光合作用中圖形的移行換位

摘 要 就變量變化時(shí)，光合作用各特征點(diǎn)(光補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)和二氧化碳補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn))會(huì)發(fā)生一定的變化展開了描述。淺略闡述了光照強(qiáng)度變化時(shí)CO₂補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)的變化；CO₂濃度變化時(shí)光補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)的變化；溫度變化時(shí)光補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)和CO₂補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)的變化；光質(zhì)變化時(shí)光補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)和二氧化碳補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)的變化。

關(guān)鍵詞 光照強(qiáng)度 二氧化碳濃度 補(bǔ)償點(diǎn) 飽和點(diǎn) 光合作用強(qiáng)度

中圖分類號(hào) Ｇ６３３． ９１ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 Ｂ

光合作用及呼吸作用是高考的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，特別是影響光合作用的因素與光合作用強(qiáng)度的關(guān)系曲線。當(dāng)變量變化時(shí)，光合作用各特征點(diǎn)(光補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)和二氧化碳補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn))會(huì)發(fā)生一定的變化。

1 光合作用的各特征點(diǎn)的含義

CO₂補(bǔ)償點(diǎn)：當(dāng)光合作用速率等于呼吸作用速率時(shí)的外界環(huán)境中的二氧化碳濃度（如圖1中M點(diǎn)）。

CO₂飽和點(diǎn)：當(dāng)光合作用速率達(dá)到最大時(shí)的外界環(huán)境中的二氧化碳濃度（如下圖1中N點(diǎn)）。

光補(bǔ)償點(diǎn)：當(dāng)光合作用速率等于呼吸作用速率時(shí)的光照強(qiáng)度（如圖2中P點(diǎn)）。

光飽和點(diǎn)：當(dāng)光合作用。速率達(dá)到最大時(shí)的光照強(qiáng)度（如圖2中Q點(diǎn)）。

2 光照強(qiáng)度變化時(shí)CO₂補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)的變化

分析：當(dāng)光照強(qiáng)度適度增大時(shí)，因其他條件不變，呼吸作用速率基本不變。而植物光反應(yīng)增強(qiáng)→單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了更多的NADPH和ATP→單位時(shí)間內(nèi)還原的CO₂量增大→對(duì)二氧化碳的利用率增大→光合作用速率增大，因此光合作用速率可以在更低的濃度下與呼吸作用速率相等，二氧化碳補(bǔ)償點(diǎn)降低，即圖1中M點(diǎn)左移，在M點(diǎn)時(shí)光照強(qiáng)度和CO₂濃度都可以成為制約光合作用強(qiáng)度的限制因素。

光照強(qiáng)度增大時(shí)，植物可以利用更高濃度的CO₂進(jìn)行光合作用，因此CO₂飽和點(diǎn)增大，即圖1中的N點(diǎn)右移。其變化如圖3所示，M'代表降低后的CO₂補(bǔ)償點(diǎn)，N'代表增大后的CO₂飽和點(diǎn)。

討論：改變前的光照強(qiáng)度不能過(guò)大，即不能超過(guò)圖2中的Q點(diǎn)強(qiáng)度。若超過(guò)Q點(diǎn)強(qiáng)度則光照的增強(qiáng)不會(huì)引起CO₂補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)的變化。而減小光照強(qiáng)度則CO₂補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)的變化剛好相反。

3 CO₂濃度變化時(shí)光補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)的變化

分析：當(dāng)CO₂濃度適度增大時(shí)，因其他條件不變，呼吸作用速率基本不變。而在弱光下植物光反應(yīng)未增強(qiáng)→單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的NADPH和ATP不會(huì)增多→單位時(shí)間內(nèi)CO₂的還原量不變（CO₂固定量短期內(nèi)增加）→光合作用速率不變，因此光補(bǔ)償點(diǎn)不變，即圖2中的P點(diǎn)不會(huì)移動(dòng)。

在強(qiáng)光下，植物可以利用更高濃度的CO₂進(jìn)行光合作用，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的NADPH和ATP會(huì)增多→單位時(shí)間內(nèi)CO₂的還原量增大（CO₂固定量短期內(nèi)增加）→光合作用速率增大，因此光飽和點(diǎn)增大，即圖2中Q點(diǎn)會(huì)右移。其變化如圖4所示，Q'代表增大后的光飽和點(diǎn)。

討論：改變前CO₂濃度不能過(guò)低，即不能低于圖1中的M點(diǎn)濃度。若低于則可能光合作用速率小于呼吸作用速率，植物體內(nèi)有機(jī)物減少，甚至可能植物體都不能進(jìn)行光合作用，如C3植物不能利用低濃度的CO₂進(jìn)行光合作用，此時(shí)則不會(huì)有上述變化，補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)都會(huì)從無(wú)到有。在適宜范圍內(nèi)CO₂濃度的降低不直接影響光補(bǔ)償點(diǎn)，卻會(huì)導(dǎo)致光飽和點(diǎn)降低。

4 溫度變化時(shí)光補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)和CO₂補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)的變化

分析：當(dāng)溫度適度升高時(shí)，呼吸作用強(qiáng)度增大，因其他條件不變，光反應(yīng)基本不變化，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的NADPH和ATP不變，盡管暗反應(yīng)速率會(huì)變化，但受光反應(yīng)限制，光合作用速率不變，因此要保證和呼吸速率相等，光照要增強(qiáng)，即光補(bǔ)償點(diǎn)增大。同理CO₂補(bǔ)償點(diǎn)也增大。由于暗反應(yīng)增強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)可以利用更多的NADPH和ATP，因此光飽和點(diǎn)和CO₂飽和點(diǎn)都增大。

討論：溫度的增加需要在一定的范圍內(nèi)，如果超出了一定的溫度范圍，大多植物的呼吸作用會(huì)迅速上升，而光合作用不會(huì)明顯上升，還會(huì)下降，會(huì)出現(xiàn)光合作用強(qiáng)度比呼吸作用強(qiáng)度弱的情況，那也就沒有上面分析的光補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)和CO₂補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)的變化了。

5 光質(zhì)變化時(shí)光補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)和二氧化碳補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)的變化

分析：光質(zhì)即光的類型發(fā)生變化時(shí)，產(chǎn)生的NADPH和ATP量變化，光合作用速率發(fā)生改變，而細(xì)胞呼吸速率未發(fā)生改變，故光補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)和CO₂補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)均會(huì)發(fā)生改變。紅光和藍(lán)紫光等光合作用易于吸收利用的單色光下光補(bǔ)償點(diǎn)、CO₂補(bǔ)償點(diǎn)較低，而光飽和點(diǎn)、CO₂飽和點(diǎn)較高。

討論：光質(zhì)變化時(shí)，雖然光的補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)改變，但是對(duì)于植物能夠吸收利用的單色光，光合作用最大值在不同的光質(zhì)下最終是相同的，紅光和藍(lán)紫光達(dá)到光合作用最大值的光照強(qiáng)度，比其他單色光達(dá)到光合作用最大值的光照強(qiáng)度要小，如圖5所示，圖中3種單色光中①是植物最容易吸收的單色光，③則是植物最不容易吸收的單色光。

總結(jié)：在分析自變量變化時(shí)，因變量的變化有時(shí)受到的制約因素，有時(shí)只有因變量，有時(shí)則既有因變量，也有其他變化因素會(huì)制約因變量的變化。如光合作用中，除了溫度、光強(qiáng)度、CO₂濃度等自變量的變化時(shí)（有時(shí)一個(gè)變量，有時(shí)兩個(gè)變量），引起因變量光合作用強(qiáng)度變化，光合作用中光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的相互關(guān)系也是引起光合作用強(qiáng)度變化的重要因素。