“光”與“呼”的交融

宋仕豪

例1 某研究小組測得在適宜條件下某植物葉片遮光前吸收CO2的速率和遮

后釋放CO2的速率。吸收或釋放CO2的速率隨時間變化趨勢的示意圖如右（吸收或釋放CO2的速率是指單位面積葉片在單位時間內吸收或釋放CO2的量），回答下列問題：

（1）在光照條件下，圖形A+B+C的面積表示該植物在一定時間內單位面積葉片光合作用 ，其中圖形B的面積表示 ，從圖形C可推測該植物存在另一個 的途徑，CO2進出葉肉細胞都是通過 的方式進行的。

（2）在上述實驗中，若提高溫度、降低光照，則圖形 （填“A”或“B”）的面積變小，圖形 （填“A”或“B”）的面積增大，原因是 。

解析 考查對光合作用和呼吸作用相關知識的理解以及圖形處理能力，難度較大。

（1）根據坐標圖分析，A為葉肉細胞吸收外界的CO2，而B+C的總和則是植物自身產生CO2的量，兩部分的CO2都會被植物的葉肉細胞所吸收，即光合作用固定的CO2。遮光之后，植物主要進行呼吸作用產生CO2，根據遮光后平穩段的直線的變化趨勢可以推出B的面積表示這段時間內植物呼吸作用放出的CO2量，而C段則表示植物可能通過其他途徑產生CO2。CO2屬于小分子，進出細胞都是通過自由擴散的方式進行的。

（2）題干中提到適宜條件是針對光合作用，所以提高溫度、降低光照都會使光合作用減弱，所以A的面積會變小，而呼吸作用的最適溫度比光合作用的最適溫度要高，所以提高溫度會增大呼吸作用的速率，而光照的改變對呼吸作用無影響，所以B的面積會變大。

答案 （1）固定的CO2總量 呼吸作用釋放出的CO2量 釋放CO2 自由擴散

（2）A B 光合速率降低，呼吸速率增強

點撥 根據試題中的表述，如何區分真光合速率和凈光合速率，現歸納如下：

（1）表示真光合作用速率：植物葉綠體吸收的二氧化碳量；植物葉綠體釋放的氧氣量；植物葉綠體產生、制造、合成有機物（或葡萄糖）的量；植物光合作用吸收的二氧化碳量；植物光合作用產生、制造的氧氣量；植物光合作用產生、制造、合成有機物（或葡萄糖）的量。

（2）表示凈光合作用速率：植物葉片吸收的二氧化碳量；容器中減少的二氧化碳量；植物葉片釋放的氧氣量；容器中增加的氧氣量；植物葉片積累或增加的有機物（或葡萄糖）的量。

例2 以測定的CO2吸收量與釋放量為指標，研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結果如圖所示。下列分析正確的是（ ）

A.光照相同時間，35℃時光合作用制造的有機物的量與30℃時相等

B.光照相同時間，在20℃條件下植物積累的有機物的量最多

C.溫度高于25℃時，光合作用制造的有機物的量開始減少

D.兩曲線的交點表示光合作用制造的與呼吸作用消耗的有機物的量相等

解析 本題是對光合作用和呼吸作用綜合知識的考查。解題的關鍵是在識圖的基礎上合理運用真光合速率和凈光合速率。根據解題技巧中的分析，題干中的“以測定的CO2吸收量與釋放量為指標”以及圖中縱坐標“CO2吸收量與釋放量”在光照下指的是凈光合速率，而黑暗下CO2釋放量為呼吸作用速率。選項中的“35℃時光合作用制造的有機物的量”其含義是光合作用中實際制造的有機物的量，應該用真光合速率進行衡量和計算。植物真光合速率（光合作用吸收的CO2量）=凈光合速率（光照下CO2吸收量）+呼吸速率（黑暗下CO2釋放量）。選項中“植物積累的有機物的量”其含義是光合作用中制造的有機物減去呼吸作用消耗后才是積累量，應該用凈光合速率進行衡量和計算。可以將曲線圖中的信息轉化為表格信息：

A選項中35℃和30℃時所對應的真光合速率都是6.5mg/h，因此光照相同時間，35℃時光合作用制造的有機物的量與30℃時相等。光照相同時間，在25℃條件下植物積累有機物的量（凈光合速率）最多，為3.7mg/h。溫度處在25℃～30℃范圍時，光合作用制造的有機物（真光合速率）逐漸增加。兩曲線的交點表示植物有機物的積累量（凈光合速率）與呼吸作用消耗量（呼吸速率）相等。

答案 A

總而言之，處理此類凈光合速率類計算題的關鍵，就是準確判斷實際量、光合作用量與呼吸作用量三者之間的關系。根據不同題干給出的條件，可以按照以下三種模式展開計算：

光合作用實際產氧量=實際的氧氣釋放量+呼吸作用耗氧量；

光合作用實際CO2消耗量=實際CO2消耗量（凈光合作用量）+呼吸作用CO2釋放量；

光合作用實際葡萄生產量=光合作用葡萄糖凈生產量+呼吸作用葡萄糖消耗量。

不論采用哪一種計算方式，最重要的還是準確提取轉化題干內信息，為后續的計算清掃障礙。

[練習]

金魚藻是一種高等沉水植物，有關研究結果如下圖所示（途中凈光合速率是指實際光合速率與呼吸速率之差，以每克鮮重每小時釋放CO2的微摩爾數表示）。

據圖回答下列問題：

（1）該研究探討了 對金魚藻 的影響，其中，因變量是 。

（2）該研究中凈光合速率達到最大時的光照度為 lx。在黑暗中，金魚藻的呼吸速率是每克鮮重每小時消耗氧氣 μmol。

（3）該研究中凈光合速率隨pH變化而變化的主要原因是 。