光合作用的影響范文
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篇1
中圖分類號 S161.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2013）03-0074-01
光合作用是植物、藻類和某些細(xì)菌在可見光的照射下，經(jīng)過光反應(yīng)和暗反應(yīng)，利用光合色素將二氧化碳（或硫化氫）和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，并釋放出氧氣（或氫氣）的生化過程。植物種類不同，進(jìn)行光合作用的光飽和點(diǎn)也不同，對于陽生植物，充足的光照有利于生長，但超過光飽和點(diǎn)的光照會產(chǎn)生光破壞；對于陰生植物，夏季充足的光照，對生長尤其不利。因此，對植物進(jìn)行遮光處理，會達(dá)到增產(chǎn)增收的目的。
1 遮光后植物體內(nèi)葉綠素含量的變化
1.1 葉綠素含量的變化
葉綠素是植物體進(jìn)行光合作用的主要色素。葉綠素吸收大部分的紅橙光和藍(lán)紫光但反射綠光，所以葉綠素呈現(xiàn)綠色，它在光合作用的光吸收中起核心作用[1]。葉綠素含量受到光照、溫度、礦質(zhì)元素、逆境等外界因素及核基因、質(zhì)基因等內(nèi)在因素的共同影響，在外部因素中光對葉綠素的合成與分解起主導(dǎo)作用。將大白菜放在光下幾天后會變成綠色，放在避光處又會變成黃色，可以證明植物體中葉綠素的合成和分解處于一個動態(tài)平衡中，葉綠體光照后，才能順利地合成葉綠素，但形成葉綠素所要求光照強(qiáng)度相對較低，除680 nm以上波長以外，可見光中各種波長的光照都能促使葉綠素形成，光過強(qiáng)反而會發(fā)生光氧化而受破壞。
在遮光條件下，集光色素蛋白在光合單位中的相對含量會增加，從而導(dǎo)致結(jié)合態(tài)葉綠素增加。與此同時，降低了葉綠素的降解和光氧化，所以遮光后葉綠素的含量會增加。遮蔭環(huán)境下，植物通過增加單位葉面積色素密度和葉綠素含量，有利于提高植株的捕光能力，吸收更多的光，提高光能利用率，是對弱光環(huán)境的一種適應(yīng)。
1.2 遮光后葉綠素a/b比值的變化
從葉綠素吸收光譜圖可知，葉綠素a在紅光部分的吸收帶較葉綠素b偏向長波方面，且吸收光譜帶比葉綠素b寬，葉綠素b在藍(lán)紫光部分的吸收光譜帶比葉綠素a寬。在遮光的條件下，以藍(lán)紫光為主的散光占比增加，所以提高葉綠素b的含量（葉綠素b主要存在于集光色素蛋白中，主要是吸收、傳遞光能），更利于吸收藍(lán)紫光，所以葉綠素a/b的比值降低，弱光下的吸收能力就增強(qiáng)。
葉綠素a和葉綠素b的合成、分解速度影響了葉綠素a/b的比值，但調(diào)節(jié)葉綠素a/b的比值主要通過“葉綠素循環(huán)”實(shí)現(xiàn)[2]。葉綠素a和葉綠素b的相互轉(zhuǎn)化稱為“葉綠素循環(huán)”，在遮光條件下，葉綠素a向葉綠素b的轉(zhuǎn)化加快（葉綠素a水解形成脫植基葉綠素a，脫植基葉綠素a再轉(zhuǎn)化為脫植基葉綠素b，最后合成葉綠素b），從而降低了葉綠素a/b的比值。弱光下葉綠素b的相對含量增高有其生理適應(yīng)，有利于對弱光的利用，所以遮光不會減少光合作用所需的葉綠素。
2 遮光對光合速率的影響
2.1 強(qiáng)光對植物生長的影響
植物光呼吸增加，導(dǎo)致大量有機(jī)物消耗，從而降低了凈光合速率，光呼吸是所有使用卡爾文循環(huán)進(jìn)行碳固定的細(xì)胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的一個生化過程，其發(fā)生的場所為葉綠體、過氧化物酶體和線粒體，光呼吸過程中要消耗氧氣、能量、[H]，它是卡爾文循環(huán)中一個損耗能量的副反應(yīng)，會抵消約30%的光合作用。光照增強(qiáng)會增加光呼吸消耗的有機(jī)物，從而降低了凈光合速率。
2.2 光照增強(qiáng)對植物光合速率的影響
光照增強(qiáng)引起溫度升高、蒸騰作用增強(qiáng)，葉片細(xì)胞失水過多，細(xì)胞滲透壓升高，引起氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致細(xì)胞吸收CO2減少，從而影響卡爾文循環(huán)，降低光合作用的暗反應(yīng)，所以凈光合速率降低。光抑制導(dǎo)致光合速率降低，降低凈光合速率。
2.3 遮光后，降低光強(qiáng)度對光合速率的影響
在低光照強(qiáng)度時，植物的呼吸作用使消耗的有機(jī)物減少，進(jìn)而增加了光合速率。低光照強(qiáng)度可降低蒸騰作用，細(xì)胞滲透壓降低，氣孔開放，吸收更多的CO2 使光合作用的暗反應(yīng)增強(qiáng)，進(jìn)而提高了光合速率，避免強(qiáng)光照射，還會減少葉片、葉綠體、類囊體膜、PSⅡ顆?；蚍叛躅w粒的光破壞[3-4]。因此，在強(qiáng)光下進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼诠馓幚?，使光照?qiáng)度接近飽和點(diǎn)，不但不會降低光合速率，反而會使光合速率增加。
3 遮光對植物體內(nèi)干物質(zhì)形成的影響
遮光的目的不是單純地為了減少植物光照的時間，而是為植物的生長創(chuàng)造一個合適的光飽和條件，從而增加植物體內(nèi)葉綠素的含量，提高光合速率，降低呼吸速率，以達(dá)到積累更多有機(jī)物的目的。遮光的同時，還可以降低植物生長環(huán)境的溫度，一般來說，低溫有利于植物體內(nèi)糖類、淀粉類以及植物體內(nèi)特有的某些物質(zhì)的積累。如春季和秋季的西紅柿口感要比夏季的好，其中一個原因就是春秋季節(jié)的光照強(qiáng)度低于夏季，氣溫也低于夏季，糖類物質(zhì)得以貯存。
4 參考文獻(xiàn)
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篇2
了解二氧化碳濃度變化對光合作用的影響。
【實(shí)驗(yàn)原理】
1.一般說來影響植物光合作用強(qiáng)度的因素分為外界因素和內(nèi)部因素。外界因素主要有光強(qiáng)、光質(zhì)、溫度、二氧化碳濃度，而影響光合作用的內(nèi)部因素主要有葉片葉綠素的含量、葉片含水量、葉
片的發(fā)育階段等等。
2.光合作用的強(qiáng)度指標(biāo)可以從光合作用原料的消耗情況或者是光合作用的產(chǎn)物生成情況上得以反應(yīng)。
3.陸生植物的葉片一般是浮在水面的，因?yàn)闅饪缀蜌馇恢杏锌諝?，使得整個葉片的密度小于水；負(fù)壓處理后由于氣孔和氣腔中的空氣被抽掉，植物葉片的密度會因?yàn)榇笥谒劣谒?，但一旦隨著光合作用的不斷進(jìn)行，葉片的氣孔和氣腔中又會充滿光合作用制造的氧氣從而使葉片密度小于水以致葉片重新上浮于水面，進(jìn)而會形成一個有趣的葉片動態(tài)上浮過程。
【實(shí)驗(yàn)材料和用具】
大號打孔器、大號注射器、大燒杯、小燒杯、碳酸氫鈉、高瓦數(shù)聚光燈、小葉女貞葉或者小白菜葉。
【實(shí)驗(yàn)步驟】
1.配制濃度梯度為0%、5%、10%、15%的碳酸氫鈉溶液50毫
升并分別置于編號為A、B、C、D的四個小燒杯中（為光合作用提供二氧化碳）。
2.選一片生長成熟的小白菜葉，在葉片上用大號打孔器選取適當(dāng)位置打取足夠數(shù)量的小圓片（50片左右）。
3.把打好的小圓片放入大號注射器中，加入三分之一的水，裝入注射器塞，接著推排出注射器中的空氣，再用左手一個手指堵住注射器針空位，右手用力抽拉活塞，可見其中冒出大量氣泡。重復(fù)幾次上述的排氣和抽拉動作，直至注射器靜止不動，小圓葉片就能夠全部沉在水底才停止上述動作。
4.選取上述處理好的葉片各10片，分別放入已經(jīng)編號的A、B、C、D四個小燒杯中并分散均勻，將A、B、C、D四個燒杯等距
30厘米置于聚光燈邊，然后打開聚光燈。
5.觀察葉片動態(tài)上浮過程，并記錄相同時間內(nèi)A、B、C、D四個燒杯內(nèi)葉片的上浮情況。
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】
A、B、C、D四個燒杯中葉片上浮的速度不一樣，燒杯中的碳酸氫鈉溶液濃度越大，葉片上浮的速度就越快。
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
篇3
關(guān)鍵詞 楠木；植物生長調(diào)節(jié)劑；光合特征
中圖分類號 S792.99 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2015）15-0154-02
楠木（Phoebe zhennan）屬樟科、楠屬，高大喬木，高逾30 m。葉革質(zhì)，橢圓形，少為披針形或倒披針形?；ㄆ?―5月，果期9―10月[1]。楠木是我國特有的樹種，位列江南四大名木之首[2]。
植物生長調(diào)節(jié)劑是通過人工合成的能夠調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育的激素類化學(xué)物質(zhì)，按其生理功能可分為5類，即生長素類、赤霉素類、細(xì)胞分裂素類、乙烯和脫落酸[3]。本研究在3種不同的植物生長調(diào)節(jié)劑中設(shè)置9個不同濃度梯度，通過以光合指標(biāo)為參考，篩選出最能促進(jìn)楠木生長的植物生長調(diào)節(jié)劑濃度。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)概況
試驗(yàn)所選用的楠木種苗均來自于廣東省中山市樹木園苗圃三年生袋苗。苗木的苗高、地徑基本一致，均定植于規(guī)格為直徑30 cm、高35 cm的美植袋中，栽培基質(zhì)用黃心土和高效營養(yǎng)基質(zhì)土混合，配制比例為10∶1，定植后及時澆水。
將NAA、IAA、ABT-3等3種植物生長調(diào)節(jié)劑，每種設(shè)置3個濃度，每個濃度重復(fù)數(shù)為10株，共100株。在澆灌植物生長調(diào)節(jié)劑前每天定時定量澆水，并定期除草、松土，保證苗木生長狀況良好，無病蟲害。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計
待植物整體恢復(fù)后，選擇5株長勢較好、生長指標(biāo)一致的苗木進(jìn)行本底數(shù)據(jù)的測定。然后將選定的3種不同植物生長調(diào)節(jié)劑分別配制成50、100、150 mg/L這3種濃度梯度，另設(shè)清水處理作對照（CK），共10個處理。溶液配制完成后，采用灌根法施用。2個月后測定植株的光合特性指標(biāo)。3次重復(fù)。
1.3 試驗(yàn)方法
光合特性指標(biāo)采用Lico-6400便攜式光合儀測定，在9：00―11：00進(jìn)行，測定時使用LI-6400-2B紅藍(lán)光源，設(shè)定光照強(qiáng)度為1 000 μmol/（m2?s），葉溫為30～35 ℃，相對濕度60%左右，大氣CO2濃度400 μmol/（m2?s）。測定指標(biāo)選用凈光合速率[Pn，μmol/（m2?s）]、蒸騰速率[Tr，mol H2O/（m2?s）]、水分利用效率（WUE，μmol/mmol）、Ci/Ca（胞間CO2濃度與大氣CO2濃度之比）和胞間CO2濃度（Ci，μmol CO2/mol）。
1.4 數(shù)據(jù)處理
本研究采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用SAS 8.0進(jìn)行Duncan檢驗(yàn)和聚類分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 植物生長調(diào)節(jié)劑對楠木凈光合速率的影響
由圖1可知，處理2個月后，濃度為50 mg/L的IAA所處理苗木Pn值最大；濃度為150 mg/L的ABT-3處理的苗木Pn值最小。用ABT-3生根粉處理楠木的Pn值隨濃度的升高呈下降趨勢，到濃度為100～150 mg/L間下降幅度明顯。用IAA處理的楠木Pn值在達(dá)到最高值后隨著濃度的增加呈下降趨勢。用NAA處理的楠木Pn值呈先上升后下降趨勢。
2.2 植物生長調(diào)節(jié)劑對楠木胞間CO2濃度的影響
由圖2可知，處理2個月后，濃度為100 mg/L的NAA處理下苗木的Ci值最大；其次由高到低分別是IAA 100 mg/L、IAA 50 mg/L、NAA 50 mg/L、ABT-3 100 mg/L、ABT-3 50 mg/L、NAA 150 mg/L和ABT-3 150 mg/L，IAA 150 mg/L處理的苗木Ci值最小。用3種植物生長調(diào)節(jié)劑處理的楠木Ci值均隨濃度升高呈先上升后下降的趨勢。
2.3 植物生長調(diào)節(jié)劑對楠木蒸騰速率的影響
由圖3可知，處理2個月后，濃度為100 mg/L的NAA處理的苗木Tr值最大，濃度為150 mg/L的ABT-3處理下的苗木Tr值最小。用ABT-3生根粉和NAA處理的楠木Tr值隨著濃度的升高呈下降趨勢，而用IAA處理的楠木Tr值隨著濃度的升高一直呈下降趨勢。
2.4 植物生長調(diào)節(jié)劑對楠木胞間CO2濃度與大氣CO2濃度之比的影響
由圖4可知，處理2個月后，濃度為100 mg/L的NAA處理的Ci/Ca值最大，濃度為150 mg/L的IAA處理的苗木Ci/Ca值最小。用ABT-3生根粉和NAA處理的楠木Ci/Ca值隨著濃度的升高呈先升后降趨勢；用IAA處理的楠木Ci/Ca值隨著濃度的升高呈先持平后下降趨勢。
2.5 植物生長調(diào)節(jié)劑對楠木水分利用效率的影響
由圖5可知，處理2個月后，濃度為150 mg/L的IAA所處理的苗木W(wǎng)UE值最大，濃度為100 mg/L的NAA處理的苗木W(wǎng)UE的值最小。用ABT-3生根粉和NAA處理的楠木W(wǎng)UE值隨著濃度的升高呈先降后升的趨勢。用IAA處理楠木的WUE值隨著濃度的升高呈上升趨勢，在100 mg/L和150 mg/L區(qū)間內(nèi)上升趨勢明顯。對照楠木的WUE值比3種植物生長調(diào)節(jié)劑處理下的楠木的WUE值都要低。
2.6 植物生長調(diào)節(jié)劑對楠木光合特性聚類分析
采用3種植物生長調(diào)節(jié)劑的3個濃度處理2個月后的楠木凈光合速率、胞間CO2濃度、蒸騰速率、胞間CO2濃度與大氣CO2濃度之比和水分利用效率5個光合指標(biāo)進(jìn)行多性狀聚類分析。由圖6可知，當(dāng)閾值確定為0.75時，聚類結(jié)果可以分為3類：Ⅰ類為一般促進(jìn)作用，包括對照CK組；Ⅱ類為中等促進(jìn)作用，包括濃度為50、100、150 mg/L的ABT-3；濃度為150 mg/L的IAA；濃度為150 mg/L的NAA；Ⅲ類為最有效促進(jìn)作用，包括濃度為50、100 mg/L的IAA；濃度為50、100 mg/L的NAA。
3 結(jié)論與討論
光合作用為植物生長發(fā)育提供物質(zhì)基礎(chǔ)，是衡量植物光合效率的重要指標(biāo)，外界環(huán)境條件以及內(nèi)部因素的變化都會對其產(chǎn)生重要影響[4-5]。植物生長調(diào)節(jié)劑也可被稱為植物激素，它是在通過人工合成的與植物體內(nèi)同源激素具有相同功效甚至更為有效的人工合成激素[6-7]。植物生長調(diào)節(jié)劑可用于對植物體內(nèi)核酸、蛋白質(zhì)和酶合成的調(diào)控，對植物生長發(fā)育過程起到調(diào)節(jié)和控制作用[8]。植物生長調(diào)節(jié)劑因其對植物生長顯著的控制和調(diào)節(jié)效果，因而被廣泛地應(yīng)用在林木生產(chǎn)中，研究其在林木生長中的作用是近代植物生理學(xué)一重大進(jìn)展[9-10]。
本研究探討了不同濃度的3種植物生長調(diào)節(jié)劑對楠木種光合作用指標(biāo)的影響。研究結(jié)果表明：濃度為100 mg/L的NAA對楠木的凈光合速率、胞間CO2濃度和蒸騰速率的促進(jìn)作用最大。因此，濃度為100 mg/L的NAA對楠木的生長有著較強(qiáng)的促進(jìn)作用。
本試驗(yàn)僅對3種植物生長調(diào)節(jié)劑分別設(shè)置50、100、150 mg/L這3個濃度梯度，初步得出了最能促進(jìn)楠木生長發(fā)育的生長調(diào)節(jié)劑的種類及濃度，如果設(shè)置更多的濃度處理組，試驗(yàn)結(jié)果可能更詳細(xì)，這方面有待今后研究工作的進(jìn)一步開展。
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篇4
具體對植物的影響：
1、光合作用是一系列復(fù)雜的代謝反應(yīng)的總和，是生物界賴以生存的基礎(chǔ)，也是地球碳氧循環(huán)的重要媒介。
2、植物利用光能將無機(jī)物轉(zhuǎn)換為有機(jī)物，再把有機(jī)物儲存起來，以備需要再使用。
篇5
“探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響”是“光合作用”一節(jié)中可以開展的一個探究實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系緊密，是高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的好素材，能培養(yǎng)和提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計的能力。然而在實(shí)際教學(xué)中，如果教師按課本內(nèi)容進(jìn)行操作，該實(shí)驗(yàn)過程復(fù)雜、耗時長、很難在一節(jié)課內(nèi)完成。筆者通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料和操作方法、優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，克服了上述困難，將探究實(shí)驗(yàn)融入課堂教學(xué)，快速獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，收到了良好的效果。
1 原實(shí)驗(yàn)不足及改進(jìn)
實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)步驟的不足及改進(jìn)：教材建議選用菠菜葉作為實(shí)驗(yàn)材料，但菠菜葉片較薄，用直徑為1 cm的打孔器制取的葉圓片多會卷邊或破損，很難保證葉圓片大小一致，且其葉片較小，若全年級開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，需要大量實(shí)驗(yàn)材料，延長了材料制備的時間，影響了實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。真空滲水法的原理是通過抽動活塞的方式降低注射器內(nèi)氣壓，使常壓下隱匿于葉圓片中的氣泡變大，最后逃逸出來，而留下的空隙就會被水所占據(jù)，從而達(dá)到排除葉肉細(xì)胞間隙中空氣的目的。教材建議采用此方法時，需用手堵住注射器前端的小孔并緩緩拉動活塞，重復(fù)幾次使葉圓片內(nèi)的氣體逸出。實(shí)際操作時發(fā)現(xiàn)，學(xué)生一手堵緊注射器前端并握緊注射器，另一手很難同時拉動注射器活塞，常常是堵不緊、拉不動，無法快速抽除葉圓片內(nèi)的氣體，影響課堂實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程。
經(jīng)過多次摸索和試驗(yàn)，用黑藻代替菠菜葉，將黑藻倒置，用排水法觀察（圖1），無須再準(zhǔn)備打孔器與注射器。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置可以一次探究多種外界因素對光合作用強(qiáng)度的影響，包括光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度、光質(zhì)和溫度四個因素。
2 教學(xué)設(shè)計
2.1 教學(xué)目標(biāo)
（1） 知識目標(biāo)：探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響。
（2） 能力目標(biāo)：制定可行的實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作；運(yùn)用數(shù)學(xué)分析方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
（3） 情感、態(tài)度與價值觀目標(biāo)：體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的基本過程，形成尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度。
2.2 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
（1） 重點(diǎn)：設(shè)計可行的實(shí)驗(yàn)方案及對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和分析。
（2） 難點(diǎn)：變量分析；根據(jù)控制變量原則和對照原則，設(shè)計探究影響植物光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素的實(shí)驗(yàn)。
2.3 教學(xué)策略
本節(jié)課旨在讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，掌握科學(xué)探究的基本方法，最終能夠設(shè)計出“探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響”實(shí)驗(yàn)。但對于高一學(xué)生來說，一節(jié)課中既要能獨(dú)立選材，又要學(xué)會控制變量和設(shè)計實(shí)驗(yàn)是具有一定難度的。因此，興趣小組在課前先開展“不同光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度影響”的探究活動，在活動中發(fā)現(xiàn)問題，修訂探究方案，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)方法。正式上課時，教師再將小組活動成果進(jìn)行匯報，并引導(dǎo)學(xué)生分析的“探究不同濃度CO2對光合作用強(qiáng)度的影響”的實(shí)驗(yàn)思路，放手讓學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計、實(shí)施操作，借助現(xiàn)代化手段快速完成數(shù)據(jù)與圖形的轉(zhuǎn)換，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，在探究活動中獲得知識，達(dá)到知識內(nèi)化和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ酿B(yǎng)成。
2.4 教學(xué)過程
2.4.1 創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生探究興趣
播放當(dāng)前全球糧食危機(jī)的視頻，教師提出問題：如何解決糧食危機(jī)問題，怎樣提高糧食產(chǎn)量？教師引導(dǎo)學(xué)生回顧已學(xué)知識，從光合作用發(fā)生條件和反應(yīng)原料上分析影響光合速率的因素及影響糧食產(chǎn)量的過程，讓學(xué)生從原有認(rèn)知基礎(chǔ)出發(fā)，構(gòu)建新知識。
2.4.2 明確探究要求，突破重點(diǎn)（進(jìn)一步探究二氧化碳濃度對光合作用強(qiáng)度的影響）
（1） 背景資料：
材料與工具：長勢和生理狀況基本相同的黑藻，10、20、30、40、50、60、70 mmol/L的NaHCO3溶液，長頸漏斗，試管，臺燈等。
（2） 問題探討：
① 自變量、因變量、無關(guān)變量分別是什么？如何排除無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的影響？
② 為黑藻提供不同濃度的NaHCO3，目的是什么？
③ 通過哪種氣體產(chǎn)生量來檢測黑藻的光合作用強(qiáng)度？
（2） 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計：
① 分別取 不同NaHCO3溶液，依次加入到1～7號燒杯中。
② 取 的黑藻，分別放入7只燒杯中，使黑藻與液面距離及在燒杯內(nèi)靜止姿態(tài)相同，將燒杯置于臺燈下5 cm處呈扇形擺放。
③ 待黑藻在臺燈下適應(yīng)1 min后，開始計數(shù)5分鐘內(nèi)產(chǎn)生的氧氣數(shù)量；將數(shù)據(jù)記錄在實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表中；匯報實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
（4） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：根據(jù)表1中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在圖1中繪制曲線。
（5） 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在一定范圍內(nèi)，隨著 增加，光合作用強(qiáng)度也在 ，超過一定濃度，光合作用強(qiáng)度 。
篇6
【關(guān)鍵詞】光合作用 光補(bǔ)償點(diǎn) 光飽和點(diǎn) 二氧化碳 光照強(qiáng)度
引言
在高中生物的學(xué)習(xí)過程中光合作用無疑是一大教學(xué)重點(diǎn)，特別是針對光合作用隨著光照強(qiáng)度、二氧化碳等因素的不斷變化而引起的一系列變化更是高考中經(jīng)常出現(xiàn)的經(jīng)典例題。為了夯實(shí)學(xué)生光合作用知識的基礎(chǔ)，使學(xué)生的生物學(xué)科在高考中取得理想的成績，本文主要對光合作用中對光補(bǔ)償點(diǎn)與光飽和點(diǎn)具有重要影響的兩大因素進(jìn)行了知識的全面整合，使學(xué)生可以準(zhǔn)確、清晰地掌握有關(guān)于光合作用的知識點(diǎn)。
一、 光飽和與光補(bǔ)償點(diǎn)的含義
1.光補(bǔ)償點(diǎn)光，是植物在光合作用中在一定的光照范圍下，所吸收的二氧化碳剛好與植物呼吸作用所產(chǎn)生的二氧化碳含量相等。因此植物長時間處于光補(bǔ)償點(diǎn)的環(huán)境中，其有機(jī)物的合成與消耗一直處于一種動態(tài)平衡的狀態(tài)，不利于植物的物質(zhì)積累。
2.光飽和點(diǎn)在一定的光照強(qiáng)度的范圍內(nèi)，植物的光合作用會隨著光照強(qiáng)度的增加而不斷地提高，但是當(dāng)光照強(qiáng)度上升到一定的數(shù)值時，光合作用速率將趨近于平衡，不再隨著光照強(qiáng)度的增加而增加。不同的是，植物的光飽和點(diǎn)的位置并不相同，一般來說陽生植物的光飽和點(diǎn)高于陰生植物。
二、光照強(qiáng)度對于光飽和點(diǎn)與光補(bǔ)償點(diǎn)的影響
光合速率是我們用來表示光合作用中植物光合速度快慢的一個量，一般來說主要表示的是單位葉面積在單位時間內(nèi)所吸收的二氧化碳量。生物考試一直將影響光合作用的因素作為一個重要的考點(diǎn)，其中最為常見的就是對于光照強(qiáng)度的考查，因此為了幫助學(xué)生們更好地掌握這一知識點(diǎn)，本文首先對光照強(qiáng)度對光飽和點(diǎn)以及光補(bǔ)償點(diǎn)的影響進(jìn)行了知識的整合。通過一系列的生物實(shí)驗(yàn)探究最終將光照強(qiáng)度與光合速率的關(guān)系如圖所示。
三、二氧化碳含量對于光飽和點(diǎn)與光補(bǔ)償點(diǎn)的影響
CO2濃度是影響植物光合作用的重要因素之一，由于其直接參與到光合作用中的暗反應(yīng)中，因此一般在考查影響光合作用的重要因素時都會與其主要作用以及所引起的植物內(nèi)部物質(zhì)的變化進(jìn)行綜合性的考查，因此一直是我們高中生物知識總結(jié)中的一大重點(diǎn)知識。CO2濃度對植物的光合作用以及其光照強(qiáng)度之間的變化可以用如下的曲線圖進(jìn)行表示，但值得注意的是下圖的繪制旨在設(shè)定CO2濃度并沒有影響到呼吸作用的大前提下所統(tǒng)計繪制的。
CO2濃度與光合作用速率的關(guān)系曲線圖如右圖所示，根據(jù)圖中的曲線我們可以看出，在一定的范圍內(nèi)，植物的光合作用強(qiáng)度會隨著CO2濃度的升高而升高，因此二氧化碳濃度對植物的光合作用起到促進(jìn)的作用。而如果在一定范圍內(nèi)提高植物所處環(huán)境的CO2濃度，光合作用速率與光照強(qiáng)度關(guān)系曲線圖，圖中各點(diǎn)位置應(yīng)如下圖虛線所示：
a點(diǎn)：不移動。因?yàn)镃O2濃度的適當(dāng)提升，不會抑制呼吸作用。b點(diǎn)：向左移。因?yàn)镃O2濃度的適當(dāng)增大，光合速率增大，呼吸速率不變。c點(diǎn)：右上方移動。c點(diǎn)光飽和點(diǎn)，其限制因子為CO2濃度或溫度，適當(dāng)提高CO2濃度，可促進(jìn)植物利用更高的光強(qiáng)進(jìn)行生命活動。
四、教學(xué)反思
通過對光合作用中光照強(qiáng)度以及二氧化碳含量對光飽和點(diǎn)以及光補(bǔ)償點(diǎn)的影響所進(jìn)行的知識總結(jié)，幫助同學(xué)們系統(tǒng)地歸納總結(jié)了有關(guān)光合作用的曲線圖以及知識點(diǎn)，提高了學(xué)生對于生物知識綜合運(yùn)用的能力，在日常的測試以及隨堂的習(xí)題中大大提高了學(xué)生做題的準(zhǔn)確性。
【參考文獻(xiàn)】
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篇7
關(guān)鍵詞：穗狀狐尾藻；光合作用；光補(bǔ)償點(diǎn)；環(huán)境因子
沉水植物通過光合作用改善水中的溶氧條件。光合作用受溫度、光照和pH值等多種環(huán)境因子的綜合影響。了解沉水植物的光合特征是解釋各種沉水植物在水中的分布格局和群落演替的基礎(chǔ)，也是人工配置沉水植物群落時，選擇種類及群落種類配置的科學(xué)基礎(chǔ)。
穗狀狐尾藻（MyriophyllumspicatumL.）是一種多年生沉水植物。適應(yīng)性極強(qiáng)，為世界廣布種。在我國分布于南北各地池塘、湖泊、河溝、沼澤中。本實(shí)驗(yàn)研究了若干環(huán)境因子對穗狀狐尾藻光合作用的影響，為沉水植物恢復(fù)重建時物種選擇及正確選擇深度適宜的區(qū)域種植穗狀狐尾藻提供科學(xué)依據(jù)。
1材料與方法
1.1試驗(yàn)材料及器材
穗狀狐尾藻采自重慶大足龍水湖，移植于西南農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)與水文學(xué)院的實(shí)驗(yàn)池塘中。試驗(yàn)時選取茁壯程度比較一致的植株。
穗狀狐尾藻的室內(nèi)培養(yǎng)在LRH-150-G光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行，光照強(qiáng)度用JD-1A型水下照度計測定，pH值用PH-1S型pH計測定，溶氧用碘量法測定。
1.2試驗(yàn)方法
1.2.1光照、溫度對穗狀狐尾藻光合作用的影響
選取形狀一致、質(zhì)量（0.3001±0.0008g）相同的新鮮穗狀狐尾藻頂枝，向175ml的磨口透明試劑瓶中加入充分曝氣的自來水，用小鑷子將新鮮穗狀狐尾藻頂枝放入黑白瓶中，使其充分舒展開來，且瓶中無氣泡。用口向瓶中水體吹氣10s，以提供光合作用所需的CO2。瓶子加蓋后放置于已調(diào)好溫度的水浴盆中，并將水浴盆放入光照培養(yǎng)箱中。在5℃，某一光照條件下進(jìn)行培養(yǎng)，2h后取出，測定瓶中溶解氧的變化，推算在此條件下穗狀狐尾藻的凈產(chǎn)氧量。通過開燈管數(shù)來調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度。用相同方法測定10℃、15℃、20℃和25℃，在不同光照條件下穗狀狐尾藻的凈產(chǎn)氧量?；貧w分析計算出穗狀狐尾藻在不同溫度下的光補(bǔ)償點(diǎn)[1，2，3]。
1.2.2pH值對穗狀狐尾藻光合作用的影響
重慶地區(qū)人工水域（池塘、水庫等）和自然水域（湖泊、江河）的pH值大多呈中性偏酸，即使在水生植物大量生長季節(jié)也很難超過9，據(jù)此本試驗(yàn)設(shè)定pH值范圍為4.1～10.0。
用濃度為0.1N的HCl、NaOH、NaHCO3溶液調(diào)節(jié)曝氣12h的自來水pH值至4.1、5.4、6.4、7.2、8.2、9.1、10.0，分別加入到150ml的磨口透明試劑瓶中。穗狀狐尾藻頂枝加入和處理同1.2.1。瓶子加蓋后放置于水溫為12.5℃的水浴盆中，光照強(qiáng)度設(shè)定為6000lx。
1.2.325℃穗狀狐尾藻光飽和點(diǎn)的測定
選擇水溫為25℃時測定穗狀狐尾藻的光飽和點(diǎn)，原因是重慶地區(qū)常年云霧多、日照少，當(dāng)水溫高于25℃時（8月份），強(qiáng)光照的天數(shù)比較多，易引起光抑制。
在8月份，選擇光照強(qiáng)烈的晴天中午，于150ml的磨口試劑瓶中裝滿經(jīng)充分曝氣的自來水，穗狀狐尾藻頂枝加入和處理同1.2.1。把瓶加蓋橫放于室外盆內(nèi)水浴中。盆內(nèi)水溫用冰塊控溫，溫度控制在25℃±1℃。用遮蔭的辦法調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度。每次試驗(yàn)曝光時間2h，其間每15min測定一次光照強(qiáng)度，各次測定數(shù)據(jù)的平均值作為2h試驗(yàn)期間的光照強(qiáng)度。2h后用碘量法測定瓶中的溶解氧含量。推算其在某一光照下穗狀狐尾藻的凈產(chǎn)氧量，找出光飽和點(diǎn)值。
2結(jié)果與討論
2.1溫度和光照強(qiáng)度對穗狀狐尾藻光合作用的影響
在不同溫度條件下，穗狀狐尾藻凈產(chǎn)氧量的測定結(jié)果如下:
圖15℃時光照度與穗狀狐尾藻凈產(chǎn)氧量的關(guān)系
圖210℃時光照度與穗狀狐尾藻凈產(chǎn)氧量的關(guān)系
圖315℃時光照度與穗狀狐尾藻凈產(chǎn)氧量的關(guān)系
圖420℃時光照度與穗狀狐尾藻凈產(chǎn)氧量的關(guān)系
圖525℃時光照度與穗狀狐尾藻凈產(chǎn)氧量的關(guān)系
圖6穗狀狐尾藻在不同溫度下的呼吸耗氧量
由圖1～圖5可知,在每個溫度水平上，光照強(qiáng)度0lx～6000lx時，穗狀狐尾藻的凈產(chǎn)氧量隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增加，穗狀狐尾藻的凈產(chǎn)氧量與光照度成線性關(guān)系。
由圖6可知，穗狀狐尾藻的呼吸耗氧量隨溫度的上升而增大。
光補(bǔ)償點(diǎn)是植物的光合強(qiáng)度和呼吸強(qiáng)度達(dá)到相等時的光照度值。對水生植物來說，光補(bǔ)償點(diǎn)所在深度是光補(bǔ)償深度，是沉水植物在湖泊等自然水體中向深層分布的界限。在光補(bǔ)償點(diǎn)以上，植物的光合作用超過呼吸作用，可以積累有機(jī)物質(zhì)。光補(bǔ)償點(diǎn)以下，植物的呼吸作用超過光合作用，此時非但不能積累有機(jī)物質(zhì)，反而要消耗貯存的有機(jī)物質(zhì)。如長時間在光補(bǔ)償點(diǎn)以下，植株將逐漸枯黃以致死亡。因此植物正常生長所需的最低光照度必須高出其補(bǔ)償點(diǎn)，由回歸方程求得，5℃時穗狀狐尾藻的光補(bǔ)償點(diǎn)為45lx；10℃為173lx；15℃為308lx；20℃為418lx；25℃為495lx。由此可見，穗狀狐尾藻的光補(bǔ)償點(diǎn)隨溫度的升高而增大。原因是當(dāng)溫度升高時，呼吸作用增強(qiáng)，光補(bǔ)償點(diǎn)隨之上升。
劉國才[4]對白音花水庫冰下水生維管束植物的研究表明，穗狀狐尾藻的光補(bǔ)償點(diǎn)為160lx，但未指明水溫，但水溫應(yīng)該在0～4℃。劉國才[5]在對冰下水生維管束生產(chǎn)力的研究中測得穗狀狐尾藻光補(bǔ)償點(diǎn)為207lx（2.5℃，pH7.5）。而據(jù)任南[6]等人的有關(guān)環(huán)境因子對東湖幾種沉水植物生理的影響研究結(jié)果表明，狐尾藻4℃下為2331x；15℃下為4241x；20℃下為658lx。劉國才、任南以及本試驗(yàn)所測得穗狀狐尾藻的光補(bǔ)償點(diǎn)三者之間都存在較大差異，究其原因可能與狐尾藻選材的茁壯程度、材料的處理方法上、試驗(yàn)條件的設(shè)定以及長期適應(yīng)不同地區(qū)的生活環(huán)境等有關(guān)。劉國才冰下水生維管束生產(chǎn)力的研究的試驗(yàn)用水pH為7.5；任南試驗(yàn)所用的穗狀狐尾藻取自武漢東湖，東湖整個湖區(qū)平均pH為8.5；本試驗(yàn)用水的pH為6.8～6.9。高pH條件下，水中缺乏無機(jī)碳源會抑制光合作用。而酸性條件下無機(jī)碳源（CO2、HCO3-）要豐富些，有利于光合作用的順利進(jìn)行。劉國才所用的穗狀狐尾藻取自內(nèi)蒙古；任南是從武漢東湖采集的；本試驗(yàn)所用的穗狀狐尾藻采自重慶大足龍水湖，移植于校內(nèi)實(shí)驗(yàn)池塘中暫養(yǎng)。因穗狀狐尾藻長期適應(yīng)不同地區(qū)的生活環(huán)境導(dǎo)致所測得的結(jié)果存在較大的差異。
2.2pH值對穗狀狐尾藻光合作用的影響
圖7不同pH值下穗狀狐尾藻凈產(chǎn)氧量的變化
由圖7可知，穗狀狐尾藻凈產(chǎn)氧量在pH值為5.4時最大。pH值為5.4～6.4時，光合作用旺盛。在pH值為5～10時，隨著pH值的增加，穗狀狐尾藻的光合作用強(qiáng)度降低，在堿性條件下凈產(chǎn)氧量出現(xiàn)負(fù)值。該現(xiàn)象可以從兩方面解釋，一是在酸性條件下，穗狀狐尾藻有充足的碳源（CO2和HCO3－）可以利用，有利于光合作用的進(jìn)行，而在堿性條件下，可利用碳源不足，光合用受限制[33]；二是試驗(yàn)開始時穗狀狐尾藻已經(jīng)在池塘里生長了一個半月，完全適應(yīng)了池塘的水環(huán)境。學(xué)校池塘的特點(diǎn)是水位低，池水主要靠降雨來補(bǔ)充，試驗(yàn)過程中測得試驗(yàn)池塘的pH值為6.2。這些可能是穗狀狐尾藻在偏酸的水體中光合作用較旺盛的原因。
蘇勝齊等[7]有關(guān)pH值對菹草光合作用影響的試驗(yàn)表明，在pH為5～11時，隨著pH值的增加，菹草光合作用強(qiáng)度降低，二者呈負(fù)相關(guān)。由此可見菹草也適宜在中性偏酸的環(huán)境中生長。
2.325℃穗狀狐尾藻的光飽和點(diǎn)
圖825℃時光照強(qiáng)度與穗狀狐尾藻凈產(chǎn)氧的關(guān)系
在一定的光強(qiáng)范圍內(nèi)，植物的光合強(qiáng)度隨光照度的上升而增加，當(dāng)光照度上升到某一數(shù)值之后，光合強(qiáng)度不再繼續(xù)提高時的光照度值稱為光飽和點(diǎn)。
由公式計算可知，在水溫25℃時穗狀狐尾藻的光飽和點(diǎn)為58,136lx。由圖8可知，當(dāng)光照強(qiáng)度超過飽和光照強(qiáng)度后，隨著光照強(qiáng)度增加，穗狀狐尾藻的光合速率明顯下降。穗狀狐尾藻的光合作用表現(xiàn)出強(qiáng)光抑制現(xiàn)象。
3結(jié)論與討論
3.1穗狀狐尾藻光合作用的光補(bǔ)償點(diǎn)和光抑制
在溫度5℃、10℃、15℃、20℃和25℃，光照0～6000lx時，穗狀狐尾藻的凈產(chǎn)氧量隨光照的增強(qiáng)而升高?；貧w分析計算出穗狀狐尾藻在不同溫度下的光補(bǔ)償點(diǎn)，分別為45lx、173lx、308lx、418lx、495lx。穗狀狐尾藻生長的光補(bǔ)償點(diǎn)隨水溫的上升而逐漸增加。由此可知，低溫季節(jié)穗狀狐尾藻對水體透明度的要求不高；高溫季節(jié)則須采取措施提高水體的透明度，這樣才有利于穗狀狐尾藻的生長[8，9]。在富營養(yǎng)化環(huán)境中，沉水植物要維持對藻類的優(yōu)勢，必須在水表形成冠層并具備相對高的豐度[10]。要在水表形成冠層并具備相對高的豐度，光合作用就應(yīng)該有較小的強(qiáng)光抑制。試驗(yàn)表明穗狀狐尾藻存在光抑制現(xiàn)象（水溫25℃，光飽和點(diǎn)為58,136lx），但在全光照條件下仍能保持一定光合速率。
3.2穗狀狐尾藻的光合作用對pH條件的適應(yīng)
穗狀狐尾藻的光合作用在中性偏酸的水體中較旺盛。在pH值為5～10，隨著pH值增加，穗狀狐尾藻光合作用的強(qiáng)度降低。李恒[11]在對云南高原湖泊中植物研究時發(fā)現(xiàn)pH值高達(dá)9.2的水體中仍有穗狀狐尾藻生長，任南等人的研究表明，穗狀狐尾藻具有較強(qiáng)的耐受水體高pH值的能力[4]。綜合上述試驗(yàn)結(jié)果及他人的研究成果，認(rèn)為穗狀狐尾藻能夠耐受較寬的pH值范圍。
綜上所述，穗狀狐尾藻由于具有較低的光補(bǔ)償點(diǎn)、對pH值有較大范圍的耐受能力以及非光合莖的存在（非光合莖對植株在深水地段定居生存有重要的生態(tài)適應(yīng)意義。穗狀狐尾藻莖植株下部可形成沒有葉片的莖，稱為非光合莖。其暗呼吸只是光合莖的19.1％[12]，能量消耗較低。因此非光合莖的存在，使得穗狀狐尾藻可扎根在更深的水底，在較深的水體中生存。一般認(rèn)為，3倍透明度以下水草難以生存[10]。滇池目前水體的透明度只有40～45cm，原有的絕大多數(shù)沉水植物都已消失，但在一些水深2.5m的水域仍有穗狐尾藻生長[13]，在水生植被的恢復(fù)工程中可作備選擇的物種之一。還應(yīng)注意，植物群體的光補(bǔ)償點(diǎn)較單株為高。因?yàn)槿后w內(nèi)葉子多，相互遮蔭，當(dāng)光照度弱時，上層葉片還能進(jìn)行光合作用，但下層葉片呼吸作用強(qiáng)，光合作用弱，所以整個群體的光補(bǔ)償點(diǎn)上升。這一點(diǎn)在確定沉水植物適宜種植水深時不能忽視。
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篇8
但是,綠色植物的光合作用是微觀的生命活動,內(nèi)容抽象。對初中學(xué)生來說,要正確、全面地理解具有較大的難度。如何從學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律出發(fā),逐步呈現(xiàn)相關(guān)知識是值得研究的。
蘇科版初中生物教材,對光合作用知識的安排非常合理,是學(xué)生學(xué)習(xí)了生物與環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)之后,從生物、環(huán)境中獲取物質(zhì)和能量的角度進(jìn)行闡述的。筆者認(rèn)為美中不足的是對人類認(rèn)識光合作用的過程沒有作出一定的敘述,并依此逐步呈現(xiàn)相關(guān)知識以及教學(xué)的時間是在七年級第一學(xué)期末的12月份底,冬季對光合作用的實(shí)驗(yàn)有一定的影響。
七年級學(xué)生的認(rèn)知水平基本上是知道植物會進(jìn)行光合作用,植物會吸收二氧化碳并放出氧氣,并且大多數(shù)學(xué)生就認(rèn)為植物吸收二氧化碳,放出氧氣就是光合作用。先入為主,根深蒂固。以至于一部分學(xué)生在學(xué)過光合作用知識以后仍是這樣認(rèn)為的。所以,讓學(xué)生認(rèn)識光合作用產(chǎn)生有機(jī)物并實(shí)現(xiàn)光能轉(zhuǎn)化是初中生物學(xué)教學(xué)的重點(diǎn),為學(xué)生升入高中進(jìn)一步學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。
從人類認(rèn)識光合作用的歷史過程看,比較復(fù)雜:
一、時間:兩千多年前,亞里士多德(Aristotle)對植物營養(yǎng)的說法
早在兩千多年前,人們受古希臘著名哲學(xué)家亞里士多德的影響,認(rèn)為植物是由“土壤汁”構(gòu)成的,即植物生長發(fā)育所需的物質(zhì)完全來自土壤。
二、時間:1648年,海爾蒙特(Helmont)的實(shí)驗(yàn)過程
海爾蒙特提出了水參與植物有機(jī)物合成的觀點(diǎn),但是沒有考慮到空氣對植物體內(nèi)物質(zhì)形成所起的作用。
三、時間:1771年,普利斯特里(Priestley)實(shí)驗(yàn)
最先用實(shí)驗(yàn)方法證明綠色植物從空氣中吸收養(yǎng)分的是英國著名的化學(xué)家約瑟夫?普利斯特里。但他只是知道植物能凈化空氣,更新空氣,但不知更新了空氣的哪種成分;也沒有發(fā)現(xiàn)陽光在這個實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵作用。隨后有人重復(fù)普利斯特里的實(shí)驗(yàn),得出與他相反的結(jié)論,認(rèn)為植物不僅不能把空氣變好,反而會把空氣變壞(這是由于植物同樣有呼吸作用的緣故)。而這一現(xiàn)象連普利斯特里本人也難以解釋。
這種截然不同的結(jié)論引起人們的極大關(guān)注,導(dǎo)致了1779年荷蘭的簡?英格豪斯進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn),他的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了普利斯特利的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,確認(rèn)植物對污濁的空氣有“解毒”能力,同時指出這種能力是太陽光照射植物的結(jié)果,從而證明綠色植物只有在光下,才能把空氣變好。
四、時間:1864年,薩克斯實(shí)驗(yàn)
薩克斯的實(shí)驗(yàn)使人們認(rèn)識到,綠色植物在光下不僅能夠釋放氧氣,而且能夠合成淀粉等物質(zhì),供給植物生長發(fā)育等生命活動。1897年,人們首次把綠色植物的上述生理活動稱為光合作用。這樣,柳苗的生長之謎也終于被揭開了。
五、時間:1880年,恩吉爾曼(C.Engelmann)實(shí)驗(yàn)
證明了植物光合作用的放氧結(jié)構(gòu)是葉綠體由光照引起的。
六、時間:20世紀(jì)30年代,美國科學(xué)家魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)
1939年,美國科學(xué)家魯賓(S.Ruben)和卡門(M.Kamen)利用同位素標(biāo)記法進(jìn)行了探究。實(shí)驗(yàn)證明光合作用釋放的氧氣來自水。
美國科學(xué)家卡爾文等人用小球藻(一種單細(xì)胞的綠藻)做實(shí)驗(yàn),探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑。
很顯然,以上第六點(diǎn)是今后高中學(xué)習(xí)的內(nèi)容,初中生物學(xué)教學(xué)不應(yīng)涉及,第五點(diǎn)也沒有必要重點(diǎn)去講述,教材要求重點(diǎn)理解并掌握的是第四點(diǎn):薩克斯實(shí)驗(yàn)即光合作用實(shí)驗(yàn)。但如教材從海爾蒙特(Helmont)的實(shí)驗(yàn)直接跳到光合作用實(shí)驗(yàn),筆者認(rèn)為知識呈現(xiàn)顯得有點(diǎn)突兀,不利于讓學(xué)生從已知的知識過渡到新的知識。
所以,在教學(xué)過程中,向?qū)W生詳細(xì)介紹第三點(diǎn)的相關(guān)內(nèi)容是非常必要的。普利斯特里(Priestley)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生知道“植物會吸收二氧化碳并放出氧氣”或是“凈化空氣”這個已有知識的來源。有人重復(fù)普利斯特里的實(shí)驗(yàn)得出相反結(jié)論能讓學(xué)生充滿好奇心,了解植物也是有呼吸作用的(這一點(diǎn)對于很多學(xué)生來說是很容易被忽略或誤解的)。這一知識為引入光合作用的條件――光照做好鋪墊,也為下一章節(jié)《能量與呼吸》做好準(zhǔn)備。荷蘭的簡?英格豪斯進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn),是讓學(xué)生知道光合作用條件的光照的必要性,在光合作用中引入能量轉(zhuǎn)化的概念。在這個基礎(chǔ)上,呈現(xiàn)光合作用實(shí)驗(yàn)的知識才顯得順理成章。
高質(zhì)量地完成光合作用實(shí)驗(yàn)的教學(xué)任務(wù)是本節(jié)知識的關(guān)鍵所在。為圖省事,播放實(shí)驗(yàn)錄像的教學(xué)效果是不能代替學(xué)生親自實(shí)驗(yàn)的效果的。但是教材安排的內(nèi)容與季節(jié)不符。時值冬季,教材使用的“經(jīng)典材料”天竺葵在這個時候幾乎是無處可覓的;溫度條件也制約光合作用的強(qiáng)度和實(shí)驗(yàn)時間。所以,選擇合適的光合作用材料比較重要,小青菜或吊蘭等容易尋找的材料都是可以的。選取的植物葉片不宜太幼嫩或太老。太幼嫩的葉片制造有機(jī)物不多,遇碘反應(yīng)效果不明顯,且老葉脫色不容易。溫度和光照強(qiáng)度可以用白熾燈來控制。
做好實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生得出光合作用的產(chǎn)物不僅僅是以前知道的氧氣,還有更重要的是產(chǎn)生了有機(jī)物。是有機(jī)物的產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)的轉(zhuǎn)變;是有機(jī)物的產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)化;是有機(jī)物的產(chǎn)生明確了生物圈中人、動物、微生物和綠色植物的關(guān)系。
總而言之,綠色植物的光合作用內(nèi)容抽象,選擇性地借助人類對光合作用歷時三百多年的研究呈現(xiàn)知識,比較尊重學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律,也能讓學(xué)生知道經(jīng)過這么多位科學(xué)家的共同努力,才對其生理過程有了比較清楚的認(rèn)識。這里不僅包含著科學(xué)家們的艱辛勞動與智慧,還與社會科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展密切相關(guān)。
參考文獻(xiàn):
[1]李榮季.《“光合作用”的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)》.《生物學(xué)教學(xué)》.2006年07期.
[2]《植物“光合作用”實(shí)驗(yàn)材料探尋》.《生物學(xué)通報》.1999.6.
篇9
關(guān)鍵詞：細(xì)胞呼吸；色素；穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)
一、細(xì)胞呼吸在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用
1.選用“創(chuàng)可貼”、透氣的消毒紗布包扎傷口，為傷口創(chuàng)造透氣的環(huán)境，避免厭氧病原菌的繁殖，有利于傷口愈合。
2.生產(chǎn)各種酒、味精，是利用酵母菌、谷氨酸棒狀桿菌等的無氧呼吸，然后進(jìn)一步加工而成。
3.作物栽培過程中要及時松土，目的是促進(jìn)根系的有氧呼吸，進(jìn)而促進(jìn)水和無機(jī)鹽的吸收；稻田需定期排水，否則會因根系進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生大量酒精對細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用，使根腐爛。
4.提倡有氧運(yùn)動的原因之一是不會因劇烈運(yùn)動發(fā)生的無氧呼吸積累過多的乳酸而使肌肉酸脹無力。
5.種子只有處于風(fēng)干狀態(tài)才能儲藏，這樣做能使種子的呼吸作用降至最低，以減少有機(jī)物的消耗。如果種子含水量過高，呼吸作用釋放的熱量使種子堆中的溫度上升，就會進(jìn)一步促進(jìn)種子的呼吸，使種子品質(zhì)變壞。
6.在水果和蔬菜的保鮮過程中，常通過控制呼吸作用來降低其代謝強(qiáng)度，達(dá)到保鮮的目的。如某些水果和蔬菜可放在低溫條件下或降低空氣中的含氧量或增加二氧化碳的濃度等措施來降低呼吸作用的強(qiáng)度，從而使整個器官的代謝水平降低，延緩衰老。
7.大棚蔬菜需要控制溫度。通常情況下，在陰天或晚上適當(dāng)降低溫度，可以降低呼吸作用的強(qiáng)度，從而減少作物對有機(jī)物的消耗。
二、光合作用原理在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用
（一）從影響光合作用的因素方面考慮
1.光照：直接影響光合作用的光反應(yīng)，進(jìn)而影響其暗反應(yīng)。增加光照強(qiáng)度或延長光照時間，就能增加光合作用的產(chǎn)物。例1.通過一年多茬種植，延長全年內(nèi)單位土地面積上綠色植物進(jìn)行光合作用的時間，達(dá)到增產(chǎn)的目的。例2.生產(chǎn)上適當(dāng)間苗、修剪、合理密植等措施就是為了增加光合作用的面積，達(dá)到增產(chǎn)效應(yīng)。
2.二氧化碳濃度：直接影響光合作用的暗反應(yīng)。生產(chǎn)上提倡施用有機(jī)肥或溫棚內(nèi)適當(dāng)增加二氧化碳濃度，以促進(jìn)暗反應(yīng)，直接提高光合作用的產(chǎn)量。
3.溫度：影響光合作用過程中有關(guān)酶的活性。生產(chǎn)上大棚內(nèi)白天適當(dāng)提高溫度，以提高蔬菜光合作用的強(qiáng)度；夜間適當(dāng)降低溫度，以降低呼吸作用的消耗，便于有機(jī)物的積累。
4.葉齡：葉片在不同生長發(fā)育階段葉綠素的含量、葉片的有效光合面積不同，因而對光合作用的影響也不同。所以生產(chǎn)上在農(nóng)作物、果樹、花卉管理后期要適當(dāng)摘除老葉和殘葉，以確保光合作用的高效性。
5.水：直接或間接影響光合作用。水是光合作用的原料，缺水既可直接影響光合作用的光反應(yīng)，進(jìn)而影響其暗反應(yīng)中三碳化合物的還原，引起光合作用的產(chǎn)物減少；同時又會導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉，限制二氧化碳的進(jìn)入，從而間接影響光合作用的暗反應(yīng)。因此在生產(chǎn)中要合理進(jìn)行灌溉。
6.礦質(zhì)元素：直接或間接影響光合作用。N、P、K被稱為農(nóng)業(yè)三要素，分別作用于植物的葉、根和莖。其中N和P是構(gòu)成蛋白質(zhì)、核酸及ATP的元素；K參與糖類的轉(zhuǎn)變和運(yùn)輸；P是構(gòu)成細(xì)胞膜及各種細(xì)胞器膜的主要成分；Mg是合成葉綠素必不可少的元素，因此生產(chǎn)上要合理施肥。
（二）從不同色素對可見光的吸收情況不同方面考慮
綠葉中的色素包括葉綠素和類胡蘿卜素兩大類。葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光；類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。因此溫室大棚種植花卉或蔬菜時應(yīng)選擇無色塑料薄膜（因?yàn)槿展庵械母魃饩芡高^），使光合效率最大化。
三、穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)在生活中的應(yīng)用
穩(wěn)態(tài)是人體進(jìn)行正常生命活動的必要條件，人體維持穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)能力是有一定限度的。當(dāng)外界環(huán)境的變化過于劇烈，或人體自身的調(diào)節(jié)功能出現(xiàn)障礙時，內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)就會遭到破壞。現(xiàn)舉例如下：
1.空調(diào)?。洪L時間在空調(diào)環(huán)境下工作學(xué)習(xí)的人，因?yàn)榭臻g相對封閉，造成空氣不流通，導(dǎo)致病原微生物滋生，加之室內(nèi)外溫差較大，人體適應(yīng)不良，容易引起鼻塞、頭暈、打噴嚏、耳鳴、乏力、四肢酸痛等癥狀。建議盡量少用空調(diào)，通過多開窗通風(fēng)來降溫。
2.組織水腫：在不同條件下組織液滲透壓升高或血漿滲透壓下降，引起水分移動，使血漿、細(xì)胞內(nèi)液中的水分滲透到組織液中導(dǎo)致組織液的量增加，即組織水腫。引起組織水腫的主要原因包括以下幾個方面：
（1）過敏反應(yīng)：過敏反應(yīng)中組織胺釋放引起毛細(xì)血管的通透性增強(qiáng)，血漿蛋白進(jìn)入組織液使其濃度升高，這時組織液大量吸水造成水腫。
（2）毛細(xì)淋巴管受阻：當(dāng)毛細(xì)淋巴管受阻時，組織液中大分子的蛋白質(zhì)不能回流到毛細(xì)淋巴管而使組織液濃度升高，從而導(dǎo)致水腫。
（3）細(xì)胞代謝過于旺盛：使代謝產(chǎn)物增加，引起組織液濃度升高。
（4）營養(yǎng)不良：當(dāng)血漿蛋白減少或細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成減少時，使血漿濃度降低或細(xì)胞內(nèi)液濃度下降，水分進(jìn)入組織液。
（5）腎小球腎炎：使毛細(xì)血管的通透性增強(qiáng)，血漿蛋白隨尿液排出體外，引起血漿濃度下降，組織液濃度相對增大，吸水能力增強(qiáng)。
因此，在日常生活中若在一段時間內(nèi)出現(xiàn)組織水腫，要及時就醫(yī)，避免耽誤病情。
綜上所述，生物知識在實(shí)踐中的應(yīng)用范圍極為廣泛，學(xué)好生物功在當(dāng)代，利在千秋。
篇10
一、典型例題
例1 將某一綠色植物置于密閉玻璃容器中，在一定條件下不給光照，CO2的含量每小時增加8mg；如給予充足的光照后，容器內(nèi)CO2的含量每小時減少36mg。據(jù)實(shí)驗(yàn)測定上述光照條件下光合作用每小時能產(chǎn)生葡萄糖30mg。請回答：
（1）上述條件下，比較光照時呼吸作用的強(qiáng)度與黑暗時呼吸作用的強(qiáng)度是_______的。
（2）在光照時植物每小時葡萄糖的凈生產(chǎn)量是_________mg。
（3）若一晝夜中先光照4h，接著放置在黑暗的條件下20h，該植物體內(nèi)有機(jī)物含量的變化是_________。
【解析】 光合作用強(qiáng)度大小的指標(biāo)一般用光合速率表示。光合速率通常以每小時每平方分米葉面積吸收二氧化碳的毫克數(shù)表示。由于綠色植物每時每刻（不管有無光照）都在進(jìn)行呼吸作用，分解有機(jī)物，消耗氧氣，產(chǎn)生二氧化碳；而光合作用合成有機(jī)物，吸收二氧化碳，釋放氧氣，只在有光條件下才能進(jìn)行。也就是說植物在進(jìn)行光合作用吸收二氧化碳的同時，還進(jìn)行呼吸作用釋放二氧化碳，而呼吸作用釋放的部分或全部二氧化碳未出植物體又被光合作用利用，所以人們把在光照下測定的二氧化碳的吸收量（只是光合作用從外界吸收的量，沒有把呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳計算在內(nèi)）稱為表觀光合速率或凈光合速率。如果我們在測光合作用速率時，同時測其呼吸速率，把它加到表觀光合速率上去，則得到真正光合速率。即：
真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率
具體可表達(dá)為：真正光合作用CO2的吸收量=表觀光合作用CO2的吸收量+呼吸作用CO2釋放量
如果將上述公式推廣到氧氣和葡萄糖，則得到下列公式：
真正光合作用O2釋放量=表觀光合作用O2釋放量+呼吸作用O2吸收量
真正光合作用葡萄糖合成量=表觀光合作用葡萄糖合成量+呼吸作用葡萄糖分解量
根據(jù)上面的分析和題意可知，光照時葡萄糖凈（表觀）生產(chǎn)量是光合作用每小時產(chǎn)生的真正的（總的）葡萄糖量減去呼吸作用每小時消耗的葡萄糖量。而葡萄糖量與CO2量求解有直接關(guān)系，可通過CO2量的變化推測有機(jī)物（葡萄糖）含量的變化。
（1）先利用化學(xué)方程式計算出光照條件下，光合作用每小時真正產(chǎn)生30mg葡萄糖需要消耗的CO2量。
從上面計算結(jié)果可知，植物真正產(chǎn)生30mg的葡萄糖，需要44mg的CO2，而實(shí)際上容器內(nèi)CO2的含量每小時只減少36mg，還有44－36=8mg的CO2來自光照條件下呼吸作用釋放出來的。與題目交待的不給光照時（只能進(jìn)行呼吸作用）產(chǎn)生的CO2量相等。所以在該條件下，光照時呼吸作用的強(qiáng)度與黑暗時呼吸作用的強(qiáng)度是相等的。
（2）由呼吸作用每小時產(chǎn)生的CO2的量是8mg，計算出消耗的有機(jī)物葡萄糖量，題目交待光照時，植物每小時真正（總的）能產(chǎn)生葡萄糖30mg，呼吸作用消耗5.5mg，則凈生產(chǎn)量為30－5.5=24.5mg。
此問還可以根據(jù)CO2的實(shí)際減少量來計算，題目交待在光照條件下容器內(nèi)的CO2的含量每小時減少36mg，這是與植物的呼吸作用無關(guān)的，減少的CO2已作為光合作用的原料合成了葡萄糖，也就是凈產(chǎn)生的葡萄糖，具體計算如（1）。
（3）根據(jù)上述（1）（2）的計算結(jié)果，可知一晝夜（24h）中，4h制造的葡萄糖總量為4×30=120mg，消耗總量為24×5.5=132mg，兩數(shù)說明該植物體內(nèi)有機(jī)物含量減少?；蛘呦扔嬎?h產(chǎn)生的葡萄糖量為4×24.5=98mg，再計算20h黑暗（只有呼吸作用）消耗的葡萄糖量為20×5.5=110mg，然后再比較這兩個數(shù)據(jù)，可得出同樣結(jié)論。
【答案】（1）相等 （2）24.5 （3）減少
例2 將某種綠色植物的葉片，放在特定的實(shí)驗(yàn)裝置中。研究在10℃、20℃的溫度下，分別置于5000lx、20000lx光照和黑暗條件下的光合作用和呼吸作用，結(jié)果如圖所示。請分析回答：
（1）該葉片的呼吸速率在20℃下是10℃下的______倍。
（2）該葉片在10℃、5000lx的光照下，每小時光合作用所產(chǎn)生的氧氣量為____mg。
（3）該葉片在20℃、20000lx的光照下，如果光合作用合成的有機(jī)物都是葡萄糖，每小時產(chǎn)生的葡萄糖為______mg。
【解析】 這道題是與坐標(biāo)曲線圖相結(jié)合的問題，與例1相比，主要有兩點(diǎn)不同：一是例1是以光合作用與呼吸作用過程中CO2量的變化作為計算依據(jù)，而此題是以O(shè)2量的變化作為計算依據(jù)。具體怎樣分析及所要用的公式前面的敘述中已經(jīng)提到。二是此題所需的數(shù)據(jù)及其他信息要從圖形中去找。所以要解答此題要求學(xué)生具有較高的識圖、圖像思維轉(zhuǎn)換和與化學(xué)知識相結(jié)合的綜合能力。
分析題中兩圖可知，A圖實(shí)際表示了黑暗條件下只有呼吸作用兩種不同溫度條件下的呼吸速率。由于題目沒有特別交待，人們一般認(rèn)為呼吸速率不受光照影響，光照條件下10℃和20℃時的呼吸速率仍然可表示為0.5mg O2?h-1，即后者是前者的3倍。
B圖較復(fù)雜，由于在光照條件下，植物體既有光合作用，又有呼吸作用，圖中所示的O2釋放量應(yīng)是光合作用釋放量減去呼吸作用消耗量的“凈量”，從圖中可得10℃、5000lx的光照下O2釋放“凈量”為3.5mg O2?h-1。再從上圖分析可知，在10℃下呼吸作用吸收0.5mg O2?h-1，利用前面分析時用到的公式，則此時光合作用實(shí)際釋放O2每小時為3.5+0.5=4.0mg。同理，不難求得20℃、20000lx條件下光合作用實(shí)際每小時釋放O2量為：6+1.5=7.5mg，運(yùn)用光合作用反應(yīng)式可得此時光合作用每小時合成葡萄糖量為：7.5×180／32×6≈7.03mg。
【答案】（1）3 （2）4 （3）7.03
二、適應(yīng)性訓(xùn)練
假設(shè)某植物光合作用制造的有機(jī)物僅有葡萄糖，呼吸作用利用的有機(jī)物也只有葡萄糖。將此綠色植物置于密閉的玻璃容器中，在一定條件下給予充足的光照后，容器內(nèi)CO2的含量每小時減少了180mg，放在黑暗條件下，容器內(nèi)CO2含量每小時增加40mg。
（1）若測得該綠色植物在上述光照條件下每小時制造葡萄糖225mg，則上述光照條件下每小時通過呼吸作用釋放的CO2的量為_________mg。
（2）其他條件不變，將此植物置于光照條件下1h，再置于黑暗條件下4h，此植物體內(nèi)有機(jī)物含量變化情況是_________，具體數(shù)值為_________mg。
