内容正文:
第10讲 光合作用(Ⅱ)
素养目标
1.科学思维:分析影响光合作用因素的曲线模型,理解环境因素对光合作用的影响。
2.科学探究:通过探究光照强度对光合作用速率影响实验,培养学生实验设计和分析能力。
3.社会责任:应用影响光合作用的环境因素知识,指导农业生产。
考点一 影响光合作用的因素及应用
1.光合作用强度
2.影响光合作用强度的因素
[基础诊断]
1.在夏季晴朗中午,植物气孔关闭,光合作用强度下降。(√)
2.干旱初期植物光合速率降低主要是因为光反应原料水不足。(×)
3.农业生产中的“正其行,通其风”,目的是提高CO2浓度来提高光合作用强度。(√)
4.温度越高,酶活性越高,光合作用强度越大。(×)
5.光合作用中的产物和反应物中没有N、P等元素,因此土壤中的N、P等无机盐的含量对光合作用无影响。(×)
1.利用模型解读单因素对光合作用的影响(科学思维)
(1)光照强度
曲线模型
模型分析
曲线对应点
细胞生理活动
ATP产生场所
植物组织外观表现
图示
A点
只进行细胞呼吸,不进行光合作用
只在细胞质基质和线粒体
从外界吸收O2,向外界排出CO2
AB段(不含
A、B点)
呼吸量>光合量
细胞质基质、线粒体、叶绿体
从外界吸收O2,向外界排出CO2
B点
光合量=呼吸量
与外界不发生气体交换
B点之后
光合量>呼吸量
从外界吸收CO2,向外界释放O2。此时植物可更新空气
应用
①温室生产中,适当增强光照强度,以提高光合速率,使作物增产
②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,如图中虚线所示,间作套种农作物,可合理利用光能
(2)CO2浓度
原理
CO2影响暗反应阶段,制约C3的形成
曲线模型及分析
图1
图2
图1中A点表示CO2补偿点,即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度,图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点都表示CO2饱和点
应用
在农业生产上可以通过“正其行,通其风”,增施农家肥等增大CO2浓度,提高光合速率
(3)温度
原理
温度通过影响酶的活性影响光合作用
曲线模型
及分析
AB段:在B点之前,随着温度升高,光合速率增大
B点:酶的最适温度,光合速率最大
BC段:随着温度升高,酶的活性下降,光合速率减小,50 ℃左右光合速率几乎为零
应用
温室栽培植物时,白天调到光合作用最适温度,以提高光合速率;晚上适当降低温室内温度,以降低细胞呼吸速率,提高植物有机物的积累量
(4)矿质元素
曲线模型
原理
矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分,缺乏会影响光合作用的进行。例如,N是酶的组成元素,N、P是ATP的组成元素,Mg是叶绿素的组成元素等
曲线分析
应用
在一定浓度范围内,增大必需矿质元素的供应,可提高光合作用强度;但当超过一定浓度后,会因土壤溶液浓度过高,植物发生渗透失水而导致植物光合作用强度下降
在农业生产上,根据植物的需肥规律,适时、适量地增施肥料,可以提高光能利用率
2.利用模型解读光照、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用(科学思维)
常见曲线模型
图中:a.高CO2浓度 b.中CO2浓度 c.低CO2浓度 ①高光强 ②中光强 ③低光强
曲线分析
P点:限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随着因子的不断加强,光合速率不断提高
Q点:横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素,影响因素主要为各曲线所表示的因子(图1为温度,图2为CO2浓度,图3为光照强度)
应用
温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,增加光合酶的活性,提高光合速率,也可同时适当增加CO2,进一步提高光合速率;当温度适宜时,可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率
[问题驱动]
驱动目的一 以光合作用强度曲线图为载体考查科学思维中的模型解读
[案例1] 下图是夏季晴朗的白天,某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线并回答下列问题:(教材必修1 P106拓展题改编)
(1)图中显示,7~10时,光合作用强度不断增强,其原因是什么?
提示 在一定温度和CO2供应充足的情况下,光合作用强度是随着光照强度加强而增强。
(2)由上图可看出大约中午12时左右,光合作用强度明显减弱,其主要原因是什么?
提示 因此时温度很高,蒸腾作用很强,气孔大量关闭,CO2供应减少,导致光合作用强度明显减弱。
(3)为何14~17时的光合作用强度不断下降?
提示 14~17时光合作用强度不断下降是因为此时光照强度不断减弱。
[案例2] 哈密瓜盛产于新疆的哈密地区。在哈密地区农作物生长季节里,阳光充沛、昼夜温差大。分析回答:(教材必修1 P108思维拓展题改编)