正确解读图表破解光合作用和呼吸作用关系的难题

　　光合作用和呼吸作用是高中生物教学的重点，也是高考设题考查的热点，在高考中常常以图表曲线的形式出现，重在考查学生对光合作用和呼吸作用的关系的理解，学生解答有一定难度。尽管有关这方面的专题论述不少，但依然是用抽象的描述解释抽象，不利于学生领会掌握。我在教学过程中借助图表曲线，引导学生对光合作用和呼吸作用的关系进行梳理分析，非常有利于学生对这部分知识的理解和应用。
　　一、光合作用和呼吸作用关系的典型曲线和图示分析
　　1.图示与曲线上几个关键点和线段的对应关系及生物学含义
　　（1）图1曲线表示，在一定CO浓度和温度等条件下，在一定范围内，光合作用速率（或光合作用强度）随光照强度的增强而增大，但当光照强度增加到一定强度时，光合速率达到最大值后不再增大。
　　（2）图2表示光照强度为零，植物不进行光合作用，只进行呼吸作用。此时植物释放的CO等于线粒体释放的CO。植物外观上表现为向外界释放CO，同时也表明了此时的呼吸强度（如果是恒温条件，而且忽略光照对温度的影响，则此后的呼吸强度也保持不变）。该图对应于图1中的A点。
　　（3）图3表示植物的呼吸作用大于光合作用，即线粒体释放的CO，一部分被叶绿体吸收用于光合作用，还有一部分释放到外界。此时植物外观表现为向外界释放CO，该图应对应于图1中的AB段。
　　（4）图4表示光合作用强度和呼吸作用强度相等。此时植物在外观上表现为既不吸收CO又不释放CO，该图应对应于图1中的B点。B点对应的光照强度代表光补偿点。
　　（5）图5表示光合作用强度大于呼吸作用强度，即叶绿体吸收的CO除来自线粒体外还来自外界。此时植物外观上将表现为吸收CO（此时该CO吸收量即代表净光合作用量）。该图对应于图1中的B点之后。C点对应的光照强度代表光饱和点。
　　2.两个关键点的变化规律
　　在图1曲线所示状况下，若改变某一因素（如CO浓度），使光合作用增强（减弱），而呼吸作用不受影响时，光补偿点应左移（右移），光饱和点应右移（左移）；若改变某一因素（如温度），使呼吸作用增强（减弱），则光补偿点应右移（左移）。
　　另外，阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物的小。
　　3.限制AC段和CD段光合作用强度的主要因素
　　AC段：限制因素主要是光照强度。
　　CD段：限制因素主要是外因有：CO浓度、温度等。内因有：酶的数量和活性、叶绿体色素含量、C含量等。
　　4.光合作用和呼吸作用的计算关系式
　　光合作用和细胞呼吸的原料和产物相反，但二者不是可逆过程。通常用单位时间里CO吸收量、O释放量或有机物的制造量来代表光合作用强度。用单位时间里CO释放量、O吸收量或有机物的消耗量来代表呼吸作用强度。而光合作用强度又有实际光合作用强度和净光合作用强度。它们的关系式可表示为：净光合作用强度=实际光合强度-呼吸作用强度。
　　二、典型例题分析
　　1.（2006四川理综）将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室CO浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度（以CO吸收速率表示），测定结果如下图。下列相关叙述96676dddd21e00c9b118ee60272e4d0c，正确的是（?摇 ?摇）。
　　A.如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移
　　B.如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移
　　C.如果光照强度适当增强，a点右移，b点右移
　　D.如果光照强度适当增强，a点左移，b点右移
　　【解析】尽管该题的自变量是CO浓度，但根据前述知识可推知，a点是CO补偿点，b点是CO饱和点。在题干限定条件下，如果光照强度适当降低，则光合作用强度降低，而呼吸作用强度不变。此时，要维持光合作用强度等于呼吸作用强度，则必然要增大CO浓度，以提高光合作用强度，所以a点右移；当光照强度适当降低时，光合作用的光反应减弱，导致光合作用强度降低，则光合作用强度达到最大值时所需CO浓度（CO饱和点）较低，所以b点左移。如果光照强度适当增强，则光合作用强度增大，而呼吸作用强度不变。此时，要维持光合作用强度等于呼吸作用强度，则在较低CO浓度下就可以实现，所以a点左移；当光照强度适当增强时，光合作用的光反应增强，导致光合作用强度增大，则光合作用达到最大值所需CO浓度（CO饱和点）较高，所以b点右移。
　　正确答案：D。
　　2.（2007山东理综）以测定的CO吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是（?摇 ?摇）。
　　A.光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等
　　B.光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多
　　C.温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
　　D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等
　　【解析】根据前面对光合作用和呼吸作用关系的分析，通过读图可知，图示的虚线（光照下CO的吸收量）表示光合作用净积累有机物的量，实线（黑暗下CO的释放量）表示呼吸作用消耗有机物的量。根据公式：总光合作用制造的有机物的量=净光合量+呼吸量=虚线量+实线量，可逐一计算出20℃、25℃、30℃、35℃条件下，光合作用制造的有机物的量。35℃时光合作用制造的有机物的量为：3（净光合量）+3.5（呼吸量）=6.5mg/h；30℃时光合作用制造的有机物的量为：3.5（净光合量）+3（呼吸量）=6.5mg/h。所以A选项正确。光照相同时间，在25℃条件下植物积累的有机物的量最多，所以B选项错误。25℃、30℃和35℃时光合作用制造的有机物的量分别为6mg/h、6.5mg/h和6.5mg/h，也就是说，在25℃之后，总光合量还在增加，所以C选项错误；两曲线的交点表示光合作用积累的有机物的量与呼吸作用消耗的有机物的量相等，所以D选项错误。
　　正确答案：A
　　3.将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响（其他实验条件都是理想的），实验以CO的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示。
　　A.昼夜不停地光照，在35℃时该植物不能生长
　　B.昼夜不停地光照，在15℃时该植物生长得最快
　　C.每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在20℃时，该植物积累的有机物最多
　　D.每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在30℃时该植物积累的有机物是在10℃时的2倍
　　【解析】光照下吸收的CO量代表的是净光合作用量，也就是有机物的积累量；黑暗中释放的CO量代表的是呼吸量，也就是有机物的消耗量。35℃时该植物的有机物积累量为3mg/h，植物能正常生长，所以A选项错误。光照下CO吸收量最大的是25℃下的3.75mg/h，该温度下植物生长最快，所以B选项错误。每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在20℃时该植物积累的有机物为：3.25×12-1.5×12=21mg；同理可算出其他温度条件下有机物的积累量；在所有的温度中20℃时有机物积累量最多，所以C选项正确。每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在10℃时该植物积累的有机物为1.75×12-0.75×12=12mg；在30℃时该植物积累的有机物为：3.5×12-3.0×12=6mg；在10℃时该植物积累的有机物是30℃时的2倍，所以D选项错误。
　　正确答案：C。