5.4光合作用与能量转化(第二课时)课件(66张1个视频) 人教版必修1

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复习回顾
1.提取色素的原理是__________________________________________,分离色素的原理是_______________________________________________________________________。
2.色素提取和分离实验中几种药品的作用,无水乙醇:_______________, SiO2:_______________,CaCO3:_________________。
3.叶绿素a和叶绿素b主要吸收________和________,胡萝卜素和叶黄素主要吸收 ________。这些色素吸收的光都可用于光合作用。
4.叶绿体增大膜面积的方式:_________________。光合色素分布于______________。
5.色素的功能:______________________。
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中
色素在层析液中的溶解度不同,溶解度越大,随层析液在滤纸上扩散的速度越快
提取色素
使研磨更充分
防止色素被破坏
蓝紫光 红光
蓝紫光
类囊体垛叠形成基粒
类囊体薄膜上
吸收、传递、转化光能
第5章 细胞的能量供应与应用
第4节 光合作用与能量转化
(第二课时)
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本节
聚焦
1.归纳总结光反应与暗反应过程。
2.阐明光合作用过程中物质变化与能量转化的过程,说明光合作用原理和意义。
3.设计并实施实验,探究环境因素对光合作用强度的影响。
4.关注光合作用原理的应用。
一、光合作用的原理
第4节
光合作用的定义
光合作用与能量转化
光合作用——绿色植物通过叶绿体,利用光能,将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
场所
条件
原料
产物
产物
糖类
______
第4节
光合作用原理的部分实验
光合作用与能量转化
19世纪末,科学界普遍认为,在光合作用中,CO2分子的C和O被分开,O2被释放,C和H2O结合成甲醛,然后甲醛分子缩合成糖。
1928年,科学家发现甲醛对植物有毒害作用,也不能通过光合作用转化成糖。
01
提示:
基本否定了光合作用中氧气来源于二氧化碳的猜测,光合作用的原料除了二氧化碳以后就是水,这样就为光合作用中氧气来源于水的猜想做好了铺垫。
【讨论01】这一发现的意义是什么?
第4节
光合作用原理的部分实验
光合作用与能量转化
1937年,英国植物学家希尔,在离体叶绿体悬浮液(悬浮液中有H2O,无CO2)中加入铁盐或其他氧化剂,在光照下可以释放出氧气。
像这样,离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。
02
提示:
不能,该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰,也并没有直接观察到氧元素的转移。
【讨论02】希尔反应是否说明植物光合作用产生的氧气中氧元素全部都来自水?
第4节
光合作用原理的部分实验
光合作用与能量转化
1937年,英国植物学家希尔,在离体叶绿体悬浮液(悬浮液中有H2O,无CO2)中加入铁盐或其他氧化剂,在光照下可以释放出氧气。
像这样,离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。
02
提示:
离体叶绿体置于悬浮液中,悬浮液中有H2O,没有合成糖的另一种必需原料CO2,因此,该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联,暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。
【讨论03】希尔的实验是否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应?
第4节
光合作用原理的部分实验
光合作用与能量转化
1941年,美国科学家鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)用同位素示踪的方法,研究了光合作用中氧气的来源。
03
提示:
光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水。
【讨论04】这一实验能得出什么结论?
分泌蛋白的合成和分泌——同位素标记法
特点:相互对照;
自变量-不同的标记物质;
因变量-释放的O2是否18O
第4节
光合作用原理的部分实验
光合作用与能量转化
1954年,美国科学家阿尔农也用离体的叶绿体实验发现,在光照下,叶绿体可合成ATP。
1957年,又发现这一过程总是与水的光解相伴随。
04
【讨论05】分析这一实验,用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。
第4节
光合作用的过程
光合作用与能量转化
光合作用的过程十分复杂,包括一系列化学反应。根据是否需要光能,将这些反应分为【光反应】和【暗反应(碳反应)】两个阶段。
?光合作用的过程
第4节
光合作用的过程
光合作用与能量转化
光合作用第一阶段的化学反应,必须【有光】才能进行。
?01第一阶段-光反应
条件:光、色素、酶
场所:叶绿体的类囊体薄膜
物质变化:
能量变化:
光能转化为储存在ATP和NADPH中的化学能
H+ +NADP++e→ NADPH
第4节
光合作用原理的部分实验
光合作用与能量转化
20世纪40年代,美国科学家卡尔文等用同位素标记法进行实验:向小球藻提供放射性14C标记的 14CO2用以光合作用,追踪14C的去向, 最终探明了CO2中的碳是如何转化到有机物中碳的。
05
第4节
光合作用的过程
光合作用与能量转化
光合作用第二阶段的化学反应,【有没有光】都能进行。
?02第二阶段-暗反应
绿叶通过气孔从外界吸收CO2
第4节
光合作用的过程
光合作用与能量转化
光合作用第二阶段的化学反应,【有没有光】都能进行。
?02第二阶段-暗反应
条件:ATP、NADPH、多种酶
场所:叶绿体基质
物质变化:
能量变化:
ATP和NADPH中的化学能转化为糖类中稳定的化学能
第4节
光合作用的过程
光合作用与能量转化
【讨论】水分解为氧和H+的同时,被叶绿体夺去两个电子。电子经传递,可用于NADP+与H+结合形成NADPH。NADPH的作用是什么?
提示:
(1)可作为暗反应的还原剂。
(2)储备部分能量供暗反应利用。
NADPH,老教材用[H]来表示,题中可能还会沿用。
光合作用过程-视频
第4节
光反应和暗反应的区别
光合作用与能量转化
【讨论】光反应和暗反应在所需条件、进行场所、发生的物质变化和能量转化等方面有什么区别?
第4节
光反应和暗反应的联系
光合作用与能量转化
【讨论】光反应和暗反应在物质变化和能量转化方面存在什么联系?
提示:
物质联系:光反应生成的ATP和 NADPH供暗反应C3的还原,而暗反应为光反应提供了ADP、Pi和NADP+;
能量联系:光反应为暗反应提供了活跃的化学能,暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。
第4节
光合作用的过程-归纳小结
光合作用与能量转化
说明:
在光反应阶段,光能被叶绿体内囊体膜上的色素捕获后,将水分解为O2和H+,形成ATP和NADPH,于是光能转化成ATP和NADPH中的化学能;ATP和NADPH驱动在叶绿体基质中进行的暗反应,将CO2转化 为储存化学能的糖类。
光合作用的实质:合成有机物,储存能量。
光合作用过程中元素的去向分析
※环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
图中Ⅰ表示光反应,Ⅱ表示CO2的固定,Ⅲ表示C3的还原。
当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时,分析相关物质含量在短时间内的变化方法如图。
※“模型法”表示C3和C5含量的变化分析
第4节
化能合成作用
光合作用与能量转化
少数种类的细菌,细胞内没有叶绿素,不能进行光合作用,但能利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来【制造有机物】。例如硝化细菌、硫细菌等。
?制造有机物的另外一种方式
自养生物
【光能】
绿色植物
原料和产物相同,而利用的能量不同。

说明:
人、动物、真菌以及大多数细菌,只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动的生物,称为【异养生物】。
第4节
光合作用和化能合成作用比较
光合作用与能量转化
光合作用
化能合成作用
不同点
代表生物
绿色植物
硝化细菌
能量来源
光能
氧化无机物放出的能量
相同点
都能将CO2和H2O等无机物合成有机物
课堂练习
1.下图表示绿色植中物光合作用的部分过程,图中A~C表示相关物质。下列有关分析错误的是(  )
A.图中A为O2,可释放部分到空气中
B.图中B为NADPH,外界CO2浓度升高时,B的含量暂时升高
C.该过程消耗的NADP+和C来自叶绿体基质
D.该过程将光能转化为化学能储存在B和ATP中
B
课堂练习
2.下图为绿色植物光合作用过程示意图(物质转换用实线表示,能量传递用虚线表示,图中a~g为物质,①~⑥为反应过程),下列判断错误的是(  )
A.绿色植物能利用a物质将光能转换成储存在c中的化学能
B.e中不储存化学能,所以e只能充当还原剂
C.图中①表示水分的吸收,③表示水的光解
D.在g物质供应充足时,突然停止光照,C3的含量将会上升
B
课堂练习
3.(不定项)光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。下列对于改变反应条件而引起的变化的说法,不正确的是(  )
A.突然中断CO2供应,会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小
B.突然中断CO2供应,会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大
C.突然将红光改变为绿光,会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小
D.突然将绿光改变为红光,会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小
ACD
二、光合作用原理的应用
直接关系到农作物产量——光合作用强度,如何表示“光合作用强度”?影响光合作用的因素有哪些?
第4节
光合作用强度
光合作用与能量转化
“光合作用强度”是光合作用强弱的一种表示法。
光合作用强度——简单来说,指植物在单位时间内通过光合作用【制造糖类的数量】;
?光合作用强度
原料-环境中CO2的浓度、叶片气孔开闭情况,会因影响CO2的供应量而影响光合作用的进行。
_______________
动力-光照的强弱。
场所-影响叶绿体的形成和结构的因素,如无机营养、病虫害,也会影响光合作用强度。
需要多种酶的催化,影响酶活性的因素如温度,也是影响因子。
提示:影响光合作用强度的因素
内因:色素的含量、酶的数量和活性;
外因:光照强度、CO2浓度、温度、水分、矿质元素等
第4节
影响光合作用强度的因素
01光照强度
实验-探究光照强弱对光合作用强度的影响
打孔
用打孔器在生长旺盛的绿叶上打孔
抽气
用注射器(内有清水、小圆形叶片)抽出叶片内气体
分组
分别倒入富含CO2的清水。分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片。
光合作用与能量转化
第4节
影响光合作用强度的因素
01光照强度
实验-探究光照强弱对光合作用强度的影响
分别向3个实验装置进行强、中、弱三种光照。
也可通过调节台灯与实验装置间的距离来控制。
【实验结果】
光合作用与能量转化
第4节
影响光合作用强度的因素
01光照强度
实验-探究光照强弱对光合作用强度的影响
【实验结果分析】
【讨论01】分析实验中叶片下沉和进行光照后叶片又上浮的原因是什么?
提示:
①叶片下沉的原因:叶片中的气体被抽出;
②光照后上浮的原因:叶片通过光合作用产生了氧气。
光合作用与能量转化
第4节
影响光合作用强度的因素
01光照强度
实验-探究光照强弱对光合作用强度的影响
【实验结果分析】
【讨论02】实验中观察的指标(因变量)?
提示:
单位时间内叶片浮起的数量。
【实验结论】
提示:在一定范围内,随着光照强度不断增强,光合作用强度也不断增强(小圆形叶片中产生的O2多,浮起的多)。
光合作用与能量转化
第4节
影响光合作用强度的因素
01光照强度
光合作用速率表示方法:
通常以一定时间内CO2的消耗或O2产物的生成量来表示。
由于测量时的实际情况,光合作用速率又分为净光合速率和真正光合速率。
光合作用与能量转化
第4节
影响光合作用强度的因素
01光照强度
光合作用速率又分为净光合速率和真正光合速率。
提示:
A点:黑暗中,只进行呼吸作用。植物表现为吸收O2,释放CO2,图①表示;
AB段:光照强度较弱,光合作用<呼吸作用。植物表现为吸收O2,释放CO2,图②表示;
【叶肉细胞】内线粒体与叶绿体之间的气体变化图示
非绿色器官不能光合作用,只进行细胞呼吸。
光合作用与能量转化
第4节
影响光合作用强度的因素
01光照强度
光合作用速率又分为净光合速率和真正光合速率。
提示:
B点:此时光照强度,光合作用=呼吸作用,称为【光的补偿点】。表现为不吸收O2,不释放CO2,图③表示;
【叶肉细胞】内线粒体与叶绿体之间的气体变化图示
B点之前光合作用已经开始进行,而不是B点才开始。
光合作用与能量转化
第4节
影响光合作用强度的因素
01光照强度
光合作用速率又分为净光合速率和真正光合速率。
提示:
BC段:光照强度不断增强,光合作用>呼吸作用。表现为吸收CO2,释放O2,图④表示;
C点对应的光照强度,光合作用达到最大,此时的光照强度,称为【光的饱和点】
【叶肉细胞】内线粒体与叶绿体之间的气体变化图示
光合作用与能量转化
第4节
影响光合作用强度的因素
01光照强度
光合作用速率又分为净光合速率和真正光合速率。
提示:
真正光合速率=净光合速率+呼吸速率
【叶肉细胞】内线粒体与叶绿体之间的气体变化图示
真正光合速率吸收的CO2,有2个来源——(1)从外界吸收;(2)自身细胞呼吸产生
光合作用与能量转化
第4节
影响光合作用强度的因素
01光照强度
阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低。
阳生植物-在强光环境中生长发育良好,在荫蔽和弱光下生长发育不良的植物。如玉米等
阴生植物-在较弱的光照条件下生长发育良好植物。如人参等
光合作用与能量转化
第4节
光补偿点与光饱和点的移动规律
光照强度-应用
提示:
①大棚种植阴雨天应补充光照,把光强控制在光饱和点,至少要在光补偿点之上;
②根据阳生植物和阴生植物对光照的不同要求,控制光照强弱。如间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的搭配等。
光合作用与能量转化
第4节
※真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的辨析
?内在关系
①细胞呼吸速率:
植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。
②净光合速率:植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。
③真正光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率。
光合作用与能量转化
第4节
※真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的辨析
提示:
①当光照强度为0时,若CO2吸收值为负值,该值的绝对值代表细胞呼吸速率,该曲线代表净光合速率,如图甲。
②当光照强度为0时,光合速率也为0,该曲线代表真正光合速率,如图乙。
?①根据坐标曲线判定
光合作用与能量转化
第4节
※真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的辨析
?②根据关键词判定
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}检测指标
细胞呼吸速率
净光合速率
真正(总) 光合速率
CO2
释放量(黑暗)
吸收量
利用量、固定量、消耗量
O2
吸收量(黑暗)
释放量
产生量
有机物
消耗量(黑暗)
积累量
制造量、产生量
光合作用与能量转化
第4节
※光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动
提示:
(1)细胞呼吸对应点(A点)的移动:细胞呼吸增强,A点下移;细胞呼吸减弱,A点上移。
(2)补偿点(B点)的移动:
①细胞呼吸速率增加,其他条件不变时,光补偿点应右移,反之左移。②细胞呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,光补偿点应右移,反之左移。
(3)饱和点(C点)和D点的移动:
相关条件的改变(如增大光照强度)使光合速率增大时,C点右移,D点上移的同时右移;反之,移动方向相反。
?“关键点”移动
光合作用与能量转化
第4节
※自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线
提示:
a点:温度降低,细胞呼吸减弱,CO2释放减少。
b点:有微弱光照,植物开始进行光合作用。
bc段:光合作用强度<细胞呼吸强度。
c点:上午7时左右,光合作用强度=细胞呼吸强度。
ce段:光合作用强度>细胞呼吸强度。
d点:温度过高,部分气孔关闭,出现“午休”现象。
?自然环境中变化曲线
光合作用与能量转化
第4节
※自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线
提示:
e点:下午6时左右,光合作用强度=细胞呼吸强度。全天来看,有机物积累最多的时间点。
ef段:光合作用强度<细胞呼吸强度。
fg段:没有光照,光合作用停止,只进行细胞呼吸。
bf段:制造有机物的时间段。
ce段:积累有机物的时间段。
?自然环境中变化曲线
光合作用与能量转化
第4节
※密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线
提示:
AB段:无光照,植物只进行细胞呼吸。
BC段:温度降低,细胞呼吸减弱(曲线斜率下降)。
CD段:4时后,微弱光照,开始进行光合作用,但光合作用强度<细胞呼吸强度,表现为释放CO2,CO2浓度依然上升。
D点:随光照增强,光合作用强度=细胞呼吸强度,表现为CO2浓度不变。
?密闭容器中变化曲线
光合作用与能量转化
第4节
※密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线
提示:
DH段:光合作用强度>细胞呼吸强度。其中FG段表示“光合午休”现象。
H点:随光照减弱,光合作用强度下降,光合作用强度=细胞呼吸强度。
HI段:光照继续减弱,光合作用强度<细胞呼吸强度,直至光合作用完全停止。
?密闭容器中变化曲线
I点低于A点:一昼夜,密闭容器中CO2浓度减小,即光合作用大于细胞呼吸,植物能正常生长(若I点高于A点,植物不能正常生长)。
光合作用与能量转化
课堂练习
4.已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃,如图表示30℃时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25 ℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变),理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是(  )
A.下移、右移、上移
B.下移、左移、下移
C.上移、左移、上移
D.上移、右移、上移
C
课堂练习
5.在天气晴朗的夏季,将用全素营养液培养的植株放入密闭的玻璃罩内放在室外进行培养。每隔一段时间用CO2浓度检测仪测定玻璃罩内CO2浓度,绘制成下图所示的曲线(水平虚线表示实验开始时玻璃罩内CO2浓度)。据图得出的判断不正确的是(  )
A.d点和h点表示光合速率等于呼
吸速率
B.bc段和ab段曲线斜率差异可能
主要是温度造成的
C.光合速率最大值可能出现在h点
D.呼吸速率最小值可能出现在b点
C
第4节
影响光合作用强度的因素
02CO2浓度
原理-CO2影响暗反应阶段,制约C3的形成。
提示:
①曲线分析:
图1表示的净光合速率,A点表示CO2补偿点,即光合速率=呼吸速率时的CO2浓度。图2表示的总光合速率,A′表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点都表示CO2饱和点。
②应用:
农业生产上可通过“正其行,通其风”;
增施农家肥等增大CO2浓度。
光合作用与能量转化
第4节
影响光合作用强度的因素
03温度
原理-温度通过影响酶的活性影响光合作用。
提示:
①曲线分析:
AB段:在B点之前,随着温度升高,光合速率不断增大;B点:酶的最适温度,光合速率最大;BC段:随着温度升高,酶的活性下降,光合速率减小,50℃左右光合速率几乎为0。
②应用:
温室栽培中,白天可适当提高温度,夜间适当降低温度,适当提高昼夜温差,从而提高作物产量(有机物积累量)
光合作用与能量转化
第4节
影响光合作用强度的因素
原理:
水既是光合作用的原料,又是各种化学反应的介质。另外水分还能影响气孔的开闭,间接影响CO2吸收。
矿质元素通过影响与光合作用有关化合物的合成,对光合作用产生直接或间接的影响。如N、Mg 、 Fe等影响叶绿素合成进而影响光反应。
提示:
应用:
合理灌溉,合理施肥。
04水分和矿质元素
光合作用与能量转化
第4节
影响光合作用强度的因素
提示:
(1)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;
(2)当温度适宜时,可适当增加CO2浓度和光照强度以提高光合速率。
多因子变量对光合速率的影响
光合作用与能量转化
第4节
影响光合作用强度的内因
植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
光合作用与能量转化
拓展-CAM植物
CAM植物:
CAM适合生活在干旱地区。夜晚气孔开放,发生图示过程,将CO2以有机酸(苹果酸)的形式储存在液泡中。白天气孔关闭(有利于减少水分散失),储存在液泡中的苹果酸转移至叶绿体中分解释放出CO2用于光合作用(细胞呼吸也可以提供一部分CO2)。
课堂练习
6.下图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率,下列假设条件中能使图中结果成立的是(  )
A.横坐标是CO2浓度,甲表示较高温度,乙表示较低温度
B.横坐标是温度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度
C.横坐标是光波长,甲表示较高温度,乙表示较低温度
D.横坐标是光照强度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度
D
知识总结
第4节
光合作用与能量转化
ATP、NADPH
练习与应用P106
1. 依据光合作用的基本原理,判断下列相关表述是否正确。
(1)光合作用释放的氧气中的氧元素来自水。( )
(2)光反应只能在光照条件下进行,暗反应只能在黑暗条件下进行。( )(3)影响光反应的因素不会影响暗反应。( )
2.如果用含有14C的CO2来追踪光合作用中碳原子的转移途径,则是 ( )
A.CO2→叶绿素→ADP
B.CO2→叶绿体→ATP
C. CO2→乙醇→糖类
D.CO2→三碳化合物→糖类
一、概念检测
D
×

×
3.根据光合作用的基本过程填充下图。
一、概念检测
O2
叶绿体中色素
NADPH
NADP+
ADP+Pi
ATP
C5
C3
二、拓展应用
1.下图是在夏季晴朗的白天,某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题。
(1)7-10时的光合作用强度不断增强的原因是_____。
【提示】光照强度逐渐增大
(2)10-12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是____。
【提示】此时温度很高,导致气孔大量关闭,CO2无法进入叶片组织,致使光合作用暗反应受到限制
(3)14-17时的光合作用强度不断下降的原因是______。
【提示】光照强度不断减弱
(4)从图中可以看出,限制光合作用的因素有_____。
【提示】光照强度、温度
(5)依据本题提供的信息,提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施。
【提示】根据本题信息,可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式,如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等,提高绿色植物光合作用强度。
二、拓展应用
2.在玻璃瓶底部铺一层潮湿的土壤,播下一粒种子,将玻璃瓶密封,放在靠近窗户能照到阳光的地方,室内温度保持在30°C左右。不久,这粒种子萌发长成幼苗。你能预测这株植物幼苗能够生存多长时间吗?如果能,请说明理由。如果不能,请说明你还需要哪些关于植物及其环境因素的信息。
【提示】植物的生活需要水、无机盐、阳光、适宜的温度、空气(含有二氧化碳),从给出的信息可以看出,植物生长的基本条件都是满足的,因此,只要没有病虫害等不利因素,这株植物(幼苗)就能够生存一段时间但究竟能够生存多长时间,涉及的问题很多。潮湿的土壤含有水分,植物根系吸收水分后,大部分可通过蒸腾作用散失到空气中,由于瓶是密闭的,散失到空气中的水分能够凝结,回归土壤供植物体循环利用。但是,随着植株的生长,越来越多的水分通过光合作用成为有机物的组成部分,尽管有机物能够通过呼吸作用释放出二氧化碳和水(这些水既可以散失到空气中回归土壤,也可以在叶片细胞中直接用于光合作用),毕竟有机物是不断积累的,这意味着回归到土壤的水分会越来越少,有可能成为影响植物生存的限制因素,因此,要预测植物生存的时间,需要知道土壤含水量和植物体内有机物积累速率等信息。土壤中的无机盐被植物根系吸收以后,绝大部分成为植物体的组成成分(少量可能随落叶归还土壤),因此难以循环利用,但植物对无机盐的需要量是很少的,
二、拓展应用
2.在玻璃瓶底部铺一层潮湿的土壤,播下一粒种子,将玻璃瓶密封,放在靠近窗户能照到阳光的地方,室内温度保持在30°C左右。不久,这粒种子萌发长成幼苗。你能预测这株植物幼苗能够生存多长时间吗?如果能,请说明理由。如果不能,请说明你还需要哪些关于植物及其环境因素的信息。
【提示】土壤中无机盐到底能满足植物体生长多长时间的需要与土壤的多少土壤中各种无机盐的含量,植株的大小等有关,这些信息是任务提示中没有给出的,因此不能从这方面做出准确预测,从给出信息可知,在阳光和温度方面不存在制约瓶中植物生存的问题。二氧化碳是植物进行光合作用必需的原料之一瓶中的二氧化碳通过植物的光合作用被植物体利用,转化为有机物。有机物通过植物的呼吸作用分解成二氧化碳和水,可见二氧化碳在植物体和瓶中空气之间是可以循环的。但是随着植株的生长,有机物会不断积累,这意味着中空气所含的二氧化碳会逐渐减少要预测瓶中二氧化碳能维持植物体生存多长时间,还需要知道瓶中二氧化碳总量、植物体光合速率呼吸速率或有机物积累速率等信息。上述推理大多是建立在植物体不断生长基础上的,这是因为玻璃瓶容积小,植物幼苗正在处于生长期。此外,瓶中植物生存时间的长短,还与植物的种类有关。如果是寿命很短的某种草本植物,即使瓶中各种条件长久适宜,植物生存的时间也不会长。
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