羅進宏

【摘要】光合作用是高中生物中的主干知識和歷年高考命題的熱點，本文對光合作用速率的測定方法進行了匯總，幫助學生更好的理解總光合作用強度，凈光合作用強度和呼吸作用強度之間的關系。

【關鍵詞】光合作用速率；測定

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）10-0278-02

光合作用是人教版高中生物必修一第五章第四節(jié)的內容，它是高中生物中的主干知識和歷年高考命題的熱點，高考考綱的要求是：（1）光合作用的過程（2）影響光合作用的環(huán)境因素（3）葉綠體中色素的提取和分離實驗。對影響光合作用的環(huán)境因素的考查大多以表格或坐標曲線圖的形式出現(xiàn)，學生解決這類題的難點主要是無法準確的判斷題干中的總光合作用強度，凈光合作用強度和呼吸作用強度。為了幫助學生更好的理解這三個量，在復習過程中我選擇了通過植物光合作用速率的測定并把實驗結果繪制成坐標曲線圖的方式進行突破，同時使學生明確：光合作用速率的衡量指標是單位時間內單位面積葉片的二氧化碳變化量、氧氣變化量、有機物的變化量，而這三個量的變化不僅和光合作用有關也和呼吸作用有關，因此，結合細胞內的氣體代謝圖分析可知，在植物光合作用速率的測定過程中，單位時間內單位面積葉片的二氧化碳變化量、氧氣變化量、有機物的變化量均只能代表呼吸作用和光合作用的綜合結果，也就是植物（葉片）與環(huán)境之間的二氧化碳或氧氣的吸收量或釋放量，即凈光合作用強度。通過這種方式處理效果是肯定的。在本文中我對植物光合作用的測定方法總結如下：

一、葉圓片上浮法

葉片在正常情況下，組織細胞間隙間充滿空氣，可采取真空滲入法，即排除間隙內的空氣，充以水分，使葉片沉于水中，然后在光合作用的過程中，利用不斷產生的氧氣在細胞間隙中的積累，致使下沉的葉片又不斷上浮，通過觀測單位時間內被抽去空氣的小圓形葉片上浮的數(shù)量或者是浮起相同數(shù)量的葉片所用時間長短來衡量光合作用的強度。

1.在黑暗環(huán)境下，葉片只進行呼吸作用，不進行光合作用，產生的二氧化碳溶于水，葉片沉在水底。

2.在弱光下，葉片既進行光合作用也進行呼吸作用，而且光合作用強度小于呼吸作用強度，所以葉片細胞間隙間中仍然沒有氧氣積累，所以葉片沉在水底。

3.在較強光照條件下，葉片既進行光合作用也進行呼吸作用，而且光合作用強度大于呼吸作用強度，所以葉片細胞間隙間中有氧氣積累并釋放到細胞外，所以葉片上浮。

可見，該方法測得的數(shù)值并不代表真正的光合作用強度，而是總光合作用強度和呼吸作用的差值，即凈光合作用強度。

典例：某同學想探究二氧化碳濃度與光合速率的關系。他取A、B、C、D四株都有5片葉的小白菜，用直徑lcm的打孔器打取小葉圓片各10片，并設法抽去氣體使之下沉，置于光下。取100mL三角瓶4個，編號1～4，按下表操作（光照、溫度相同且適宜）并記錄結果。下列評價或修正不合理的是（）。

A.自變量是二氧化碳濃度（NaHC03的質量）

B.只要控制光照強度、溫度相同即可

C.實驗材料本身存在的差異會影響實驗結果

D.制備的葉 圓片投入三角瓶前應放黑暗處

二、實驗裝置中的液滴移動法

引導學生對下圖的實驗裝置進行分析：

1.光合作用速率的衡量指標有哪些？（單位時間內反應物的消耗量和產物的生成量，包括二氧化碳變化量、氧氣變化量、有機物的變化量）。

2.該裝置測定中用哪個指標比較容易檢測？（光合作用過程中氣體體積的變化量，包括二氧化碳變化量、氧氣變化量）。

3.光合作用過程中二氧化碳的消耗量和氧氣的吸收量有什么關系？（相等）。

4.要如何測出氣體的變化量？（在燒杯中放入二氧化碳緩沖液，維持二氧化碳的穩(wěn)定，檢測氧氣的變化量）。

5.在強光照條件下，液滴怎么移動？液滴移動的距離代表什么？（向右移動，代表植物向裝置中釋放的氧氣量）。

6.該距離能不能代表光合作用的實際強度？為什么？（不能，因為光合作用產生的氧氣還有一部分被線粒體的呼吸作用消耗）

7.那么要如何才能測到光合作用的產生的實際氧氣總量呢？（在有光條件下測得液滴移動情況代表凈光合作用強度，在黑暗條件下測得液滴移動情況為呼吸作用強度，總光合作用強度=凈光合作用強度+呼吸作用強度）。

8.如果要排除無關變量對實驗結果的干擾，應該怎么做？（將裝置中的幼苗換成死的）。

9.在不同光照條件下，實驗裝置中的液滴如何移動？

典例：某研究小組用下圖所示的裝置來探究光照強度對光合作用強度的影響（溫度適宜，不考慮微生物對實驗的影響），請回答下列問題：

（1）進行實驗時裝置中的活塞應____（填“打開”或“關閉”）。

（2）若實驗中觀測指標為裝置中氧氣含量的變化，則該裝置需要進行適當?shù)男薷模唧w修改措施為。為了使測量的氧氣變化量更加精確，可設置對照組，對照組裝置的容器和小燒杯中分別放入____、____。

（3）對實驗裝置修改并設置了對照組后，該小組測得裝置中液滴移動隨光照強度變化曲線如下圖，據(jù)圖回答：

①AB段，實驗組裝置中液滴將____（填“左移”、“右移”或“不移”）。

②光照強度為0時，對照組液滴不移動，光照強度為140W時，對照組液滴向右移動0.2cm，則此時該植物的氧氣產生量為____cm。（用液滴移動距離表示）。

③B點時，光合作用速率____（填“一定”、“不一定”或“一定不”）等于呼吸作用速率，此時葉肉細胞中產生ATP的細胞器時____。

三、半葉法

植物葉片的主葉脈兩側對稱部分葉面積基本相等，其形態(tài)和生理功能也基本一致。用物理和化學方法處理葉柄或莖的韌皮部，保留木質部，以阻止葉片光合作用產物的運出，但是又保證了正常的水和無機鹽的供應。然后，將對稱葉片的一半黑暗處理（只發(fā)生呼吸作用），另一半光照（既發(fā)生呼吸作用，也發(fā)生光合作用），相同時間后，在每一半葉片中取相同的面積的葉稱量它的干重，二者的干重差即為有機物的積累量（總光合作用強度）。該方法操作起來比較簡單，但是誤差較大。

典例：將一株生長正常的番茄幼苗對稱葉片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做處理（如圖丙所示），并采用適當?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠值奈镔|和能量轉移。在適宜光照下照射6小時后，在A、B的對應部位截取相等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB。若M=MB﹣MA，則M的確切含義可以描述為____。

四、黑白瓶法

該方法是生態(tài)學中常用的方法，常用于測量水生生態(tài)系統(tǒng)的生產者的生產量（制造有機物的量）用三只玻璃瓶從待測水體深度取水，保留一瓶（初始瓶）以測定水中原來的溶氧量，其余兩瓶（黑白瓶）放回待測深度的水體中，黑瓶中的生物由于得不到光照只能進行呼吸作用，因此黑瓶中的溶氧量就會減少，而白瓶可以接受充足的光照，植物可以進行光合作用，黑瓶中的溶氧量一般會增加。相同時間后，測定黑白瓶的溶氧量，初始瓶的溶氧量—黑瓶溶氧量即代表植物的呼吸作用的強度，白瓶的溶氧量—初始瓶的溶氧量即為植物的凈光合作用強度，二者之和即為植物的總光合作用強度。

典例：生態(tài)系統(tǒng)制造的有機物為總初級生產量，欲測定某生態(tài)系統(tǒng)的總初級生產量，可用3個玻璃瓶從待測深度取水樣注入其中一瓶中，作為初始瓶（IB）以測定水中初始溶氧量。將另外兩個瓶中的一個涂黑（不透光），然后將這一對黑瓶（DB）和白瓶（LB）沉入取水樣深度，24小時后，取出進行溶氧測定。呼吸量為_________，凈初級生產量_________，光合作用的總初級生產量為_________。

總之，生物學是一門實驗學科，通過光合作用強度的測定方法的總結，學生深刻的認識到：總光合作用強度、凈光合作用強度、和呼吸作用強度的關系，不管用什么方法測定，實驗中測得的數(shù)據(jù)均為凈光合作用強度，是總光合作用強度和呼吸作用強度的共同結果。

參考文獻

[1]蔣丹﹒用模型建構的方法突破光合作用的難點知識[J].中學生物教學，2010，10：16.endprint