色光中红色光作用最快,蓝、紫光次之,绿光最差。
4.日变化:光合速率在一天当中有变化,一般与太阳辐射进程相符合。
无云的晴天,从早晨开始,光合作用逐渐加强,中午达到高峰,以后逐渐降低,到日落则停止,成为单峰曲线。
但当晴天无云而太阳光照强烈时,光合进程便形成双峰曲线。
※ 在生产上的应用①适当提高光照强度。
②延长光合作用时间。
③增加光合作用面积——合理密植。
④对温室大棚用无色透明玻璃。
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,光合作用较白光弱,但较其他单色光强。
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是净光合作用强度?光合总产量和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释放量和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释放量和葡萄糖制造量都表示光合总产量。
因此本图纵坐标代表的是净光合作用强度。
(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(此点为光合作用饱和点)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,限制因素主要是其它因素了AC段:限制AC段光合作用强度的因素主要是光照强度。
CD段:限制CD段光合作用强度的因素主要是外因有: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。
影响光合作用的因素及曲线分析Company number:【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】【一】影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用1.单因子因素(1)光照强度①原理分析:光照强度影响光合速率的原理是通过影响光反应阶段,制约ATP和[H]的产生,进而制约暗反应阶段。
②图像分析:A点时只进行细胞呼吸;AB段随着光照强度的增强,光合作用强度也增强,但是仍然小于细胞呼吸强度;B点时代谢特点为光合作用强度等于细胞呼吸强度;BC段随着光照强度的增强,光合作用强度也不断增强;C点对应的光照强度为光饱和点,限制C点的环境因素可能有温度或二氧化碳浓度等。
③应用分析:欲使植物正常生长,则必须使光照强度大于B点对应的光照强度;适当提高光照强度可增加大棚作物产量。
(2)光照面积①图像分析: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,光合作用强度不再增加,原因是有很多叶被遮挡,光照不足。
OB段表明干物质量随光合作用增加而增加,而由于A点以后光合作用强度不再增加,但叶片随叶面积的不断增加,呼吸量(OC段)不断增加,所以干物质积累量不断降低(BC段)。
②应用分析:适当间苗、修剪,合理施肥、浇水,避免徒长。
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。
(3)CO2浓度①原理分析:CO2浓度影响光合作用的原理是通过影响暗反应阶段,制约C3生成。
②图像分析:图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度,即CO2补偿点,而图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度;两图中的B和B′点都表示CO2饱和点,两图都表示在一定范围内,光合作用速率随CO2浓度增加而增大。
③应用分析:大气中的CO2浓度处于OA′段时,植物无法进行光合作用;在农业生产中可通过“正其行,通其风”和增施农家肥等措施增加CO2浓度,提高光合作用速率。
【一】影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用
1 •单因子因素
(1)光照强度
①原理分析:光照强度影响光合速率的原理是通过影响光反应阶段,制约的产生,进而制约暗反应阶段。
②
图像分析:
A点时只进行细胞呼吸;AB段随着光照强度的增强,光合作用强度也增
强,但是仍然小于细胞呼吸强度;B点时代谢特点为光合作用强度等于细胞呼吸强度;BC 段随着光照强度的增强,光合作用强度也不断增强;C点对应的光照强度为光饱和点,限制
C点的环境因素可能有温度或二氧化碳浓度等。
③应用分析:欲使植物正常生长,则必须使光照强度大于
提高光照强度可增加大棚作物产量。
(2)光照面积
①图像分析:
作用面积的饱和点。
照不足。
0B段表明干物质量随光合作用增加而增加,而由于A点以后光合作用强度不再增加,
但叶片随叶面积的不断增加,呼吸量(0C段)不断增加,所以干物质积累量不断降低(BC段)。
②应用分析:适当间苗、修剪,合理施肥、浇水,避免徒长。
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。
(3)CO2浓度
①原理分析:C02浓度影响光合作用的原理是通过影响暗反应阶段,制约C3生成。
②图像分析:图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的C02浓度,即C02
补偿点,而图2中的A'点表示进行光合作用所需C02的最低浓度;两图中的B和B'点都表示C02饱和点,两图都表示在一定范围内,光合作用速率随C02浓度增加而增大。
③应用分析:大气中的C02浓度处于0A段时,植物无法进行光合作用;在农业生产
中可通过“正其行,通其风”和增施农家肥等措施增加C02浓度,提高光合作用速率。
⑷温度
①原理分析:是通过影响酶活性进而影响光合作用。
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連
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ATP 和[H]
B点对应的光照强度;适当
0A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
随叶面积的增大,光合作用强度不再增加,原因是有很多叶被遮挡,光
2 4
②图像分析:低温导致酶的活性降低,弓I起植物的光合作用速率降低,在一定范围内
随着温度的升高酶活性升高进而引起光合速率也增强;温度过高会引起酶活性降低,植物光
合速率降低。
③应用分析:温室中白天调到光合作用最适温度,以提高光合作用速率;晚上适当降低温室的温度,以降低细胞呼吸,保证植物有机物积累。
(5)必需矿质兀素
①图像分析:在一定浓度范围内,增大必需矿质元素的供应,可提高光合作用速率,但当超过一定浓度后,会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降。
②应用分析:在农业生产上,根据植物的需肥规律,适时、适量地增施肥料,可以提高作物的光能利用率。
2 •多因子因素
O P y O P Q O P Q
甌强度iWt JLWSI度
(1)曲线分析: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素,要想提高光合速率,可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
(2)应用:温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,增加光合作用酶的
活性,提高光合速率,也可同时充入适量的C02进一步提高光合速率,当温度适宜时,要适
当提高光照强度和C02浓度以提高光合速率。
易错警示光合作用影响因素中的2个易忽略点
(1)易忽略温度改变对光合作用的影响。
温度改变时,不管是光反应还是暗反应均会受影响,但主要
影响暗反应,因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的
多。
(2)易忽略C02浓度对光合作用的影响。
C02浓度很低时,光合作用不能进行;当C02
浓度大于某值时,光合作用才能进行。
对于植物来说,也存在C02的补偿点和饱和点,C02
浓度过大时,会抑制植物的呼吸作用,进而影响到光合作用。
【二】外界环境变化对C3 C5的影响
请结合下图,分析当光照与C02浓度发生如表变化时,表格中相关信息如何填充
1
zf m如、
co.
条件C3 C5 [H]和ATP
模型分析
光照由强到弱,C02供应不变增加减少
减少或没有
1Iflj
光照由弱到强,C02供应不变减少增加增加
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E|i
苗、------ 1,|H ATP
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D 財尚
f
j
中離獻询
低
光照不变,CO2 由
不足到充足
增加减少减少1((ij co-
—F
J [*tH
1.光照强度与光合速率的关系曲线图各点涵义
光照强度与光合速率的关系曲线图如图1所示,a点光照强度为0,则此时植物只进
行呼吸作用,该点表示该植物在该温度下的呼吸作用强度,而且整条曲线的呼吸作用强度不
变,因此,在温度改变的情况下,a点的文职可能上移或下移,进一步影响b点和c点的位置。
B点表示同一种子在同一时间内,光合作用吸收C02与呼吸作用放出CO2量相等,该点
称之为光补偿点,植物在光补偿点时,有机物形成和消耗相等,不能够积累于物质,而且夜间好要消耗于物质,因此,从全天来看,植物所需要的最低光照强度必须高于补偿点,才能使植物正常生长,一般情况,阳生植物的光补偿点高于阴生植物。
C点光照强度不再为光合作用强度的限制因素,即光合作用不再随着光照强度增大而增大,此点昌盛的原因是电子传递反应,酶活性等成为限制因子,C02代谢与吸收光能不同步,因此,通常认为此时光合作用强度被C02的浓度限制,植物的饱和光强与品种、叶片厚
度、单位叶面积、叶绿素含量多少等有关,大体上,阳生植物叶片饱和和光强为360—或更高,阴生植物的饱和光强为90—180mol m-2s-1,上述饱和光强的数值是指单叶而言,对群
体则不适用,因为大田作物群体对光能利用与单株叶片不同,群体枝叶繁茂,当外部光照很
强,达到单叶饱和光强以上时,而群体内部的光照强度仍在饱和强度以下,中、下层叶片就
比较充分利用全体中的透射光和反射光,群体对光能利用更充分,饱和光强就会上升,因此,
整个曲线图只能对单株叶片而言,不对整株。
2.曲线各点移动的分析
温度
在最适温度以下升高温度
如图1所示,如升高温度,但温度对光合作用和呼吸作
用而言,都还在最适温度以下,则有,升温,呼吸作用加强,
且强度远大于光合作用,a点向下移动,
点向右移动,需要较强光照强度才能产生与呼吸作用消耗量相
当的有机物,c点则向右上方移动,温度升高,光反应与暗反
应的酶活性都升高,则可利用更强的光照。
温度超过最适温度
b
心曲
另一种升温对图象各点移动的影响,则是光合作用与呼吸作用最适温度不同,而且升高温度,会使其中之一超过最适温度如下题:
例1若已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25和30,如图曲线表示
该植物在25时光合作用速率与光照强度的关系,若将温度提高到30的条件下(原光照强度
和CO2浓度不变),理论上分析曲线C D点位置如何变化
i
12/«*.4*-***3OT2
J
-fi
圏2
解析:该类题型与前一类题型有一个明显不同之处,光合作用与呼吸作用最适温度不同,该题中温度由25升高到30,呼吸速率是增大,达到最适温度,而光合作用却是下降,超过最适温度,因而有,a点因呼吸作用加强而往下移,c点为光补偿点,往右移有两个方
面的原因,一方面是呼吸作用加强,需较强的黄找强度才能产生呼吸作用消耗量相当的有机物,另一方面的原因是光合速率下降,产上有机物速率也下降,也需较强的光照强度才能产
生与原来相等的有机物量。
d点则因温度超过最适温度,酶活性下降,而往下移。
答案:c点往右移d 点往下移(如图2中虚线所示)
2 . 2 CO2浓度
CO2浓度也是影响光合作用的重要因素之一,CO2浓度对光强与光合作用速率关系曲
线图的影响,一般认为是在CO2浓度,不影响呼吸作用的前提下进行的,CO2浓度与光合作
用速率的关系曲线图如图3所示,从该图可知,一定范围内提高CO2浓度,可以促使光合作
用,因此,在一定范围内提高CO2浓度,光合作用速率与光照强度关系曲线图,图中各点位
置应如下图4虚线所示:
a点:不移动。
因为CO2A浓度的适当提升,不会抑止呼吸作用
b点:不移动。
b点限制因子是光照强度,升高CO2浓度不影响该点
c点:右上方移动。
C点光饱和点,其限制因子为CO2浓度或湿度,适当提高CO2浓
度,可促进植物利用更高光强的生物活动
2. 3阴生和阳生
阴生植物,顾名思义就是指生活需要较低光照强度的植物。
阳生植物,则反之,原因不论是表示阴生植物还是阳生植物,改变后,其各点都会移动,其各点移动情况如图5所示: 总之,光照强度与光合作用速率的关系曲线图中各点如何移动,这一类的题其解答关键之处,在于理解各点的涵义并能分析各点产生的原因及其主要限制因素,然后,在此基础上进行分析各点的位置如何变动。