關于總光合量與凈光合量的比較、分析與計算

有關綠色植物光合與呼吸的計算很容易出錯。因為綠色植物每時每刻都在進行呼吸作用，卻易被忽視。在教學過程中我們發現，對光合作用的學習往往與對呼吸作用的學習結合在一起，對光合作用的理解不能孤立地去進行，而是要放在植物的整個生理過程中去把握與體會。關于光合作用總量、凈光合作用量辨析與應用是教學中的一個重點和難點，也是高考中的一個重要考點。

首先要明確植物所處的環境條件，是暗處還是光照下。在暗處植物只能進行呼吸作用而沒有光合作用，光合作用為零。當在光下測定植物光合強度時，由于植物同時在進行呼吸作用，因而實際測得的數值應為光合作用與呼吸作用的代數和，即凈光合強度，如當以CO消耗量或O釋放量為指標表示植物光合強度時，植物釋放O量=光合釋放O量（光合總量或實際光合強度）-呼吸耗O量或光合總量（O釋放量）=植物釋放O量-呼吸耗O量，同理用CO消耗量作為指標時應為：光合總量（消耗CO量）=呼吸釋放CO量-植物吸收CO量，如圖所示。

（1）表示凈光合量

植物（葉片）吸收CO量；植物（葉片）釋放O量；植物（葉片）積累葡萄糖量。

（2）表示總光合量（實際光合量）

葉綠體吸收CO量；葉綠體釋放O量；植物或葉綠體“產生”或“生產”葡萄糖量。

（3）左圖圖形分析

甲圖表示光合作用強度=呼吸作用強度，此時植物表現為既不吸收CO又不釋放CO，既不吸收O又不釋放O，該圖應對應于戊圖中曲線的B點。

乙圖表示葉綠體中吸收的CO除來自線粒體外還來自外界，此時光合作用強度＞呼吸作用強度，植物在外觀上將表現為吸收CO，同時向外界釋放O，該圖應對應于戊圖中的B點之后。

丙圖顯示葉綠體不吸收CO，即植物不進行光合作用，只有呼吸作用（處于暗處），此時植物釋放的CO=線粒體釋放的CO，該圖應對應于戊圖中的A點。

丁圖表示植物的呼吸作用強度＞光合作用強度，即線粒體所釋放的CO，除一部分被葉綠體捕獲用于光合作用外，還有些CO將釋放到外界，該圖應對應于戊圖中的AB段。

［例題］下圖A表示某綠色植物光合作用中光照強度和氧氣釋放速率的關系。圖B表示該植物在不同溫度（15℃和25℃）下，某一光照強度時氧氣釋放量和時間的關系。請據圖回答：

（1）當圖B縱坐標分別表示光合作用所產生氧氣的凈釋放量和總量時，則它們分別是在光照強度為 klx和 klx下的測定值25℃。

（2）若該植物的呼吸商（呼吸商=呼吸放出的CO量/呼吸消耗的O量）為0.8，在25℃條件下，lh內呼吸作用放出的CO量為 mL。

（3）若該植物的呼吸商為0.8，在25℃、4klx光照強度下，該植物進行光合作用時除完全利用呼吸所產生的CO外，每小時還應從外界吸收CO mL。

（4）在4klx光照強度下，25℃時該植物每小時光合產生的葡萄糖量是15℃時的 倍，這主要是因為。

解析：（1）圖A中氧氣釋放速率零點以上應為凈光合量，零點上下總量為總光合量，當圖B中縱坐標表示光合作用所產生O的凈釋放量時，我們讀取的25℃下，O值為50mL/60min，則圖A中當O凈釋放量為50mL/h時，應為零點以上50mL/h，此時所對應的光照強度應為4klx。

而當圖B中縱坐標表示光合作用所產生O的總釋放量時，我們在其中讀取50mL/60min時，應對應于圖A中零點以上30mL/h，因該溫度下，植物的呼吸作用能消耗20mL/h的氧氣，則當圖A中25℃下處于零點以上30mL/h時，所對應的光照強度應為2.5klx。

（2）若植物的呼吸商即呼吸放出CO量/呼吸消耗O量=0.8，在25℃條件下，設lh內呼吸作用放出的CO量為xmL，而此時呼吸消耗O量為20mL/h，則有x/20=0.8，求得x為16mL/h。

（3）若該植物的呼吸商為0.8，因25℃、4klx下，植物的總光合量為50+20=70（mL/h），此時呼吸作用可提供CO為16mL，則每小時仍需從外界吸收CO量為70-16=54（mL）。

（4）4klx下25℃時植物每小時光合總量為70mLO，而15℃時植物每小時光合量為40+10=50（mL），因而二者所產生的葡萄糖量比值應為70/50=1.4。

答案：（1）42.5（2）16（3）54（4）1.4溫度影響光合作用中酶的活性

［變式題］（2007年上海）下圖表示三種植物葉片光合作用速率的日變化。請據圖回答：

（1）光合作用速率與呼吸作用速率相等的時刻，a植物葉片出現在 ，c植物葉片出在 。

（2）在6：00—8：00時之間，單位時間內吸收CO最多的是 植物葉片。

（3）b植物葉片在晴天中午光照強烈時，光合作用速率出現了低谷，這一現象被稱為光合作用的“午休現象”。產生這一現象的主要原因有。

（4）c植物葉片一天內光合作用速率變化的特點是。

（5）從圖中的結果推測，三種植物葉片一天內有機物積累量多少的順序是 。

（6）在一定的CO濃度和適宜溫度下，把某植物葉片置于5klx（光合作用速率44mg CO/100cm葉·h）光照下14h，其余時間置于黑暗中（呼吸作用速率6.6mg CO/100cm葉·h），則一天內該植物25cm葉片葡萄糖積累量為 mg。

解析：（1）從圖中可以看出，a植物葉片光合速率與呼吸速率相等的時刻在19：00和5：00左右，c植物出現在10：00和15：00左右。

（2）從圖中可以看出，6：00—8：00CO吸收最多的是b植物。

（3）中午光照最強、溫度高，為減少水分散失，氣孔關閉，進入葉肉細胞的CO量減少。

（4）根據圖中曲線可以得出結論。

（5）根據圖中三條曲線變化可以得出三種植物葉片一天內有機物積累是多少的結論：a＞b＞c。

（6）一天內該植物每100cm葉片凈利用CO量=14h光合作用利用CO量-24h呼吸作用產生CO量=44mg/100cm×14-6.6mg/100cm×24=457.6mg/100cm，根據公式：6CO+12HO→6O+12HO+CHO，一天內該植物每25cm葉片葡萄糖凈積累量：180×457.6/6×44/4=78mg。

答案：（1）19：00、5：0010：00、15：00；（2）b；

（3）中午光照強烈，為減少體內水分散氣孔關閉，通過氣孔進入的CO量減少；

（4）在10：00—15：00之間，光合作用速率為負值，其余時間為正值；

（5）a＞b＞c；（6）78。