構建光合作用曲線圖模型，以一圖推導多圖

葛志強

新人教版《生物》第一冊教材中“影響光合作用強度的環境因素”的內容所占篇幅很小，看似要求很低，但蘇教版教材對這一內容有較詳細的論述，而且江蘇省新考綱中對這一內容的要求等級是C（應用），可見該內容的重要性。該知識點歷來是教學難點、高考熱點，學生的學習難度很大，教師教得也很費勁，尤其是光合作用曲線圖形的分析難度更大。在平時的教學中，我發現其內容中的各圖形之間有一定內在聯系，可以構建經典模型，然后以一圖推導多圖，這樣不但可以降低學習難度，易于學生掌握，而且可以使學生觸類旁通、舉一反三。下面，我對此進行一些簡單的探討。

一、構建基本模型圖

圖Ⅰ

圖Ⅰ表示的是光照強度與光合作用強度的關系（此時變量為光照強度，其他如CO2、溫度等無關變量保持不變），可看作是一個最基本的圖形。當光照強度為0時，光合作用強度為0 ；在一定范圍內，隨著光照強度增強，光合作用強度不斷增強；達到A點后，光合作用強度不再變化，A點稱為光飽和點。此圖沒有考慮呼吸作用，光合作用強度表示的是真光合作用強度。

1.變形一

圖Ⅱ

如果縱坐標用CO2的吸收量表示，那么圖形是怎樣的呢？稍作分析就會發現，此時曲線表示植物凈光合作用強度，是真光合作用吸收的CO2量減去呼吸作用釋放的CO2量的差值，這個數值是可以用一定的裝置測得的。那么，曲線的畫法由圖Ⅰ中曲線向下平移一定數值即可，移動的數值就是呼吸作用釋放CO2的量，如圖Ⅱ所示。圖Ⅱ表示的內容可以幫助我們理解呼吸作用、真光合作用、凈光合作用三者之間的關系，它們的關系用表達式可表示為“凈光合作用吸收CO2量+呼吸作用釋放CO2量=真光合作用吸收CO2量”。根據圖Ⅱ，曲線中重要的A、B、C三點的含義也能理解清楚，即A點沒有光照植物，只進行呼吸作用；B點光照強度時，光合作用速率=呼吸速率，可稱為光補償點；C點隨著光照強度增加，光合作用速率不再增加，可稱為光飽和點。

2.變形二

如果縱坐標表示O2的釋放量，根據光合作用的反應式，可知CO2的吸收量=O2的釋放量，因此圖形與圖Ⅱ一致，如圖Ⅲ所示。如果縱坐標表示CO2的釋放量，則圖形與圖Ⅱ的橫坐標對稱，如圖Ⅳ所示；如果縱坐標表示O2的吸收量，則圖形與CO2的釋放是一致的，如圖Ⅴ所示。

圖Ⅲ圖Ⅳ

圖Ⅴ

3.變形三

如果橫坐標表示一天的時間，那么，24小時的CO2吸收量曲線該如何表示？根據一天的光照分析可知：夜晚沒有光照，只進行呼吸作用；早晨光照強度逐漸增加，光合作用強度隨之增加，吸收的CO2量也逐漸增多，達到光飽和點后隨光照強度增加不變；下午光照減弱，光合作用隨之減弱，吸收的CO2也逐漸減少。根據分析，可將圖Ⅱ修改如圖Ⅵ所示。

圖Ⅵ

如果考慮夜間溫度變化影響呼吸作用以及夏季中午“午休”現象，則曲線就由圖Ⅵ修改為圖Ⅶ。

圖Ⅶ

4.變形四

如果在圖Ⅰ中表示出不同溫度、CO2濃度的變化，則可相應畫成圖Ⅷ、圖Ⅸ。如果圖Ⅷ、圖Ⅸ縱坐標改為CO2吸收量，則可參照圖Ⅱ。

圖Ⅷ圖Ⅸ

5.變形五

如果在圖Ⅰ中要表示不同光質（光譜成分）的光照強度的變化呢？根據色素的吸收光譜可知，色素對不同光質的吸收情況是不同的。葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光與藍紫光，對其他光吸收相對較少，尤其是對綠光吸收最少。胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光，對其他光吸收相對較少。由光合作用的過程可知，光照主要影響光合作用的光反應。因此，不同光質雖光照強度相同，但植物的色素吸收轉化不同，對光反應的影響也不同，如圖Ⅹ所示。

圖Ⅹ

6.變形六

如果在圖Ⅱ中同時畫出陰生、陽生植物，則相應的將曲線進行一定范圍的移動。陽生植物的光飽和點較陰生植物高，但當光照強度較低時，陰生植物的光合作用強度卻大于陽生植物，如圖Ⅺ所示。

圖Ⅸ

二、基本圖形

空氣中CO2的含量是影響光合作用的重要因素。CO2的含量與光合作用強度的關系可用圖Ⅻ表示，當CO2的含量過低時，不能進行光合作用；在一定范圍內，光合作用強度隨CO2含量的增加而增加；當CO2的含量超過一定值后，光合作用強度不變，A為CO2飽和點。

圖Ⅻ圖ⅩⅢ

如果縱坐標用CO2的吸收量表示，那么，曲線怎樣表示？參照上述變形一的分析，此圖的畫法與圖Ⅱ類似，如圖ⅩⅢ所示。小于C，只進行呼吸作用；B為CO2補償點；A仍為CO2飽和點，即真光合作用吸收CO2量=凈光合作用吸收CO2量+呼吸作用釋放CO2量。

圖ⅩⅢ

總之，有關光合作用曲線圖分析的題目很多，變化莫測，但萬變不離其宗，建立各圖之間的聯系與區別，掌握以一圖構建多圖的模型，就能事半功倍，很好的解決這類問題。

（責任編輯杜華）