有关光合作用的曲线图的分析

-1-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。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。-2-（5）、若该曲线是某阳生植物，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和呼吸作用的最适温度分别是25℃和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？根据光合作用和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的细胞结构是什么？a点只进行呼吸作用，产生ATP的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的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：ef（前者是CO2，后者是O2）AB段：abef（a是CO2，b是O2）B点：abBC段：abcd（c是O2，d是CO2）（11）、C4植物光合作用的曲线怎么画？在P点之前，不管是C3植物还是C4植物都随光照强度的增强光合作用强度不断增强，但达到各自的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点造成两曲线差异的原因主要是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，除了这两个因素和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和点。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。②CO2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饱和点，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：-3-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的亲和力很强，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饱和点。而C3植物的CO2的补偿点高，不易达到CO2饱和点。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补偿点和CO2饱和点均低于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是光合作用原料之一，同时也是代谢的必须介质，缺少时会使光合速率下降。矿质元素如：Mg是叶绿素的组成成分，N是光合作用有关酶的组成成分，P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和点，随叶面积的增大，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-4-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，说明限制因素不是光照强度，而是CO2浓度和温度，即x1、x2、x3的差异是由于温度和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是光质，即y1、y2、y3的差异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和暗反应均不同所致。（4）图四，P点之前，限制光合速率的因素是温度，随温度的升高，其光合速率不断提高。Q点时是酶的最适温度，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。有关光合作用和细胞呼吸中曲线的拓展延伸有关光合作用和呼吸作用关系的变化曲线图中，最典型的就是夏季的一天中CO2吸收和释放变化曲线图，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；-5-(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的是②③⑥；图中表示CO2的是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：关闭的气孔逐渐张开，CO2进入增加，三碳化合物合成增加，含量增加