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(共43张PPT)
光合作用与能量转化（三）
光合作用强度
Photosynthetic intensity
6CO2 +12H2O C6H12O6+6H2O+6O2
光能
叶绿体
计算式
单位时间内______________、___________、______________。
有机物的产量
CO2的消耗量
O2的产生量
实验：探究环境因素对光合作用强度的影响
Experiment: Explore the influence of environmental factors on the intensity of photosynthesis
探究光照强弱对光合作用强度的影响
利用真空渗入法排除叶内细胞间隙的空气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小，而在细胞间积累，使原来下沉的叶片上浮。根据单位时间内圆形叶片上浮的数量，间接判断光合作用强弱。
一、实验原理
实验：探究环境因素对光合作用强度的影响
Experiment: Explore the influence of environmental factors on the intensity of photosynthesis
二、实验步骤
1.用打孔器打出大小相等的圆叶片若干片（避开叶的主脉）
实验：探究环境因素对光合作用强度的影响
Experiment: Explore the influence of environmental factors on the intensity of photosynthesis
二、实验步骤
2. 将圆形叶片置于注射器内，并让注射器吸入清水，待排出注射器内残留空气后，用手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞，使小
圆形叶片内的气体逸出。这一步骤可重复几次。
实验：探究环境因素对光合作用强度的影响
Experiment: Explore the influence of environmental factors on the intensity of photosynthesis
二、实验步骤
3.将内部气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。这样的叶片因为细胞间隙充满了水，所以全都沉到水底。
避免光合作用产生O2，使叶片上浮
4.取3只小烧杯，分别倒入20 mL富含二氧化碳的清水(事先可用口通过玻璃管向清水内吹气)。
实验：探究环境因素对光合作用强度的影响
Experiment: Explore the influence of environmental factors on the intensity of photosynthesis
二、实验步骤
5.分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片，然后分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照(3盏40W台灯分别向3个实验装置照射，光照强弱可通过调节台灯与实验装置间的距离来决定)。
光源会产生热量，导致温度不同，所以为了保证单一变量，应该加一个盛水玻璃柱，排除温度对实验结果的影响。
冷光源
实验：探究环境因素对光合作用强度的影响
Experiment: Explore the influence of environmental factors on the intensity of photosynthesis
二、实验步骤
6.观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。
三、实验记录
烧杯 光源 距离 光照强度 叶片上浮数量
1 40W 5cm 强
2 40W 30cm 中
3 40W 50cm 弱
四、实验结论
在一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增加而增强
实验：探究环境因素对光合作用强度的影响
Experiment: Explore the influence of environmental factors on the intensity of photosynthesis
实验：探究环境因素对光合作用强度的影响
Experiment: Explore the influence of environmental factors on the intensity of photosynthesis
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
建立模型 探究CO2和O2的变化情况（相对数量关系）
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
条件：__________
条件：__________
条件：__________
条件：__________
条件：__________
无光照
弱光照A
弱光照B
较强光照C
强光照D
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
B＞A
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
外部因素
内部因素
物种
叶龄
叶面积指数
光照强度
CO2浓度
温度
水
矿质元素
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
外部因素1：光照
光照强度
CO2吸收量
CO2释放量
A
B
C
A点：只呼吸不光合
光补
偿点
光饱
和点
O
c
b
O2
CO2
AB段：呼吸＞光合
B点：
BC段：光合＞呼吸
呼吸＝光合
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
外部因素1：光照
光照强度
CO2吸收量
CO2释放量
A
B
C
O
c
b
呼吸速率
净光合速率
总光合速率
O2的释放量
CO2的吸收量
有机物的积累、增加量
O2产生、制造量
CO2固定、同化、消耗量
有机物制造、产生、合成量
O2消耗量
CO2产生量
有机物消耗量
（表观光合速率）
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
外部因素1：光照
光照强度
CO2吸收量
CO2释放量
A
B
C
O
c
b
呼吸速率
净光合速率
总光合速率
有机物制造量 = 有机物积累量 +
呼吸有机物消耗量
总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率
O2产生量 = O2释放量 +
呼吸O2消耗量
CO2固定量 = CO2吸收量 +
呼吸CO2产生量
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
外部因素2：CO2浓度
CO2浓度
光合
作用强度
a
b
CO2启动点
CO2饱和点
B
A
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
外部因素2：CO2浓度
CO2吸收量
CO2释放量
CO2浓度
A
B
C
O
D
b
c
d
CO2启动点
CO2饱和点
CO2补偿点
净光合速率
总光合速率
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
外部因素2：CO2浓度
给某植物12小时光照，12小时黑暗处理，求一昼夜植物对CO2的吸收量。
1） V（CO2吸收）= a mg/h V（呼吸）= b mg/h
12a － 12b
2） V（CO2同化）= c mg/h V（呼吸）= b mg/h
12c － 24b
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
外部因素3：温度
温度
光合
速率
一定范围内，光合速率随温度升高而升高
超过最适温度，光合速率随温度升高而下降
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
外部因素4：水
C点：
时间
光合
作用强度
O
7 10 12 14 18
A
B
C
D
E
温度过高，为减少蒸腾作用，气孔关闭，CO2供应不足，光合速率下降，出现“午休”现象
光合＞呼吸
B、C、D三点，哪一点淀粉含量最多？
（D点）
盛夏
（教材P106 二、拓展题）
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
外部因素5：矿质元素
N：光合酶及ATP的重要组分
P： 类囊体膜和ATP的重要组分；
K：促进光合产物向贮藏器官运输
Mg：叶绿素的重要组分
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
内部因素1：物种
各种植物的光合速率变化
光合速率
光照强度
阴生苔藓
阴生草木
阳生草木
小麦
玉米
高粱
O
阳生植物：在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽或弱光条件下生长发育不良的植物。
阴生植物：在较弱的光照条件下能够生长良好的植物叫阴生植物。
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
内部因素2：叶龄
光合
作用强度
叶龄
幼
成熟
老
在一定范围内，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用强度不断增加
O
A
B
C
农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶保证植物及时换新叶，同时可降低其呼吸作用消耗有机物
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
内部因素3：叶面积指数
物
质
量
叶面积指数
单位土地面积上，植物的总叶面积
在一定的范围内，随叶面积不断增大，光合作用强度不断增加，超过一定范围后，光合作用强度不再增加。当叶面积增加到一定限度后，呼吸作用加强，净光合产量反而下降。
总光合量
净光合量
A
B
C
呼吸量
适当修苗，合理施肥、浇水，避免枝叶徒长，封行过早。温室栽培植物时，可通过合理密植来增加光合作用面积
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
光照下CO2的吸收量
黑暗中CO2的释放量
曲线c：净光合速率
曲线d：呼吸速率
E点：
净光合速率等于呼吸速率
总光合速率是静光合速率的2倍
曲线a、b的差值：
净光合作用强度
光合作用强度 = 呼吸作用强度
D点：
净光合作用强度为0
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
光合作用强度的多因素影响
限制光合速率的因素为横坐标所示的因素，随该因素的不断加强，光合速率不断提高
P点之前：
Q点：
横坐标所示的因素不再是限制光合速率的因素，影响因素为坐标图中所标示出的其他因素
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
环境因素骤变对光合作用相关物质含量变化的分析方法
光合
作用强度
光照强度
O
高CO2
低CO2
a
b
c
d
b与a相比，胞内___多，___少
d与c相比，胞内___多，___少
C5
C5
C3
C3
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
环境因素骤变对光合作用相关物质含量变化的分析方法
物
质
量
时间
强光照
C3
C5, [H], ATP,
(CH20)合成量
弱光照
CO2供应量不变：光照强 弱
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
环境因素骤变对光合作用相关物质含量变化的分析方法
物
质
量
时间
强光照
C3
C5, [H], ATP,
(CH20)合成量
弱光照
CO2供应量不变：光照强 弱
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
环境因素骤变对光合作用相关物质含量变化的分析方法
物
质
量
时间
缺乏
C3, (CH2O)
C5, [H], ATP
CO2
充足
光照强度不变：CO2充足 缺乏
影响光合作用强度的因素
Factors influencing the intensity of photosynthesis
环境因素骤变对光合作用相关物质含量变化的分析方法
光照强度不变：CO2缺乏 充足
物
质
量
时间
CO2
缺乏
C3, (CH2O)
C5, [H], ATP
充足
光合作用的应用
Applications of photosynthesis
光合作用强度
指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量
光合作用效率
指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量与光合作用所吸收光能的比值
光能利用率
指单位土地面积上，农作物通过光合作用产生的有机物中的能量与这块土地所接受太阳能的比值
光合作用的应用
Applications of photosynthesis
延长光合作用时间
提高光能利用率
提高光合作用效率
控制H2O供应
增加光合作用面积
控制CO2浓度
控制温度
控制光照质量
控制光照强弱
控制必需矿质元素供应
光合作用的应用
Applications of photosynthesis
花生与玉米间作
在一块地上，同时期按一定行数的比例间隔种植两种以上的作物。
应用：
在一种作物生长的后期，种上另一种作物，其共同生长的时间短。
1 6 12
套种
化能合成
Chemosynthesis
异养生物(人、动物、真菌、大部分细菌)
营养类型
自养生物
光能自养生物(绿色植物)
化能自养生物
利用环境中现成的有机物来维持生命活动。
利用环境中某些无机物氧化时释放的能量将CO2和H2O（无机物）合成糖类（有机物）。如硝化细菌。
化能合成
Chemosynthesis
硝化细菌
化能合成
Chemosynthesis
新陈代谢
同化作用
光能自养
6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O
光能
叶绿体
（光合作用）
化能自养
（化能合成作用）
NH3
HNO2+能量
HNO3+能量
CO2+H2O
（CH2O）
能量
硝化细菌
（硫细菌、铁细菌）
自养型
异养型
寄生、腐生、捕食
化能合成
Chemosynthesis
新陈代谢类型
1）自养 需氧
大多数植物，蓝藻（产氧光合），硝化细菌、硫细菌、铁细菌
2）自养 厌氧
绿硫细菌、红硫细菌（不产氧光合）
3）异养 需氧
大多数细菌，大多数动物，菟丝子
4）异养 厌氧
乳酸杆菌、破伤风杆菌、产甲烷杆菌，蛔虫
5）异养 兼性厌氧
酵母菌
光合速率的测定
Determination of photosynthetic rate
1、光合速率的测定方法——气体量变化法
将装置置于光照充足，
温度适宜的环境中
保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。
细胞呼吸会不会改变瓶内压强？
不会
测定的是总光合还是净光合？
净光合
液滴右移代表？
净光合大于0
光合速率的测定
Determination of photosynthetic rate
2、光合速率的测定方法——黑白瓶法
从某一水层取样，装入若干个等体积黑瓶和白瓶中，并分别测得初始溶氧量；把黑白瓶悬挂于原水深处。一段时间后，分别测出黑、白瓶的溶氧量并算出平均值。
光合速率的测定
Determination of photosynthetic rate
2、光合速率的测定方法——黑白瓶法
黑瓶不透光，只进行呼吸作用
白瓶透光，可以进行光合作用和呼吸作用。
呼吸作用量 =
初始溶氧量 － 黑瓶溶氧量
净光合作用量 =
白瓶溶氧量 － 初始溶氧量
总光合作用量 =
净光合作用量+呼吸作用量
= 白瓶溶氧量-黑瓶溶氧量

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