正確解讀圖表破解光合作用和呼吸作用關系的難題

　　光合作用和呼吸作用是高中生物教學的重點，也是高考設題考查的熱點，在高考中常常以圖表曲線的形式出現，重在考查學生對光合作用和呼吸作用的關系的理解，學生解答有一定難度。盡管有關這方面的專題論述不少，但依然是用抽象的描述解釋抽象，不利于學生領會掌握。我在教學過程中借助圖表曲線，引導學生對光合作用和呼吸作用的關系進行梳理分析，非常有利于學生對這部分知識的理解和應用。
　　一、光合作用和呼吸作用關系的典型曲線和圖示分析
　　1.圖示與曲線上幾個關鍵點和線段的對應關系及生物學含義
　　（1）圖1曲線表示，在一定CO濃度和溫度等條件下，在一定范圍內，光合作用速率（或光合作用強度）隨光照強度的增強而增大，但當光照強度增加到一定強度時，光合速率達到最大值后不再增大。
　　（2）圖2表示光照強度為零，植物不進行光合作用，只進行呼吸作用。此時植物釋放的CO等于線粒體釋放的CO。植物外觀上表現為向外界釋放CO，同時也表明了此時的呼吸強度（如果是恒溫條件，而且忽略光照對溫度的影響，則此后的呼吸強度也保持不變）。該圖對應于圖1中的A點。
　　（3）圖3表示植物的呼吸作用大于光合作用，即線粒體釋放的CO，一部分被葉綠體吸收用于光合作用，還有一部分釋放到外界。此時植物外觀表現為向外界釋放CO，該圖應對應于圖1中的AB段。
　　（4）圖4表示光合作用強度和呼吸作用強度相等。此時植物在外觀上表現為既不吸收CO又不釋放CO，該圖應對應于圖1中的B點。B點對應的光照強度代表光補償點。
　　（5）圖5表示光合作用強度大于呼吸作用強度，即葉綠體吸收的CO除來自線粒體外還來自外界。此時植物外觀上將表現為吸收CO（此時該CO吸收量即代表凈光合作用量）。該圖對應于圖1中的B點之后。C點對應的光照強度代表光飽和點。
　　2.兩個關鍵點的變化規律
　　在圖1曲線所示狀況下，若改變某一因素（如CO濃度），使光合作用增強（減弱），而呼吸作用不受影響時，光補償點應左移（右移），光飽和點應右移（左移）；若改變某一因素（如溫度），使呼吸作用增強（減弱），則光補償點應右移（左移）。
　　另外，陰生植物的光補償點和光飽和點都比陽生植物的小。
　　3.限制AC段和CD段光合作用強度的主要因素
　　AC段：限制因素主要是光照強度。
　　CD段：限制因素主要是外因有：CO濃度、溫度等。內因有：酶的數量和活性、葉綠體色素含量、C含量等。
　　4.光合作用和呼吸作用的計算關系式
　　光合作用和細胞呼吸的原料和產物相反，但二者不是可逆過程。通常用單位時間里CO吸收量、O釋放量或有機物的制造量來代表光合作用強度。用單位時間里CO釋放量、O吸收量或有機物的消耗量來代表呼吸作用強度。而光合作用強度又有實際光合作用強度和凈光合作用強度。它們的關系式可表示為：凈光合作用強度=實際光合強度-呼吸作用強度。
　　二、典型例題分析
　　1.（2006四川理綜）將川芎植株的一葉片置于恒溫的密閉小室，調節小室CO濃度，在適宜光照強度下測定葉片光合作用的強度（以CO吸收速率表示），測定結果如下圖。下列相關敘述96676dddd21e00c9b118ee60272e4d0c，正確的是（?搖 ?搖）。
　　A.如果光照強度適當降低，a點左移，b點左移
　　B.如果光照強度適當降低，a點左移，b點右移
　　C.如果光照強度適當增強，a點右移，b點右移
　　D.如果光照強度適當增強，a點左移，b點右移
　　【解析】盡管該題的自變量是CO濃度，但根據前述知識可推知，a點是CO補償點，b點是CO飽和點。在題干限定條件下，如果光照強度適當降低，則光合作用強度降低，而呼吸作用強度不變。此時，要維持光合作用強度等于呼吸作用強度，則必然要增大CO濃度，以提高光合作用強度，所以a點右移；當光照強度適當降低時，光合作用的光反應減弱，導致光合作用強度降低，則光合作用強度達到最大值時所需CO濃度（CO飽和點）較低，所以b點左移。如果光照強度適當增強，則光合作用強度增大，而呼吸作用強度不變。此時，要維持光合作用強度等于呼吸作用強度，則在較低CO濃度下就可以實現，所以a點左移；當光照強度適當增強時，光合作用的光反應增強，導致光合作用強度增大，則光合作用達到最大值所需CO濃度（CO飽和點）較高，所以b點右移。
　　正確答案：D。
　　2.（2007山東理綜）以測定的CO吸收量與釋放量為指標，研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結果如圖所示。下列分析正確的是（?搖 ?搖）。
　　A.光照相同時間，35℃時光合作用制造的有機物的量與30℃時相等
　　B.光照相同時間，在20℃條件下植物積累的有機物的量最多
　　C.溫度高于25℃時，光合作用制造的有機物的量開始減少
　　D.兩曲線的交點表示光合作用制造的與呼吸作用消耗的有機物的量相等
　　【解析】根據前面對光合作用和呼吸作用關系的分析，通過讀圖可知，圖示的虛線（光照下CO的吸收量）表示光合作用凈積累有機物的量，實線（黑暗下CO的釋放量）表示呼吸作用消耗有機物的量。根據公式：總光合作用制造的有機物的量=凈光合量+呼吸量=虛線量+實線量，可逐一計算出20℃、25℃、30℃、35℃條件下，光合作用制造的有機物的量。35℃時光合作用制造的有機物的量為：3（凈光合量）+3.5（呼吸量）=6.5mg/h；30℃時光合作用制造的有機物的量為：3.5（凈光合量）+3（呼吸量）=6.5mg/h。所以A選項正確。光照相同時間，在25℃條件下植物積累的有機物的量最多，所以B選項錯誤。25℃、30℃和35℃時光合作用制造的有機物的量分別為6mg/h、6.5mg/h和6.5mg/h，也就是說，在25℃之后，總光合量還在增加，所以C選項錯誤；兩曲線的交點表示光合作用積累的有機物的量與呼吸作用消耗的有機物的量相等，所以D選項錯誤。
　　正確答案：A
　　3.將某綠色植物放在特定的實驗裝置中，研究溫度對光合作用與呼吸作用的影響（其他實驗條件都是理想的），實驗以CO的吸收量與釋放量為指標。實驗結果如下表所示。
　　A.晝夜不停地光照，在35℃時該植物不能生長
　　B.晝夜不停地光照，在15℃時該植物生長得最快
　　C.每天交替進行12小時光照、12小時黑暗，在20℃時，該植物積累的有機物最多
　　D.每天交替進行12小時光照、12小時黑暗，在30℃時該植物積累的有機物是在10℃時的2倍
　　【解析】光照下吸收的CO量代表的是凈光合作用量，也就是有機物的積累量；黑暗中釋放的CO量代表的是呼吸量，也就是有機物的消耗量。35℃時該植物的有機物積累量為3mg/h，植物能正常生長，所以A選項錯誤。光照下CO吸收量最大的是25℃下的3.75mg/h，該溫度下植物生長最快，所以B選項錯誤。每天交替進行12小時光照、12小時黑暗，在20℃時該植物積累的有機物為：3.25×12-1.5×12=21mg；同理可算出其他溫度條件下有機物的積累量；在所有的溫度中20℃時有機物積累量最多，所以C選項正確。每天交替進行12小時光照、12小時黑暗，在10℃時該植物積累的有機物為1.75×12-0.75×12=12mg；在30℃時該植物積累的有機物為：3.5×12-3.0×12=6mg；在10℃時該植物積累的有機物是30℃時的2倍，所以D選項錯誤。
　　正確答案：C。