建立方程等量關系解決有關光合計算難題

劉寶

摘要：本文通過對一經典試題分析，依據方程等量關系有效解決光合速率和呼吸速率有關的計算，避免混淆總光合速率和凈光合速率的情況出現.

關鍵詞：光合速率；呼吸速率；計算；方程等量關系

在光合速率和呼吸速率的有關計算中，如綠葉圓片的稱干重實驗或黑白瓶實驗中，有時會出現總光合速率與凈光合速率相混淆的情況，極易出錯.如果建立方程等量關系來分析計算，問題就會變得簡單多了.

學生一定要明確總光合速率、凈光合速率、呼吸速率之間的關系和常用表示方法（如表1）.

才能更快速的建立方程等量關系：（1）總光合速率=凈光合速率+呼吸速率；（2）有機物制造速率=有機物積累速率+有機物消耗速率；（3）CO2固定速率=CO2吸收速率+黑暗中CO2釋放速率；（4）O2產生速率=O2釋放速率+黑暗中O2吸收速率.

例1將同一菠菜葉片用打孔器打成葉圓片若干，分組進行如下實驗.已知葉片實驗前，在不同溫度下分別暗處理1h，測其質量變化，在立即光照1h（光照強度相同），再測其質量變化，得到如下結果：

解析分析題意可知，葉圓片在2h中只進行了1h光合作用，而呼吸作用應該為2h；暗處理后的質量變化=1h呼吸作用消耗有機物的量，光照后與暗處理前質量變化=1h光合作用制造有機物的量—2h呼吸作用消耗有機物的量（即：1h光合作用制造有機物的量=光照后與暗處理前質量變化+1h呼吸作用消耗有機物的量×2）；這兩個方程等量關系建立好以后，題目就迎刃而解了：（1）27℃時總光合速率=（3+1×2）mg/h=5，凈光合速率=5-1=4mg/h；（2）28℃時總光合速率=（3+2×2）mg/h=7mg/h，凈光合速率=7-2=5mg/h；（3）29℃時總光合速率=（3+3×2）mg/h=9mg/h，凈光合速率=9-3=6mg/h；（4）30℃時總光合速率=（1+1×2）mg/h=3mg/h，凈光合速率=3-1=2mg/h（如表3）

29℃時總光合速率最大，故參與光合作用的酶的最適溫度為29℃，30℃時葉片總光合速率為3mg/h，凈光合速率為2mg/h.

例2某同學欲測定植物葉片葉綠體的光合速率，做如圖所示實驗：在葉柄基部作環剝處理（僅限制葉片有機物的輸入和輸出），于不同時間分別在同一葉片上陸續取下面積為1cm2的葉圓片烘干后稱其重量，測得葉片的光合作用速率=（3y-2z-x）/6g·cm2h-l（不考慮取葉圓片后對葉生理活動的影響和溫度微小變化對葉生理活動的影響）.則M處的實驗條件是（）

A.午4時后在陽光下照射3小時再遮光3小時

B.下午4時后將整個實驗裝置遮光6小時

C.下午4時后在陽光下照射6小時

D.下午4時后將整個實驗裝置遮光3小時

答案D

解析起始干重為上午10時移走時的葉圓片干重x克，從上午10時到下午4時，葉片在這6小時內既進行光合作用，又進行呼吸作用，所以下午4時移走的葉圓片干重y 克減去上午10時移走時的葉圓片干重x克的差值，就等于該葉圓片凈光合作用干物質量：（y-x）克. 若要求出呼吸作用干物質量，應將葉片遮光處理，先假設葉片遮光處理為M小時后干重為z克， 下午4時移走的葉圓片干重y 克減去葉片遮光處理M小時后的干重z克差值，就是呼吸作用干物質量：（y-z）克. 已知：測得葉片的葉綠體光合作用速率=（3y-2z-x）/6 g·cm2h-1 ， 據真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率，得出：（3y-2z-x）/6 = （y-x）/ 6 + （y-z）/M ，計算出M = 3小時 ，故D正確.

總之，在光合計算有關題目中應通過各種途徑培養學生建模思想，啟發、引導學生從題意中尋找方程等量關系，提高學生分析問題和解決問題的能力和初步的建構數學模型的能力，形成良好的解題習慣.endprint