内容正文:
《植物生理--光合作用》典型问题分析及方法点拨
一、本专题内容在高考中的地位
2022年:以密闭容器中的CO2含量变化为情境,考查影响植物光合作用的因素及光合作用与呼吸作用的关系。(第2题,6分)
2021年:以干旱地区具特殊生理功能植物的光合作用为情境,考查该类植物的光合作用特点(晚上气孔打开,白天气孔关闭),且结合实验设计考查实验探究能力。(第29题,11分)
2020年:以农业生产中常见的耕作措施(间作、中耕除草、施肥等)为情境,考查矿质元素、光照强度对光合作用的影响。(第30题,10分)
2019年:考查光合作用产物的合成需要水、矿质元素、空气的参与即影响光合作用的诸多因素。(第3题,6分)
2018年:考查阴生植物和阳生植物光合作用对光照强度的响应特点合理进行作物套种、光合午休的原因及合理密植对作物产量的影响。(第30题,9分)
(一)外因(影响原理)
1、光
(1)光强、光波长:光是光合作用的必要条件,且光合色素对不同波长的光吸收有差异。
(2)光照方式:包括连续光照和间歇光照。光反应和暗反应是在不同酶的催化作用下相对独立进行,由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的,因此在一般情况下,光反应的速率比暗反应的速率快。持续光照,光反应产生的大量的ATP和[H]不能被暗反应及时消耗掉,暗反应限制了光合作用的速率,降低了光能的利用率;间歇光照即光照、黑暗交替进行,则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的ATP和[H] ,且交替频率越高,越能提高了光能的利用率。
2、CO2浓度: CO2暗反应的原料,适当提高CO2浓度可以提高光合作用强度,自然情况下,植物处在CO2 饥饿状态。
二、影响光合作用因素的知识解读
(1)直接影响:水分是光合作用的原料之一,但这种影响往往比较小,因为植物所吸收的水分只有1%用于光合作用,而其他的99%都是以蒸腾作用的形式散失了。
(2)间接影响:土壤干旱会导致叶片气孔导度下降,一般会导致胞间CO2含量下降,从而导致光合速率下降。如南方夏季作物中午12点左右出现“光合午休”的原因是:温度过高,蒸腾作用强,气孔关闭,胞间CO2浓度降低,光合作用下降。
4、矿质元素的供给:许多矿质元素参与了光合作用过程中相关化合物的合成,K还参与了光合产物的运输。
5、温度:通过影响酶的活性来影响光合作用,且主要是影响暗反应。
3、水:
1、光合产物的积累:产物的积累会抑制光合作用的进行。
2、植物的不同生长期:不同生长期,叶肉细胞中色素含量、酶的数量、活性等均有差别。
3、叶绿体数量、位置及分布、叶绿体中基粒的数量、叶绿素的含量、酶的含量、ADP的含量、C5的含量等
(二)内因(影响原理)
提示:在问题中常常考查多因素对植物光合作用的影响。
例析1、下图表示当影响光合作用的因素X、Y和Z变化时,光合作用合成量和光强度的关系。
(1)图中X1、X2、X3的差异是由于某种原因 直接影响了光合作用的 所导致。要提高大棚作物的光合作用合成量,由X3增加为X1,最常采取的简便而有效的措施是 。
二氧化碳或温度
暗反应或光反应和暗反应
施放干冰等措施增加二氧化碳浓度或适当升温
(三)实例应用:
1、光质(光的波长)、温度、CO2浓度等对植物光合作用的影响
(2)图中Y1、Y2、Y3的差异是由于 直接影响了光合作用的 所致,若要提高大棚作物的光合作用合成量应该选择 (光强相同的白光、光强相同的单色光如红光)。
(3)图中Z1、Z2、Z3的差异表现在光合作用中 反应的不同,如果Z因素代表植物生长发育期,则代表幼苗期、营养生长和现蕾开花期的曲线依次是 。
光的波长
光反应
光反应和暗
Z3、Z2、Z1
光强相同的单色光
1、在光照(温度很低或CO2浓度很低)很弱的情况下,CO2浓度(光强和温度)对光合作用的影响很小,即该因素为限制因子(最小量因子)。
2、根据不同因素对光合作用的影响原理,准确找到某一特定情境下影响光合作用的关键因素。
方法点拨1:
据左图分析:m-n段和n-b段限制该植物光合速率的外因分别是:
CO2浓度、CO2浓度和光照强度
据右图分析:大棚蔬菜栽培,如果遇到连续阴雨天,为了避免减产,根据光照和温度对光合作用的影响原理分析,可采取的可行措施为:
适当降低白天的大棚温度,减少呼吸消耗或补充人工光照
例析2、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。分析曲线图并回答:
1、为什么7-10时的光合作用强度不断增强?
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