第三課時(shí)影響光合作用的環(huán)境因素學(xué)習(xí)目標(biāo)1．分析影響光合作用的環(huán)境因素(重點(diǎn))。2.概述光合作用原理的實(shí)踐應(yīng)用(重難點(diǎn))。|基礎(chǔ)知識(shí)|一、影響光合作用的環(huán)境因素1．光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度低時(shí)，植物光合速率低。光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合速率變大；光照強(qiáng)度進(jìn)一步提高，光合速率增加幅度減?。还庹諒?qiáng)度超過某一定值時(shí)，光合速率不再增加。2．CO2的濃度CO2是光合作用的原料之一。在一定范圍內(nèi)，植物光合速率隨著CO2濃度的上升而增加，達(dá)到某一定值后，再增加CO2濃度，光合速率不再增加。3．溫度溫度影響酶活性，因而對(duì)光合速率也有明顯的影響。(1)不同植物光合作用的最適溫度不同，一般在25～30℃(2)低溫下植物光合速率變低的原因主要是酶活性降低。(3)高溫下光合速率變低的原因主要是高溫使植物失水過多，影響氣孔的開閉，減少了CO2進(jìn)入細(xì)胞的量。4．水和營(yíng)養(yǎng)元素會(huì)直接或間接地影響植物光合速率。(1)水是光合作用的原料，能直接影響植物光合速率；(2)氮素可以促進(jìn)葉片面積的增大和葉片數(shù)目的增多，從而增加光合面積，間接地影響植物光合速率。二、光合作用原理的應(yīng)用1．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高光能利用率的途徑：增加光照面積、延長(zhǎng)光照時(shí)間和增強(qiáng)光合作用效率等。(1)大田：套種、合理密植等措施充分吸收陽光以達(dá)到目的。(2)大棚：適當(dāng)延長(zhǎng)光照時(shí)間，提高CO2濃度和溫度以提高光合作用效率。(3)提供適合濃度的營(yíng)養(yǎng)元素，如施用含N、P、K、Mn、Zn元素的肥料。2．植物缺乏癥：缺乏光合作用必需的營(yíng)養(yǎng)元素時(shí)，植物葉片變黃、變小，或葉上有斑點(diǎn)、葉邊緣呈現(xiàn)燒焦?fàn)畹热狈Σ“Y。|自查自糾|判斷正誤：(1)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高光能利用率的措施包括增加光照面積，延長(zhǎng)光照時(shí)間和增強(qiáng)光合作用效率。()(2)施用含N、P、K、Mn、Zn等元素的肥料，可促進(jìn)光合作用效率的提高。()(3)大棚栽培不僅可適當(dāng)延長(zhǎng)光照時(shí)間，還可適當(dāng)提高CO2濃度和溫度，來提高光合作用效率。()(4)CO2濃度越大光合作用效率就越高。()(5)與夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照時(shí)間縮短。()答案(1)√(2)√(3)√(4)×(5)×|圖解圖說|★在光照條件下，綠色植物才能進(jìn)行光合作用，吸收CO2，放出O2；在無光照的時(shí)候，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，吸收O2，放出CO2。________________________________________________________________________________________________★缺水時(shí)氣孔關(guān)閉，影響CO2進(jìn)入葉肉細(xì)胞，從光合產(chǎn)物積累的角度分析，植物缺水導(dǎo)致光合產(chǎn)物輸出緩慢，使光合速率下降________________________________________________________________________________________________★大棚中增加CO2濃度提高作物光合作用效率________________________________________________________________________________________________探究點(diǎn)影響光合作用的環(huán)境因素1．根據(jù)光照強(qiáng)度與光合作用速率的關(guān)系圖像，試探討：(1)結(jié)合光合作用的過程，解釋出現(xiàn)以上曲線變化的原因。提示：光照是光合作用光反應(yīng)的條件，主要影響光反應(yīng)。光照強(qiáng)度增加，[H]和ATP濃度增大，增加光合作用速率，當(dāng)達(dá)到飽和點(diǎn)后，光合作用速率不再增加。(2)正常進(jìn)行光合作用的棉花植株，突然停止光照，其葉綠體內(nèi)的三碳化合物、五碳化合物的含量將發(fā)生怎樣的變化？為什么？提示：三碳化合物含量上升，五碳化合物含量下降。突然停止光照，光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP減少，使三碳化合物的還原速率降低，而由于二氧化碳濃度未發(fā)生變化，三碳化合物的生成速率未變，故三碳化合物的含量上升；五碳化合物的含量則下降。(3)結(jié)合光照強(qiáng)度與光合作用速率的關(guān)系曲線，分析生產(chǎn)中有哪些措施可以提高作物產(chǎn)量。提示：①延長(zhǎng)光合作用時(shí)間：通過輪作，延長(zhǎng)全年內(nèi)單位土地面積上綠色植物進(jìn)行光合作用的時(shí)間，提高有機(jī)物合成的時(shí)間，從而增加產(chǎn)量；②增加光合作用面積：合理密植，提高單位時(shí)間的光能利用率，從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量。2．根據(jù)CO2濃度與光合作用速率之間的關(guān)系圖像，試探討：(1)若為植物提供高濃度的CO2，其光合作用速率情況將會(huì)怎樣？提示：在CO2飽和點(diǎn)之前，增加CO2濃度，光合作用速率提高；在CO2飽和點(diǎn)之后，增加CO2濃度，光合作用速率不再增加。(2)正常進(jìn)行光合作用的棉花植株，突然停止CO2供應(yīng)，其葉綠體中三碳化合物和五碳化合物的含量將發(fā)生什么變化？為什么？提示：三碳化合物含量減少，五碳化合物含量增加。因?yàn)镃O2是暗反應(yīng)的原料，在暗反應(yīng)中，CO2和五碳化合物反應(yīng)生成三碳化合物，三碳化合物在光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP提供能量的條件下，被[H]還原為五碳化合物和糖類。由于停止CO2供應(yīng)時(shí)光照并未發(fā)生變化，所以CO2和五碳化合物的反應(yīng)停止，而三碳化合物的還原仍在繼續(xù)進(jìn)行，所以三碳化合物含量會(huì)減少，五碳化合物含量會(huì)增加。(3)結(jié)合CO2濃度與光合作用速率的關(guān)系曲線，分析在實(shí)際生產(chǎn)生活中如何提高作物產(chǎn)量。提示：“正其行，通其風(fēng)”或?qū)⑹卟舜笈锱c養(yǎng)雞棚等相連起來提高CO2濃度，提高植物光合作用速率，從而增加作物產(chǎn)量。3．結(jié)合溫度與光合作用速率之間的關(guān)系圖像，思考下列問題：(1)分析溫度對(duì)光合作用速率影響的實(shí)質(zhì)。提示：光合作用是在酶的催化下進(jìn)行的，溫度通過影響酶的活性而影響光合作用速率。(2)分析圖像中AB段、BC段的形成原因。提示：AB段表示隨溫度升高，酶的活性升高，光合作用速率逐漸增加，至B點(diǎn)時(shí)達(dá)到最大；B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度表示光合作用最適溫度；BC段表示隨溫度升高，酶的活性下降，甚至失活，光合作用速率快速下降，直至完全停止。(3)結(jié)合溫度與光合作用速率之間的關(guān)系圖像，分析該曲線在實(shí)際生產(chǎn)生活中有何應(yīng)用。提示：①冬天，溫室栽培可適當(dāng)提高溫度；夏天，溫室栽培又可適當(dāng)降低溫度。②白天適當(dāng)提高溫度，以提高光合作用速率，晚上適當(dāng)降低溫度，以降低細(xì)胞呼吸速率，保證植物有機(jī)物的積累。(4)如圖表示的是八月份某一晴天一晝夜中某植株CO2的吸收和釋放曲線，請(qǐng)根據(jù)曲線分析出現(xiàn)e點(diǎn)下降的原因？提示：e點(diǎn)時(shí)大約為中午，氣溫過高光照過強(qiáng)，蒸騰過強(qiáng)，葉片為保水而關(guān)閉氣孔，造成葉肉細(xì)胞中CO2過少，使光合作用速率下降。4．如圖是多因素對(duì)光合作用速率影響的變化趨勢(shì)圖，試分析P點(diǎn)前、P→Q點(diǎn)、Q點(diǎn)后分別影響光合作用速率的因素。提示：①P點(diǎn)前，限制光合作用速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因素，隨其因素的不斷加強(qiáng)，光合作用速率不斷提高。②P點(diǎn)到Q點(diǎn)之間，限制因素既有橫坐標(biāo)因素，也有其他因素。③Q點(diǎn)后，橫坐標(biāo)所表示的因素，不再是影響光合作用速率的因素，要想提高光合作用速率，可采取適當(dāng)提高圖示中其他因素的方法。1．光合作用速率(1)表示方法：通常用單位時(shí)間單位葉面積上的CO2固定量表示，或用O2、(CH2O)等產(chǎn)物的生成量來表示。(2)凈光合速率和真正光合速率①凈光合速率：即表觀光合作用速率，常用一定時(shí)間內(nèi)O2釋放量、CO2吸收量或有機(jī)物積累量來表示。②真正光合速率：即實(shí)際的光合作用速率，常用一定時(shí)間內(nèi)O2產(chǎn)生量、CO2固定量或有機(jī)物產(chǎn)生量來表示。③真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸消耗。2．光合作用曲線中的“午休”和“晴轉(zhuǎn)陰”現(xiàn)象(1)午休現(xiàn)象炎熱夏季的中午，外界環(huán)境溫度過高，植物的蒸騰作用過于旺盛，為減少水分散失，葉片氣孔關(guān)閉。同時(shí)，大氣中CO2進(jìn)入受阻，導(dǎo)致暗反應(yīng)減弱，合成有機(jī)物減少。(2)“晴轉(zhuǎn)陰”時(shí)影響光合作用的關(guān)鍵因素是光照強(qiáng)度，此時(shí)光照減弱，光合作用光反應(yīng)階段受到抑制，產(chǎn)生的[H]、ATP減少，影響了暗反應(yīng)，有機(jī)物的產(chǎn)量也減少。3．礦質(zhì)元素對(duì)光合作用速率的影響N、P、K等礦質(zhì)元素參與合成與光合作用有關(guān)的物質(zhì)，在一定范圍內(nèi)，增大礦質(zhì)元素的供應(yīng)量可提高光合作用速率，但當(dāng)超過一定濃度后，會(huì)因土壤溶液濃度過高而導(dǎo)致植物失水、萎蔫。4．外界環(huán)境驟變對(duì)光合作用中物質(zhì)含量的影響當(dāng)外界因素中光照強(qiáng)度、CO2濃度驟然變化時(shí)，短時(shí)間內(nèi)將直接影響光合作用過程中C3、C5、[H]、ATP及(CH2O)的生成量，進(jìn)而影響葉肉細(xì)胞中這些物質(zhì)的含量，總結(jié)規(guī)律如下：條件C3C5[H]和ATP(CH2O)合成量光照變?nèi)?，CO2供應(yīng)不變?cè)黾訙p少減少或沒有減少或沒有光照變強(qiáng)，CO2供應(yīng)不變減少增加增加增加光照不變，CO2濃度變小減少增加增加減少光照不變，CO2濃度變大增加減少減少增加外界條件驟變時(shí)光合作用中物質(zhì)變化的規(guī)律(1)C3的變化總是與C5、ATP和[H]的變化相反。(2)判斷此類問題的關(guān)鍵是先找出環(huán)境條件變化最先影響光反應(yīng)還是暗反應(yīng)階段，其次確定最先影響該階段中的哪一因素，然后再根據(jù)反應(yīng)過程確定其他物質(zhì)的變化?！纠咳鐖D為植物光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度變化的坐標(biāo)圖，下列敘述中不正確的是()A．A點(diǎn)葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器只有線粒體B．B點(diǎn)植物的光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等C．當(dāng)植物缺鎂時(shí)，B點(diǎn)將右移D．已知某植物光合作用和細(xì)胞呼吸的最適溫度分別為25℃和30℃，如果該圖表示該植物處于25℃環(huán)境中，則將溫度提高到30℃時(shí)，嘗試解答解析A點(diǎn)植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器只有線粒體；植物缺鎂時(shí)，若要使光合作用強(qiáng)度保持不變，則需增加光照強(qiáng)度，因此B點(diǎn)將右移；將溫度提高到30℃時(shí)，細(xì)胞呼吸加強(qiáng)，光合作用減弱，因此，A點(diǎn)上移，B點(diǎn)右移。答案D凈光合速率和總光合速率的判定方法(1)有“釋放量”、“吸收量”或“積累量”等詞語時(shí)，則為凈光合速率；如果有“消耗量”、“同化量”、“制造量”、“生產(chǎn)量”等詞語時(shí)，則為實(shí)際光合速率。(2)若為坐標(biāo)曲線形式，當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí)，CO2吸收值為0，即曲線的起點(diǎn)是坐標(biāo)原點(diǎn)，則該曲線表示總(真)光合速率；若CO2吸收值為負(fù)值，即曲線的起點(diǎn)在原點(diǎn)之下，則該曲線表示凈光合速率。(3)若所給數(shù)值為有光條件下綠色植物的測(cè)定值，則為凈光合速率。【跟蹤訓(xùn)練】根據(jù)圖中的曲線分析，在晴天，大田農(nóng)作物光合作用的主要限制因素是()A．光照強(qiáng)度 B．CO2濃度C．溫度 D．水分解析由圖可知當(dāng)光照充足時(shí)，CO2濃度不同會(huì)影響光合作用速率。答案B知識(shí)脈絡(luò)要點(diǎn)晨背1.光照強(qiáng)度通過影響植物的光反應(yīng)進(jìn)而影響光合速率。植物的光合速率在一定范圍內(nèi)隨著光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)，但當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)，光合速率不再隨著光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)。2.CO2是光合作用的原料，通過影響暗反應(yīng)來影響光合速率。植物的光合速率在一定范圍內(nèi)隨著CO2濃度的增加而增強(qiáng)，但當(dāng)CO2濃度達(dá)到一定值時(shí)，光合速率不再增強(qiáng)。3.溫度直接影響光合作用中有關(guān)酶的活性，對(duì)光合作用的影響很大。低溫時(shí)，植物酶促反應(yīng)速率下降，限制了光合作用的進(jìn)行；高溫時(shí)，葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的結(jié)構(gòu)會(huì)遭到破壞、葉綠體的酶發(fā)生鈍化、變性甚至遭到破壞。4.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上主要通過增加光照面積，延長(zhǎng)光照時(shí)間和增強(qiáng)光合作用效率等途徑提高光能利用率。1．番茄幼苗在缺鎂的培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時(shí)間后，與對(duì)照組相比，其葉片光合作用強(qiáng)度下降，原因是()A．光反應(yīng)強(qiáng)度升高，暗反應(yīng)強(qiáng)度降低B．光反應(yīng)強(qiáng)度降低，暗反應(yīng)強(qiáng)度降低C．光反應(yīng)強(qiáng)度不變，暗反應(yīng)強(qiáng)度降低D．光反應(yīng)強(qiáng)度降低，暗反應(yīng)強(qiáng)度不變解析鎂是葉綠素的組成成分，缺鎂會(huì)導(dǎo)致葉綠素缺少而使光反應(yīng)強(qiáng)度降低，進(jìn)而因[H]和ATP合成不足而使暗反應(yīng)強(qiáng)度降低。答案B2．用一水生植物做如圖所示的處理，不影響單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣泡數(shù)的是()A．玻璃容器的容積 B．臺(tái)燈與玻璃容器的距離C．溶于水中的CO2的量 D．水生植物的葉片數(shù)解析臺(tái)燈與玻璃容器的距離決定了光照強(qiáng)度，溶于水中的二氧化碳是光合作用的原料，水生植物葉片數(shù)目決定了葉綠體數(shù)目。答案A3．光照增強(qiáng)，光合作用增強(qiáng)，但在光照最強(qiáng)的夏季中午，由于氣孔關(guān)閉，光合作用不但不能繼續(xù)增強(qiáng)，反而下降，主要原因是()A．水分解產(chǎn)生的[H]的數(shù)量不足B．暗反應(yīng)過程中三碳化合物產(chǎn)生量不足C．葉綠體利用光能合成的ATP的數(shù)量不足D．水分含量減少解析夏季中午光照強(qiáng)度過大，葉片氣孔關(guān)閉，二氧化碳進(jìn)入葉片受阻，導(dǎo)致光合作用的暗反應(yīng)過程中三碳化合物產(chǎn)生量下降，使光合作用強(qiáng)度下降。答案B4．溫室栽培可不受季節(jié)、地域限制，為植物的生長(zhǎng)發(fā)育提供最適宜的條件，有利于提高作物