例析与光合作用相关的内外限制因素.doc

例析与光合作用相关的内外限制因素张 永 春光合作用是在植物有机体的内部和外部综合条件的适当配合下进行的。内外条件的改变一定会影响到光合作用强度的改变。在光合作用的进程中，一切影响与光合作用有关的生化反应的因素都可成为光合作用的限制因素。在诸多的内外影响因素中，限制因素往往是特定条件下起最直接、决定性的作用。1、与光合作用有关的内在限制因素内在限制因素主要包括叶绿体色素的种类和量、酶的种类、活性和量、ATP的量等。例1 实验证明矿质元素会直接或间接地影响光合作用。图1所示水稻叶片的氮、磷含量与光合作用速度的关系，请据图回答：水稻叶片的氮、磷含量与光合作用速度之间有何关系?根据光合作用的过程和原理，分析氮、磷两种元素是如何影响光合作用速度的？图1 水稻叶片氮、磷含量与光合作用速度关系解析 光合作用涉及到一系列参与光反应和暗反应的酶及能量物质ATP的利用。酶和ATP合成量不足，均会影响到光合作用的速度。在一定范围内，氮、磷的含量越多，光合作用的速度越快。缺磷会影响ATP的合成，从而影响光合作用的速度。缺氮会影响酶的合成，酶的缺乏会影响光合作用的速度。适量的氮可以促进植物枝繁叶茂，光合作用旺盛。(答案见下划线部分，以下同)例2 图2为夏天某晴天棉花叶片光合作用强度的变化过程曲线，请据图回答：图2 某天棉花叶片光合作用强度的变化过程图限制B点光合作用强度继续增加的主要内在因素是什么?限制BC段光合作用强度的主要外界因素是什么?DE段光合作用强度下降的主要外因是 ，致使在叶绿体中 上进行的光反应减弱，产生的 少，因而也影响了暗反应的进行。解析 本题考查影响光合作用的某些因素。据图2分析可知，上午10点左右，光照充足，气温适宜，叶片气孔张开，吸收CO2充足，因此光合作用强度达到一个高峰(B点)，故此时限制光合作用强度继续增加的因素主要是叶绿体内酶的量和活性；随后，光照强度继续增大，但气温过高，蒸腾作用较强，导致叶片气孔关闭，不能吸收CO2，光合作用缺乏原料，故此时限制光合作用强度的主要外界因素是CO2浓度；下午15点以后，光照强度逐渐减弱，致使在叶绿体中囊状结构(类囊体)上进行的光反应受阻，产生的NADPH和ATP减少，进而影响暗反应的进行，使有机物合成率逐渐降低，光合强度减弱。2 与光合作用有关的外界限制因素外在限制因素主要包括CO2的量和浓度、水、阳光、温度、必需的矿质元素等。例3 图3表示在不同条件下光合作用速度的变化曲线，试分析：图3 不同条件下光合作用速度变化曲线限制图中D点光合作用速度的主要外在限制因素是什么?C与B相比较，光合速度慢，则限制C点光合作用速度的主要外在限制因素是什么?A与B相比较，光合速度快，则限制B点光合作用速度的主要外在限制因素是什么?综上所述，限制光合作用速度的因素有什么?解析 据图分析可知，在D点，无论CO2是否充足、温度高低如何，其光合作用速度都相同，这说明限制该点光合作用速度的主要外在限制因素是光照强度；C点与B点相比较，光照强度相同，温度相同，而CO2浓度不同，因此限制C点光合作用速度的主要外在限制因素是CO2浓度；A点与B点相比较，CO2浓度相同，光照强度相同，而温度不同，因此限制该点光合作用速度的主要外在限制因素是温度。综上所述：限制光合作用速度的因素有光照强度、温度和CO2浓度。例4 图4为温度对植物光合作用和呼吸作用的影响，I为实际的光合速率；为呼吸速率，请据图回答问题：请在图上画出可测量出的光合作用速度(即表观光合作用速率)。图4 温度对植物光合作用和呼吸作用的影响这株植物重量的增加在 左右为最大，其原因是 。低温时光合速率降低的原因是。35时光合作用速率开始下降。50-60时完全停止，其原因是 。解析 表观光合作用速率=实际光合作用速率一呼吸作用速率，由图中数据分析可得出10、15、20、30的表观光合作用速率，画出曲线图(图5)。植物重量的增加由实际光合作用速率与呼吸作用速率差值决定，差值越大、重量增加越大，分析图中曲线可知20时，实际光合作用速率与呼吸作用速率差值最大。影响光合作用的因素酶、CO2浓度、光照等。温度低，酶活性降低，从而导致光合作用速率下降。温度过高，酶的活性降低甚至失活，加之气孔关闭，光合作用停止。3 正确理解内外限制因素的关系影响光合作用生理过程的因素有很多，既包括内因，也包括外因，两者在生理过程中共同起着作用。只是在某种特定情况下，两者的影响存在主次之分。在各种外界条件都满足的情况下，此时对生物的生命活动变化起决定性主导作用的影响因素主要来自内在限制因素，如例2的第问。同样，内在限制因素未充分利用或各种外界条件未达到最佳状态时，此时的影响因素主要为外界限制因素，如例2的第问、例3的第、问。事实上，外因不能独自发挥作用，往往需要通