【知识点详解】
1. 光合作用的基本过程:光合作用是植物利用太阳能将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气的过程,同时释放出能量。反应式为6CO2 + 12H2O → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O。其中,C6H12O6代表葡萄糖,6O2表示氧气。
2. 光合速率的定义:光合速率分为表观光合速率和真正光合速率。表观光合速率是指植物单位时间单位叶面积上从外界环境中吸收的二氧化碳量或释放的氧气量,净光合作用的结果。真正光合速率则考虑了细胞呼吸释放的二氧化碳,即从外界吸收的二氧化碳加上细胞呼吸产生的二氧化碳的总量。
3. 影响光合作用速率的环境因素:
- 光照强度:光合作用速率随着光照强度的增加而增加,但存在一个饱和点(B点),超过这个点,光照强度再增加,光合速率不再显著提升。光补偿点(A点)是光照强度下,光合作用产生的氧气和呼吸作用消耗的氧气相等的点。
- 二氧化碳浓度:类似地,光合速率也受二氧化碳浓度影响,随着CO2浓度的增加,光合速率提升,达到饱和点后不再显著增加。
- 温度:温度影响光合作用主要是通过影响参与光合作用的酶的活性。过高或过低的温度都会降低光合速率。
4. 测定光合速率的方法:可以通过测量黑暗中植物呼吸释放的二氧化碳、光下吸收的氧气或增加的有机物量来确定呼吸速率;在光照条件下,通过测量氧气的增加、二氧化碳的减少或有机物的增加来确定表观光合速率。
5. 光合作用与呼吸作用的关系:光合作用产生的有机物在细胞呼吸过程中被消耗,同时释放能量。净光合作用是光合作用与呼吸作用的差值,即积累的有机物。
6. 实际应用:理解这些原理对于农业生产非常重要,例如,通过调节光照、CO2浓度和温度,可以优化温室环境,提高农作物的光合效率和产量。
7. 习题解析:
- 习题1:光照强度为a时,植物吸收0.06mol CO2,而黑暗中释放0.02mol,因此净光合作用是0.08mol。当光照强度减半时,净光合作用减半,即0.04mol,但由于呼吸作用不变,仍释放0.02mol,所以吸收的CO2量是0.02mol。
- 习题2:根据图示,35℃和30℃时的净光合曲线交叉点表示光合与呼吸速率相等,但并不表示制造的有机物量相等,因为光合速率在不同温度下不同。
- 习题3:甲图中G点有机物积累最多,B点低于A点,DE段叶绿体中三碳化合物因光合反应减少,E点ATP含量可能较低于G点,因为夜间光合作用停止,但呼吸仍在进行,消耗ATP。
- 习题4:c、e点光合作用与呼吸作用相等,a点是夜间低温导致的呼吸作用减少,c点开始合成有机物,但提高温度不一定会增加OA的绝对值,因为它还受到光强度等因素影响。
通过以上分析,我们可以了解到光合作用的基本概念、影响因素以及与呼吸作用的相互关系,这些都是生物学和农业生产中的基础知识点。