光合作用中圖形的移行換位

摘 要 就變量變化時，光合作用各特征點(光補償點、飽和點和二氧化碳補償點、飽和點)會發生一定的變化展開了描述。淺略闡述了光照強度變化時CO₂補償點和飽和點的變化；CO₂濃度變化時光補償點和飽和點的變化；溫度變化時光補償點、飽和點和CO₂補償點、飽和點的變化；光質變化時光補償點、飽和點和二氧化碳補償點、飽和點的變化。

關鍵詞 光照強度 二氧化碳濃度 補償點 飽和點 光合作用強度

中圖分類號 Ｇ６３３． ９１ 文獻標識碼 Ｂ

光合作用及呼吸作用是高考的熱點和重點，也是難點，特別是影響光合作用的因素與光合作用強度的關系曲線。當變量變化時，光合作用各特征點(光補償點、飽和點和二氧化碳補償點、飽和點)會發生一定的變化。

1 光合作用的各特征點的含義

CO₂補償點：當光合作用速率等于呼吸作用速率時的外界環境中的二氧化碳濃度（如圖1中M點）。

CO₂飽和點：當光合作用速率達到最大時的外界環境中的二氧化碳濃度（如下圖1中N點）。

光補償點：當光合作用速率等于呼吸作用速率時的光照強度（如圖2中P點）。

光飽和點：當光合作用。速率達到最大時的光照強度（如圖2中Q點）。

2 光照強度變化時CO₂補償點和飽和點的變化

分析：當光照強度適度增大時，因其他條件不變，呼吸作用速率基本不變。而植物光反應增強→單位時間內產生了更多的NADPH和ATP→單位時間內還原的CO₂量增大→對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，二氧化碳補償點降低，即圖1中M點左移，在M點時光照強度和CO₂濃度都可以成為制約光合作用強度的限制因素。

光照強度增大時，植物可以利用更高濃度的CO₂進行光合作用，因此CO₂飽和點增大，即圖1中的N點右移。其變化如圖3所示，M'代表降低后的CO₂補償點，N'代表增大后的CO₂飽和點。

討論：改變前的光照強度不能過大，即不能超過圖2中的Q點強度。若超過Q點強度則光照的增強不會引起CO₂補償點和飽和點的變化。而減小光照強度則CO₂補償點和飽和點的變化剛好相反。

3 CO₂濃度變化時光補償點和飽和點的變化

分析：當CO₂濃度適度增大時，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未增強→單位時間內產生的NADPH和ATP不會增多→單位時間內CO₂的還原量不變（CO₂固定量短期內增加）→光合作用速率不變，因此光補償點不變，即圖2中的P點不會移動。

在強光下，植物可以利用更高濃度的CO₂進行光合作用，單位時間內產生的NADPH和ATP會增多→單位時間內CO₂的還原量增大（CO₂固定量短期內增加）→光合作用速率增大，因此光飽和點增大，即圖2中Q點會右移。其變化如圖4所示，Q'代表增大后的光飽和點。

討論：改變前CO₂濃度不能過低，即不能低于圖1中的M點濃度。若低于則可能光合作用速率小于呼吸作用速率，植物體內有機物減少，甚至可能植物體都不能進行光合作用，如C3植物不能利用低濃度的CO₂進行光合作用，此時則不會有上述變化，補償點和飽和點都會從無到有。在適宜范圍內CO₂濃度的降低不直接影響光補償點，卻會導致光飽和點降低。

4 溫度變化時光補償點、飽和點和CO₂補償點、飽和點的變化

分析：當溫度適度升高時，呼吸作用強度增大，因其他條件不變，光反應基本不變化，單位時間內產生的NADPH和ATP不變，盡管暗反應速率會變化，但受光反應限制，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，即光補償點增大。同理CO₂補償點也增大。由于暗反應增強，單位時間內可以利用更多的NADPH和ATP，因此光飽和點和CO₂飽和點都增大。

討論：溫度的增加需要在一定的范圍內，如果超出了一定的溫度范圍，大多植物的呼吸作用會迅速上升，而光合作用不會明顯上升，還會下降，會出現光合作用強度比呼吸作用強度弱的情況，那也就沒有上面分析的光補償點、飽和點和CO₂補償點、飽和點的變化了。

5 光質變化時光補償點、飽和點和二氧化碳補償點、飽和點的變化

分析：光質即光的類型發生變化時，產生的NADPH和ATP量變化，光合作用速率發生改變，而細胞呼吸速率未發生改變，故光補償點、飽和點和CO₂補償點、飽和點均會發生改變。紅光和藍紫光等光合作用易于吸收利用的單色光下光補償點、CO₂補償點較低，而光飽和點、CO₂飽和點較高。

討論：光質變化時，雖然光的補償點和飽和點改變，但是對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下最終是相同的，紅光和藍紫光達到光合作用最大值的光照強度，比其他單色光達到光合作用最大值的光照強度要小，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：在分析自變量變化時，因變量的變化有時受到的制約因素，有時只有因變量，有時則既有因變量，也有其他變化因素會制約因變量的變化。如光合作用中，除了溫度、光強度、CO₂濃度等自變量的變化時（有時一個變量，有時兩個變量），引起因變量光合作用強度變化，光合作用中光反應和暗反應之間的相互關系也是引起光合作用強度變化的重要因素。