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第三章 细胞中能量的转换和利用
第四节 影响光合作用和细胞呼吸的环境因素
影响光合作用的环境因素
原料
条件
产物
怎样才能提高光合速率？
CO2浓度
水 分
光 照
矿质元素
温 度
CO2+H2O （CH2O）+ O2
光能
叶绿体
影响光合作用的因素
外因
内因
酶的种类、数量
色素的含量
叶龄不同
光：光照强度、光质、光照时间
CO2的浓度、H2O
矿质元素（Mg合成叶绿素）
温度
光照强度真的会影响植物光合作用吗？
实验现象： 在距离为 12 cm、18 cm、24 cm 时，计数得到黑藻 1 min内分别产生 63 个、41 个和 31 个气泡。
结论：光照强度会影响植物光合作用。
光合作用速率
一定时间内, 单位面积CO2等原料的消耗量或O2、(CH2O)等产物生成量来表示。
线粒体
叶绿体
产生O2
释放O2
（可以测得）
叶肉细胞
CO2
吸收CO2
（可以测得）
植物在进行光合作用的同时，还进行呼吸作用。
实际测量到的光合作用指标是净光合作用速率，称为表观光合速率。
总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率
1、光 —— 光照强度
A~C：
在一定范围内，光合速率随着光照强度的增强而相应增加；
当达到某一定值，光照强度继续增加，光合速率不再增加
光照强度
0
吸收量
CO2
C2
A
B
C1
释放量
CO2
解读曲线含义
C点以后：
C点后的主要环境限制因素（外因）：CO2浓度、温度等; 主要内因：色素的含量，酶的含量及活性等
光照强度
0
吸收量
CO2
C2
A
B
C1
6CO2 + 12H2O
光能
叶绿体
释放量
CO2
C6H12O6+ 6H2O + 6O2
呼吸作用
光合作用
A点：黑暗时，只进行细胞呼吸
AB段：弱光下，光合作用小于细胞呼吸
B点：光补偿点，光合作用等于细胞呼吸时的光照强度
BC1段：强光下，光合作用大于细胞呼吸
C2：光饱和点(光合作用达到最强时所
需的最低的光强度)
光补偿点
光饱和点
1、光 —— 光照强度
线粒体
6O2 + 6（CH2O）
6CO2 + 12H2O
0
O2释
放
O2吸收
A
B
C
光照强度
呼吸速率
净光合速率
实际光合速率
CO2吸
收
CO2释
放
总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率
总（真）光合速率与净光合速率
总（真）光合作用 净光合作用 呼吸作用
光合作用产氧量 氧气释放量 呼吸作用耗氧量（吸收量）
光合作用CO2消耗量（固定量） CO2吸收量 呼吸作用CO2释放量
光合作用有机物生产量 有机物积累量 有机物消耗量
光照强度对光合作用的影响
A:只进行呼吸作用
B：光合作用=呼吸作用
细胞呼吸释放的CO2
全部用于光合作用
BC：光合作用>呼吸作用
AB：光合作用<呼吸作用
探究不同光质的光对植物光合作用的影响
叶绿体中的色素对不同光质的光有不同的吸收值。 叶绿素 a 和叶绿素b 在蓝光区和红光区各有两个吸收高峰，类胡萝卜素的吸收高峰在蓝光区。
脱色
碘液
淡黄色
蓝紫
高
蓝紫光、红光
绿光
强：
弱：
光质（绿叶中的色素对不同波长的光吸收量不同）
温室大棚中应该选择：选用无色透明的塑料薄膜
无色透明薄膜＞蓝色薄膜＞红色薄膜＞绿色薄膜
补充人工光源，则补充蓝紫光和红光。
1、光 —— 光质
2、CO2浓度对光合作用的影响
CO2浓度
A
B
吸收速率
CO2
C
释放速率
CO2
D
A~C：
C点以后：
在一定范围内，植物光合速率随着环境中 CO2 浓度的上升而增加
在 CO2 浓度达到某一定值后，再增加 CO2 浓度，光合速率也不再增加
光照强度保持不变
解读曲线含义
C点之后光合速率的限制因素：外因主要为光照强度和温度，内因为酶的数量和活性。
2、CO2浓度对光合作用的影响
CO2浓度
A
B
吸收速率
CO2
C
释放速率
CO2
D
光照强度保持不变
A点：
对应的CO2浓度为能进行光合作用的最低CO2浓度。
CO2补偿点
光合作用速率＝呼吸作用速率
对应的D点为CO2饱和点
B点：
C点：
1.多施有机肥或农家肥；
2.温室栽培植物时还可使用CO2发生器等；
3.大田中还要注意通风透气。
应用：
3、温度——影响酶的活性
①光合作用是在 的催化下进行的，温度直接影响 ；
②B点表示： ；
③BC段表示： ；
酶的活性
酶
此温度条件下，光合速率最高
超过最适温度，光合速率随温度升高而下降
在生产上应用：
在大棚生产中常常采用白天适当升温（保证光合作用正常进行），晚上适当降温（降低呼吸酶的活性）。
4.矿质元素
合理施肥
应用：
N：
P：
Mg：
是ATP的组成元素
是磷脂的组成元素
镁是叶绿素的组成成分，适时补充镁元素可以促进叶绿素的合成，从而影响光合速率
氮素是蛋白质、核酸的组成成分，充足的氮素供应可以促进叶面积的增大和叶数量的增多， 从而增加光照面积，间接地影响植物的光合速率
K：促进光合产物向贮藏器官运输
5.水
水是光合作用的原料之一，充足的水分能直接影响植物的光合速率
缺水导致植物气孔关闭，CO2吸收减少，从而影响暗反应
——合理灌溉
某植物在炎热夏季的一昼夜内二氧化碳的吸收量的变化曲线:
8
10
14
12
16
18
曲线的含义如何解读呢？
从c点到e点，晴天的中午_______很高，由于___________，________散失过多，此时植物的气孔关闭，气孔关闭导致________吸收减少，光合速率下降。
温度
蒸腾作用
水分
CO2
影响细胞呼吸的因素：
C6H12O6 + 6H2O + 6O2
酶
6CO2 + 12H2O+能量
温度
温度、氧气、二氧化碳、水
氧气
影响呼吸作用的环境因素
水
二氧化碳
呼吸速率是植物细胞代谢强弱的一个重要指标，常用单位面积或单位重量的植物体在单位时间内所吸收 O2 或释放 CO2 的量来表示。
原理：温度通过影响 影响呼吸速率；
1、温度
酶的活性
曲线模型：
应用：
低温储存
种植大棚作物
白天（晴朗）：适当 温（光合作用原理）
夜间（及阴天）：适当 温（呼吸作用原理）
升
降
植物细胞呼吸的最适温度一般高于光合作用的最适温度，因此，当细胞呼吸处于最适温度时，细胞呼吸旺盛，而光合作用可能已经有所减弱。
低温下储存蔬菜、水果
温水和面发酵快
原理：
2、O2浓度
O2是有氧呼吸所必需的，O2对无氧呼吸过程有抑制作用；
曲线模型：
应用：生产上常利用适当降低氧气浓度等能够抑制细胞呼吸
A
E
C
B
5 10 15 20 25
无氧呼吸
CO2的总量
有氧呼吸
释放量
CO2
O2浓度%
D
总呼吸作用强度曲线
A：只进行无氧呼吸，释放较多的CO2；
E：总呼吸强度最低，释放的CO2量最少；（一般为储存的最适氧气浓度）；
D：无氧呼吸消失点（此点之后只进行有氧呼吸）；
AE段急剧下降的原因：
随着O2浓度的增加，无氧呼吸受抑制，有氧呼吸又比较弱；
原理： CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多_____细胞呼吸的进行
3、CO2浓度
抑制
曲线模型：
应用：
在蔬菜和水果保鲜中，适当增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，有利于水果和蔬菜的保鲜。
原理：
4、含水量
自由水含量较高时，细胞呼吸作用旺盛
曲线模型：
应用：
粮食储存时，应保持干燥；
种子萌发初期，吸水较多，细胞呼吸增强；
光合作用原理的应用
1、增加光照面积、延长光照时间等可以充分利用光能。 例如，生产上常用马铃薯套种玉米或棉花套种花生等方法，使作物高矮成层，相间成行，以充分利用光能。
光合作用原理的应用——提高农作物光合作用的措施：
注意多用一些适当、适量、合理等字眼
1、适当提高光照强度（温室增补蓝紫光等）、增加光照面积（合理密植，套种、间作）、延长光照时间（轮作）
2、适当提高CO2浓度（施农家肥，通风，用CO2发生器）
3、适当提高温度（白天升温，晚上降温）
4、适当增加植物体内的含水量（合理浇水）
5、适当增加矿质元素的含量（合理施肥）
因素 影响机理 曲线模型 应用
温度
氧气
CO2 浓度
H2O
①低温贮存果蔬和粮食。
②大棚蔬菜栽培过程中夜间适当降温，降低有机物消耗。
适当减低O2浓度能够抑制细胞呼吸，减少有机物消耗，如果蔬保鲜
果蔬保鲜中，适当增加CO2浓度可提高保鲜效果
温度影响呼吸酶的活性，从而影响呼吸速率
O2作为原料，影响细胞呼吸的速率和性质
增加CO2浓度对细胞呼吸有明显的抑制作用
在一定范围内，呼吸速率随组织含水量的增加而加强，随着含水量的减少而减弱。
影响细胞呼吸的环境因素
粮食要晒干入库
1.雾霾天气会导致农作物的光合作用速率下降,其主要原因是 (　　)
A.吸收水分减少　　　　　　　
B.土壤肥力下降
C.吸收CO2减少　　　　　　　
D.光照强度减弱
2.呼吸作用的原理在生产中具有广泛的应用。下列相关叙述正确的是 (　　)
A.利用葡萄和酵母菌在持续通气的发酵罐内生产葡萄酒
B.一定湿度、零上低温、低氧环境有利于苹果的保鲜
C.降低温度、保持干燥不利于植物种子安全储藏
D.给植物松土的主要目的是抑制根细胞的无氧呼吸
3.当作物较长时间被水淹后,叶片枯黄甚至全株死亡,其主要原因是 (　　)
A.叶绿素被破坏　　　　　　　
B.光合作用被削弱
C.呼吸作用受抑制　　　　　　　
D.细胞被酒精毒害
4.科学家研究小麦20 ℃时光合作用强度与光照强度的关系(其他条件均适宜),得到如图曲线,下列叙述不正确的是 (　　)
A.a点时叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体
B.随着环境温度的升高,cd段位置不断上移
C.其他条件适宜,当植物缺Mg时,b点将向右移动
D.外界条件适宜时,c点之后小麦光合作用强度不再增加可能与叶绿体中酶的数量有关
B

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