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,第3课时光合作用的原理和应用（2）,【教师用书备用】黄大贵是一个农民，家里有5亩土地，都种上了油菜，油菜开花了，金黄色的油菜花漂亮极了，引来了大量的蜜蜂采蜜，一群高中生经过他的油菜地，也为这美景所吸引，停下脚步观察漂亮的油菜花及在花间忙于采蜜的蜜蜂。问题探究：假如你是一个农民，同样给你5亩土地进行农业生产，从理论上提出，采取什么措施才能获得更大的收成？提示：选取经济效益高的植物品种进行种植；利用轮作、间作、套种延长光合作用时间；合理密植；控制好光照、二氧化碳浓度、温度；合理施肥、合理灌溉等。,思维激活：进行植物温室栽培时，适量燃烧柴草或放一些干冰，能够增产的原因是什么？提示：CO2是光合作用的原料，适量燃烧柴草或放一些干冰能增加CO2浓度，增强光合作用强度，合成有机物增多，使作物增产。,一、环境因素对光合作用强度的影响及应用1.光合作用强度的表示方法（1）单位时间内光合作用产生糖类的量。（2）单位时间内光合作用吸收CO2的量。（3）单位时间内光合作用释放O2的量。（4）净光合速率和真正光合速率的关系,在不考虑光照强度对呼吸速率影响的情况下，OA段代表植物呼吸速率，OD段表示植物净光合速率，OA+OD段表示真正光合速率，它们的关系为：真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。,2.影响光合作用的因素（1）光合速率与光照强度的关系（如图）曲线分析：A点，光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，其单位时间内释放的CO2量，可表示此时的细胞呼吸速率。AB段，表明随光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，因为有一部分用于光合作用；到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合速率=细胞呼吸速率，称B点为光补偿点（植物白天光照强度应在光补偿点以上，植物才能正常生长）。BC段，表明随着光照强度不断加强，光合速率不断增大，到C点以后不再加强了。C点为光饱和点。,应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如上图虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的配置、合理采伐、冬季温室栽培等都与光补偿点有关。,（2）光合面积（如下图所示）曲线分析：OA：随叶面积指数的不断增大，光合作用实际量不断增大。A点：为光合作用面积的饱和点。随叶面积指数的增大，光合作用不再增加，原因是叶片相互遮挡。OB：干物质量随叶面积增加而增加。BC：由于A点以后，光合作用不再增加，但叶片的呼吸量随叶面积指数的增大而增加，所以干物质积累量降低。应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水,避免徒长，合理密植。,（3）CO2浓度、含水量及矿质元素（如下图所示）曲线分析：OA：CO2和水是光合作用的原料，矿质元素直接或间接影响光合作用。在一定范围内，CO2、水和矿质元素越多，光合作用速率越快。A点：即CO2、水、矿质元素达到饱和时，就不再增加了。,应用：a.“正其行，通其风”，温室内充CO2，即提高CO2浓度，增加产量的方法。b.合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成速率，增加光合作用速率。c.施用有机肥后，经土壤微生物分解后，既可为植物补充CO2，又可为植物提供各种矿质元素。,（4）温度（如下图所示）曲线分析：光合作用是在酶催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在1035下正常进行光合作用，其中AB段（1035）随温度的升高而逐渐加强，B点（35）以上酶活性下降，光合作用开始下降，50左右光合作用完全停止。应用：冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。,（5）叶龄（如下图所示）曲线分析：OA：为幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断增加。AB：为壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。BC：为老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据其原理，可降低其细胞呼吸消耗有机物。,【例1】下图为某植物光合作用速率与环境因素之间的关系，请据图回答：（1）甲图表示在光弱的情况下，光合作用随_的增加成正比例增加，这种情况下，可以认为此时影响光合作用的过程是_阶段。（2）从图甲可见，光照强度超过某一值时，光合作用的速率不再增强，且有稳定发展的趋势，这种变化主要决定于_，此时光合作用的_阶段受到限制。（3）图乙中C点表示光照强度为B时，植物生长的_，出现CD段的原因是_。,（4）请在图甲中绘制50时植物光合作用速率变化的曲线。（5）根据图甲，在图乙绘制光照强度为A时，不同温度下光合作用速率变化曲线。思维点拨：本题主要考查光照强度和温度对光合作用速率的影响，解决此题关键是正确分析图示，甲图中，曲线达到平行前，影响光合速率的主要因子是光照强度，如A点，而在达到平行后，光照强度不再是影响因子，而是其他因子，如温度、CO2浓度等。,解析：由甲图可以看出，光照弱时，光合速率随光照强度的增加而上升，此时外界条件主要影响光反应，而与温度无关。而当光照强度超过某一值时，温度又成了限制因素。由图乙可以看出，在50时光合速率大于20而小于30，可在图甲中相应画出，由图甲看出，在光照强度为A时，光合速率与温度变化无关，可在图乙中相应画出。答案：（1）光照强度光反应（2）温度暗反应（3）最适温度温度升高导致酶活性降低，光合作用速率降低（4）如图甲（5）如图乙,【例2】光合作用和化能合成作用的相同之处是（）A.都以太阳能作为能源B.都需要环境中的物质氧化释放的能量C.都可以将无机物转变为有机物D.都是高等生物的代谢类型思维点拨：本题主要考查光合作用与化能合成作用的异同点。解决本题关键是明确：二者能量的来源分别是什么；二者物质转化的反应物和产物分别是什么。解析：光合作用是绿色植物利用光能把CO2和H2O转化为有机物的过程，化能合成作用是某些微生物利用环境中的物质氧化释放的化学能，把CO2和H2O转变成有机物的过程，两者的不同点是，前者利用的能量是光能，后者利用的是化学能，两者的相同点都是把无机物转变为有机物，从生物类型来看，前者是所有绿色植物都能进行的，而后者只有低等生物硝化细菌等微生物才能进行。答案：C。,探究环境因素对光合作用强度的影响1.实验原理：叶片在正常情况下，组织细胞间隙中充满空气，可采取真空渗入法，即排除间隙内的空气，充以水分，使叶片沉于水中，然后在光合作用的过程中，利用不断产生的氧气在细胞间隙中的积累，致使下沉的叶片又逐渐上浮。,【一显身手】为验证光质（不同波长的光）对衣藻光合作用强度的影响，假设衣藻在不同光照下，细胞呼吸强度相同，现提供如下材料：红、绿、白三种颜色的40W灯泡数个，试管数支、足量衣藻、pH试纸、石蜡油、清水。请你完成如图所示的实验设计并回答有关问题。（1）实验步骤：按上图所示组装好实验装置，放在20的环境中进行实验。_。_。用pH试纸测溶液pH的变化。,（2）预测结果及结果分析预测结果：_。结果分析：_。（3）假设衣藻进行光合作用的最适宜温度为35左右，在不改变实验方法和材料的情况下，要提高实验效果，可_。解析：在设计实验时，要遵循单一变量原则和对照原则，在设计对照时，本题可利用三种光照射相互对照，除光质（自变量）不同外，其他条件应完全相同，CO2溶于水生成碳酸，故可用pH大小作为光合作用强度的测定指标，绿光下光合作用最弱，而三组装置中衣藻的细胞呼吸强度相同，故绿光照射的装置中，有更多的CO2溶于水生成碳酸，pH最低，同理可得出，白光下pH最高，红光下pH介于二者之间。本题假设衣藻进行光合作用的最适宜温度在35左右，而实验装置所处环境温度为20，故若要提高实验效果，可适当提高温度。,答案：（1）将衣藻分成等量的3份，分别放入3支编号不同的试管中，并加入等量清水将3种灯泡在同一水平面上距试管相等距离的位置照射相同的时间（2）绿光照射下pH最低，红光下稍高，白光下最高衣藻在不同光照下光合作用强度不同，而细胞呼吸强度相同，故在绿光下，将有更多CO2溶于水生成碳酸，pH最低；白光是一种复合光，光合作用强度最高，pH最高，红光则位于二者之间（3）适当提高温度,
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