必修一543 光合作用与能量转换课件.pptx

1、光合作用与能量转化（三）光合作用与能量转化（三）光合作用强度光合作用强度6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2光能光能叶绿体叶绿体单位时间内_、_、_。有机物的产量CO2的消耗量O2的产生量概念：概念：简单地说，就是指植物在_内通过光合作用_的数量，也叫光合速率；单位时间单位时间制造糖类制造糖类探究光照强弱对光合作用强度的影响探究光照强弱对光合作用强度的影响 利用真空渗入法利用真空渗入法排除叶内细胞间隙的空气排除叶内细胞间隙的空气，充以水分，使，充以水分，使叶片沉叶片沉于水中于水中。在光合作用过程中，植物吸收。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出放出O2，由于，由于O2在水中的

2、在水中的溶解度很小，而在细胞间积累，使原来下沉的叶片上浮。根据单位时溶解度很小，而在细胞间积累，使原来下沉的叶片上浮。根据单位时间内圆形叶片上浮的数量，间接判断光合作用强弱。间内圆形叶片上浮的数量，间接判断光合作用强弱。一、实验原理一、实验原理自变量：自变量：光照强度因变量：因变量：光合作用强度检测方法：检测方法：无关变量：无关变量：如温度、CO2等，要求相同且适宜相同时间小圆形叶片浮起的数量控制方法：控制方法：相同瓦数台灯离实验装置的距离控制方法：控制方法：如温度，用中间的盛水玻璃柱吸收热量排除干扰探究光照强弱对光合作用强度的影响探究光照强弱对光合作用强度的影响二、方法步骤：二、方法步骤：1

3、.1.打孔：用直径为打孔：用直径为0.6cm0.6cm的打孔器打出圆形小叶片的打孔器打出圆形小叶片3030片。片。（避开（避开叶的主脉）叶的主脉）探究光照强弱对光合作用强度的影响探究光照强弱对光合作用强度的影响二、方法步骤：二、方法步骤：2.2.将圆形叶片置于注射器内，并让注射器吸入清水，待排出注射将圆形叶片置于注射器内，并让注射器吸入清水，待排出注射器内残留空气后，用手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞，使小器内残留空气后，用手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞，使小圆形叶片内的气体逸出。这一步骤可重复几次。圆形叶片内的气体逸出。这一步骤可重复几次。探究光照强弱对光合作用强度的影响探究光照强

4、弱对光合作用强度的影响二、方法步骤：二、方法步骤：3.将内部气体逸出的小圆形叶片，放入将内部气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗黑暗处盛有清水的烧杯中待用。处盛有清水的烧杯中待用。这样的叶片因为细胞间隙充满了水，所以全都沉到水底。这样的叶片因为细胞间隙充满了水，所以全都沉到水底。避免光合作用产生O2，使叶片上浮探究光照强弱对光合作用强度的影响探究光照强弱对光合作用强度的影响二、方法步骤：二、方法步骤：4.取取3只小烧杯，分别倒入只小烧杯，分别倒入20 mL富含富含二氧化碳二氧化碳的清水的清水(事先可用口通过事先可用口通过玻璃管向清水内吹气玻璃管向清水内吹气)。探究光照强弱对光合作用强度的影响探究光照

5、强弱对光合作用强度的影响5.分别向分别向3只小烧杯中只小烧杯中各放入各放入10片片小圆形叶片，然后分别对这小圆形叶片，然后分别对这3个实验装个实验装置进行置进行强、中、弱三种光照强、中、弱三种光照(3盏盏40W台灯分别向台灯分别向3个实验装置照射，光个实验装置照射，光照强弱可通过调节照强弱可通过调节台灯与实验装置间的距离来决定台灯与实验装置间的距离来决定)。光源会产生光源会产生热量热量，导致温度，导致温度不同，所以为了不同，所以为了保证单一变量，保证单一变量，应该加一个盛水玻璃柱，排除应该加一个盛水玻璃柱，排除温度对实验结果的影响。温度对实验结果的影响。冷光源冷光源二、方法步骤：二、方法步骤：

6、探究光照强弱对光合作用强度的影响探究光照强弱对光合作用强度的影响甲乙丙叶片浮起数量多叶片浮起数量中叶片浮起数量少强中弱探究光照强弱对光合作用强度的影响探究光照强弱对光合作用强度的影响光合作用强度光合作用强度6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2光能光能叶绿体叶绿体单位时间内_、_、_。有机物的产量CO2的消耗量O2的产生量概念：概念：简单地说，就是指植物在_内通过光合作用_的数量，也叫光合速率；单位时间单位时间制造糖类制造糖类 植物在进行光合作用的同时，还会进行呼吸作用。我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，如们观测到的光合作用指标，如O O2

7、 2的释放量，是植物光合作的释放量，是植物光合作用实际产生的总用实际产生的总O O2 2量吗？量吗？O2CO2O2CO2O2CO2O2CO2O2CO2O2CO2只有呼吸作用，无光合作用只有呼吸作用，无光合作用光合作用光合作用 呼吸呼吸作用作用净光合速率：净光合速率：总光合速率：总光合速率：O2的释放量的释放量CO2的吸收量的吸收量有机物的积累、增加量有机物的积累、增加量O2产生、制造量CO2固定、同化、消耗量有机物制造、产生、合成量O2消耗量CO2产生量有机物消耗量（表观光合速率）（表观光合速率）呼吸速率：呼吸速率：有机物制造量有机物制造量 =有机物积累量有机物积累量 +呼吸有机物消耗量呼吸有

8、机物消耗量总光合速率总光合速率 =净光合速率净光合速率 +呼吸速率呼吸速率O O2 2产生量产生量 =O=O2 2释放量释放量 +呼吸呼吸O O2 2消耗量消耗量COCO2 2固定量固定量=CO=CO2 2吸收量吸收量+呼吸呼吸COCO2 2产生量产生量影响光合作用强度的因素影响光合作用强度的因素物种物种叶龄叶龄叶面积指数叶面积指数光照强度光照强度CO2浓度浓度温度温度水水矿质元素矿质元素外部外部因素因素内部内部因素因素外部因素外部因素1 1：光照：光照光照强度CO2吸收量CO2释放量ABCA点：只呼吸不光合点：只呼吸不光合OcO2CO2AB段：呼吸光合段：呼吸光合B点：点：BC段：光合呼吸段

9、：光合呼吸呼吸光合呼吸光合光照强度CO2吸收量CO2释放量ABCOc呼吸速率呼吸速率总光合速率总光合速率净光合速率净光合速率A A点含义点含义：只只进行呼吸作用进行呼吸作用，此点对应的，此点对应的COCO2 2释放速率表示释放速率表示呼吸速率；呼吸速率；B B点含义：点含义：光补偿点光补偿点：光合作用光合作用速率速率呼吸作用速率呼吸作用速率；光照光照至少在至少在B B以上，植物才以上，植物才能正常生长能正常生长C C点含义：点含义：该点对应的光照强度（即该点对应的光照强度（即c c点）为光饱和点点）为光饱和点（达到最大达到最大光合速率的最小光照强度光合速率的最小光照强度）；）；C C点点之后光

10、合速率的之后光合速率的限制限制因因素素不再为光照强度，外因主不再为光照强度，外因主要为要为COCO2 2浓度和温度，内因浓度和温度，内因为色素的数量和酶的数量和为色素的数量和酶的数量和活性等活性等光补偿点光补偿点光饱和点光饱和点应用：应用：（1 1）阴雨天，温室大棚中适当提高光照强度可以增）阴雨天，温室大棚中适当提高光照强度可以增加光合作用强度。加光合作用强度。（2 2）温室大棚，使用无色透明塑料薄膜；补充光源）温室大棚，使用无色透明塑料薄膜；补充光源用蓝紫光或者红光。用蓝紫光或者红光。COCO2 2吸收吸收量量COCO2 2释放释放量量光照强度光照强度OAEDCF光照强度由光照强度由O O到

11、到E E变化的过程中：变化的过程中：细胞呼吸消耗的有机物是多少？细胞呼吸消耗的有机物是多少？光合作用制造的有机物是多少？光合作用制造的有机物是多少？此过程中积累的有机物是多少？此过程中积累的有机物是多少？B用面积表示用面积表示梯形SACDF 矩形SAOEF梯形SACDF矩形SAOEF即，梯形SDCBESOBA外部因素外部因素2 2：COCO2 2浓度浓度CO2吸收量CO2释放量CO2浓度ABCODbdCO2启动点启动点CO2饱和点饱和点CO2补偿点补偿点净光合速率净光合速率总光合速率总光合速率B B点含义点含义：对应的对应的COCO2 2浓度浓度(b)(b)为能进行光合作用的最低为能进行光合作

12、用的最低COCO2 2浓度。浓度。COCO2 2补偿点；光合作用补偿点；光合作用速率呼吸作用速率速率呼吸作用速率；该点对应的该点对应的COCO2 2浓度浓度（即（即d d点）为点）为COCO2 2饱和点饱和点（植物达植物达到光合作用最大值所需要的最小到光合作用最大值所需要的最小COCO2 2浓度浓度）；）；C C点点之后光合速率的之后光合速率的限制限制因素因素不再不再为为COCO2 2浓度浓度，外因主外因主要要为光照强度和为光照强度和温度，内因温度，内因为酶为酶的数量和活性；的数量和活性；C C点含义：点含义：D D点含义：点含义：应用：应用：（1 1）正其行，通其风；）正其行，通其风；（2

13、2）增施有机肥（利用有机肥微生物呼吸作用释放的）增施有机肥（利用有机肥微生物呼吸作用释放的COCO2 2 ）；）；（3 3）温室栽培农作物可以投放干冰或使用）温室栽培农作物可以投放干冰或使用COCO2 2发生器；发生器；外部因素外部因素3 3：温度：温度温度光合速率一定范围内，光合速率随温度升高而升高一定范围内，光合速率随温度升高而升高超过最适温度，光合速超过最适温度，光合速率随温度升高而下降率随温度升高而下降 最适温度下植物光合作用最大，植物体内的酶最适温度在最适温度下植物光合作用最大，植物体内的酶最适温度在40504050之间。温度过高时之间。温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低植物气孔关闭

14、或酶活性降低，光合速率会减弱。，光合速率会减弱。应用：应用：(1)(1)适时播种；适时播种；(2)(2)温室栽培时，白天适当提高温度，提高净温室栽培时，白天适当提高温度，提高净光合速率，夜间适当降温，降低呼吸速率，光合速率，夜间适当降温，降低呼吸速率，降低有机物的消耗，保证植物有机物的积累；降低有机物的消耗，保证植物有机物的积累；外部因素外部因素4 4：水：水C点：时间光合作用强度O 7 10 12 14 18ABCDE温度过高，为减少蒸腾作用，温度过高，为减少蒸腾作用，气孔关闭，气孔关闭，CO2供应不足供应不足，光合，光合速率下降，出现速率下降，出现“午休午休”现象现象盛夏盛夏（1 1）原理

15、：）原理：水是光合作用的原料，缺水可直接影响光合作用；水是光合作用的原料，缺水可直接影响光合作用；缺水会导致气孔关闭，限制的缺水会导致气孔关闭，限制的COCO2 2吸收，间接影响光合作用；吸收，间接影响光合作用；（2 2）应用：）应用：及时、合理灌溉，预防干旱。及时、合理灌溉，预防干旱。外部因素外部因素5：矿质元素：矿质元素N N：光合光合酶酶及及ATPATP的重要组分的重要组分P P：类囊体类囊体膜膜和和ATPATP的重要组分的重要组分 K K：促进光合产物向贮藏器官运输促进光合产物向贮藏器官运输MgMg：叶绿素叶绿素的重要组分的重要组分缺缺N N、P P：影响影响ATPATP和和NADPH

16、NADPH的合成的合成过多：矿质元素过多，可导致土壤溶液过多：矿质元素过多，可导致土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。应用：应用：合理施肥合理施肥内部因素内部因素1：物种：物种各种植物的光合速率变化各种植物的光合速率变化光合速率光合速率光照强度光照强度阴生苔藓阴生苔藓阴生草木阴生草木阳生草木阳生草木小麦小麦玉米玉米高粱高粱O阳生植物：阳生植物：在在强光强光环境中环境中生长发育健壮，在阴蔽或生长发育健壮，在阴蔽或弱光条件下生长发育不良弱光条件下生长发育不良的植物。的植物。阴生植物：阴生植物：在在较弱的光照较弱的光照条件下能够生长良好的植条件下能够生长良好的

17、植物叫阴生植物。物叫阴生植物。A光照强度光照强度O吸收吸收CO2阳生植物阳生植物阴生植物阴生植物光补偿点光补偿点光饱和点光饱和点光补偿点、光饱和点光补偿点、光饱和点：阳生植物阳生植物阴生植物阴生植物D应用：应用：应根据植物的生活习性因地制宜种植植物应根据植物的生活习性因地制宜种植植物。间作、套种时农作物的种。间作、套种时农作物的种类搭配、林带树种的配置、合理采伐、冬季温室栽培等都与光补偿点有关。类搭配、林带树种的配置、合理采伐、冬季温室栽培等都与光补偿点有关。内部因素内部因素2：叶龄：叶龄光光合合作作用用强强度度叶龄叶龄幼幼成熟老老 在一定范围内在一定范围内，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，

18、叶绿体，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用强度不断增加不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用强度不断增加OABC应用：农作物、果树管应用：农作物、果树管理后期理后期适当摘除老叶、适当摘除老叶、残叶残叶保证植物及时换新保证植物及时换新叶，同时可降低其呼吸叶，同时可降低其呼吸作用消耗有机物作用消耗有机物内部因素内部因素3：叶面积指数：叶面积指数物物质质量量叶面积指数叶面积指数单位土地面积上，植物的总叶面积单位土地面积上，植物的总叶面积 在一定的范围内在一定的范围内，随叶面积，随叶面积不断增大，光合作用强度不断不断增大，光合作用强度不断增加，增加，超过一定

19、范围后超过一定范围后，光合，光合作用强度不再增加。当叶面积作用强度不再增加。当叶面积增加到一定限度后，呼吸作用增加到一定限度后，呼吸作用加强，净光合产量反而下降。加强，净光合产量反而下降。总光合量总光合量净光合量净光合量ABC呼吸量呼吸量 应用：适当修苗，合理施肥、浇水，避免枝叶徒长，封行过早。温室栽应用：适当修苗，合理施肥、浇水，避免枝叶徒长，封行过早。温室栽培植物时，可通过培植物时，可通过合理密植合理密植来增加光合作用面积来增加光合作用面积光合作用强度的多因素影响光合作用强度的多因素影响限制光合速率的因素为限制光合速率的因素为横坐标所示的因素横坐标所示的因素，随该因素的不断加强，随该因素的

20、不断加强，光合速率不断提高光合速率不断提高P点点之前：之前：Q点：点：横坐标所示的因素不再是限制光合速率的因素，影响因素为横坐标所示的因素不再是限制光合速率的因素，影响因素为坐标图坐标图中所标示出的其他因素中所标示出的其他因素影响光合作用强度的因素影响光合作用强度的因素夏季自然环境中一昼夜夏季自然环境中一昼夜植物植物叶肉细胞叶肉细胞COCO2 2吸收吸收速率速率的变化曲线的变化曲线凌晨凌晨，温度降低，细胞呼吸减弱，温度降低，细胞呼吸减弱，COCO2 2释放减少释放减少；a a点可能是呼吸点可能是呼吸作用最低的时刻；作用最低的时刻；a a点：点：b b点：点：有微弱光照，植物开始进行有微弱光照，

21、植物开始进行光合作用光合作用；bcbc段：段：光合作用强度小于细胞呼吸强度；光合作用强度小于细胞呼吸强度；c c点：点：早晨早晨7 7时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度；时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度；光合作用强度大于细胞呼吸光合作用强度大于细胞呼吸强度强度；cece段：段：d d点：点：温度过高温度过高（蒸腾作用增强）（蒸腾作用增强），部分部分气孔气孔关闭关闭（CO CO2 2供供应应不足不足），（光合速率降低光合速率降低）出现出现“午休午休”现象现象；e e点：点：下午下午6 6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度；时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度；efef段：段：光合作用强度

22、小于细胞呼吸强度；光合作用强度小于细胞呼吸强度；fgfg段：段：没有光照，光合作用停止，只进行细胞呼吸；没有光照，光合作用停止，只进行细胞呼吸；制造有机物的时间段制造有机物的时间段；bfbf段：段：cece段：段：积累有机物的时间段；积累有机物的时间段；一昼夜有机物的积累量：一昼夜有机物的积累量：S S1 1(S(S2 2S S3 3)有机物变化量分析有机物变化量分析S S1 1、S S2 2、S S3 3分别表示曲线和横轴围成的面积分别表示曲线和横轴围成的面积密闭容器中一密闭容器中一昼夜昼夜单细胞绿色植物单细胞绿色植物COCO2 2浓度的变化曲线浓度的变化曲线无光照，植物只进行细胞呼吸无光照

23、，植物只进行细胞呼吸；ABAB段：段：BCBC段：段：温度降低，细胞呼吸减弱温度降低，细胞呼吸减弱(曲线斜率下降曲线斜率下降)；呼吸作用的；呼吸作用的最小值可能出现在该段；最小值可能出现在该段；CDCD段：段：4 4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度小时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度小于细胞呼吸强度；于细胞呼吸强度；D D点：点：随光照增强，光合作用强度等于细胞呼吸强度；随光照增强，光合作用强度等于细胞呼吸强度；DHDH段：段：光合作用强度大于细胞呼吸强度；其中光合作用强度大于细胞呼吸强度；其中FGFG段表示段表示“午休午休”现象；现象；随光照减弱，光合作用强度下

24、降，光合作用强度等于细随光照减弱，光合作用强度下降，光合作用强度等于细胞呼吸胞呼吸强度强度；H H点：点：HIHI段：段：光照继续减弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度，直至光照继续减弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度，直至光合作用完全停止；光合作用完全停止；I I点低于点低于A A点：点：一昼夜，密闭容器中一昼夜，密闭容器中COCO2 2浓度减小，减少的浓度减小，减少的COCO2 2转化成有机物积转化成有机物积累在植物体内累在植物体内(若若I I点高于点高于A A点，植物不能正常生长点，植物不能正常生长)光合作用的应用光合作用的应用光合作用强度光合作用强度指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数

25、量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效率光合作用效率指绿色植物通过光合作用制造的指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量有机物中所含有的能量与光合作用与光合作用所所吸收光能吸收光能的比值的比值光能利用率光能利用率指单位土地面积上，农作物通过指单位土地面积上，农作物通过光合作用产生的有机物中的能量光合作用产生的有机物中的能量与与这块土地所这块土地所接受太阳能接受太阳能的比值的比值延长光合作用时间延长光合作用时间提高光能利用率提高光能利用率提高光合作用效率提高光合作用效率控制控制H2O供应供应（合理灌溉）合理灌溉）增加光合作用面积增加光合作用面积控制控制CO2浓度浓度控制

26、温度控制温度控制光照质量控制光照质量控制光照强弱控制光照强弱控制必需矿质元素供应控制必需矿质元素供应（合理施肥）合理施肥）提高农作物产量提高农作物产量（一年种（一年种2 2季改为种季改为种3 3季）季）(合理密植：间种、套种合理密植：间种、套种)花生与玉米花生与玉米间种间种光合作用的应用光合作用的应用物质：物质：a_，b ，c ，d ，e ，f ，g ，h_O O2 2C C5 5ATPATPNADPHNADPHADPADPCOCO2 2C C3 3光合作用和呼吸作用的联系光合作用和呼吸作用的联系色素色素过程：过程：_光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段有氧呼吸第一阶段有氧呼吸第一阶段有氧

27、呼吸第二阶段有氧呼吸第二阶段有氧呼吸第三阶段有氧呼吸第三阶段项目项目放置放置环境环境烧杯中的溶液烧杯中的溶液及各自作用及各自作用预测红墨水预测红墨水滴移动方向滴移动方向原因分析原因分析测定植物测定植物呼吸作用呼吸作用速率速率测定植物测定植物净光合作净光合作用强度用强度测定植物叶片真光合速率的实验测定植物叶片真光合速率的实验1 1、气体体积变化法、气体体积变化法植物植物只进行呼吸作用，植物进行只进行呼吸作用，植物进行有氧呼吸消耗有氧呼吸消耗O O2 2，而释放的，而释放的COCO2 2气气体被装置烧杯中体被装置烧杯中NaOHNaOH溶液吸收，溶液吸收，导致装置内气体、压强减小，红导致装置内气体、

28、压强减小，红色液滴向左移动色液滴向左移动 遮光、遮光、黑暗黑暗光线光线充足、充足、温度温度适宜适宜NaOHNaOH溶液；溶液；（用（用NaHCONaHCO3 3溶溶液也行）液也行）NaHCONaHCO3 3溶液；溶液；作用：吸收作用：吸收COCO2 2；作用：维持容器作用：维持容器中中COCO2 2的浓度；的浓度；左移左移右移右移NaHCONaHCO3 3缓冲溶液维持装置中的缓冲溶液维持装置中的COCO2 2浓度；植物光合作用浓度；植物光合作用强度超过呼强度超过呼吸作用强度吸作用强度，释放，释放O O2 2，导致装置，导致装置内气体量增加，红色液滴向右移内气体量增加，红色液滴向右移动动 ；2、

29、光合速率的测定方法、光合速率的测定方法黑白瓶法黑白瓶法从某一水层取样，装入从某一水层取样，装入若干个若干个等体积黑瓶和等体积黑瓶和白瓶中，并分别测得初始溶氧量；把黑白瓶白瓶中，并分别测得初始溶氧量；把黑白瓶悬挂于悬挂于原水深处原水深处。一段时间后，分别测出黑、。一段时间后，分别测出黑、白瓶的溶氧量并算出平均值。白瓶的溶氧量并算出平均值。黑瓶不透光，只进行呼吸作用黑瓶不透光，只进行呼吸作用白瓶透光，可以进行光合作用和呼吸作用。白瓶透光，可以进行光合作用和呼吸作用。呼吸作用量呼吸作用量=初始溶氧量初始溶氧量 黑瓶溶氧量黑瓶溶氧量净光合作用量净光合作用量=白瓶溶氧量白瓶溶氧量 初始溶氧量初始溶氧量总

30、光合作用量总光合作用量=净光合作用量净光合作用量+呼吸作用量呼吸作用量=白瓶溶氧量白瓶溶氧量-黑瓶溶氧量黑瓶溶氧量2、光合速率的测定方法、光合速率的测定方法黑白瓶法黑白瓶法 将将对称叶片的对称叶片的一部分一部分(A)(A)遮光遮光，另一部分另一部分(B)(B)不做处理不做处理，并采用适当的方法，并采用适当的方法阻止两部分的物质阻止两部分的物质和能量转移和能量转移。在在适宜光照下照射适宜光照下照射a a小时后，在小时后，在A A、B B的对应的对应部位截取部位截取同等面积同等面积的叶片，的叶片，烘干称重烘干称重，分别记为，分别记为M MA A、M MB B，获得相应数据，则可计算出该叶片的光，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是合作用强度，其单位是mg/(dm2h)mg/(dm2h)。问题问题：a a小时内上述小时内上述B B部位截取的叶片部位截取的叶片光合作用合成有机物的总量（光合作用合成有机物的总量（M M）为）为_。M=MM=MB B-M-MA A 3 3、干物质量的、干物质量的积累法积累法半叶法半叶法