導(dǎo)語：如何才能寫好一篇植物光合作用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

光合作用本質(zhì)上就是綠色植物通過葉綠體貯存太陽光能的過程。隨著一天中二氧化碳濃度和溫度以及光照強度的變化，植物的光合作用也發(fā)生著變化［8］。本研究擬對浙江省天臺山森林生態(tài)系統(tǒng)海拔700m處的以喬木木荷(SchimasuPerba)為優(yōu)勢種的功能群植物光合生理特性進行分析，以期為天臺山森林生態(tài)系統(tǒng)的合理利用和森林群落的恢復(fù)重建提供依據(jù)。

1研究區(qū)域與研究方法

1.1自然地理概況

天臺山位于浙江省天臺縣境內(nèi)，系武夷山仙霞嶺中支由南向北延伸而來。境內(nèi)峰巒迭嶂，萬壑爭流，主峰華頂山(海撥1098m)，地處北緯29°15'，東經(jīng)121°06'，在天臺縣東北30km處，這里屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，氣候溫暖，雨水充沛，年降水量為1700mm，平均相對濕度達85%以上。年平均氣溫為13℃，無霜期約230d。山地土壤系水成巖及火成的花崗巖母質(zhì)形成的黃壤土，土層厚度在30～100cm，濕潤肥沃。由于水熱條件好，植物生長茂盛，地帶性植被類型主要為中亞熱帶常綠闊葉林，并且發(fā)育保存較好［9］。

1.2取樣與測定方法

本研究工作地點在天臺山華頂國家森林公園內(nèi)，于2011年7月中旬，使用LI－6400便攜式光合測定系統(tǒng)對功能群植物喬木木荷(SchimasuPerba)、灌木柃木(Euryajaponica)和草本茫萁(Dicranopterisdicho-toma)功能葉片(無病蟲害，營養(yǎng)狀況良好)的光合生理生態(tài)日變化特性進行測定，主要測定指標包括光合作用速率、氣孔導(dǎo)度等。喬木植株采取離體測定［10］，具體方法:使用剪枝剪獲取枝條，迅速將枝條下端浸入水中，剪去5cm長的枝柄，為避免葉片因水分脅迫導(dǎo)致光合能力下降，每測定一個循環(huán)后更換一個枝條(約2～3h)，灌木和草本植物采取連體測定，測定時選擇天氣晴好，日照充足的天氣。日變化測定時間為8∶00～16∶00，每隔2h進行一次，每類測定5個葉片，每個葉片3個存儲點。同時進行葉片葉綠素含量測定，方法是取與測定光合作用相同位置和成熟程度葉片，用Arnon法［11］，使用日本島津UV2401PC型紫外分光光度計測定，各測3片樣葉，每片樣葉重復(fù)測試3次，取平均值。

2結(jié)果與分析

2．1功能群植物葉片葉綠素含量

葉綠素含量與光合能力成正比，通過對比海拔700m處的植物功能群喬木木荷(SchimasuPerba)、灌木柃木(Euryajaponica)和草本茫萁(Dicranopterisdichotoma)的葉片葉綠素含量(表1)，可以看出，木荷(SchimasuPerba)和柃木(Euryajaponica)的葉綠素a、葉綠素b含量以及Chla/Chlb均低于茫萁，這說明草本植物茫萁(Dicranopterisdichotoma)由于葉綠素含量高，從而可以吸收較多的太陽輻射，是草本植物對林下長期低光照的生態(tài)適應(yīng)。草本植物茫萁(Dicranopterisdicho-toma)的Chla/Chlb較低，說明其葉片中葉綠素b的含量相對較高。這樣就能在林下散射光中有效地利用藍紫光，能利用弱光環(huán)境中有限的紅光，維持光合作用中心Ⅰ和光合作用中心Ⅱ之間的能量平衡，有利于對弱光環(huán)境的適應(yīng)。

2.2功能群植物光合作用速率日變化

喬木植物木荷(SchimasuPerba)由于植株高大，在功能群的最頂層，因此所接受的陽光也較強，出現(xiàn)了光合午休現(xiàn)象，葉片光合速率日變化曲線呈“雙峰”型，分別于10∶00和14∶00出現(xiàn)峰值，而位于功能群中層和下層的灌木柃木(Euryajaponi-ca)、和草本茫萁(Dicranopterisdichotoma)，則由于林下光強遠較上層低，因此葉片凈光合速率低于喬木木荷(Schi-masuPerba)，并且沒有出現(xiàn)光合午休現(xiàn)象，其日變化呈單峰曲線。3種植物的凈光合速率日平均值以木荷的為最高，達8.204μmolCO2•m2•g－1，以茫萁的為最低，只有6.812μmolCO2•m2•g－1，柃木為7.564μmolCO2•m2•g－1，介于二者之間。

2.3功能群植物氣孔導(dǎo)度日變化

從功能群植物氣孔導(dǎo)度日變化曲線來看，3種植物葉片的氣孔導(dǎo)度都呈單峰曲線，峰值出現(xiàn)在光照最強時的12∶00，從日平均值來看，3種植物葉片的氣孔導(dǎo)度以接受強光照的喬木木荷(SchimasuPerba)為最高，為0.156mmol•m－2•s－1，以草本茫萁(Dicranopterisdichotoma)的氣孔導(dǎo)度值為最低，只有0.098mmol•m－2•s－1，灌木柃木(Euryajaponica)的氣孔導(dǎo)度日平均值則介于二者之間。

篇2

只有細胞內(nèi)含有葉綠素的植物才能進行光合作用。水晶蘭、天麻、菟絲子、鎖陽等都不能進行光合作用。也就是異養(yǎng)植物一般不進行光合作用。

光合作用是指綠色植物利用太陽的光能，同化二氧化碳和水制造有機物質(zhì)并釋放氧氣的過程。光合作用所產(chǎn)生的有機物主要是碳水化合物，并釋放出能量。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇3

【關(guān)鍵詞】植物；光合作用；產(chǎn)物

光合作用和其他生理過程一樣，受到一系列內(nèi)外因素的影響，植物的種類，植株的年齡和器官以及植物體內(nèi)葉綠素的含量等都對光合作用有影響，在相同條件下，不同植物光合速率不同是由植物本身的遺傳特性決定的，同一品種植物的光合速率主要受光照、CO2濃度、溫度、水分和礦質(zhì)營養(yǎng)等環(huán)境因素的影響，下面簡述外界因素對光合作用的影響。

1.光照強度

光是光合作用的能源，沒有光，光合作用就無法進行。光合強度與光照強度有密切的關(guān)系。

常用的光照強度單位為lx（勒克斯）。實際的光照強度，可用照度汁直接測量出來。夏季晴天中午，露地的光照強度約為35.28×105lx，冬季晴天露地光照強度約為88.1×104lx，而陰雨天僅及晴天光照的1/5―1/4。一般植物在很弱的光照下，便能進行光合作用。光愈弱，光合作用也愈弱，如果光照強度增大，光合作用也就增強。但是光照強度達到一定程度時，光照強度再加強，光合作用并不再隨之增高，這時的光照強度稱為光飽和點。在達到光飽和點以后，如果再繼續(xù)增加光照強度，有些植物的光合作用將會下降。這是由于強光引起光合色素和重要的酶類鈍化，同時強光往往導(dǎo)致高溫，易造成水分虧缺、氣孔關(guān)閉和CO2供應(yīng)不足等。根據(jù)植物對光強度的需要不同，可以將植物分為兩類：陽性植物（如月季、扶桑、白蘭、唐菖蒲等）的光飽和點接近于全部光照強度的一半；耐陰植物（如茶花、杜鵑、萬年青、蘭花等）在全部光強的l/10，即能正常地進行光合作用，光照強度過高時，反而導(dǎo)致光合作用減弱。在兩類之間還有一些中間類型的植物（如萱草、天門冬、紅楓、含笑、蘇鐵等），它們在遮陰和全部日照下都能進行正常的光合作用。

植物在進行光合作用時，還在進行呼吸作用。當光照強度較高時，植物的光合強度往往要比吸收強度高若干倍；當光照強度下降，光合強度也下降，光強度降到一定程度時，光合作用吸收的CO2與呼吸作用放出的CO2相等，這時的光照強度稱為光補償點。陽性植物的光補償點比耐陰植物高，通常陽性植物在全部光強的3%～5%時達到光補償點；而耐陰植物的光補償點則不超過全部光強的1%。植物在光補償點時不能積累干物質(zhì)，而且夜間還要消耗干物質(zhì)，這對植物的生活是很不利的。因此，植物所需的最低光照強度，必須高于光補償點。

光飽和點和光補償點代表植物的葉片對強光和弱光的利用能力，可用來衡量植物的需光量。因此，光飽和點和光補償點的確定對于栽培植物有重要作用，特別是光補償點可作為園林植物配置、樹木修剪的根據(jù)。栽培在溫室中的植物，通過維持一個最適的溫度條件，補償點的位置可以適當降低，這對于有效地利用較弱的光照維持正常光合作用具有重要意義。

2.CO2的濃度

C02是光合作用的主要原料，其含量直接影響到光合作用的進行。大多數(shù)植物，當空氣中的CO2含量低于60×10-6ppm時，光合作用則顯著降低，甚至完全停止，這一CO2濃度稱為CO2補償點。提高CO2濃度，在一定范圍內(nèi)能夠提高光合強度。一般情況下，光合作用的最適CO2濃度約為0.1%，而空氣中的CO2含量通常為0.02%一0.03%左右，所以，如果能適當?shù)卦黾涌諝庵蠧O2濃度，光合作用便能顯著增加。目前國外的溫室及塑料薄膜棚室已大面積應(yīng)用CO2施肥的方法增加空氣CO2含量。國內(nèi)也有不少單位在進行試驗。一般在育苗和生長旺盛期進行CO2施肥效果較好。在試驗條件下，CO2施肥一般用于冰，它是一種低溫固態(tài)的CO2，在常溫下升華為氣態(tài)。用干冰時要注意人體不要直接接觸，以免發(fā)生低溫傷害。也可用強酸和碳酸鹽反應(yīng)，使其產(chǎn)生CO2，但要注意強酸不可太濃，以免發(fā)生有害氣體。另外，可以結(jié)合糖化飼料發(fā)酵，或用水缸盛廄肥發(fā)酵，不時攪拌，即可達到增加室內(nèi)CO2濃度的目的。

在室外條件下，目前施用CO2肥料還有相當大的困難，主要是依靠風(fēng)引起空氣流動，使CO2的空氣接近葉面，以保證光合作用的正常進行。另外可施用碳酸鹽肥料和有機肥，來增加土壤的CO2含量。施用有機肥料可提高土壤中的腐殖質(zhì)，增加土壤中微生物的數(shù)量并改變土壤微生物的群落，這樣也可達到CO2施肥的目的。土壤中的CO2一部分擴散到空氣中為植物的葉子所吸收，另一部分則直接被根所吸收。在通常情況下，空氣中CO2含量過高對光合作用也是不利的，當濃度超過1%時，將引起原生質(zhì)中毒、氣孔關(guān)閉，從而抑制光合作用，但若同時增強光照強度時，則CO2的利用濃度就可以相對地提高。

3.溫度

植物進行光合作用的溫度范圍很寬，通常溫度對光合作用的影響和植物的起源有關(guān)。溫帶植物光合作用的最低溫度為。0～5℃；在寒帶地區(qū)生長的植物，最低可達-6～7℃；然而熱帶植物在4～8℃時光介作用被抑制。從溫度的低限開始，光合強度隨溫度升高而加強，超過最適點后，光合作用便下降。一般來講，植物可在10～35℃的范圍進行正常的光合作用，最適點約為25～30℃。一般植物光合作用的最高溫度為40～50℃，這時光合作用很微弱，其至停止，溫度對于光合作用的影響，與光照強度和CO2濃度都有關(guān)系，在光強度較高和CO2濃度較大的條件下，光合作用的最適溫度也隨之提高。在光強度低和CO濃度小時，提高濕度反而對植物生長不利。因此，冬天在溫室栽培植物和溫床育苗時，在夜間和光線不足的陰雨天，應(yīng)該適當降低室內(nèi)溫度。

4.水分和礦質(zhì)元素

水分是光合作用的原料，但植物所吸收的水分，用于光合作用的不到1%，而很大部分水分用于其他的生理過程和通過蒸騰作用而散失掉了。因此，水分對于光合作用的影響并不是直接的，水分主要是影響其他的各種生理活動，從而間接地影響光合作用的進行。當植物的水分代謝被破壞時，葉子含水量減少，而引起氣孔的閉合，阻止了CO2進入葉內(nèi)，使光合作用降低。

植物生命活動所必需的十幾種礦質(zhì)元素，對光合作用也有直接或間接的影響。如鎂和氮是葉綠素的組成元素，鐵和錳參與葉綠素的形成過程，硼、鉀、磷等能促進有機物的輸導(dǎo)和轉(zhuǎn)化。因此，合理施肥對保證光合作用的順利進行，是非常重要的。

上述因素對光合作用的影響并不是孤立的，而是互相依存、互相制約的，對光合作用發(fā)生著錯綜復(fù)雜的綜合影響。我們了解影響光合作用的因素后，在園林植物的栽培管理上，就應(yīng)綜合考慮各種因素的相互關(guān)系和綜合影響，創(chuàng)造植物生長的適宜環(huán)境，來提高植物對光能的利用率和光合效率。

參考文獻

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【關(guān)鍵詞】對比式教學(xué) 光合作用 呼吸作用 有氧呼吸 無氧呼吸

教育不僅需要傳授知識，把人類已獲得的知識傳授給新的一代，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力和對比能力，培養(yǎng)學(xué)生運用獲得的知識去解決面臨的新問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生繼續(xù)獲得新知識、總結(jié)新經(jīng)驗、發(fā)展新理論的科學(xué)思維方法。

什么是對比式？把兩種人或事物、同一人或事物的前后不同的方面組合在一起，進行對比。采用對比式進行教學(xué)，就是使學(xué)生弄清容易混淆的概念、內(nèi)容之間的區(qū)別和聯(lián)系。

植物的光合作用與呼吸作用對生物界是極為重要的，同樣在教學(xué)中也是兩塊重點，但內(nèi)容都比較抽象，無任何生活中的實物體進行對比例證，對于職高的學(xué)生來說，本來學(xué)習(xí)基礎(chǔ)就差，講解這兩個問題的時候不容易弄懂，所以給老師的教與學(xué)生的學(xué)帶來了很大的困難。用對比式的教學(xué)方法能讓老師在教和學(xué)生學(xué)的過程中更好的掌握其原理、難點。

植物的光合作用與呼吸作用是兩個截然相反的過程：光合作用主要是儲能和制造有機物的過程；呼吸作用是放能和分解有機物的過程。針對于二者的不同，可用以下的對比教學(xué)來進行教學(xué)：

1.圖例對比

1.1 植物的光合作用示例圖

植物光合作用

1.2 植物有氧呼吸示例圖

植物有氧呼吸

2.植物光合作用與呼吸作用剖析對比

2.1 概念：

2.1.1 植物的光合作用

植物的光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水合成為貯藏著能量的有機物，并且釋放出氧的過程。

2.1.2 植物的呼吸作用

生物體內(nèi)的有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，最終生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，并且釋放出能量的總過程，叫做呼吸作用。

（1）有氧呼吸：有氧呼吸是指植物細胞在氧的參與下，通過酶的作用，把葡萄糖等有機物徹底氧化分解，最終產(chǎn)生出二氧化碳和水，同時釋放出大量能量的過程。

（2）無氧呼吸：無氧呼吸是指植物細胞在缺氧的條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物分解成不徹底的氧化產(chǎn)物，同時釋放出少量能量的過程。

2.2 產(chǎn)生場所

2.2.1 光合作用

植物進行光合作用是在綠色植物細胞內(nèi)的葉綠體內(nèi)完成的。

2.2.2 呼吸作用

植物進行呼吸作用是在細胞內(nèi)的線粒體內(nèi)完成的，所以線粒體我們又把它叫做植物的“動力工廠”。

2.3 產(chǎn)生的條件

2.3.1 植物光合作用分為光反映和暗反映，即是說在有光和無光條件下都能，但必須有水和二氧化碳。

2.3.2 呼吸作用分為有氧呼吸和無氧呼吸，既呼吸作用有氧的情況下在進行，沒有氧的情況下也在進行。

2.4 產(chǎn)生過程

2.4.1 植物的光合作用

植物光合作用可用反應(yīng)式表示：

CO2+H2O光能葉綠體(CH2O)+O2

植物進行光合作用時，可分為兩個階段：光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段。光反應(yīng)階段中一是將水分子分解成氧和［H］，氧直接以分子的形式釋放出去，而［H］則參加到暗反應(yīng)階段；二是葉綠體中的色素，在酶的作用下，利用所吸收的光能，促成ATP的形成，這些ATP也參加到暗反應(yīng)中。

暗反應(yīng)階段：二氧化碳與植物體內(nèi)的一種含有5個碳原子的化合物結(jié)合，叫二氧化碳的固定，一個二氧化碳分子與一個五碳化合物分子固定以后，形成兩個含有3個碳原子的化合物。在酶的作用下，一些三碳化合物接受ATP釋放出的能量，并且被氫還原，然后經(jīng)過一系列復(fù)雜的變化，形成糖類；另一些三碳化合物經(jīng)過復(fù)雜的變化，又形成了五碳化合物，從而使暗反應(yīng)不斷的進行下去。

2.5 產(chǎn)物

植物進行光合作用生成糖類和能量，并貯存在ATP中，同時釋放出氧氣。

植物進行呼吸作用：有氧呼吸時最終形成的是二氧化碳、水，同時釋放出大量的能量；無氧呼吸時最終形成的是酒精、二氧化碳或乳酸，同時釋放出少量的能量。

2.6 影響因素對比

2.6.1 植物光合作用的強弱受光照強度、二氧化碳的濃度的影響。不同的植物對光照的需求不同，陽生植物需在陽光充足的地方，陰生植物需在陽光較弱的地方；二氧化碳不足減低植物光合作用，充足的二氧化碳才能保障光合作用的正常進行。

2.6.2 植物進行呼吸作用受溫度、氧和二氧化碳的影響。只有在適宜的溫度下，酶才能夠起到生物催化劑的作用；氧氣不足，會直接影響植物呼吸作用的進程，二氧化碳到達一定濃度時，植物體的呼吸作用就會明顯地收到抑制。

3.結(jié)束語

從以上的圖例、概念、產(chǎn)生場所、產(chǎn)生條件、產(chǎn)生過程和影響因素環(huán)節(jié)可看出：在教學(xué)中，采用對比式進行教學(xué)，可以讓學(xué)生更容易掌握這一部分，特別是對于基礎(chǔ)薄弱的職高生，讓老師在教學(xué)過程中也更容易掌握所涉及內(nèi)容，講解的時候也不會感覺到這一部分內(nèi)容的過分枯燥。

教師在不斷教授基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上，要根據(jù)所授內(nèi)容的差異，選擇適當?shù)慕虒W(xué)方式，讓每一個學(xué)生都可以充分得到學(xué)習(xí)的樂趣和學(xué)習(xí)的動力與能力。同時也讓學(xué)生學(xué)會了生活中一些東西不一定靠原始的方式進行，同樣可以用對比式來看待一些問題和一些事物。一個優(yōu)秀的老師需要在課堂上不斷的完善教學(xué)方法，不斷探索與時代相適應(yīng)，讓學(xué)生可以在輕松愉悅的環(huán)境中得到知識和能力。

參考文獻

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一、利用光合作用發(fā)現(xiàn)史，了解科學(xué)實驗的方法

教材在光合作用一節(jié)中首先通過幾個經(jīng)典實驗講述了光合作用發(fā)現(xiàn)的過程。教學(xué)時，我重點介紹了科學(xué)家的實驗設(shè)計思路和方法。例如，在介紹1880年德國科學(xué)家恩吉爾曼用水綿做實驗材料進行光合作用的實驗時，我簡要介紹了水綿的生理特征之后，先請學(xué)生自己閱讀“實驗過程”，然后提出問題：此實驗設(shè)計的巧妙之處何在？大部分學(xué)生都是從實驗操作過程上找答案，惟獨忽略了“選擇實驗材料的重要性”這個問題。我就引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合水綿的結(jié)構(gòu)特點：具有細而長的帶狀葉綠體，葉綠體在細胞中又呈螺旋狀分布。想到這樣的葉綠體不僅受光面積大，也便于觀察、分析和研究，并且強調(diào)科學(xué)實驗材料的選擇是實驗成敗的關(guān)鍵因素之一。聯(lián)系前不久剛做過的“觀察細胞質(zhì)流動”實驗，觀察不到細胞質(zhì)流動的原因，主要是因為實驗材料選擇不當造成的。這樣使學(xué)生認識到選擇一種理想的實驗材料，可以使實驗結(jié)果明顯可靠，也是成功的先決條件。通過這些講述不僅拓寬了學(xué)生的思路，而且使學(xué)生清醒地意識到選擇實驗材料的重要性。接著提問：恩吉爾曼設(shè)計實驗步驟時，為何要把載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣并且是黑暗的環(huán)境里呢？學(xué)生經(jīng)過討論，一致認為：排除了氧氣和光線的影響，保證實驗的順利進行。為什么要選用極細的光束照射，并且用好氧細菌檢測？ 學(xué)生回答：這樣能夠準確判斷水綿細胞中釋放氧氣的部位。再問為什么要做黑暗、局部、曝光的對比實驗？ 學(xué)生回答：可明確結(jié)果全是由光照引起的。這樣學(xué)生就自然得出氧是葉綠體釋放的，葉綠體是光合作用的場所的結(jié)論。

通過啟發(fā)誘導(dǎo)使學(xué)生明確：提出問題創(chuàng)立假設(shè)設(shè)計實驗分析結(jié)果再實驗再觀察，直到找出事物內(nèi)在的必然聯(lián)系，這不僅是光合作用發(fā)現(xiàn)的基本過程，而且還是生物科學(xué)研究的基本過程。從科學(xué)的角度看生物學(xué)教學(xué)的實驗，可訓(xùn)練學(xué)生的觀察能力、思維能力和分析能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗的方法，從而達到提高其綜合素質(zhì)的目的。

二、利用色素的提取分離實驗，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力

物學(xué)是落實素質(zhì)教育的極好時機，如在光合作用中安排的“葉綠體中色素的提取及分離”實驗中，毛細吸管劃濾液細線不是太粗就是不齊，要不就是把紙劃破，直接影響實驗效果。后來學(xué)生自己想辦法，不用毛細吸管，而是把濾紙在鉛筆線處折疊，直接在濾液上劃。這樣的濾液細線不僅細齊，而且沾上的色素多，在濾紙上析出的色素帶明顯，學(xué)生不僅了解了葉綠體中色素的種類及含量，鞏固強化了課本知識，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、觀察能力和思維能力，使教學(xué)質(zhì)量明顯提高。

三、利用同位素標記法，了解學(xué)科間的滲透作用

隨著科學(xué)的發(fā)展和人們研究的深入，各學(xué)科之間的聯(lián)系越來越密切，在教學(xué)中客觀地把握它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，提高學(xué)生的思維能力，而且能促進知識的發(fā)散。生物學(xué)的發(fā)展與物理、化學(xué)的發(fā)展關(guān)系密切。也正是由于理化知識的介入，才使人們對生命本質(zhì)的認識深入到分子水平。例如，光合作用關(guān)于產(chǎn)物之一的O2究竟來自反應(yīng)物中的H2O還是CO2，就是利用物理學(xué)方法――同位素標記法來解決的。再如，葉綠體中色素的分離是利用化學(xué)方法――紙層析法來達到目的的。

另外，在生物教學(xué)中我還經(jīng)常運用哲學(xué)原理。哲學(xué)似乎與生物學(xué)毫不相干，事實上量變與質(zhì)變、運動與靜止、內(nèi)因與外因、對立與統(tǒng)一辯證的觀點在生物學(xué)中隨處可見。例如，介紹光合作用過程時，我說雖然從新陳代謝的角度看光合作用是一個同化過程，但是其中也伴隨著物質(zhì)和能量釋放即異化作用。如暗反應(yīng)中ATPADP+Pi+能量，我從對立統(tǒng)一規(guī)律這一角度介紹說：矛盾是一切事物發(fā)展的源泉，世界上任何事物都充滿著矛盾。生物體的生命活動正是在物質(zhì)的合成與分解這對矛盾的對立統(tǒng)一中不斷完成新陳代謝等生命活動，實現(xiàn)自我更新的。

這樣處理教材的目的是通過教材具體的事例向?qū)W生滲透辯證唯物主義的思想。一方面可以加深學(xué)生對生物知識及辯證唯物主義的理解，更重要的是有助于學(xué)生科學(xué)世界觀的形成。

四、利用光合作用的意義，對學(xué)生進行德育教育

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關(guān)鍵詞：形態(tài)指標；光合作用；產(chǎn)量

中圖分類號：S532 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20150732008

前言

馬鈴薯種薯21世紀是重要的糧食作物和經(jīng)濟作物，在我國國民經(jīng)濟中占有重要地位，未來在干旱病害多發(fā)的地區(qū)可能成為主要糧食作物。本實驗通過生物性拌種劑的使用對馬鈴薯種薯的生理、生化指標的影響，采用荷蘭2-12和克新13兩個品種為供試品種，4種不同生物拌種劑對比試驗對馬鈴薯種薯產(chǎn)量及品質(zhì)的作用。通過研究得到的主要結(jié)論如下：供試的4種拌種劑對馬鈴薯種薯各形態(tài)指標（株高、莖粗、主莖數(shù)量等）、生理指標、單株薯數(shù)等方面均有不同程度改善；與其他拌種劑相比，A拌種劑對馬鈴薯種薯形態(tài)性狀、光合作用的影響效果最佳，這可能就導(dǎo)致了A拌種劑對收獲馬鈴薯種薯的產(chǎn)量提高量最大，可見使用A拌種劑最有利于提高馬鈴薯種薯產(chǎn)量。

1 實驗?zāi)康暮驮囼炘O(shè)計

本實驗就是通過對作物的各種指標的表現(xiàn)結(jié)果來計算推測生物拌種劑對馬鈴薯的相關(guān)影響，從而為生產(chǎn)提供可靠的栽培依據(jù)。

試驗地點：在黑龍江省齊齊哈爾市北安、林甸、哈爾濱等不同地區(qū)及東北農(nóng)業(yè)大學(xué)實驗室。試驗在林甸縣大豆試驗基地進行，土壤類型為草甸黑鈣土，實驗材料來自東北農(nóng)業(yè)大學(xué)。

試驗?zāi)康募安牧?以荷蘭2-12和克新13兩個馬鈴薯種薯品種為供試品種，對比了4種拌種劑（A、B、C、D、）對種薯形態(tài)指標和光合作用的影響。A為馬鈴薯專用生物拌種劑，ZSB系列生物種衣劑。B為多作物通用性生物拌種劑，選用了中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的種衣劑4號。C馬鈴薯化學(xué)拌種劑（2.5%適樂時 （咯菌腈）懸浮種衣劑。D為70%的銳勝（噻蟲嗪）濕劑拌種劑按種薯量的1%拌種。

試驗設(shè)計：于2013年4月28日播種，隨機區(qū)組設(shè)計，每小區(qū)行長5m，6壟區(qū)，株行距24cm，壟寬0.65cm，小區(qū)面積19.5O，3次重復(fù)。播種前對種薯進行拌種，人工豁溝，人工精量點播，生育期間進行田間管理，中耕除草，預(yù)防病蟲害發(fā)生。按馬鈴薯生育時期進行取樣，供形態(tài)生理指標測定。于2012年9月25日收獲前，取樣進行目標的測定。

2 生物拌種劑對馬鈴薯種薯形態(tài)指標的影響

2.1 生物拌種劑與株高

株高體現(xiàn)了植株光合營養(yǎng)體外在生長狀況，是植株生長發(fā)育最明顯的特征之一。如圖1所示，在馬鈴薯種薯塊莖形成期，與對照相比，A和D處理促進了植株生長，提高了植株高度，D處理株高直到塊莖增長期仍大于其他處理和對照，到了淀粉積累期對照株高高于其他處理，A、B和D處理此時期植株高度與前一時期相比無明顯變化，說明此時期3個處理停止了地上部植株的生長，此變化有利于淀粉積累期馬鈴薯種薯地上部營養(yǎng)向地下塊莖轉(zhuǎn)移，為塊莖迅速增長提供了保障。從圖中還可以看出，在馬鈴薯種薯3個重要生長期內(nèi)，與對照比較，C處理降低了植株高度，說明C拌種劑對馬鈴薯種薯株高具有抑制作用。

2.2 生物拌種劑與莖粗

由圖2可知，A處理的莖粗大于對照和其他處理，B、C和D均降低了馬鈴薯種薯莖粗，以C處理降低作用最明顯。D處理降低作用較小，與對照莖粗無明顯差異。在淀粉積累期處理和對照莖粗均呈下降趨勢，這可能與生育后期植株含水量下降有關(guān)。

2.3 生物拌種劑與主莖數(shù)

如圖3所示，拌種劑處理的馬鈴薯種薯主莖數(shù)數(shù)量均多于對照，各處理和對照主莖數(shù)量大小順序為C>B>D>A>CK，由此可知，C處理對馬鈴薯種薯主莖數(shù)量的增加作用要大于其他處理和對照，可能與C屬于抑制性拌種劑有關(guān)。在馬鈴薯種薯塊莖形成期A處理與對照的主莖數(shù)量無明顯差異，但到了塊莖增長期A處理平均主莖數(shù)量要比對照多0.5個，說明在塊莖增長期A處理對主莖數(shù)量的增加促進作用較大。

3 生物拌種劑對馬鈴薯種薯形態(tài)指標和光合作用相關(guān)指標的影響

3.1 生物拌種劑與葉綠素含量

從表1中可以看出，在塊莖形成期對照葉綠素含量最高，其含量極顯著高于A和B處理，但與C和D處理比較差異不顯著。在塊莖形成期，A處理葉綠素含量最高，顯著高于對照，B和D處理葉綠素含量也高于對照但是與對照比較差異不顯著，C處理在此時期的葉綠素含量低于對照和其他處理，但與對照相比差異不顯著。塊莖形成期是馬鈴薯種薯產(chǎn)量和品質(zhì)形成的最關(guān)鍵時期，此期對葉綠素含量的提高有利于光合能力的增強，從而為產(chǎn)量和品質(zhì)的提高奠定了基礎(chǔ)。到了淀粉積累期，葉綠素含量仍以C處理最低，D、B和A葉綠素含量均高于對照，但是不同處理與對照葉綠素含量差異均不顯著。

3.2 生物拌種劑與光合性狀

從對馬鈴薯種薯塊莖增長期光合性狀的測定結(jié)果中可以看出（如表2所示），不同拌種劑對馬鈴薯種薯光合速率都起到增加作用，但進一步做方差分析得出，處理與對照間不存在顯著差異。此現(xiàn)象與不同拌種劑對水分利用效率的影響結(jié)果類似，除了B拌種劑的水分利用效率低于對照外，其他處理均高于對照，但處理與對照間也不存在顯著差異。從表2中還可以看出，A和C拌種劑處理提高了馬鈴薯種薯蒸騰速率，B和D拌種劑處理與對照比較降低了馬鈴薯種薯蒸騰速率，并且A與對照存在顯著差異，其他3個處理與對照差異不顯著。拌種劑對種薯氣孔導(dǎo)度的影響中，D拌種劑與對照比較降低了氣孔導(dǎo)度且差異顯著，其他處理對氣孔導(dǎo)度的影響無顯著差異。

4 結(jié)論

4.1 四種拌種 劑對馬鈴薯種薯形態(tài)指標均有不同程度的改善，其中A和D增加了馬鈴薯種薯的株高，A促進了莖粗的增加、提高了根體積以及根系、匍匐莖干物質(zhì)含量的增加，四種拌種劑均提高了馬鈴薯種薯的主莖數(shù)量。

4.2 從生物拌 種劑對馬鈴薯種薯光合作用相關(guān)指標的影響結(jié)果得出，A拌種劑提高了馬鈴薯種薯塊莖增長期的葉綠素含量和蒸騰速率，并達到極顯著和顯著差異。其他三個拌種劑處理對葉綠素含量和光合性狀也有不同程度的改善但與對照比較不存在顯著差異。

4.3 不同種生 物拌種劑的成分含量的不同對于馬鈴薯的各生育期的生理生化表現(xiàn)也是不同的，本實驗選用的品種和生物拌種劑數(shù)量較少，對于實驗的準確性比較大，以后需要測試更多的試驗品種與多種生物拌種劑進行對照試驗，使數(shù)據(jù)更接近準確、可靠。

參考文獻

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【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2013）03B-0051-02

一、教材分析

光合作用是植物十分重要的一項生理功能。在義務(wù)教育七年級生物教材中，“光合作用”是教學(xué)的重點和難點，也是中考的?？挤秶?。光合作用的概念是學(xué)生學(xué)到的第一個比較復(fù)雜的概念。本節(jié)主要通過幾個演示實驗來講述這一生理功能，包含兩大知識點——探究綠葉在光下制造有機物和光合作用的概念、原料、條件、場所、產(chǎn)物、表達式、實質(zhì)和意義等，其中“綠葉如何在光下制造有機物”是最難的一個知識點。到九年級上復(fù)習(xí)課時，雖然學(xué)生已經(jīng)學(xué)過了光合作用，但大部分學(xué)生對這一知識還是似懂非懂。如何通過一根教學(xué)主線把這些知識串連起來，是讓學(xué)生更好地理解和掌握光合作用這一知識的關(guān)鍵。

1.教學(xué)目標

（1）知識目標：學(xué)生學(xué)會觀察葉片的結(jié)構(gòu)并能說出相應(yīng)的功能；熟記光合作用的概念、反應(yīng)式、過程和意義；明確葉片進行光合作用的條件、原料、場所和產(chǎn)物，如何針對這些變量設(shè)計探究實驗；理解光合作用中物質(zhì)和能量的變化。

（2）能力目標：學(xué)生通過光合作用的一組探究性實驗，學(xué)會觀察和記錄植物生理實驗現(xiàn)象的基本方法，初步認識從現(xiàn)象到本質(zhì)的科學(xué)思維方式。

（3）情感目標：通過學(xué)習(xí)光合作用的探究實驗操作，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度和一絲不茍的探究精神；讓學(xué)生理解光合作用的產(chǎn)物對人類的生活和生產(chǎn)及生物圈具有的重要意義，為培養(yǎng)學(xué)生愛護綠色植物的情感打下理性認識的基礎(chǔ)。

2.教學(xué)重點和難點

掌握光合作用所需原料、條件、產(chǎn)物、場所的探究實驗設(shè)計的原理、方法、步驟，會觀察現(xiàn)象、得出結(jié)論；掌握光合作用的概念和實質(zhì)。

二、教學(xué)設(shè)計

九年級的復(fù)習(xí)課以探究實驗為線索，用PPT課件演示法向?qū)W生展示形象、生動的畫面，豐富學(xué)生的感性認識，并使其向理性認識升華。教學(xué)中，每展示一個探究實驗，都要引導(dǎo)學(xué)生明確實驗揭示的問題，并用語言加以描述，幫助學(xué)生更好地理解教材內(nèi)容，提高復(fù)習(xí)效率。

1.課堂引入

通過“植物體進行蒸騰作用的主要部位是什么？”這個問題引出本節(jié)課的復(fù)習(xí)內(nèi)容：光合作用，并指出綠色植物進行光合作用的主要器官是葉。接著展示葉片的結(jié)構(gòu)示意圖（圖1），讓學(xué)生據(jù)圖回答問題：

（1）圖中①是 。

（2）圖中②是 ，細胞內(nèi)含有 ，是植物進行光合作用的主要結(jié)構(gòu)部位。

（3）具有支持和輸導(dǎo)作用的是（ ）

。

（4）結(jié)構(gòu)④是 ，它是植物 的“門戶”，也是 的“窗口”，其開閉由（ ）控制 。

2.教學(xué)綠葉在光下制造有機物

提出問題：綠色植物的生活需要營養(yǎng)物質(zhì)，營養(yǎng)物質(zhì)分為無機物和有機物，有機物來自哪里？（綠色植物通過光合作用自己制造）綠色植物是如何制造有機物的？

回顧綠葉在光下制造有機物的實驗過程，然后對綠葉在光下制造有機物的實驗作歸納總結(jié)：

實驗現(xiàn)象：葉片的見光部分遇到碘液變成藍色，不見光部分遇到碘液沒有變成藍色。

得出結(jié)論：光合作用的產(chǎn)物之一是淀粉，光是綠色植物制造有機物不可缺少的條件。

3.歸納光合作用的基本知識點

先展示下面的實驗（圖2）：

然后引導(dǎo)學(xué)生分析實驗，明確實驗的目的、現(xiàn)象、結(jié)論，最后作出總結(jié)，歸納出下面的知識點：

（1）光合作用的概念：綠色植物通過葉綠體，利用光能把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲藏能量的有機物（淀粉），并釋放氧氣的過程叫做光合作用。

（3）光合作用的原料：二氧化碳、水。

（4）光合作用的條件：光。

（5）光合作用的場所：葉綠體。

（6）光合作用的產(chǎn)物：有機物（主要是淀粉）、氧氣。

（7）光合作用的反應(yīng)式及所包含的意義：

點撥：（1）光合作用的場所是葉綠體，條件是光，原料是二氧化碳和水，產(chǎn)物是有機物和氧，這些都可以通過設(shè)計實驗來驗證，實驗原理都離不開“暗處理—設(shè)置對照—光照—脫色—碘液檢驗”幾個階段。（2）綠色植物中并不是只有葉片才能制造有機物，凡是細胞中含有葉綠體的就能進行光合作用制造有機物，只是葉片是綠色植物制造有機物的主要器官。

4.拓展學(xué)習(xí)

（1）用PPT展示探究光合作用的原料是二氧化碳的實驗裝置，如圖4所示：

①方法：甲裝置中放有 溶液，乙裝置中放等量的清水做 ，本實驗的變量是 。

思考：本實驗還需要哪些步驟才能完成？

②請你預(yù)測一下實驗現(xiàn)象：甲組葉片

；乙組葉片 。

③本實驗的結(jié)論： 是光合作用的原料之一。

（2）提出問題：如何驗證光合作用的原料是水？

對葉脈進行切斷處理，使葉片形成a、b兩個對照部分，并給出提示：切斷葉脈可以使葉片部分得不到水。然后讓學(xué)生自己思考接下來的實驗步驟有哪些，最后會看到什么現(xiàn)象、什么結(jié)果。

（3）提出問題：怎樣驗證植物進行光合作用的場所是葉綠體？

根據(jù)前面的點撥，提示學(xué)生選擇怎么樣的植物才合適。（應(yīng)選取綠色葉片和有白斑葉片的植物進行光合作用的實驗，如圖5所示）

讓學(xué)生回答：①葉片綠色部分含有葉綠體，銀邊部分 葉綠體；本實驗的變量是 。②預(yù)測一下圖中的葉片經(jīng)過酒精隔水加熱處理后的實驗現(xiàn)象：綠色部分 ，銀邊部分 。③本實驗的結(jié)論： 是光合作用的場所。

5.對光合作用的探究實驗做歸納總結(jié)

6.布置課堂作業(yè)

把以上的知識點整合到一道題：

選取有白斑葉片和綠色葉片的牽?；ㄟM行如圖6所示的光合作用實驗。請分析下列問題：

（1）將此裝置經(jīng)黑暗處理一晝夜后移至光下數(shù)小時，再將這四片葉子取下，分別放入盛有酒精的小燒杯中，隔水加熱，使 溶解到酒精中。

（2）清洗后，分別向這四片葉子滴加碘液，變成藍色的是（ ）。

A.甲葉未覆蓋鋁箔的部分

B.甲葉覆蓋鋁箔的部分

C.乙葉

D.丙葉的綠色部分

E.丙葉的白斑部分

F.丁葉

（3）本實驗中有 組對照實驗，其中乙葉片與 葉片組成一組對照實驗。

（4）通過本實驗可以得出的結(jié)論是（ ）。

A.光合作用需要光

B.光合作用需要水

C.光合作用需要二氧化碳

D.光合作用需要適宜的溫度

E.光合作用需要葉綠體

F.光合作用的產(chǎn)物中有淀粉

G.光合作用釋放氧氣

三、教學(xué)反思

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正是因為光合作用研究對于生命科學(xué)乃至人類未來發(fā)展具有重大意義，所以很多科學(xué)家致力于光合作用領(lǐng)域的研究，諾貝爾獎曾被先后六次授予從事光合作用研究并作出杰出貢獻的科學(xué)家。利用生物化學(xué)、分子生物學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)等學(xué)科資源，從不同側(cè)面相互結(jié)合進行光合作用研究是國際上光合作用研究領(lǐng)域的新趨勢。國家自然科學(xué)基金委員會1997年底啟動了“光合作用中高效吸能、傳能和轉(zhuǎn)能的分子機理”的國家自然科學(xué)基金九五重大項目，科技部1999年初將光合作用列為我國具有重要應(yīng)用價值的首批十五項重大基礎(chǔ)理論問題之一(“973”項目)，國家投入巨資，以中科院植物所光合作用研究中心以及生物物理所為首的科學(xué)工作者積極參與到國際光合作用這一競爭十分激烈、特別熱門的研究當中。

菠菜主要捕光復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)

2004年3月18日，世界著名雜志《自然》以主題論文的方式發(fā)表了由中國科學(xué)院生物物理所、植物研究所合作完成的“菠菜主要捕光復(fù)合物(LHC-II)2.72A分辨率的晶體結(jié)構(gòu)”的研究成果，其晶體的結(jié)構(gòu)彩圖被選作該期雜志的封面照片。

光合作用機理一直是國際上長盛不衰的研究熱點，LHC-II是綠色植物中含量最豐富的主要捕光復(fù)合物。這一復(fù)合物是由蛋白質(zhì)分子、葉綠素分子、類胡蘿卜素分子和脂質(zhì)分子所組成的一個復(fù)雜分子體系，它們被鑲嵌在生物膜中，具有很強的疏水，難以分離和結(jié)晶。測定這樣的膜蛋白復(fù)合體的晶體結(jié)構(gòu)，是國際公認的高難課題，也是一個國家結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究水平的重要標志。

中國科學(xué)院生物物理研究所常文瑞研究員主持的研究小組經(jīng)過6年的艱苦努力終于完成了這一重要復(fù)合體三維結(jié)構(gòu)的測定工作。中國科學(xué)院植物研究所匡廷云院士主持的研究小組，經(jīng)過多年的艱苦努力，分離、純化了這一重要的光合膜蛋白(LHC-II)，為晶體和空間結(jié)構(gòu)的解析打下了物質(zhì)基礎(chǔ)，這是生物化學(xué)、結(jié)晶學(xué)及結(jié)構(gòu)生物學(xué)的有機結(jié)合所取得的重大成果，使我國在高等植物L(fēng)HC-II三維結(jié)構(gòu)測定方面成功地超越了德國和日本等發(fā)達國家的多家實驗室，率先完成了這一具有高度挑戰(zhàn)性的國際前沿課題。

這一成就已經(jīng)引起了眾多國際同行的廣泛關(guān)注，正如他們所評價的：“這是光合作用研究領(lǐng)域的一大突破，對于理解植物光合作用中所發(fā)生的捕光和能量傳遞過程是必不可少的，這一成果標志著光合作用研究的重大跨越”。

太陽能電池

澳大利亞研究員表示，模仿植物中的葉綠素創(chuàng)造的合成分子，據(jù)此也許有一天能研制出高效的太陽能電池。

由悉尼大學(xué)的馬克斯?克魯斯雷教授領(lǐng)導(dǎo)的分子電子學(xué)科研組，最近在羅馬舉行的國際卟啉和酞菁染料大會上提出了他們的研究成果?？唆斔估渍f：“經(jīng)過數(shù)百萬年的演變，自然能很有效地捕獲到光并把它轉(zhuǎn)化成能量。我們正在設(shè)法模仿自然的光合作用方式?！?/p>

葉子利用體內(nèi)排列密集的葉綠素分子將光能轉(zhuǎn)變成電能，然后再轉(zhuǎn)變成化學(xué)能。促成葉綠素這一功能的必不可少的元素是色素卟啉，它位于鎂離子的中心。研究員制造了一個形狀像足球的合成葉綠素分子。它有一個樹狀大分子支架，是一個由碳、氫、氮合成的高度分岔的納米聚合體。黏附在樹狀大分子上的是捕獲光的色素卟啉的人工合成版本。一種被稱作“巴基球”的球形碳分子坐落在卟啉之間，從收集到的太陽光子中吸收電子。

克魯斯雷和他的科研組已經(jīng)利用合成葉綠素建造一個有機太陽能電池的雛形。它以自然釋放為基礎(chǔ)，他們希望最終能制造出比現(xiàn)有太陽能電池更有效的電池。綠葉能有效的將30％-40％的光能轉(zhuǎn)變成電能，而通常以硅元素為基礎(chǔ)的太陽能電池只能有效地將12％的光能轉(zhuǎn)變成電能。

克魯斯雷說：“我們已經(jīng)擁有了模仿光電設(shè)備或太陽能電池的主要成分。從長遠來看，我們必須設(shè)法生產(chǎn)出一種能像薄薄的一層油漆那樣，簡單地涂抹在屋頂上的東西?！彼硎荆蒲薪M還希望能制造出存儲裝置，用來代替以金屬為基礎(chǔ)的電池。

計算機模擬光合作用

美國科學(xué)家近日稱，他們最近在實驗室成功地用計算機模擬了植物的光合作用，并據(jù)此培育出品種更加優(yōu)良的植物。這種新植物不需要額外增加養(yǎng)分，就可以長出更茂盛的枝葉和果實。

美國伊利諾伊大學(xué)植物生物學(xué)和作物科學(xué)教授斯蒂夫?隆表示，在農(nóng)作物結(jié)出谷粒前，絕大部分被吸收的氮都變成了植物葉片中的用來促進光合作用的蛋白質(zhì)。為此，研究人員們提出了一個簡單的問題：“我們能不能像植物那樣給不同的光合蛋白質(zhì)準備一定數(shù)量的氮，甚至比植物做得更漂亮呢?”

首先，研究人員建立子一個可靠的光合作用模型，以便精確模擬植物對環(huán)境變化的光合反應(yīng)。為了完成這個艱巨的任務(wù)，科學(xué)家們使用了由美國國家超級電腦應(yīng)用中心提供的計算資源。在確定光合作用中每種蛋白質(zhì)的相對數(shù)量后，研究人員設(shè)計出了一系列連鎖微分方程式，每個方程模擬了光合作用中的一個步驟。通過不斷地測試和調(diào)整模型，研究小組最終成功預(yù)測了在真實葉片上進行實驗的結(jié)果，其中包括葉片對環(huán)境變化的動態(tài)反應(yīng)。

接下來，模型運用“進化算法”搜尋各種酶，以提高植物的產(chǎn)量。一旦實驗證明某種酶的相對高濃度可以提高光合作用的效率，該模型就會利用此實驗結(jié)果進行下階段的測試，科學(xué)家們通過這種方法確定了許多可以大大提高植物生產(chǎn)力的蛋白質(zhì)。這個最新發(fā)現(xiàn)也印證了其他一些研究人員的研究結(jié)果：在基因改造植物中，當這些蛋白質(zhì)中某一種的含量增加，植物產(chǎn)量就會隨之提高。

斯蒂夫，隆說：“水稻與小麥的高產(chǎn)品種的光合作用效率可以達到1％至1.5％，而甘蔗或者玉米的效率則可達到5％或者更高。如果人類可以人為地調(diào)控光能利用效率，農(nóng)作物產(chǎn)量就會大幅度增加。通過改變氮的投入，我們幾乎可以使光合作用效率提高兩倍。然而，隨之而來的一個顯而易見的問題是，為何植物的生產(chǎn)力可以提高如此之多，為何植物還未能進化到可以自身進行如此高效的光合作用?這個問題的答案可能在于，進化的目的是生存和繁殖，而我們實驗的目的是增加產(chǎn)量。模型中顯示的變化很可能會破壞植物在野外的生存，因此這種模擬只適合在農(nóng)民的農(nóng)場中進行?！?/p>

“作物高產(chǎn)與肥水高效利用相結(jié)合理論”

我國科學(xué)家以“不投入大量水、肥、藥，利用提高植物的非葉片器官的比例和功能，實現(xiàn)高產(chǎn)和超高產(chǎn)”的技術(shù)理論，修正了“作物高產(chǎn)只能通過葉片光合作用貢獻率”的傳統(tǒng)理論。

“葉片的光合作用對農(nóng)作物產(chǎn)量的貢獻率在90％以上”，是聞名于世的“第一次綠色革命”的經(jīng)典技術(shù)理論成果之一。這一理論忽視“非葉光合器官的作用”，認為“作物高產(chǎn)的產(chǎn)量物質(zhì)來源于葉片的光合作用”。由此，“用大肥、大水促進葉片的生長，以增加其光合生產(chǎn)”。事實上，由此導(dǎo)致的植物葉片過大，形成了遮光，反而造成作物群體的光合效率低。

我國科學(xué)家試圖改變增加葉片光合作用的通常做法。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)王志敏教授等研究發(fā)現(xiàn)，在高溫脅迫下，人們常見葉片器官衰敗，而小麥等作物的穗、穗下節(jié)間和葉鞘等非葉光合綠色器官不僅具有良好的受光空間，而且具有類似于“碳4型”的高效光合機制，它不僅彌補葉片光合作用的不足，而且有耐旱、耐熱、抗逆強的作用。

實踐證明，非葉片器官對農(nóng)作物產(chǎn)量的貢獻率可達70％以上。在這一理論指導(dǎo)下，科技人員建立了冬小麥節(jié)水、省肥、高產(chǎn)、簡化“四統(tǒng)一技術(shù)體系：在嚴重缺水的河北滄州地區(qū)大面積示范獲得成功。從而結(jié)束了30多年來農(nóng)作物面對高產(chǎn)不能突破的徘徊局面。

地球早期光合作用可能產(chǎn)生“水”

植物能夠借助光合作用吸收二氧化碳釋放出氧氣，這已是人所共知的科學(xué)常識。然而美國科學(xué)家的最新研究發(fā)現(xiàn)，30多億年前的地球由于氧含量很少，當時光合作用釋放出的“廢物”可能是水。

據(jù)美國《科學(xué)》雜志網(wǎng)站最新報道，美國斯坦福大學(xué)地質(zhì)學(xué)家唐納德，洛等人認為，30億年前的地球大氣中存在大量氫，當時的生物很可能是依賴氫再通過光合作用將二氧化碳轉(zhuǎn)化為自身必需的有機化合物，而這一過程最終產(chǎn)生的“廢物”很可能是水而不是今天的氧氣。這一結(jié)論來自一些有34億年歷史的微生物化石，化石是在南非黑硅石中發(fā)現(xiàn)的。對黑硅石進行的生化分析發(fā)現(xiàn)，黑硅石中含有大量屬于碳酸鐵類礦物的菱鐵礦，卻幾乎找不到任何氧化鐵的蹤跡；黑硅石中的微生物曾生活在缺氧的海洋中；黑硅石中微量元素鈰的含量要高于現(xiàn)今海洋中的鈰含量，其中的鈾也大都和釷結(jié)合在一起。這些都表明，30多億年前的地球不是一個富含氧的環(huán)境。

有地質(zhì)學(xué)家認為，黑硅石中的化學(xué)成分組成可能是由其他原因造成的，洛等人的觀點有待推敲。但一些業(yè)內(nèi)人士評論說，洛等人的研究成果令人信服，“氫依賴型光合作用”的發(fā)現(xiàn)使人們對生命起源的理解向前邁出了一大步。

光合作用研究的發(fā)展前景

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關(guān)鍵詞 生物學(xué)教材 光合作用 曲線分析 模式構(gòu)建

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

光合作用是高中生物教學(xué)中的重點和難點內(nèi)容，對光合作用影響因素的分析更是體現(xiàn)了學(xué)生分析和解決問題的能力。下面以美國中學(xué)生物核心教材《Biology》的實驗手冊B中關(guān)于“光合作用速率的曲線分析”為例，與人教版高中生物教材必修1中有關(guān)光合作用強度的數(shù)據(jù)分析進行比較，并作簡要的評析，為國內(nèi)培養(yǎng)學(xué)生實驗數(shù)據(jù)分析能力的教學(xué)提供新的思路。

1 教材實例介紹

1.1 國外教材實例介紹

Miller & Levine編著《Biology》教材2010年版的實驗手冊BP251特別單獨設(shè)置了關(guān)于光合作用數(shù)據(jù)分析的相關(guān)實驗――“數(shù)據(jù)分析實驗11光合作用速率”。該實驗明確提出了實驗?zāi)康模和ㄟ^對曲線圖的分析來探究影響光合作用速率的因素。實驗同時也明確了能力要求，包括“曲線圖解釋”“數(shù)據(jù)分析”及“比較與對比”。

實驗數(shù)據(jù)是利用了光照強度對“陰生植物”和“陽生植物”光合作用速率影響的曲線圖（圖1）。分析過程設(shè)置了3個層次的問題：（1） 曲線圖解釋：① 光合作用速率的測量指標;② 觀察y軸，思考該因素和植物細胞光合作用的聯(lián)系;③ 沿著y軸上升，光合作用速率是上升還是下降？④ 沿著x軸向右，光照強度是增強還是下降？⑤ “陽生植物”和“陰生植物”隨著光照強度增強光合作用速率怎么變化？（2） 比較與對比：① 當光照強度低于200 μmol/m2/s或高于400 μmol/m2/s時，哪一類植物光合作用強度更高？（3） 推斷：① 沙漠里的平均光照強度大于400 μmol/m2/s，根據(jù)曲線圖判斷哪一類植物更適合生長在沙漠環(huán)境？② 還有哪些因素會影響植物生存？

1.2 國內(nèi)教材實例介紹

人教版普通高中課程標準實驗教科書《必修1?分子與細胞》生物教材中對光合作用的內(nèi)容作了詳細的闡述，也涉及了對光合作用強度的影響因素的探究。該探究實驗中沒有列舉曲線圖進行分析，在教材P106“光合作用課后練習(xí)”中出現(xiàn)了對曲線圖的解釋和分析，原題如下：下圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強度的曲線圖。分析曲線圖（圖2）并回答：（1） 為什么7～10時的光合作用強度不斷增強？（2） 為什么12時左右的光合作用強度明顯減弱？（3） 為什么14～17時的光合作用強度不斷下降？

2 教材實例比較與評析

2.1 美國教材實例特色

美國教材中曲線圖分析更注重在分析過程中培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，從分析過程設(shè)置的5個問題就體現(xiàn)出了對學(xué)生思維的培養(yǎng)，問題設(shè)置由淺入深，并逐漸放開。“曲線圖解釋”這一部分主要是分成三步對曲線圖的基本信息作出了描述：① 該數(shù)據(jù)分析實驗首先建立起曲線圖坐標指數(shù)與生物學(xué)過程的聯(lián)系，在數(shù)據(jù)解釋中設(shè)置兩個問題：光合作用速率的測量指標及y軸和光合作用的聯(lián)系; 觀察曲線圖的坐標變化，明確坐標變化和光合作用的聯(lián)系;③ 描述坐標中曲線隨著坐標軸變化而變化的趨勢。這一部分明確了坐標的基本信息，為更好地進行曲線的比較和分析打下基礎(chǔ)?！氨容^與對比”是曲線圖分析中常會涉及到的一個分析角度。該實驗中設(shè)計的“比較與對比”這一部分的問題是：“當光照強度低于200 μmol/m2/s或高于400 μmol/m2/s時，哪一類植物光合作用強度更高？”該問題非常簡單，卻為學(xué)生提供了一個分析的方向。學(xué)生可以發(fā)散地提出更多問題，如比較曲線的趨勢，比較曲線的起點、終點、轉(zhuǎn)折點等特殊點。最后一部分對學(xué)生的能力提出了更高的要求，在國內(nèi)很多試題中也會出現(xiàn)類似的考題，讓學(xué)生根據(jù)一定的信息推斷一種最可能的結(jié)果?！巴茢唷边@一部分就能夠在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生對信息的提取、處理和轉(zhuǎn)化能力，及依據(jù)信息去做出判斷的能力。

美國教材中曲線圖分析也注重分析過程的模式化構(gòu)建（圖3）。通過曲線圖的分析讓學(xué)生掌握曲線圖分析的大致步驟及需要關(guān)注的關(guān)鍵信息，避免學(xué)生拿到曲線圖無從下手。每一步設(shè)置的相關(guān)問題可以起到前后分析過程的銜接，如該實驗中相關(guān)問題從坐標、曲線、曲線比較及推斷的主線進行設(shè)置。

2.2 國內(nèi)教材實例的差異

國內(nèi)教材光合作用曲線圖分析注重從曲線變化的原因角度來分析，更關(guān)注對一些現(xiàn)象的解釋。通過對曲線圖呈現(xiàn)的生物學(xué)現(xiàn)象，然后結(jié)合生物學(xué)過程來解釋現(xiàn)象發(fā)生的因素，在一定程度上可以加深學(xué)生對生物學(xué)過程的理解和應(yīng)用。國內(nèi)教材在曲線描述和分析上有所深化，同時拓寬了學(xué)生的知識面。由于曲線分析過程缺乏一定的邏輯推理的分析過程，學(xué)生往往會憑借已有的記憶對一定的生物學(xué)現(xiàn)象進行分析。國內(nèi)教材對曲線的分析沒有注重對分析過程和步驟的模式構(gòu)建，導(dǎo)致學(xué)生拿到曲線以后會無從下手。對有些常見的生物學(xué)現(xiàn)象，學(xué)生會憑借記憶很快進行分析和作答;如果是以新的研究數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，學(xué)生往往就無從作答，或者所分析的內(nèi)容與對應(yīng)問題缺乏邏輯推理。

3 曲線圖分析模式的借鑒

曲線分析按照一定的分析模式，從“坐標――曲線――運用”的順序展開教學(xué)，可以讓學(xué)生快速找到分析切入點，并對曲線圖有一個整體的把握。

3.1 坐標分析

對坐標分析，就要先建立坐標指數(shù)和生物學(xué)過程之間的聯(lián)系。坐標中y軸通常是觀測指標，如光合作用速率用二氧化碳的消耗量來表示;酶的催化效率用單位時間底物的消耗量來表示，所以首先需要把觀測指標和生物學(xué)過程進行聯(lián)系。X軸通常是自變量，自變量的變化和生物學(xué)過程的變化之間的聯(lián)系需要學(xué)生通過一定的推理進行構(gòu)建，如國內(nèi)教材中的光合作用曲線圖x軸是時間，時間本身不能影響光合作用速率，而是時間背后的光照強度對光合作用的影響。

3.2 曲線分析

曲線分析包括某一曲線的分析及不同曲線的對比。某一曲線分析主要從曲線隨著自變量的變化趨勢、規(guī)律及變化幅度，比較同一曲線不同點之間的關(guān)系。不同曲線的對比會從趨勢、規(guī)律和變化幅度上進行對比，也會對一些特殊點進行比較，如起點、轉(zhuǎn)折點等。

3.3 技能運用

這一部分主要是運用一定的生物學(xué)知識對現(xiàn)象進行解釋及推斷。利用的生物學(xué)知識可能是題干中的信息，如圖1中陽生植物光飽和點比陰生植物要高，沙漠環(huán)境光照比較強烈，所以陽生植物就更適應(yīng)沙漠環(huán)境;也可能是運用已經(jīng)掌握的生物學(xué)知識結(jié)合題干信息進行推斷，如圖2設(shè)置的問題就需要運用已知的生物學(xué)知識進行分析，更側(cè)重于對現(xiàn)象分析的記憶，缺乏從曲線去推斷結(jié)論和解釋原因。

國內(nèi)教材曲線分析注重對現(xiàn)象的解釋，對學(xué)生的知識要求較高，同時拓寬學(xué)生的知識面，屬于記憶層面的教學(xué)材料，缺乏對分析思路和邏輯推理能力的培養(yǎng)。在生物學(xué)曲線分析過程中，教師可以借鑒美國教材的“模式化”分析過程。這樣學(xué)生容易根據(jù)分析模式找到切入點進行曲線的準確分析，并學(xué)習(xí)運用已經(jīng)具備的知識進行邏輯推理來解釋現(xiàn)象和合理推斷，并不僅僅依靠知識面的拓展。

參考文獻：

篇10

一、理清經(jīng)典實驗，了解發(fā)現(xiàn)歷程

在光合作用發(fā)現(xiàn)的歷程中，有許多科學(xué)家做了大量實驗，學(xué)生通過了解歷史，可以從中領(lǐng)略前人的思維和方法。例如，普里斯特利的實驗只是證明了空氣可以被植物更新，不知道更換了什么氣體。而且該實驗沒有設(shè)置對照實驗：放綠色植物與沒放綠色植物對照，結(jié)論可信度不高。教師在教學(xué)活動中，一定要闡明普里斯特利的實驗只是第一步，后來還有許多科學(xué)家，例如，薩克斯、恩格爾曼、魯賓和卡門等，他們前仆后繼，共同努力，才發(fā)現(xiàn)了這一偉大的生理過程。從中體現(xiàn)出前人幾十年努力得出的知識經(jīng)驗來之不易，要讓學(xué)生知道大科學(xué)家的結(jié)論都有可能被修改和補充。作為學(xué)生，更應(yīng)該總結(jié)前人的經(jīng)驗，刻苦學(xué)習(xí)，不怕挫折。

二、突破難點，注重考點

1.關(guān)于反應(yīng)式的理解

本節(jié)課難點之一，是光與光合作用過程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)變，課本給出的反應(yīng)式：H2O+CO2（CH2O）+O2只表明了光合作用的場所、條件、原料和產(chǎn)物，較為籠統(tǒng)，并未表示出反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系。利用同位素示蹤法標記水和二氧化碳，先用氧的同位素標記水，產(chǎn)生的氧氣全部有放射性。若標記二氧化碳，除了糖類有放射性外，部分水也有放射性，釋放的氧氣全部無放射性。因此，反應(yīng)式又可以寫成：CO2+2H2O（CH2O）+O2+H2O。此外，光合作用其實是一個非常復(fù)雜的生理過程，中間包括許多化學(xué)反應(yīng)，但在許多試題中，總考到有關(guān)物質(zhì)數(shù)量關(guān)系的計算，我們知道如果把產(chǎn)物寫成最初的產(chǎn)物――葡萄糖，那么，總反應(yīng)式又可以寫成：6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O。所以對反應(yīng)的理解應(yīng)該更加靈活。

2.關(guān)于各類因素對光合作用的影響

對光合作用有影響的主要因素有光照強度、二氧化碳濃度、水、礦質(zhì)元素、溫度等。難點在于多種因素對光合作用的影響。如下圖所示：

以上三圖綜合分析，P點時，限制光合速率的主要因素應(yīng)該為橫坐標所示的因素，隨該因素的一直加強，光合速率不斷提高。當?shù)絈點時，自變量所表示的因素不再影響光合速率，要想提高光合速率，可以提高其他因素的強度。各種辦法相結(jié)合，可在學(xué)習(xí)過程中起到很大的作用。

3.關(guān)于光合作用和細胞呼吸之間的關(guān)系

呼吸作用這一生理過程和光合作用一樣，同樣在高中生物課本中占有極為重要的地位。以往的高考試題中，也是重要考點，其中實際光合速率、凈光合速率和呼吸速率三者之間的關(guān)系尤為重要，真正光合速率等于凈光合速率與呼吸速率之和。要讓學(xué)生理解三者的表示方法，如凈光合速率可以用氧氣的釋放量、二氧化碳的吸收量、有機物的積累量等不同方法來表示等。

三、對光合作用重要意義的理解

教師在教學(xué)活動中，要強調(diào)光合作用的重要之處，甚至偉大之處在于它對整個生物圈，整個地球的意義，具體表現(xiàn)如下：

1.提供有機物給整個生物界

地球上的植物每年約合成5×1011噸有機物，能直接或間接作為人類和動物的食物，地球上的自養(yǎng)植物，一年中通過光合作用約制造2×1011噸碳素，其中40%是由浮游植物制造的，另外60%是由陸生植物制造的。

2.為整個地球提供氧氣

整個地球上，生物呼吸和燃燒的作用，每年使3.15×1011噸氧氣被消耗，通過計算，可知大氣層中包含的氧氣將在3000年左右耗盡。但是，植物在吸收二氧化碳的同時也釋放出5.3×1011噸氧氣，所以，大氣中的氧仍然維持在21%。

3.給人類社會的發(fā)展提供能量