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(共36张PPT)
第四节 影响光合作用和细胞呼吸
的环境因素
（第1课时 影响光合作用的环境因素）
高中生物学
第三章 细胞中能量的转换和利用
苏教版 2019
目录
探究新知
一、光照对光合速率的影响
二、CO2对光合速率的影响
三、温度对光合速率的影响
四、水和无机盐对光合速率的影响
五、测定光合速率和呼吸速率的方法
课堂小结
04
课堂练习
情境导入
02
03
素养目标
01
05
学习目标 核心素养
1.尝试探究各种环境因素对光合速率的影响。
2.能够利用光合作用的原理去解决农业生产中遇到的一些问题。 1.基于给定的条件，设计实验探究环境因素对光合作用和细胞呼吸的影响。（科学探究)
2.利用模型与建模思想，理解环境因素对光合作用和细胞呼吸的影响。（科学思维）
3.依据环境因素对光合作用和细胞呼吸的影响，指导农业生产，解决实际问题。（社会责任)
素养目标
情境导入
自然灾害会严重影响农业生产，其本质是影响农作物的光合作用和细胞呼吸等生命活动。
思考
洪涝灾害
干旱灾害
霜冻灾害
哪些因素会影响植物的光合作用？
光质
光照强度
光照时间
光照面积
酶
色素
温度
矿质元素
CO2 + H2O
光能
叶绿体
（CH2O）+ O2
气孔开闭情况、环境中CO2浓度
水分
光
酶的种类、数量
色素的种类和含量
植物自身因素
（遗传特性、叶龄）
光照强度（光反应）
CO2浓度
矿质元素（N、Mg）
水分
内因
外因
温度（酶）
影响光合作用的因素有哪些？
一、光照对光合速率的影响
影响光合作用的因素
支持物
清水
黑藻
台灯为白炽灯
试管中轴到光源的距离 12cm 18cm 24cm
1min产生的气泡数 63个 41个 31个
光照是植物进行光合作用的必要条件，光照强度是影响光合作用的重要因素之一。
一、光照对光合速率的影响
验证光照强度对植物光合作用的影响
1
积极思维
底物的消耗速率 或 产物的生成速率
CO2
+
H2O
（CH2O）
O2
+
光能
叶绿体
1.光合作用强度(光合速率）:
植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
光合速率
固定CO2的量
制造有机物（糖类）量
产生O2的量
单位时间内光合作用
一、光照对光合速率的影响
思考：能否测量出光合作用强度？
产生O2
固定CO2
释放O2
较强光照时
吸收CO2
植物在进行光合作用的同时，还会进行呼吸作用。我们观测到的光合作用指标，如O2的释放量，是植物光合作用实际产生的总O2量吗？
O2
CO2
光合速率
2.光合作用速率的测定
线粒体
叶绿体
（可以测得）
（可以测得）
植物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。
光合作用产生的O2=
释放到空气中的O2+呼吸作用消耗的O2
一、光照对光合速率的影响
净（表观）光合速率=真正（总）光合速率 － 呼吸作用速率
制造有机物的量
固定CO2量
产生O2的量
消耗有机物的量
黑暗下CO2的释放量
黑暗下O2的吸收量
=
=
=
－
－
－
光合速率
①对象：叶绿体：直接为总光合速率。
CO2
O2
测得有机物积累量
测得 CO2吸收量
测得O2的释放量
（CH2O）
②对象：植株、叶片、细胞：
一、光照对光合速率的影响
光合速率
光照强度
CO2浓度保持不变
单一变量
根据黑藻实验，有人测定了不同光照强度下的光合速率的曲线图。
请分析光照强度是如何影响光合速率的？
在一定范围内，光合速率随光照强度的增强而相应________；
当达到某一定值后，光照强度即使继续增强，光合速率_________。
增加
不再增加
一、光照对光合速率的影响
光照强度对光合速率的影响
1
光照强度
0
CO2吸收
CO2
释放
A
B
C
呼吸速率
光补偿点
光饱和点
净光合
总光合
B： 。
D： 。
（限制因素：CO2浓度、温度等）
D
AB： 。
BC： 。
呼吸
A： 。
C点之前限制光合作用的因素是:光照强度
光照强度对光合速率的影响
1
只进行呼吸作用
光合作用<呼吸作用
光合作用=呼吸作用
光合作用>呼吸作用
光合速率开始达到最大时外界的光照强度
一、光照对光合速率的影响
光照强度
0
CO2吸收
CO2释放
A
B
C
光补偿点
光饱和点
D
A点：只呼吸不光合
O2
CO2
AB段：呼吸＞光合
B点：呼吸＝光合
BC段：光合＞呼吸
提醒：注意区分，单个细胞和整个植株的区别
曲线与细胞图示相结合
一、光照对光合速率的影响
1.思考:植物体在B点时，那它的叶肉细胞的光合作用强度 呼吸作用强度。（大于、等于、小于）
当植物体的V光合=V呼吸时，则叶肉细胞V光合>V呼吸。
大于
光照强度对光合速率的影响
1
（叶肉细胞光合作用）
（叶肉细胞呼吸+其他细胞呼吸）
=
总结：
①当净光合速率＞0时，植物因积累有机物而生长。
②当净光合速率＝0时，植物不能生长。
③当净光合速率＜0时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。
2.光合速率与植物生长：
一、光照对光合速率的影响
A
B
0
阳生植物
阴生植物
C
CO2吸收速率
CO2释放速率
阳生植物的光补偿点和光饱和点都大于阴生植物。
讨论：若该曲线表示的是阳生植物的光合速率，
阴生植物的曲线该如何画？生产上有哪些应用？
光照强度
光照强度对光合速率的影响
1
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。
应用：合理密植，间作套种，合理利用光
阳生植物和阴生植物的光合作用比较
一、光照对光合速率的影响
1.阴雨天气适当补充光照，增加光合作用强度。
2.适当延长光照时间
3.合理密植，增加光合作用面积
光照强度对光合速率的影响
1
应用：
一、光照对光合速率的影响
在太阳辐射中，对光合作用有效的是可见光。那么，光照是不是仅仅以光照强度影响植物的光合作用呢？
不同光质对光合速率的影响
一、光照对光合速率的影响
2
植物吸收哪种光，光合速率更高？
植物吸收蓝光和红光时，光合速率更高。
不同光质对光合速率的影响
一、光照对光合速率的影响
2
走进实验室
探究不同光质的光对植物光合作用的影响
建议：蓝色、红色、绿色的玻璃纸分别透过蓝光、红光、绿光。
A
B
C
重复“绿叶在光下产生淀粉”的实验步骤即可（脱色、染色、观察）
植物在红光和蓝光下产生的淀粉较多，光合速率更高。
A
C
B
不同光质对光合速率的影响
一、光照对光合速率的影响
2
走进实验室
探究不同光质的光对植物光合作用的影响
红光>蓝紫光>白光 >绿光
虽然四种光合色素都能吸收蓝紫光，
但它是短波，没有红光容易吸收。
让相同强度的日光照射
①大棚颜色
白色透明>红色>蓝紫色>绿色
②用相同强度光源照射（灯泡）
光质对光合速率的影响
2
一、光照对光合速率的影响
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：
应用：
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.“正其行，通其风”大田中还要注意通风透气。
CO2浓度
A
B
吸收速率
CO2
C
释放速率
CO2
D
二、CO2对光合速率的影响
CO2浓度对光合速率的影响
1
注意：分解者将有机肥分解为二氧化碳和无机盐才能被植物吸收。
CO2补偿点
CO2饱和点
C点之后光合速率的限制因素：主要为光照强度和温度。
代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点 ；反之，A点 。
1.A点
下移
上移
2.B点与C点的变化
自变量 B点(补偿点) C点(饱和点)
适当增大光照强度(或CO2浓度)
适当减小光照强度(或CO2浓度)
土壤缺Mg2＋
左移
左移
左移
右移
右移
右移
3.D点
代表最大光合速率，若增大光照强度（或增大CO2浓度）使光合速率增大时，D点向 移动；反之，移动方向相反。
右上方
光合作用曲线中关键点的移动
2
二、CO2对光合速率的影响
1：温度通过影响 影响光合作用。
曲线分析:
酶的活性
2:影响 开闭
应用：1.适时播种 2.温室中,白天适当提高温度,晚上适当降温。
3.植物“午休”现象（气孔关闭）。
4.连续阴雨天：白天和晚上均降温
三、温度对光合速率的影响
温度对光合速率的影响
1
最适温度下植物光合作用最大。
温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低。
气孔
应用：合理浇灌、预防干旱
①水是光合作用的原料
②水是体内各种化学反应的介质
图2曲线中间E处光合作用强度暂时降低，是因为温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了 的供应。
CO2
③缺水→气孔关闭→限制CO2进入叶片→光合作用受影响
四、水和无机盐对光合速率的影响
水对光合速率的影响
1
光照不断减弱，光合作用强度不断减弱。
光照不断增强，光合作用强度不断增强。
温度很高，蒸腾作用很强，气孔关闭，
CO2供应减少，光合作用强度明显减弱。
下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。(P106)
（1）7～10时的光合作用强度不断增强原因：
（2）10～12时左右的光合作用强度明显减弱原因：
（3）14～17时的光合作用强度不断减弱原因：
（4）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。
可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、喷淋降温等。
“光午休”现象
四、水和无机盐对光合速率的影响
AC：
B点：
C点：
CD段：
黑暗，仅有细胞呼吸，无光合作用
光合作用开始点
光合速率逐渐增大，但<呼吸速率
凌晨温度最低，细胞呼吸最弱
BC：
温度回升，呼吸作用增强
D点：
DE：
F点：
光合速率=呼吸速率
随着光强和温度的提高，光合速率逐渐增大,此时光合速率>呼吸速率
光合午休：气温过高，蒸腾作用旺盛，部分气孔关闭，导致CO2供应不足。
H点：
I点：
HI段：
光合速率=呼吸速率，有机物积累最多
光合速率<呼吸速率
光合作用消失点
GI：
随着光强和温度的降低光合作用逐渐减弱
自然环境中一昼夜植物光合作用曲线
拓展1：
D、H点：光合速率=呼吸速率
D、H点以下：光合速率<呼吸速率
D、H点以上：光合速率>呼吸速率
小结
一昼夜有机物积累量＝SⅡ－(SⅠ＋SⅢ)。
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
四、水和无机盐对光合速率的影响
AB段：
BC段：温度降低， 减弱。
CD段：光合作用 细胞呼吸。
D点：光合作用 细胞呼吸。
DH段：光合作用 细胞呼吸。
其中EF段出现“光合午休”现象。
H点：光合作用 细胞呼吸。
HJ段：光合作用 细胞呼吸。
直至光合作用完全停止
呼吸
小于
等于
大于
只进行 。
等于
小于
呼吸作用
J点：CO2浓度大小跟A点相比减小，减少的CO2转化成有机物积累在植物体内。
说明有有机物的积累,植物能正常生长。
密闭环境一昼夜CO2含量的变化
拓展2：
一昼夜积累有机物：比较J点时CO2浓度是否比A点时低
四、水和无机盐对光合速率的影响
N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分
P： 类囊体膜、NADP+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
应用：合理施肥可促进叶片面积增大，促进叶绿素合成，促进光合产物的运输和转化等，提高光合作用强度。
矿质元素对光合速率的影响
2
①在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可______光合作用速率，
但当超过一定浓度后，植物光合作用速率 。
提高
下降
②土壤中矿质元素溶液浓度过高，植物光合作用速率下降的原因可能是:
。
溶液浓度过高，导致植物吸水困难甚至失水
四、水和无机盐对光合速率的影响
问：温度不同或者CO2浓度不同，总光合速率曲线会如何变化？
光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用
3
限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子。
横坐标不再影响光合速率，而是其他因子。
P点时或之前：
Q点时或之后：
自变量1
自变量1
自变量1
自变量2 温度
自变量2 光照强度
自变量2 CO2浓度
四、水和无机盐对光合速率的影响
应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用所需酶的活性，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。
光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用
3
四、水和无机盐对光合速率的影响
1.测定光合速率与呼吸速率
(1)测定装置
光照，液滴移动的距离表示单位时间内氧气的释放量代表净光合速率。
黑暗下，液滴移动的距离表示单位时间内氧气的吸收量代表细胞呼吸速率。
五、测定光合速率和呼吸速率的方法
NaOH溶液：
吸收CO2
或CO2缓冲液，维持容器中CO2的浓度
气体体积变化法
1
（2）测定方法：
a.将甲装置置于光照下一定时间，记录红色液滴向右移动的相对距离（m）计作净光合速率。
b.将乙装置置于黑暗中一定时间，记录红色液滴向左移动的相对距离（n）计作呼吸速率。
c.真正光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率 = m + n
对照实验：为防止气压、温度等因素所引起的误差，应设置对照试验，即使用死亡的绿色植物分别进行上述实验，若液滴移动，则需要对实验结果进行校正。
五、测定光合速率和呼吸速率的方法
气体体积变化法
1
3.没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量。
1.“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量。总光合作用量(强度)＝净光合作用量(强度)＋有氧呼吸量(强度)。
2.有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量(或CO2的增加量)为有氧呼吸量，白瓶中O2的增加量(或CO2的减少量)为净光合作用量，二者之和为总光合作用量。
五、测定光合速率和呼吸速率的方法
黑白瓶法
2
本方法又叫半叶称重法，即检测单位时间、单位叶面积干物质产生总量，常用于大田农作物的光合速率测定。在测定时，叶片一半遮光，一半曝光，分别测定两半叶的干物质重量，进而计算叶片的真正光合速率、呼吸速率和净光合速率。
五、测定光合速率和呼吸速率的方法
半叶法
3
净光合量+呼吸消耗量
MA=原叶重-呼吸消耗量
MB=原叶重+净光合量
MB-MA=
课堂小结
1. 如图曲线中，有M、N、P、Q四个点，对它们含义的叙述中不正确的是（　　）
A. M点时植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸
B. P点时光合速率与呼吸速率相等
C. N点时植物细胞呼吸强度大于光合作用强度
D. Q点时温度是影响光合速率的主要因素
D
课堂练习
　Q点时，对比三条曲线可知，在高CO2浓度下光合速率明 显提高，此时CO2浓度是影响光合速率的主要因素。
2. （多选）将某种植物置于高温环境（HT）下生长一定时间后，测定HT植株和正常温度（CT）条件下的植株（CT植株）在不同温度下的光合速率，结果如图所示。根据实验结果，可以得出的结论是（　　）
课堂练习
A. CT植株在50 ℃条件下可以进行光合作用，但不能生长
B. 35 ℃的条件下，CT植株与HT植株积累有机物的速率相等
C. CT植株与HT植株的最大CO2固定速率基本相等
D. HT植株在50 ℃条件下的光合速率大于呼吸速率，
比CT植株更适应高温环境
ABD
CO2吸收速率代表净光合速率，CO2固定速率代表总光合速率，而总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。CT植株与HT植株的最大CO2吸收速率相等，即净光合速率相等，但呼吸速率未知，因此最大CO2固定速率无法比较。

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