如何區分總光合與凈光合

衛香云+韓繼東

綠色植物是生態系統中最重要的生產者，其擔負著為整個生態系統中提供能量和有機物的重任，在生態系統的物質循環和能量流動上也處在不可替代的位置，在人類的日常生活中時時刻刻不可或缺。因此，植物的光合作用一直就是人們研究的重點，對于中學生來說，如何區分總光合與凈光合也是一個重點和難點。本文將從細胞結構、坐標曲線和概念描述三個方面來幫助學生理解總光合和凈光合（如圖1）。

一、從結構上區分總光合與凈光合

我們可以用下面三個圖來進行說明。圖2表示的僅僅是葉綠體的活動，這就是總光合（可以用二氧化碳、氧氣和葡萄糖等物質的量的變化來表示），即該細胞的總光合的量為m。圖3表示的僅僅是線粒體的活動，這就是細胞呼吸的強度，用n表示。圖4表示的是整個細胞最終與外界發生的氣體交換值，這就是凈光合，用M表示。

現在我們從一個細胞的完整結構上（圖5—圖8）來分析總光合、凈光合和呼吸，并判斷光合和呼吸的強弱。

圖5可表示黑暗下，沒有光合，只有呼吸。細胞的總光合=0，呼吸=M，凈光合=總光合-呼吸=-M。細胞表現為從外界吸收氧氣，放出二氧化碳。

圖6表示總光合=m，呼吸=m，即總光合=呼吸，凈光合=總光合-呼吸=0。此時細胞與外界的氣體交換量為0 。

圖7可表示光照較強，總光合=M+m，呼吸=m，即總光合> 呼吸。凈光合=總光合-呼吸=M。細胞表現為從外界吸收二氧化碳，放出氧氣。

圖8可表示光照較弱，總光合=m，呼吸=M+m，即總光合< 呼吸。凈光合=總光合-呼吸=-M。細胞表現為從外界吸收二氧化碳，放出氧氣。

二、從坐標曲線上區分總光合與凈光合

曲線圖的特點是能反映數據變化的趨勢和一些特定點的生物學含義，所以在更多的情況下人們會繪制曲線圖來描述一些生物量的變化規律，能讀懂曲線是高中生物學素養的基本要求。

例如，在下面兩圖所示光照強度下，縱坐標所示數據都是30單位，那么它們到底表示的是總光合還凈光合呢？這就要參照曲線與縱坐標的交點位置，如果交點為0，則為總光合。例如圖9表示該植物光照強度為Q時，其總光合作用強度為30單位。如果交點為負數，則為凈光合，例如，圖10中光照強度為2.5千勒克斯司對應縱坐標30就為凈光合，要算總光合的話還得加上各自的呼吸數據，例如，較粗的實線代表的植物的呼吸為10，較細的實線代表的植物的呼吸為20，所以他們的總光合分別為40和50。

三、從概念上區分總光合與凈光合

有些材料中沒有細胞圖解和曲線圖，只是一些語言描述，這樣，我們就要從中判斷是總光合還是真光合。其表示方法通常使用下列表格中的一些概念。

三個方面，結構是基礎，一切生命活動都是發生在一定的細胞結構上，無論是坐標曲線還是概念描述都是對細胞結構上所發生的生命現象的反映。在這個問題上，結構決定一切。所以當材料中同時出現細胞結構、坐標曲線和概念描述，且相互矛盾時，應遵循細胞結構優先于坐標曲線，坐標曲線優先于概念描述。特殊情況還得綜合考慮，如概念的前面特別強調“光合作用”，則往往是指的總光合。

四、例題分析

例如，圖11表示某綠色植物不同溫度（15℃和25℃）下光照強度和氧氣釋放速率的關系。請據回答：

若圖12表示的是該綠色植物的氧氣釋放量時，則應當是光照強度為_____千勒克司時的測定值；若圖12表示的是植物進行光合作用制造的氧氣時，則應當是在光照強度為_____千勒克司下的測定值。

解析：（1）明確總光合與凈光合的區別。因為圖11中曲線與縱坐標交點為負數，所以圖11中直接讀數為凈光合。

（2）再從圖12中讀出氧氣量，例如25℃（兩個溫度任取一個即可，最終結果一樣）時每小時氧氣量為50 mL。（見圖13）

（3）按照設問要求，當圖12表示氧氣釋放量速率（即凈光合）為50mL/小時時，在圖11中讀出對應的光照強度——因圖11本身直接讀數為凈光合速率，所以直接讀出的50mL/小時對應的光照強度4千勒克斯即可。（見圖14）

（4）當圖12表示光合作用制造的氧氣速率（即總光合）為50mL/小時時，在圖11中讀出對應的光照強度——因圖11本身直接讀數為凈光合，需要先把總光合速率轉化成凈光合速率（凈光合=總光合-呼吸=50-20=30），再從圖11中讀出凈光合速率為30mL/小時對應的光照強度2.5千勒克斯即可。（見圖15）endprint