微课—光合作用相关曲线的面积计算

全面积法计算光谱面积
全面积法是一种计算光谱面积的方法，它通过将光谱曲线下的面积近似分解成多个小矩形或梯形的面积之和来计算。

以下是全面积法的步骤：
1.将光谱曲线按照一定的间隔进行离散化，得到一系列的光
谱数据点。

2.使用数值积分方法（如梯形积分法或辛普森积分法）对每
个离散点上的光谱值进行积分。

对于矩形法，将每个离散
点的光谱值与横轴间隔做乘积；对于梯形法，将相邻两个
离散点的光谱值和横轴间隔做乘积，并除以2。

3.对所有积分的结果进行求和，即得到光谱曲线下的总面积。

需要注意的是，准确性和精度可能受到离散间隔的选择和数值积分方法的精度限制。

选择适当的数据点间隔和数值积分方法是保证计算结果准确性的重要因素。

此外，全面积法仅适用于光谱曲线在所选范围内是连续的情况。

对于非连续或间断的光谱曲线，可能需要其他方法进行分段处理，再计算各段的面积并求和。

有关光合作用(de)曲线图(de)分析1.光照强度对光合作用强度(de)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(de)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(de)是净光合作用强度.（2）、几个点、几个线段(de)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(de)信息是：呼吸速率为OA(de)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(de)最低(de)光照强度.（先描述纵轴后横轴）AC段：在一定(de)光照强度范围内,随着光照强度(de)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(de)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(de)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(de)增加而增加.（3）、AC段、CD段限制光合作用强度(de)主要因素在纵坐标没有达到最大值之前,主要受横坐标(de)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(de)因素主要是光照强度.CD段：限制CD段光合作用强度(de)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.BC段（不包括b点）和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(de)光照强度需要满足白天(de)光合净产量 > 晚上(de)呼吸消耗量,植物才能正常生长.（5）、若该曲线是某阳生植物,那么阴生植物(de)相关曲线图如何为什么阴生植物(de)呼吸作用强度一般比阳生植物低,所以对应(de)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(de)比值相对较小,叶绿素b(de)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(de)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(de)B点左移.（6）、已知某植物光合作用和呼吸作用(de)最适温度分别是25℃和30℃,则温度由25℃上升到30℃时,对应(de)A点、B点、N点分别如何移动根据光合作用和呼吸作用(de)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(de)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(de)有机物减少了,所需要(de)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(de)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(de)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(de)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(de)细胞结构是什么a点只进行呼吸作用,产生ATP(de)细胞结构是细胞质基质和线粒体.B点既进行光合作用,又进行呼吸作用,产生ATP(de)细胞结构是叶绿体基粒、细胞质基质和线粒体.（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 （前者是CO2 ,后者是O2）AB段：a b e f（a是CO2,b是O2）B点：a bBC段：a b c d（c是O2,d是CO2）（11）、C4植物光合作用(de)曲线怎么画在P点之前,不管是C3植物还是C4植物都随光照强度(de)增强光合作用强度不断增强,但达到各自(de)光饱和点后都不再增强,其限制因素主要是温度和CO2浓度.在Q点造成两曲线差异(de)原因主要是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和点.注意与CO2浓度对光合强度影响(de)区别：在同光照、较适宜、高浓度(de)CO2(de)情况下,C3植物(de)光合强度反而比C4植物高.（11）、光质对光合作用强度(de)影响(de)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,除了这两个因素和光强度外重复(de)因素只有光质,不同(de)光质影响光反应,因此最初光合强度就有差异,但随光强度(de)增强,最终都能达到光(de)饱和点.2．CO2浓度对光合作用强度(de)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(de)CO2制造有机物,只有当植物达到CO2补偿点后才利用外界(de)CO2合成有机物.B点表示光合作用速率最大时(de)CO2浓度,即CO2饱和点,B点以后随着CO2浓度(de)升高,光合作用速率不再加快,此时限制光合作用速率(de)因素主要是光照强度. ③若CO 2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CO 2,故A 点右移.由于光照强度减弱,光反应减弱而产生(de)[H]及ATP 减少,影响了暗反应中CO 2(de)还原,故CO 2(de)固定减弱,所需CO 2浓度随之减少,B 点应左移.④若该曲线表示C 3植物,则C 4植物(de)A 、B 点移动趋势如下：由于C4植物能固定较低浓度(de)CO 2,故A 点左移,而光合作用速率最大时所需(de)CO 2浓度应降低,B 点左移,曲线如图示中(de)虚线.（2）曲线（二）a-b:CO 2太低,农作物消耗光合产物；b-c:随CO 2(de)浓度增加,光合作用强度增强；c-d:CO 2浓度再增加,光合作用强度保持不变；d-e:CO 2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C 4植物叶肉细胞中含有PEP 羧化酶,对CO 2(de)亲和力很强,可以把大气中含量很低(de)CO 2以C 4(de)形式固定下来,故C 4植物能利用较低(de)CO 2进行光合作用,CO 2(de)补偿点低,容易达到CO 2饱和点.而C 3植物(de)CO 2(de)补偿点高,不易达到CO 2饱和点.故在较低(de)CO 2浓度下（通常大气中(de)CO 2浓度很低,植株经常处于“饥饿状态”）C 4比C 3植物(de)光合作用强度强（即P点之前）.一般来说,C 4植物由于“CO 2泵”(de)存在,CO 2补偿点和CO 2饱和点均低于C 3植物.3．温度对光合作用强度(de)影响：它主要通过影响暗反应中酶(de)催化效率来影响光合作用(de)速率.在一定温度范围内,随着温度(de)升高,光合速率随着增加,超过一定(de)温度,光合速率不但不增大,反而降低.因温度太高,酶(de)活性降低.此外温度过高,蒸腾供应减少,从而间接影响光合速率.作用过强,导致气孔关闭,CO2①若Ⅲ表示呼吸速率,则Ⅰ、Ⅱ分别表示实际光合速率和净光合速率,即净光合速率等于实际光合速率减去呼吸速率.②在一定(de)温度范围内,在正常(de)光照强度下,提高温度会促进光合作用(de)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(de)最适温度不一定就是植物体内酶(de)最适温度.在20℃左右,植物中有机物(de)净积累量最大.4.水或矿质元素对光合作用强度(de)影响水是光合作用原料之一,同时也是代谢(de)必须介质,缺少时会使光合速率下降.矿质元素如：Mg是叶绿素(de)组成成分,N是光合作用有关酶(de)组成成分,P是ATP(de)组成成分,缺少也会影响光合速率.5.叶龄对光合作用强度(de)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(de)影响OA段表明随叶面积(de)不断增大,光合作用实际量不断增大,A点为光合作用面积(de)饱和点,随叶面积(de)增大,光合作用不再增大,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(de)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(de)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(de)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(de)量均相等,当超过这一范围后,三条曲线增加(de)量就不相同,说明限制因素不是光照强度,而是CO2浓度和温度,即x1、x2、x3(de)差异是由于温度和CO2浓度影响了光合作用(de)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(de)因素是光质,即y1、y2、y3(de)差异是由于光质影响了光合作用(de)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和暗反应均不同所致.（4）图四,P点之前,限制光合速率(de)因素是温度,随温度(de)升高,其光合速率不断提浓度.Q点后酶(de)活高.Q点时是酶(de)最适温度,要提高光合速率,只有提高光强或CO2性随温度降低而降低,其光合速率也随之降低.有关光合作用和细胞呼吸中曲线(de)拓展延伸有关光合作用和呼吸作用关系(de)变化曲线图中,最典型(de)就是夏季(de)一天中CO2吸收和释放变化曲线图,如图1所示：1．曲线(de)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(de)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(de)时间点：e点；(5)一昼夜有机物(de)积累量表示：Sp－SM－SN.3．在相对密闭(de)环境中,一昼夜CO2含量(de)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(de)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(de)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(de)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(de)环境下,一昼夜O2含量(de)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(de)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(de)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(de)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.5．用线粒体和叶绿体表示两者关系图5中表示O2(de)是②③⑥；图中表示CO2(de)是①④⑤.6．植物叶片细胞内三碳化合物含量变化曲线图(见图7)AB时间段：夜晚无光,叶绿体中不产生ATP和NADPH,三碳化合物不能被还原,含量较高. BC时间段：随着光照逐渐增强,叶绿体中产生ATP和NADPH逐渐增加,三碳化合物不断被还原,含量逐渐降低.CD时间段：由于发生“午休”现象,部分气孔关闭,CO2进入减少,三碳化合物合成减少,含量最低.DE时间段：关闭(de)气孔逐渐张开,CO2进入增加,三碳化合物合成增加,含量增加.EF时间段：随着光照逐渐减弱,叶绿体中产生ATP和NADPH逐渐减少,三碳化合物被还消耗(de)越来越少,含量逐渐增加.FG时间段：夜晚无光,叶绿体中不产生ATP和NADPH,三碳化合物不能被还原,含量较高7．植物叶片细胞内五碳化合物含量变化曲线图(见图8)AB时间段：夜晚无光,叶绿体中不产生ATP和NADPH,三碳化合物不能被还原成五碳化合物,五碳化合物含量较低.BC时间段：随着光照逐渐增强,叶绿体中产生ATP和NADPH逐渐增加,三碳化合物不断被还原成五碳化合物,五碳化合物含量逐渐增加.CD时间段：由于发生“午休”现象,部分气孔关闭,CO2进入减少,五碳化合物固定合成三碳化合物减少,含量最高.DE时间段：关闭(de)气孔逐渐张开,CO2进入增加,五碳化合物固定生成三碳化合物合成增加,五碳化合物含量减少.EF时间段：随着光照逐渐减弱,叶绿体中产生ATP和NADPH逐渐减少,三碳化合物还原成五碳化合物越来越少,五碳化合物含量逐渐减少.FG时间段：夜晚无光,叶绿体中不产生ATP和NADPH,三碳化合物不能被还原成五碳化合物,五碳化合物含量较低.。

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光合作用相关曲线面积计算反馈练习
1、下图表示20℃时玉米光合作用强度与光照强度的关系，S 、S 、
S
所在部位的面积表示有关物质的相对值，下列说法中不正确的是 A. S －S 表示玉米光合作用有机物净积累量 B. S +S 表示玉米光合作用产生有机物总量
C. 若土壤中缺Mg ，则B 点右移，D 点左移
D. S +S 表示玉米呼吸作用消耗的有机物量
2、图表示一株生长迅速的植物在夏季24h 内CO 2的吸收量和释放量(单位:mg),光合作用速率和呼吸作用速率用CO 2的吸收量和CO 2的释放量表示。

下列表述不合理的是 ( ) A.在18时和6时,该植物光合作用强度与呼吸作用强度相等 B.假设该植物在24 h 内呼吸速率不变,则该植物的呼吸速率为10 mg ·h -1,最大光合速率为85 mg ·h -1 C.该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为A+C-B D.中午12时左右,与曲线最高点所对应的时间相比,该植物叶绿体内C 5的含量下降
3、下图表示一株生长迅速的植物在24h 期间其CO 2的吸收净量及释放净量，试分析回答： （1）在 （时间），该植物既没有CO 2的净吸收，也没有CO 2的净释放。

（2）假设该植物在24h 期间呼吸速率不变，则该植物每小时的呼吸速率为 ，最高光合作用速率为 （用CO 2的量表示）。

（3）列出该植物在一昼夜中有机物积累的代数式（用CO 2吸收量表示） 。

（4）中午12时左右，与曲线最高点时期相比，该植物叶绿体内C 5的含量 （选填“减少”或“增加” ） 答案： 1、A 2、 D
3、（1）18∶00、6∶00 （2） 12mg/h 88mg/h （3） A 1+A 2-B （4） 增加。

影响光合作用速率的因素曲线归类例1．（06年四川）将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室CO 2浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度（以CO 2的吸收速率表示），测定结果如下图。

下列相关叙述，正确的是：A ．如果光照强度适当降低，a 点左移，b 点左移B ．如果光照强度适当降低，a 点左移，b 点右移C ．如果光照强度适当增强，a 点右移，b 点右移D ．如果光照强度适当增强，a 点左移，b 点右移【解析】本题考查的CO 2浓度和光照强度对光合作用的影响，二者的变动都会影响光合作用的补偿点和最大光合作用强度。

本题涉及光合作用的CO 2浓度和光照强度两个基本条件。

假定光照强度降低，要达到补偿点a ，则需要更高的CO 2浓度，a 点应右移，A 、B 选项不正确；假定光照强度升高，CO 2利用率升高，要达到光补偿点a ，在CO 2浓度低一些的时候即可达到，a 点应左移，C 选项不正确，故D 项正确。

另外，光照强度升高，则需要更高浓度的CO 2才能达到最大光合作用强度，b 点应右移。

例2．右上图表示水稻光合作用强#与光照强度之间的关系。

曲线a 是在15°C 、C02浓度为0. 03%的环境中测定的结果,曲线b 是在B 点时改变某些条件后测定的结果。

下列分析不正确的是A. B点时刻，叶肉细胞与维管束鞘细胞中的叶绿体都能产生NADPHB .A点与B点相比，A点时的叶绿体中C3化合物被还原的速率较慢C. A点时刻，叶肉细胞中线粒体产生的CO2量可能多于叶绿体消耗的CO2量D. 曲线b与曲线a有明显差异的原因可能是B点以后改变了CO2浓度或温度例3．为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。

然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。

一段时间后，检测叶片中有无淀粉，回答问题：（1）光照条件下，组5叶片通过__________作用产生淀粉：叶肉细胞释放出的氧气来自于___________的光解。

光合作用图像面积类问题
高中生物光合作用曲线面积识别：
抓住纵坐标意义为CO2的量，另呼吸作用的强度不变可分析。

S2表示是光照强度BD以后的积累量。

在OB段，积累量应该是负值即S1。

S2+S3 表示玉米光合作用产生的有机物总量。

S1+S3 表示玉米呼吸作用消耗的有机物量。

在光照强度为G的时候，FH为总光合作用吸收的二氧化碳的量、GH为呼吸作用释放的二氧化碳的量、FG为植物对外净吸收的二氧化碳量（当然这些值也都可以换算成有机物的量的）。

扩展：
S1面积表示光补偿点B点之前植物的净呼吸作用（呼吸产生的二氧化碳-光合作用利用的二氧化碳），而可用-S1表示B点之前的总光和（从B点平行纵轴向负半轴划线，形成与S1大小一样的三角形）。

S2表示B点之后的净光合。

S3表示B点之前的净呼吸（呼吸大于光合，呼吸产生二氧化碳部分用于光合）+B点之前的总光合+B点之后的总呼吸（光合大于呼吸，呼吸所产生二氧化碳全部用于光合）=B点之前的总呼吸（等于净呼吸产生的二氧化碳与总光合利用的二氧化碳的和值）+B点之后的呼吸产生的二氧化碳。

所以S2+S3为总光合，S1+S3为（总）呼吸，二者之差也就是净光合S2-S1.。

光合速率和呼吸速率曲线围成的面积光合速率和呼吸速率曲线围成的面积是一个非常重要的概念，它能够帮助我们理解植物的光合作用和呼吸作用在不同光照和温度条件下的表现。

通过对这个概念的全面评估，我们可以更好地理解植物对环境的适应性，以及它在碳循环和生态系统中的角色。

在本文中，我将深入探讨光合速率和呼吸速率曲线围成的面积的意义，并就其对生态学、气候变化和环境管理方面的重要性进行讨论。

1. 光合速率和呼吸速率曲线围成的面积的定义在植物的光合作用和呼吸作用的曲线图中，光合速率和呼吸速率通常随着光照强度和温度的变化而发生变化。

当光照强度和温度适宜时，光合速率会随之增加，而呼吸速率也会随之增加。

而当光照强度和温度超过一定范围时，光合速率和呼吸速率会出现下降的趋势。

光合速率和呼吸速率曲线围成的面积就是指光合作用和呼吸作用之间的关系，在一定条件下所围成的面积。

2. 光合速率和呼吸速率曲线围成的面积的意义光合速率和呼吸速率曲线围成的面积可以反映出植物在特定环境条件下的净光合作用能力。

这个面积越大，说明植物在该环境条件下的净光合作用能力越强，能够吸收更多的二氧化碳并释放更多的氧气。

而当面积较小时，说明植物的净光合作用能力较弱，无法有效地进行光合作用。

通过对光合速率和呼吸速率曲线围成的面积进行测定和分析，可以帮助我们评估植物在不同环境条件下的生长状况和生态环境的健康状况，为生态系统管理提供重要依据。

3. 光合速率和呼吸速率曲线围成的面积对生态学的意义在生态学中，光合速率和呼吸速率曲线围成的面积可以帮助我们了解不同植物物种在不同环境下的适应性和竞争能力。

通过测定和比较各种植物在光合速率和呼吸速率曲线围成的面积，可以对植物种群的生态位、竞争力和生态系统的稳定性进行评估。

还可以帮助我们预测气候变化对植物群落和生态系统的影响，从而制定相应的保护和管理措施。

4. 光合速率和呼吸速率曲线围成的面积对气候变化的意义随着全球气候变化的加剧，植物对气候变化的适应能力成为了一个重要的研究课题。