四條件分析法解答光合作用與呼吸作用的試題

姜琴

摘 要：本文通過以光合作用和呼吸作用的試題為載體，闡述如何在試題應用四條件分析法解題。四條件分析法的掌握與應用既能將題化難為易，也能更好地把握光合作用和呼吸作用的聯系。

關鍵詞：光合作用;呼吸作用;四條件分析法

光合作用和呼吸作用作為高中生物的核心概念之一，二者綜合性的考查上，學生舉步維艱。如何改變學生的這種處境，得心應手的對相關試題作答呢？這是筆者一直在思考的問題。

一、四條件分析法的介紹

從光合作用與呼吸作用的關系入手，四條件分析法應運而生。

四條件分析法的四個條件分別為：只進行呼吸作用時，光合作用強度小于呼吸作用強度時，光合作用

強度等于呼吸作用強度時，光合作用強度大于呼吸作用強度時。

為何會存在這四個條件呢？

這四個條件與光照強度的有無，強弱有關，正如一天光照的變化，凌晨無光照，只進行呼吸作用，到了大概六點左右，光照開始出現，就開始出現光合作用，并隨著光照強度的增加，光合作用的強度由弱到強，由小于呼吸作用強度，變化為等于呼吸作用強度，再變化為大于呼吸作用強度。

二、四條件分析法的運用

如何運用四條件分析法來解題呢？請看以下例題：

通過觀察，左邊是選項，展現的是葉肉細胞中CO₂氣體的吸收、釋放情況。右邊是已知的曲線，光照強度與CO₂的釋放量和CO₂吸收量的關系。兩邊的圖像如何與四條件分析法結合呢？

先從已知圖像右邊入手，四條件分析法反映在該曲線的分析上：只進行呼吸作用，意味著是在黑暗條件下，無光合作用，該葉肉細胞只進行呼吸作用，釋放CO₂，對應圖中A點;隨著橫坐標光照強度的增加，起初是光合作用強度小于呼吸作用強度，意味著光照弱，光合作用強度弱，該葉肉細胞呼吸作用強，釋放的CO₂能滿足光合作用所需，且多余的會釋放到細胞之外，對應圖中的AP段;接著是光合作用強度等于呼吸作用強度，意味著在光照增強了些之后，該葉肉細胞內部產生的氣體自產自銷，呼吸作用產生的CO₂夠光合作用使用，因此，該葉肉細胞既沒有CO₂的釋放也沒有CO₂的吸收，對應圖中P點;最后，光照強度再增大，光合作用強度大于呼吸作用強度，意味著呼吸作用產生的CO₂不夠光合作用使用，此時，該葉肉細胞就需要從外界環境吸收CO₂，即轉變成了曲線橫坐標之上的CO₂吸收，對應圖中P點之后。

理清楚曲線與四條件之間的關系后，左邊的細胞結構圖，也就不難理解了。左邊選項圖中既畫出了葉肉細胞CO₂的釋放和吸收的情況，也畫出了CO₂在葉綠體和線粒體的進出情況，葉綠體代表光合作用，線粒體代表呼吸作用。分別對應四條件為：只進行呼吸作用時，線粒體釋放出的CO₂，不會供給葉綠體使用，

而是直接釋放出細胞，到環境中，對應的是B圖;光合作用強度小于呼吸作用強度時，線粒體釋放出的CO₂既有一部分釋放出了細胞又有一部分供應給了葉綠體，對應的是A圖;光合作用強度等于呼吸作用強度時，線粒體釋放出的CO₂只供應給葉綠體，自給自足，對應的是C圖;光合作用強度大于呼吸作用強度，葉綠體所需的CO₂來源于線粒體釋放出的CO₂和從外界吸收的CO₂，對應的是D圖。

左右圖理解到位后，如表所示

答案：A

從以上的例題的分析可知，可用四條件分析法分別對曲線圖、細胞圖進行分析，并且也通過這四個條件將曲線圖與細胞圖結合，便于對光合作用與呼吸作用二者聯系的理解。

現在換一種形式呢？

右圖柱形圖所示是關鍵，它向我們展示了不同光照強度條件下，單位時間內CO₂釋放量和O₂釋放量的情況。

這道題不在是CO₂的吸收量而是換成了O₂的釋放量，用O₂的釋放量和CO₂釋放量來衡量光合作用和呼吸作用的關系，則四條件相應的理解為：只進行呼吸作用時，綠色植物的葉肉細胞消耗O₂，釋放出CO₂;光合作用強度小于呼吸作用強度時，綠色植物的葉肉細胞仍是消耗O₂，釋放出CO₂;光合作用強度等于呼吸作用強度時，綠色植物的葉肉細胞呼吸作用消耗的O₂全來自于光合作用，呼吸作用釋放出的CO₂也全供應給光合作用，所以葉肉細胞既不會釋放出CO₂，也不會釋放出O₂;光合作用強度大于呼吸作用強度時，綠色植物的葉肉細胞光合作用產生的O₂會一部分供應給呼吸作用使用，多余的會釋放出細胞，表現為O₂的釋放。

從分析中，很明顯看出氣體的釋放存在三種情況，對應四條件分別是：

不可能同時出現CO₂和O₂釋放，圖中c所示是錯誤的，答案已然出現。

另外，可以從選項入手，A選項，光照強度為a時，右圖柱形圖展示只釋放出CO₂，結合上表所示，可以表示兩種情況：①不進行光合作用，②光合作用可以進行，只是光合作用強度比呼吸作用強度小些;B選項，光照強度為 b時，右圖柱形圖展示沒有任何氣體釋放，結合上表所示，即是光合作用強度等于呼吸作用強度時;D選項，光照強度為d時，柱形圖展示的是單位時間內O₂的釋放量，應該表示的是該細胞的凈光合速率，而非實際光合速率。

答案：C

柱形圖、曲線圖都是數學模型的不同表現形式，因此，四條件分析法對二者的分析是一致的。從以上的例題分析可以看出，對于光合作用與呼吸作用的聯系，可以采用不同的表達形式。

接下來再看看另一種表達形式。

仔細審題，此題又出現了一個新的信息：O₂的產生量，這又該如何運用四條件分析法來分析呢？

首先得弄明白O₂的產生代表的含義。O₂的產生直接來自于葉綠體，換言之，有O₂的產生，葉綠體就在工作，也就意味著在進行光合作用。結合四條件分析如下表：

結合上表來分析柱形圖就顯得簡單多了，條件a時，只有CO₂的釋放，則為只進行呼吸作用;條件b時，既有O₂的產生，又有CO₂的釋放，則為光合作用強度小于呼吸作用強度;實際，最后的問題是對條件c、條件d的分析上了，因為c、d只有O₂的產生，都沒有CO₂的釋放，分別對應剩余的兩種條件的哪一種呢？

再返回題干，提取信息“光照強度不影響葉肉細胞的呼吸速率”，換言之，條件a下得到的數據就是呼吸作用強度的數值，在此題中是不會發生改變的。再看柱形圖，發現它的數據與條件c的數據相等，意味著光合作用強度等于呼吸作用強度，剩下的條件d就是光合作用強度大于呼吸作用強度。

于是，答案就在你的眼前。

答案：B

三、四條件分析法的反思

通過對以上三種例題的分析，讓我們對四條件分析法有了一個清楚的認識：四條件分析法再現的是光合作用和呼吸作用的關系，從根本展現了光合作用和呼吸作用的物質關聯。若能對四條件分析法理解到位，并且能靈活的使用，對解題和知識的掌握都是事半功倍的效果。