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        淺析光合作用中的補(bǔ)償點(diǎn)與飽和點(diǎn)

        2009-07-30 09:50:52孫大兵
        關(guān)鍵詞:飽和點(diǎn)礦質(zhì)光合作用

        孫大兵

        植物光合作用的補(bǔ)償點(diǎn)與飽和點(diǎn)的改變,對(duì)于植物光合作用凈產(chǎn)量的改變有著重要的影響,這與生產(chǎn)實(shí)際密切相關(guān)。以此為切入點(diǎn),在近幾年的高考命題中從不同側(cè)面進(jìn)行了考查,而這正是高三復(fù)習(xí)中的一個(gè)難點(diǎn)。筆者根據(jù)多年的教學(xué)實(shí)踐對(duì)該知識(shí)點(diǎn)歸納總結(jié)如下。

        一、光補(bǔ)償點(diǎn)與光飽和點(diǎn)

        1、光補(bǔ)償點(diǎn)的概念:同一片葉子在同一時(shí)間內(nèi),光合作用過程中吸收的CO2和呼吸作用過程釋放的CO2等量時(shí)的光照強(qiáng)度,就稱為光補(bǔ)償點(diǎn)。

        2、光補(bǔ)償點(diǎn)的特點(diǎn):一般來說,陽(yáng)生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)在全光照的3~5%,而陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)則在全光照的1%以下。其主要原因有二:(1)一般來說陰生植物呼吸速率較陽(yáng)生植物低。(2)就葉綠體而言,陰生植物與陽(yáng)生植物相比,前者有較大的基粒,基粒片層數(shù)目多得多,葉綠體含量又較高,這樣陰生植物在較低的光照強(qiáng)度下,就能保證光合作用速率等于呼吸作用速率,因此陰生植物光補(bǔ)償點(diǎn)較低。

        3、光補(bǔ)償點(diǎn)的實(shí)際意義:植物在光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)有機(jī)物的形成與消耗相等,不能積累有機(jī)物,而且晚上還要消耗有機(jī)物,因此從全天來看,植物所需的最低光照強(qiáng)度必須高于光補(bǔ)償點(diǎn),才能使植物正常生長(zhǎng),這在實(shí)踐上有很大意義,間作和套種使作物種類的搭配,冬季溫室栽培蔬菜等等都與光補(bǔ)償點(diǎn)有關(guān)。

        4、光飽和點(diǎn)的概念:在一定范圍內(nèi),光合速率隨光照強(qiáng)度的增加而加快,但超過一定范圍后,光合速率增加變慢,當(dāng)達(dá)到一定光照強(qiáng)度時(shí),光合速率就不再增加,此時(shí)的光照強(qiáng)度稱為光飽和點(diǎn)。

        5、光飽和點(diǎn)的特點(diǎn):

        (1)陰生植物的光飽和點(diǎn)為全光照的10~30%,而陽(yáng)生植物則為全光照的100%。

        (2)C3植物的光飽和點(diǎn)為全日照的1/5,C4植物遠(yuǎn)大于C3植物的光飽和點(diǎn)。

        (3)群體植物大于個(gè)體植物的光飽和點(diǎn),群體枝葉繁茂,但外部單葉達(dá)到飽和點(diǎn)以上時(shí),內(nèi)部的光照強(qiáng)度仍在飽和點(diǎn)以下,中、下層就比較充分地利用群體的透射光和反射光,群體對(duì)光能利用充分,光飽和點(diǎn)就會(huì)上升。

        (4)同一植物在不同生長(zhǎng)發(fā)育期,光飽和點(diǎn)也不相同,一般在苗期和發(fā)育后期光飽和點(diǎn)低而在生長(zhǎng)旺盛時(shí)期光飽和點(diǎn)高。

        (5)光質(zhì)不同,色素對(duì)不同波長(zhǎng)的光的吸收量不同,導(dǎo)致光飽和點(diǎn)不同,一般來說,紅橙光、藍(lán)紫光較低,綠光較高。

        總的來說,某種植物某一時(shí)刻達(dá)到光飽和點(diǎn)的原因主要是光合色素和光反應(yīng)來不及利用過多的光能以及光反應(yīng)產(chǎn)物積累較多,暗反應(yīng)不能及時(shí)利用,光反應(yīng)和暗反應(yīng)不協(xié)調(diào)。

        二、CO2的補(bǔ)償點(diǎn)與飽和點(diǎn)

        1、CO2的補(bǔ)償點(diǎn)的概念:當(dāng)光合作用吸收的CO2的量等于呼吸作用釋放的CO2的量,這時(shí)外界CO2的量,叫CO2的補(bǔ)償點(diǎn)。

        2、CO2的補(bǔ)償點(diǎn)的特點(diǎn):

        (1)陽(yáng)生植物CO2的補(bǔ)償點(diǎn)高于陰生植物CO2的補(bǔ)償點(diǎn)。其主要原因是一般情況下陰生植物的呼吸作用較陽(yáng)生植物低。

        (2)C3植物CO2的補(bǔ)償點(diǎn)高于C4植物CO2的補(bǔ)償點(diǎn)。其原因主要是C3植物固定CO2的RUBP羧化酶比C4植物固定CO2的PEP羧化酶催化效率低。

        3、CO2的飽和點(diǎn)的概念:在一定范圍內(nèi),光合速率隨CO2濃度的增加而加快,但超過一定范圍后,光合速率增加變慢,當(dāng)達(dá)到一定CO2濃度時(shí),光合速率就不再增加,此時(shí)的CO2濃度稱為CO2的飽和點(diǎn)。

        4、CO2的飽和點(diǎn)的特點(diǎn):

        (1)陽(yáng)生植物CO2的飽和點(diǎn)大于陰生植物CO2的飽和點(diǎn)。

        (2)當(dāng)光照強(qiáng)度一定時(shí),C4植物的CO2的飽和點(diǎn)小于C3植物CO2的飽和點(diǎn)。

        三、影響補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)的外界因素

        1、影響光補(bǔ)償點(diǎn)與光飽和點(diǎn)的因素

        (1)CO2的影響

        CO2作為光合作用的原料,從而影響光合作用的反應(yīng)速率。如果適當(dāng)降低CO2濃度,則光合作用速率會(huì)降低,使光補(bǔ)償點(diǎn)升高、光飽和點(diǎn)降低;如果適當(dāng)升高CO2濃度,則光合作用速率會(huì)增強(qiáng),使光補(bǔ)償點(diǎn)降低,光飽和點(diǎn)則升高。

        (2)礦質(zhì)元素影響

        N、Mg、Fe、Mn是葉綠素合成所必需的礦質(zhì)元素,一定范圍內(nèi),營(yíng)養(yǎng)元素越多,光合速率就越快。例如,施氮肥后,葉綠素含量急劇增加,會(huì)導(dǎo)致光補(bǔ)償點(diǎn)降低,光飽和點(diǎn)升高。反之,缺少礦質(zhì)元素時(shí),會(huì)導(dǎo)致光補(bǔ)償點(diǎn)升高,光飽和點(diǎn)降低。

        (3)溫度的影響

        由于參與光合作用的酶與參與呼吸作用的酶在最適溫度上有所不同。所以,當(dāng)溫度條件改變時(shí),如果促進(jìn)光合作用進(jìn)行而抑制呼吸作用進(jìn)行。則光補(bǔ)償點(diǎn)變小,光飽和點(diǎn)變大;反之如果抑制光合作用進(jìn)行而促進(jìn)呼吸作用進(jìn)行,則光補(bǔ)償點(diǎn)變大,光飽和點(diǎn)變小。

        2、影響CO2補(bǔ)償點(diǎn)與CO2飽和點(diǎn)的因素

        (1)光照強(qiáng)度對(duì)CO2補(bǔ)償點(diǎn)的影響

        如果光照強(qiáng)度適當(dāng)降低,光合作用降低比呼吸作用顯著,所以要求較高的CO2濃度,才能維持光合作用速率與呼吸作用速率相等,CO2補(bǔ)償點(diǎn)升高。CO2飽和點(diǎn)降低;反之,CO2補(bǔ)償點(diǎn)降低,CO2飽和點(diǎn)升高。

        (2)礦質(zhì)元素、溫度等對(duì)CO2補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)的影響同對(duì)光補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)的影響的原理相同。

        四、規(guī)律總結(jié)

        通過以上的分析我們不難發(fā)現(xiàn):一般情況下,某種影響因素改變,只要有利于光合作用的進(jìn)行,對(duì)呼吸作用抑制或無(wú)影響時(shí)光補(bǔ)償點(diǎn)、CO2補(bǔ)償點(diǎn)均降低,光飽和點(diǎn)、CO2飽和點(diǎn)均升高,即補(bǔ)償點(diǎn)與飽和點(diǎn)互相遠(yuǎn)離;如果改變的因素抑制光合作用的進(jìn)行,對(duì)呼吸作用促進(jìn)或無(wú)影響時(shí)光補(bǔ)償點(diǎn)、CO2補(bǔ)償點(diǎn)均升高,光飽和點(diǎn)、CO2飽和點(diǎn)均降低,即補(bǔ)償點(diǎn)與飽和點(diǎn)互相靠近。

        責(zé)任編輯:廖銀燕

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