影响光合作用的环境因素及相关实验探究 (共106张PPT)

解析：(1)由图可知，当CO2浓度为a时，高光强下对应的净 光合速率为0。CO2浓度在a～b之间时，三条曲线均呈上升趋 势。(2)由图可知，CO2浓度大于c时，B、C两条曲线均不再上 升，说明CO2已不是限制净光合速率的因素。CO2浓度相同时， 净光合速率的大小为：高光强＞中光强＞低光强，故此时的限 制因素是光强。(3)净光合速率为0时，植物光合作用强度与呼 吸作用强度相等；低于0时，则呼吸作用强度大于光合作用强 度。(4)题图曲线反映了光强和CO2浓度对植物真正光合作用速 率的影响，故温室中若要提高该种植物的产量，应考虑提高 CO2浓度和增强光强。
解析：(1)甲组在a点条件下，增加光照强度，光合作用强度 继续增加，故光合作用的限制因子是光照强度。(2)甲组在b点 条件下，增加光照强度、光合作用强度不再继续增加，说明光 照强度不再是光合作用的限制因子，要增加光合作用强度，需 增加光合作用原料，而O2是光合作用产物，CO2才是光合作用 的原料，故应该增加CO2浓度。(3)个体的表现型受遗传因素与 环境因素共同影响。若乙组的光合作用强度变化受遗传因素影 响，则在甲组的光照条件下，乙组的子代光合作用强度随光照 强度变化情况应与甲组不同，此与题干矛盾，故可排除遗传因 素影响，因此乙组光合作用强度的变化应由环境因素(即低光照) 引起，并非遗传物质改变所致。
考向二 其他因素对光合速率的影响 4．(2016· 四川卷，5)三倍体西瓜由于含糖量高且无籽，备 受人们青睐。下图是三倍体西瓜叶片净光合速率(Pn，以CO2吸 收速率表示)与胞间CO2浓度(Ci)的日变化曲线，以下分析正确 的是( )
A．与11：00时相比，13：00时叶绿体中合成C3的速率相 对较高 B．14：00后叶片的Pn下降，导致植株积累有机物的量开 始减少 C．17：00后叶片的Ci快速上升，导致叶片暗反应速率远高 于光反应速率 D．叶片的Pn先后两次下降，主要限制因素分别是CO2浓度 和光照强度
①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 该因子的不断加强，光合速率不断提高。 Q点：横坐标所表示的因子不再影响光合速率，要想提高 光合速率，可适当提高图中的其他因子。
②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浓度，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。
可通过所构成的 与光合作用相关 必需 的化合物，对光 矿质 合作用产生直接 元素 或间接影响(如K＋ 可影响光合产物 的运输和积累)
①合理施肥促进 叶面积增大，提 高酶合成速率， 加快光合作用速 率②施用有机 肥，有机肥被微 生物分解后既可 补充CO2又可提供 各种矿质元素
(2)多因子对光合速率的影响
(1)据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的 光照强度。 限制因子是________ (2)b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考 虑的措施是提高________( CO2浓度 填“CO2浓度”或“O2浓度”)。 (3)播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条 件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强 度，得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步 乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照 结论是______________________________________________ 。 引起的，而非遗传物质的改变造成的
考点聚焦· 核心突破 考点一 影响光合作用的因素及在生产上的应用(5年28考) 一、光合作用强度 1．含义：植物在单位时间内通过光合作用制造的糖类的数 量。 2．两种表示方法 (1)一定时间内原料的消耗量。 (2)一定时间内产物的生成量。
二、影响光合作用的因素 1．内部因素 (1)与植物自身的遗传特性(如植物品种不同)有关，以阴生 植物、阳生植物为例：如下图所示。
解析：与11：00相比，13：00时Ci低，CO2固定减弱，C3合 成速率相对较低，A错误；14：00后Pn下降，有机物的合成速 率下降，但有机物仍有积累，B错误；17：00后叶片的Ci快速上 升是光合速率小于呼吸速率的缘故，此时光照减弱导致光反应 速率下降，产生的[H]和ATP减少，暗反应速率也下降，使形成 的速率差别很大，光反应与暗反应相互制约，C错误；叶片的 Pn先后两次下降，第一次是气孔关闭，CO2浓度下降引起，第 二次是光照强度减弱引起光反应速率降低导致的，D正确。 答案：D
①大田中增加空 气流动，以增加 二氧 影响暗反应阶 CO2浓度，如“正 化碳 段，制约C3的生 其行，通其 大气中CO2浓度过 风”②温室中可 浓度 成 低时(OA段)植物 增施有机肥，以 无法进行光合作 增大CO2浓度 用
通过影响酶活性 进而影响光合作 温度 用(主要制约暗反 应)
①大田中适时播 种 ②温室中，增加 昼夜温差，保证 植物有机物的积 累
考向一 光照强度、CO2浓度等因素对光合作用强度的影响 1．(2016· 全国课标卷Ⅰ，30)为了探究生长条件对植物光合 作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两 组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光 照，其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后，测定两组植 株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面 积吸收CO2的量)，光合作用强度随光照强度的变化趋势如下图 所示。回答下列问题：
外部因素1单因子变量对光合作用影响的曲线分析因素原理图像应用光照强度影响光反应阶段制约atp及nadph的产生进而制约暗反应欲使植物生长必须使光照强度大于光补偿点温室大棚适当提高光照强度可以提高光合作用速二氧化碳浓度影响暗反应阶段制约c浓度过低时oa段植物无法进行光合作大田中增加空气流动以增加co风温室中可增施有机肥以增大co浓度温度通过影响酶活性进而影响光合作用主要制约暗反温室中增加昼夜温差保证植物有机物的积必需矿质元素可通过所构成的与光合作用相关的化合物对光合作用产生直接或间接影响如k可影响光合产物的运输和积累合理施肥促进叶面积增大提高酶合成速率加快光合作用速率施用有机肥有机肥被微生物分解后既可补充co又可提供各种矿质元素2多因子对光合速率的影响曲线分析
2．(2015· 全国卷Ⅰ，29)为了探究不同光照处理对植物光合 作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了 A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度 等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135 s，处理 结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验 结果如下： A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相 对含量为50%。 B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和 黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。
C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和 黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为 94%。 D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量 为100%。
回答下列问题： 高于 填 (1)单位光照时间内，C 组植物合成有机物的量________( “高于”、“等于”或“低于”)D 组植物合成有机物的量，依 C 组只用了 D 组一半的光照时间， 其光合作用产物的相 据是______________________________________ ； 对含量却是 D 组的 94% C 组和 D 组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要 ________ 光照 ，这些反应发生的部位是叶绿体的________ 基质 。 光照和黑暗交替频率 (2)A、B、C 三组处理相比，随着__________________ 的增 ATP 和还原型辅酶Ⅱ 加， 使光下产生的________________________ 能够及时利用与及 时再生，从而提高了光合作用中 CO2 的同化量。
[题后反思] 各种环境因子对植物光合作用并不是单独地发挥作用，而 是综合起作用。但各种因子的作用并不是同等重要的，其中起 主要作用的因子为关键因子，因此在分析相关问题时，应抓关 键因子。 在分析多因子对光合作用的影响时，首先要识别坐标中有 几个因子，它们是如何影响代谢过程的，更重要的是，能对多 条曲线进行对比，通过对比说明问题。对比时，要注意单一变 量原则，即能对比的两条曲线之间只有一个因子不同。
回答下列问题： (1)根据本实验结果，可以推测中午时对小麦光合速率影响 相对湿度，依据是 较大的环境因素是________ __________________________________________________ 相同温度条件下，相对湿度改变时，光合速率变化较大 ； 并可推测，________( 增加 填“增加”或“降低”)麦田环境的相 对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。 (2)在实验组中，若适当提高第________ 四 组的环境温度能提 高小麦的光合速率， 该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度 其原因是________ 。 (3)小麦叶片气孔开放时，CO2进入叶肉细胞的过程 不需要 填“需要”或“不需要”)载体蛋白，________( 不需要 填 ________( “需要”或“不需要”)消耗ATP。
(2)植物叶片的叶龄、叶面积指数、叶绿素含量及酶等也会 影响光合作用，如下图所示。
2．外部因素 (1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析 因素 原理 图像
应用
影响光反应阶 光照 段，制约ATP及 强度 NADPH的产生， 进而制约暗反应 欲使植物生长， 必须使光照强度 大于光补偿点
温室大棚适当提 高光照强度可以 提高光合作用速率
解析：(1)根据本实验结果可知，相同温度条件下，小麦光 合速率随相对湿度的增加而明显加快，但相对湿度相同时，小 麦光合速率随温度的变化不明显，由此可推知中午时对小麦光 合作用速率影响较大的环境因素是相对湿度；并可推测，增加 麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。(2) 比较实验组二、三、四可知小麦光合速率在31 ° C时高于另两 组，由此推知，小麦光合作用的最适温度在31℃左右，而第四 组的25℃还远低于最适温度，所以在实验组中，若适当提高第 四组的环境温度能提高小麦的光合速率。(3)CO2是以自由扩散 方式进入叶肉细胞的，所以该过程不需要载体蛋白，也不需要 消耗ATP。
模拟题组——预趋势 题组一 影响光合作用因素的模型分析 1．(2017· 齐鲁名校联考)科学家研究CO2浓度、光照强度和 温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如下图所 示。请据图判断下列叙述不正确的是( )
解析：(1)光合作用的过程分为光反应和暗反应。一般情况 下，光反应的速率比暗反应快，持续光照，光反应产生的大量的 [H]和 ATP 不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速 率， 降低了光能的利用率， 若光照和黑暗间隔 3.75 ms 交替进行， 有利于充分利用光反应的产物，从而提高了对光能的利用率，同 时 C 组叶片只进行了 D 组一半光照时间，光合作用产物相对含 量就已经达到 94%。故在单位时间内，C 组有机物合成量高于 D 组。通过 C 组和 D 组比较，光合作用中存在不需要光可进行的 反应，其场所为叶绿体基质。(2)本实验的自变量为光照和黑暗 交替频率，随着交替频率增加，光反应产生的 ATP 和还原型辅 酶Ⅱ能及时被暗反应消耗并及时再生，提高了光合作用效率。
5．(2016· 全国课标卷Ⅲ，29)为了探究某地夏日晴天中午时气温 和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响，某研究小组将生长状态一 致的A品种小麦植株分为5组，1组在田间生长作为对照组，另4组在 人工气候室中生长作为实验组，并保持其光照和CO2浓度等条件与对 照组相同，与中午12：30测定各组叶片的光合速率，各组实验处理及 结果如下表所示：
3．(2014· 课标卷，29)某植物净光合速率的变化趋势如图所 示。据图回答下列问题。
(1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为 A、B和C 表示了净光 ________ 。CO2浓度在a～b之间时，曲线________ 0 合速率随CO2浓度的增高而增高。
(2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增 光强 。 加，限制其增加的环境因素是________ (3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植 大于 填“大于”、“等于”或 物呼吸作用产生的CO2量________( “小于”)光合作用吸收的CO2量。 (4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施 来提高该种植物的产量，还应该同时考虑________ 光强 这一因素的 影响，并采取相应措施。