光合作用圖表曲線突破錦囊

光合作用是高考熱點，多以圖表曲線的形式進行考查。正確分析與光合作用有關的圖表曲線，是高考取勝的關鍵之一。

在解答光合作用圖表曲線題時，要遵循的最基本思路是：（1）首先明確縱軸、橫軸的含義，判斷縱坐標代表的是凈光合速率還是總光合速率，有的曲線用氧氣吸收量表示光合作用速率，則縱向走勢與平常用氧氣釋放量表示的正好相反；（2）分析曲線的趨勢以及與縱、橫軸的關系；（3）分析關鍵點，如起點、折點、交叉點、終點；（4）圖中顯示多個變量時，要把多變量轉化為單變量（如例1），同一曲線的自變量是橫坐標代表的某變量，不同曲線可以垂直于橫軸畫輔助線，比較不同曲線之間的差異。

下面按不同的曲線類型進行具體分析。

1. 光合作用中的“”型曲線

遇到這類曲線時可以首先想到它是表示光合速率與外界條件之間的關系。

解這類曲線題首先要注意起點的差異：當橫坐標為0，縱坐標也為0時，常表示總光合速率與某變量的關系；當橫坐標為0，縱坐標有負值時，常表示凈光合速率與某變量的關系。

例1 生產實踐表明：在一定范圍內，提高CO2濃度，能增強光合作用。如下圖1是對某農作物實驗的結果，請據圖分析并回答：（lx：勒克斯，光照強度的單位。A、B、C、D、E為曲線上的點，a、m、n為坐標軸上的點。）

（1）圖1曲線I表明 。

（2）圖1中當CO2濃度為400 mg·L-1時，光合作用最強的相應處是 光照。曲線Ⅲ的最強光合作用需要的最低CO2濃度是 。

（3）圖1中這組實驗的結論是 。

（4）圖1 中m點表示 。如果提高光照強度，則m點的位置將 移動。

（5）圖1中AB段和CD段影響光合作用的主要限制因子分別是 。n點時的CO2濃度下，該農作物有機物和能量代謝的量變關系是 。

（6）圖1中A、E點進行的圖2中的生理過程分別有 、 。

解析：此題縱坐標有負值出現，表示的應是凈光合速率。

圖1中曲線I反映的是光照強度為70 lx的凈光合速率與外界CO2濃度的關系。

當CO2濃度為400 mg·L-1時，不同曲線表示的光照強度不同，此處光合作用最強的光照強度是700 lx。對于曲線Ⅲ，CO2濃度的飽和點是500 mg·L-1。

此圖涉及的兩個自變量分別是光照強度和CO2濃度，說明CO2濃度和光照強度都會影響光合作用強度。

圖1中 m點是光照強度為70 lx下CO2濃度的飽和點，是最強光合作用需要的最低CO2濃度。此時限制光合作用的是外界因素，主要是光照。另外，從圖也可看出，提高光照強度，CO2濃度的飽和點即最強光合作用需要的最低CO2濃度點會向右移動。

圖1中曲線的AB段，光照強度相同，隨CO2濃度增加光合作用速率增大，說明此時的限制因素是CO2濃度；對于CD段，已達到了CO2濃度的飽和點，從圖可知，增大光照強度，光合速率也會增大。此時的限制因素是光照強度。n點處CO2的吸收量為0，即凈光合速率為0，此時光合作用消耗的CO2與呼吸作用產生的CO2量相等。

圖2是另外一種表示葉肉細胞光合作用的模式圖，其中a、b過程分別表示葉綠體光合作用吸收CO2和釋放O2的過程，e、f分別表示線粒體吸收O2和釋放CO2的過程，c、d分別表示O2和CO2。圖1中的A點凈光合速率為0，此時進行的圖2中的生理過程只有c、d。圖1中E點光合作用強度大于呼吸作用強度，此時進行的圖2中生理過程有a、b、c、d。黑暗時只有呼吸作用，即只有e、f；當光合作用小于呼吸作用時，則有圖2中的c、d、e、f。

答案：（1）光強為70 lx，在CO2濃度較低范圍內，隨CO2濃度的增加，光合作用逐漸增強；超過一定濃度后，光合作用強度增加幅度減?。焕^續提高CO2濃度，光合作用強度不再增加 （2）700 lx 500 mg·L-1 （3）CO2濃度和光照強度都會影響光合作用強度 （4）在光照強度為70 lx下，光合作用達到最強時，CO2濃度的最小值 向右 （5）CO2濃度和光照強度 光合作用利用的CO2與呼吸作用產生的CO2量相等 （6）c、d a、b、c、d

2. “”型曲線及其相互關系的判斷

“”型曲線常用于考查：（1）葉綠體內[H]和ATP的生成量與C3化合物的剩余量的關系；（2）C3與C5的剩余量的關系。

現把其中的關系列表如下：

條件項目C3C5[H]和ATP（CH2O）合成量

光照不變，停止CO2供應減少增加增加減少或

沒有

光照不變，CO2供應增加增加減少減少增加

光照不變，CO2供應不變，（CH2O）運輸受阻增加減少增加減少

停止光照，CO2供應不變增加下降減少或

沒有減少或

沒有

增強光照，CO2供應不變減少增加增加增加

例2 在光照等適宜條件下，將培養在CO2濃度為1%的環境中的某植物迅速轉移到CO2濃度為0.003%的環境中，其葉片暗反應中C3和C5化合物微摩爾濃度的變化趨勢如下圖。

回答問題：

（1）圖中物質A是 （C3化合物、C5化合物）。

（2）在CO2濃度為1%的環境中，物質B的濃度比A的低，原因是 ；將CO2濃度從1%迅速降低到0.003%后，物質B濃度升高的原因是 。

（3）若使該植物繼續處于CO2濃度為0.003%的環境中，暗反應中C3和C5化合物濃度達到穩定時，物質A的濃度將比B的 （低、高）。

（4）CO2濃度為0.003%時，該植物光合速率最大時所需要的光照強度比CO2濃度為1%時的 （高、低），其原因是 。

解析：本題主要考查光合作用C3和C5化合物含量變化的相關知識及識圖能力。

（1）CO2濃度降低后，直接影響光合作用暗反應中CO2的固定，導致C3化合物的產生量減少，而C5化合物被消耗相對少，并且光反應持續進行產生的ATP和[H]又消耗C3化合物，同時還能產生C5化合物，從而確定物質A是C3化合物，物質B是C5化合物。

（2）根據暗反應的特點，一個C5與一個CO2結合，形成2個C3。由于C3與C5都是暗反應循環路徑的中間產物，這就決定了無論是在高濃度還是低濃度的CO2環境中，只要是平衡狀態，C3與C5生成與消耗的速率都是相同的，此時的C3濃度就是C5的2倍。當CO2濃度突然降低時，C5化合物的合成速率不變，消耗速率卻減慢，導致C5化合物積累。

對于處于平衡狀態的葉綠體來講，積累C3與C5而不參與循環那是不經濟的，也是不合理的；從解題技巧的角度來分析，也不應該考慮循環之外C3與C5的積累問題，因為沒有依據可以對此做出分析與推測，因而不符合命題者的意圖。

（3）若使該植物繼續處于CO2濃度為0.003%的環境中，C3和C5化合物的濃度保持穩定后，暗反應保持穩定，此時根據暗反應中CO2的固定反應式確定，C3化合物的量應是C5化合物的量的2倍。

（4）CO2濃度降低后，因為暗反應減弱，所需的光反應產物ATP和[H]減少，所以達到最大光合速率所需的光照強度降低。

答案：（1）C3化合物 （2）暗反應速率在該環境中已達到穩定，即C3和C5化合物的含量穩定，根據暗反應的特點，此時C3化合物的分子數是C5化合物的2倍 當CO2濃度突然降低時，C5化合物的合成速率不變，消耗速率卻減慢，導致C5化合物積累 （3）高 （4）低 CO2濃度低時，暗反應的強度低，所需的ATP和[H]少

3. “^”型曲線

“”型曲線即縱坐標隨橫坐標的變化先升高后又下降。通常這類圖象的橫坐標有一個相對于縱坐標的最適點，要注意最適點前后變化的原因。

“”型曲線一般用于考查：（1）光合作用在一天內隨時間的變化或隨光照強度的變化關系；（2）光合速率與葉齡的關系、光合作用速率與外界溫度的關系；（3）凈光合速率與葉面積指數的關系；（4）綠色植物中葉綠素a、葉綠素b吸收光能的百分比與光的波長（如藍紫光區域、紅橙光區域）的關系。

例3 下列有關光合作用圖解正確的是（ ）

A. （1）（2）（3） B. （2）（3）（4）

C. （1）（2）（3）（4） D. （3）（4）

解析：圖（1）中OA段為幼葉，隨著幼葉不斷生長，葉面積不斷增大，葉內的葉綠體不斷增多，葉綠素含量也不斷增多，光合速率不斷增強，AB段葉綠體、葉綠素基本穩定，光合速率也基本穩定。BC段為老葉，隨葉齡不斷增加，葉綠素被破壞，光合速率又逐漸下降，圖（1）正確。圖（2）反映了溫度對酶的影響，并且在外界溫度為0時，光合作用仍可進行，圖（2）正確。對圖（3）來說，隨著葉面積不斷增大，光合作用的實際產量也不斷增大，但當到達葉面積的飽和點后，光合作用實際產量就不再增大，而呼吸作用卻隨葉面積的增大不斷增大，因此隨著葉面積增大，光合作用凈產量或干物質量從H點開始逐漸下降，圖（3）正確。對圖（4）來說，當CO2濃度較低時，光合作用強度小于呼吸作用強度，隨著CO2濃度逐漸增高，光合速率不斷增強，當達到CO2濃度飽和點后，隨著CO2濃度逐漸增高，光合速率不再增強，而當CO2濃度過高時，出現了所謂的CO2中毒，光合作用速率反而又下降，圖（4）正確。此題答案為C。

4. 光合作用中的“M”型曲線

光合作用中的“M”型曲線常表示植物在炎熱夏季凈光合速率與時間的關系。分析圖象時要注意分析兩個最高點與中間的低點之間曲線趨勢變化的原因。

例4 下圖表示的是一晝夜北方某作物植株CO2吸收量的變化。甲圖為盛夏的某一晴天，乙圖為春天的某一晴天。

（1）甲圖中有機物積累最多的是 點，兩圖中B點植物干重是否 （是/不是）均低于A點時的干重。

（2）甲圖中E點和D點相比較，葉肉細胞內的C3、C5、ATP和[H]的含量發生的變化依次是 。

（3）甲圖中DE段光合作用強度減弱的解釋是：由于中午 過高， 過強，葉片的氣孔關閉，使光合作用原料之一的 供應大量減少，以致 反應階段植物體內的五碳化合物不能與之結合，使 的形成大為減少。

（4）甲圖中FG段光合作用強度下降的原因是

，使光合作用的 反應減弱，為暗反應提供的 的生成量減少。乙圖DE段光合作用強度減弱的原因與甲圖中FG段光合作用強度下降的原因 （一樣/不一樣）。

解析：兩圖中縱坐標顯示的是凈光合作用速率。對甲圖來說，C與G之間凈光合速率大于0，因此在G點有機物積累最多。兩圖中AB段只有呼吸作用，因此B點植物干重均低于A點時的干重。

甲圖中E點與D點相比，由于氣溫升高，氣孔關閉，CO2的吸收量減少，導致葉肉細胞內短時間內C3的生成量減少，而由于光照強度不變，被還原消耗的C3的量不變引起C3的含量減少。同樣，短時間內 C5的生成量不變，而與CO2結合消耗的C5的量減少，引起C5的含量增多。短時間內ATP和[H]的生成量不變，而還原過程中消耗掉的ATP和[H]減少，導致ATP和[H]的含量增多。

甲圖中的DE段與乙圖中DE段下降原因不同，甲圖中的FG段與乙圖中DE段下降都是光照強度下降引起的。

答案：（1）G 是 （2）降、升、升、升 （3）氣溫 蒸騰作用 CO2 暗 三碳化合物 （4）光照減弱 光 ATP和[H] 一樣