由一道生物習題引發的知識探知
2012-01-01 00:00:00張映瓊
中學教學參考·理科版 2012年4期
在高中生物教材第一冊第二章第三節《光合作用》后有一道習題，題目如下。
題目：下圖是夏天晴朗白天，某種綠色植物葉片光合作用強度的曲線圖，分析曲線圖并回答：
1.為什么7～10時的光合作用強度不斷增強？
2.為什么12時左右的光合作用強度明顯減弱？
3.為什么15～17時的光合作用強度不斷下降？
學生在學習了光合作用的相關知識后能順利地回答其中的第1問及第3問，其中第2問就讓學生有點不知所措了。在教師的引導下，讓學生試著去分析新發現的問題：12時左右溫度較高，光照較強，光合作用強度理應上升或保持平衡（溫度不考慮超過酶的最適溫度），那么為什么會出現如圖中的下降呢（若溫度高，下午兩三點鐘的溫度比上午11點鐘左右的更高）？最后教師指出此處所出現的現象即為高中教材未被介紹的光合午休現象。
一、植物光合午休現象的概念
植物光合午休現象是指植物在溫度高，濕度小而陽光充足的晴天，光合速率在一天的中午有所降低的現象，發生光合午休現象的植物的葉片不發生萎縮、卷曲以及葉片變黃等現象，從表象上學生不易認可。但可以通過測定系統測定一天中凈光合速率變化來確定光合午休現象是否發生。
二、光合午休現象出現的原因
引發植物光合午休現象的原因較多，在2010年《生物學教學》第12期中耿顯勝老師等總結了如下幾點。
一是生態因子：光照、溫度、相對濕度、CO2濃度。
二是生理因子：氣孔導度、葉肉阻力、葉片水勢、水蒸氣壓力虧缺、生理節奏。
三是生化因子：光合作用產物的積累、RuBp羧化酶的活性。
我將他的觀點歸納總結了一下，以便學生能用自己的知識水平給予理解。筆者是這樣歸納總結的：引發植物光合午休現象的是外因（生態因子）作為誘因，使生物體內的氣孔導度，葉片水勢等發生變化，從而影響光合作用及其他生化作用的發生，最終影響了光合作用強度（或光合作用凈速率）。上述問題可這樣分析：夏季晴朗白天的12點左右溫度較高，相對濕度較小，葉片大氣——水蒸氣虧缺，蒸騰速率持續上升導致葉片水勢下降，引起氣孔關閉（氣孔導度下降），CO2不能順利進入參加光合作用暗反應，從而光合速率下降。當然，引起光合速率下降的因素還可以是光抑制或者光呼吸（光抑制是指光合作用吸收的光能過剩，引起光合功能下降；光呼吸是指某些植物在光下呼吸強度是平時的2～3倍，增加了有機物的分解，從而導致凈光合下降）。
通過這樣的分析、講解讓學生領會到影響植物光合午休現象的因素是比較多的，從而增強了學習生物學知識的興趣，明白光合午休實際上是植物在中午光合速率下降；同時還讓學生學會利用現有的知識，如將該植物改為C4植物，在晴朗夏天的一天中會出現明顯的光合午休現象嗎？你能畫一圖示或分析出現不出現的原因嗎？學生會利用現有知識去分析，最后得出結論：C4植物可利用葉肉細胞間隙很少的CO2進行光合作用，因而一般情況下光合午休現象不明顯，不會出現以上圖示的雙峰曲線，而是一光滑單峰曲線，這樣增加了光合午休知識的利用，同時也讓學生學會了如何分析問題，了解了影響植物光合午休的眾多因素。
三、植物光合午休現象的普遍性
植物光合午休是一種普遍現象，我國科學工作者對許多植物的光合速率日變化進行了測定，發現小麥、水稻、玉米、棉花、大白菜等生物具有光合午休現象。其中包括C3植物，也包括C4植物。同時科學工作者們還發現許多植物一年四季的中午均存在光合午休現象，不過程度不一樣，從本質上講都是植物在不良環境中生存保護自己，讓自己度過不良環境的方法。
四、植物光合午休現象的簡單解除方法
因為植物大多都是因外因而出現光合午休現象的，所以滿足植物光合作用對外部條件的需求即可避免光合午休現象的出現。如滿足植物對水分的需要，采用對植物進行噴灌等都可緩解植物的光合午休現象，因為這些方法可增加大氣濕度，滿足植物對水的需求。
目前，關于光合午休的解釋很多，作為中學教師，我們只能給學生最簡單的解釋，真實的實質探究還需用現行的許多實驗去揭示。
參考文獻
鄒立基著.植物生理學［M］.成都：四川科學技術出版社，1987.
(責任編輯 黃春香）
