第23课时 光合作用的影响因素和原理的应用[目标导读] 1.通过探究光照强弱对光合作用强度的影响实验，学会研究光合作用影响因素的方法。
2.联系日常生活实际，思考影响光合作用的环境因素以及光合作用原理的实践应用。
3.阅读教材，了解化能合成作用。
[重难点击] 影响光合作用的环境因素以及光合作用原理的实践应用。
一 探究光照强弱对光合作用强度的影响多种环境因素对光合作用有着重要的影响，其中光照的影响最为重要。
1.光合作用强度的表示方法⎩⎪⎨⎪⎧ 单位时间内光合作用产生的有机物的量单位时间内光合作用吸收CO 2的量单位时间内光合作用放出O 2的量2.探究光照强弱对光合作用强度的影响(1)实验原理：抽去小圆形叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。
光合作用越强，单位时间内小圆形叶片上浮的数量越多。
(2)实验流程打出小圆形叶片(30片)：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出(直径＝1cm)↓抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、小圆形叶片)抽出叶片内气体(O 2)等↓小圆形叶片沉水底：将抽出内部气体的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水↓的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底强、中、弱三种光照处理：取3只小烧杯，分别倒入20mL 富含CO 2的清水，各放入10片小圆形叶片，用强、中、弱三种光照分别照射↓ 观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量 (3)实验现象与结果分析：光照越强，烧杯内小圆形叶片浮起的数量越多，说明在一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度不断增强。
3.结合细胞呼吸，人们用下面的曲线来表示光照强度和光合作用强度之间的关系，请分析：(1)说出各点代表的生物学意义①A点：光照强度为零，只进行细胞呼吸。
②B点：光合作用强度等于呼吸作用强度，为光补偿点。
③C点：是光合作用达到最大值时所需要的最小光照强度，即光饱和点。
(2)说出各线段代表的生物学意义①OA段：呼吸作用强度。
②AB段：随光照增强，光合作用增强，但仍比呼吸作用弱。
③BD段：光合作用强度继续随光照强度的增强而增加，而且光合作用强度大于呼吸作用。
④DE段：光合作用强度达到饱和，不再随光照强度的增强而增加。
归纳提炼1.除了光照强度对光合作用有一定影响外，光谱成分也对光合作用强度有影响。
红光和蓝紫光有利于光合作用，绿光不适合光合作用。
太阳光中各种色光均衡，对植物最有利。
2.光合作用速率或称光合作用强度，是指一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行光合作用生成有机物的量(通常用释放多少O2或消耗多少CO2来表示)。
包括表观光合作用速率和真正光合作用速率，它们和光照强度的关系如下图：活学活用1.通过实验测得一片叶子在不同光照强度下CO2吸收和释放的情况如图1所示。
图2所示细胞发生的情况与图1曲线中AB段(不包括A、B两点)相符的一项是()问题导析(1)图1中A点细胞只进行细胞呼吸，与图2中的B图相对应。
(2)AB段呼吸作用强度大于光合作用强度，线粒体产生的二氧化碳除了供给叶绿体利用外，还有部分释放到细胞外，对应图2中的A图。
(3)B点表示光补偿点，光合作用强度和呼吸作用强度相等，线粒体产生的二氧化碳恰好供给叶绿体利用，对应图2中的C图。
(4)C点光合作用强度大于呼吸作用强度，对应图2中的D图。
答案 A解析图中AB段光合作用强度小于呼吸作用强度，呼吸作用产生的CO2除进行光合作用，还有部分排出。
二其他环境因素对光合作用强度的影响、光合作用原理的应用1.除光照外，其他环境因素也会影响光合作用(1)温度：温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度，据此请在坐标系中画出温度和光合作用强度的关系曲线(一般植物的适宜温度在35℃左右)。
答案如图所示(2)二氧化碳浓度在一定范围内，植物光合速率随CO2浓度的增大而增加；但达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合速率也不再增加。
(3)矿质元素：缺少N会影响酶的合成，缺少P会影响A TP的合成；缺少Mg会影响叶绿素的合成。
小贴士内部因素对光合作用也有着重要的影响，主要包括色素的种类和含量、酶的数量、C5的含量等。
如叶龄对叶片光合能力的影响就是内部因素综合作用的结果。
(4)多因素对光合速率的影响①图甲中，当光照强度低于P点时，三条曲线重合，说明此时限制光合速率的因素是光照强度；当光照强度高于Q点时，此时限制光合速率的因素主要是温度。
②综合上述坐标曲线可知：P点之前时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素，随其不断加强，光合速率不断提高。
当到Q点之后时，要想提高光合速率，可采取适当提高除横坐标之外的其他因素。
2.将下列生产实例和利用的光合作用原理连接起来3.化能合成作用(1)自养生物和异养生物①自养生物：绿色植物等能将二氧化碳和水等无机物合成糖类等有机物的生物称为自养生物。
②异养生物：人、动物、真菌和大多数的细菌，只能利用现成的有机物来维持自身的生命活动，属于异养生物。
(2)化能合成作用①自然界中少数种类的细菌，能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。
②实例：硝化细菌硝化细菌能利用氨氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸过程中释放出的化学能，将二氧化碳和水合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动。
归纳提炼影响光合作用的因素⎩⎪⎨⎪⎧ 内部因素环境因素⎩⎪⎨⎪⎧ 光照二氧化碳浓度温度水、矿质元素 活学活用2.一般来说，光照增强，光合作用增强。
但在夏天光照最强的中午，光合作用反而下降。
其原因是( )A.蒸腾作用太强，体内水分不足B.酶的活性降低C.气孔关闭，氧释放不出，抑制光反应D.气孔关闭，CO 2不足 问题导析 光照增强→蒸腾作用随之增强→水分散失加快→为防止植物体萎蔫，气孔关闭→CO 2进入叶肉细胞减少→影响了暗反应。
答案 D解析 光照增强，蒸腾作用随之增强，从而避免叶片被灼伤，但炎热中午光照过强时，为了防止植物体内水分过度散失，造成萎蔫、干枯，通常植物进行适应性调节，气孔关闭(此时水分主要通过叶表面表皮细胞直接蒸发散失，降低叶表面温度)。
虽然光反应产生了足够的[H]和ATP ，但因气孔关闭，CO 2进入叶肉细胞叶绿体中的分子数减少，影响了暗反应中糖类的产生。
当堂检测1.将叶面积相等的甲、乙两种植物的叶片分别放置在相同的、温度适宜且恒定的密闭小室中，给予充足的光照，下列有关说法正确的是( )A.甲、乙两叶片的光合作用强度一定相同B.甲、乙两叶片的光合作用强度都将逐渐下降C.若实验一段时间后，甲叶片所在小室中的CO 2浓度较乙低，则甲叶片的呼吸强度一定比乙低D.若实验一段时间后，甲叶片所在小室中的CO2浓度较乙低，则甲固定CO2的能力较乙低答案 B解析在密闭小室中，由于光合作用的进行，CO2浓度降低，光合作用强度逐渐下降。
2.硝化细菌的同化作用与绿色植物的主要区别在于()A.利用的原料不同B.合成的产物不同C.利用的能源不同D.产生的A TP不同答案 C解析光合作用和化能合成作用均能将CO2和H2O合成为储存着能量的有机物，但两者的能量来源不同：光合作用利用光能，硝化细菌利用化学能。
3.番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是()A.光反应强度升高，暗反应强度降低B.光反应强度降低，暗反应强度降低C.光反应强度不变，暗反应强度降低D.光反应强度降低，暗反应强度不变答案 B解析镁是叶绿素的组成成分，缺镁会导致叶绿素缺少而使光反应强度降低，进而因[H]和ATP合成不足而使暗反应强度降低。
4.如图为光合作用强度与光照强度之间关系的曲线，光照强度在n点时，限制光合作用强度进一步升高的主要因素是()①光照强度②CO2浓度③温度④O2浓度A.②③B.③④C.①②D.②④答案 A解析光合作用受光照、温度、CO2浓度和无机盐等因素影响。
n点时，随着光照强度增加，光合作用强度不再增加，说明光照强度不是限制因素。
5.“茶宜高山之阴，而喜日阳之早”，安徽盛产茶叶，科技人员为提高茶叶品质和产量，对茶树进行了如图所示的有关研究。
请据图回答下列问题：(1)植物的光合速率受光照强度、CO2浓度和温度等因素的影响，其中光照强度直接影响光合作用的________________过程，CO2浓度直接影响光合作用的__________________过程。
(2)如图所示，从8：00开始到10：00左右，净光合速率不断升高并出现第一个高峰。
影响的主要环境因素是光照强度逐渐增加、____________、__________________等。
(3)中午时分，光合速率下降，出现光合“午休”现象。
从图中的曲线分析，主要原因是气温升高，植物为减少水分散失，气孔部分关闭，导致_____________________________。
(4)至下午15：00左右，净光合速率回升出现第二个高峰，但峰值较低，限制的主要因素可能是气温过高，呼吸作用增强，光照减弱以及_______________________________等。
(5)某兴趣小组的同学查资料得知茶树喜阴湿环境，他们设想，如在茶园空隙处间行种植一些高秆作物如玉米等，不仅可以增加经济收入，还可能有效缓解茶树的光合“午休”现象。
他们欲利用学校的一块正方形茶园进行探究，请完善以下实验：①将该茶园均分为东、西两块，分别标为A组、B组，其中B组为实验组，A组为对照组。
②________________________________________________________________________，对两组进行相同的栽培管理。
③在玉米生长的不同时期，分别测量A、B两组茶树的________________和胞间CO2浓度。
④如果____________________________________________________________________，则说明他们的设想是正确的，原因可能是间作玉米能提高____________________，降低光照强度和局部温度，提高茶叶的胞间CO2浓度等。
答案(1)光反应暗反应(2)气温回升CO2浓度适宜(3)胞间CO2浓度降低(4)胞间CO2浓度较低(5)②A组不处理，B组间行种植适量的玉米③净光合速率④B组的净光合速率和胞间CO2浓度高于A组环境的空气湿度解析(1)光合作用中，光照强度直接影响光合作用的光反应过程，CO2浓度直接影响光合作用的暗反应过程。
(2)影响光合作用的外界因素有光照强度、CO2浓度和温度等。
(3)炎热夏季中午，气温升高，植物为减少水分散失，气孔部分关闭，导致胞间CO2浓度降低，光合速率下降，这就是植物的光合“午休”现象。
