构建光合作用曲线图模型，以一图推导多图

葛志强

新人教版《生物》第一冊教材中“影响光合作用强度的环境因素”的内容所占篇幅很小，看似要求很低，但苏教版教材对这一内容有较详细的论述，而且江苏省新考纲中对这一内容的要求等级是C（应用），可见该内容的重要性。该知识点历来是教学难点、高考热点，学生的学习难度很大，教师教得也很费劲，尤其是光合作用曲线图形的分析难度更大。在平时的教学中，我发现其内容中的各图形之间有一定内在联系，可以构建经典模型，然后以一图推导多图，这样不但可以降低学习难度，易于学生掌握，而且可以使学生触类旁通、举一反三。下面，我对此进行一些简单的探讨。

一、构建基本模型图

图Ⅰ

图Ⅰ表示的是光照强度与光合作用强度的关系（此时变量为光照强度，其他如CO2、温度等无关变量保持不变），可看作是一个最基本的图形。当光照强度为0时，光合作用强度为0 ；在一定范围内，随着光照强度增强，光合作用强度不断增强；达到A点后，光合作用强度不再变化，A点称为光饱和点。此图没有考虑呼吸作用，光合作用强度表示的是真光合作用强度。

1.变形一

图Ⅱ

如果纵坐标用CO2的吸收量表示，那么图形是怎样的呢？稍作分析就会发现，此时曲线表示植物净光合作用强度，是真光合作用吸收的CO2量减去呼吸作用释放的CO2量的差值，这个数值是可以用一定的装置测得的。那么，曲线的画法由图Ⅰ中曲线向下平移一定数值即可，移动的数值就是呼吸作用释放CO2的量，如图Ⅱ所示。图Ⅱ表示的内容可以帮助我们理解呼吸作用、真光合作用、净光合作用三者之间的关系，它们的关系用表达式可表示为“净光合作用吸收CO2量+呼吸作用释放CO2量=真光合作用吸收CO2量”。根据图Ⅱ，曲线中重要的A、B、C三点的含义也能理解清楚，即A点没有光照植物，只进行呼吸作用；B点光照强度时，光合作用速率=呼吸速率，可称为光补偿点；C点随着光照强度增加，光合作用速率不再增加，可称为光饱和点。

2.变形二

如果纵坐标表示O2的释放量，根据光合作用的反应式，可知CO2的吸收量=O2的释放量，因此图形与图Ⅱ一致，如图Ⅲ所示。如果纵坐标表示CO2的释放量，则图形与图Ⅱ的横坐标对称，如图Ⅳ所示；如果纵坐标表示O2的吸收量，则图形与CO2的释放是一致的，如图Ⅴ所示。

图Ⅲ图Ⅳ

图Ⅴ

3.变形三

如果横坐标表示一天的时间，那么，24小时的CO2吸收量曲线该如何表示？根据一天的光照分析可知：夜晚没有光照，只进行呼吸作用；早晨光照强度逐渐增加，光合作用强度随之增加，吸收的CO2量也逐渐增多，达到光饱和点后随光照强度增加不变；下午光照减弱，光合作用随之减弱，吸收的CO2也逐渐减少。根据分析，可将图Ⅱ修改如图Ⅵ所示。

图Ⅵ

如果考虑夜间温度变化影响呼吸作用以及夏季中午“午休”现象，则曲线就由图Ⅵ修改为图Ⅶ。

图Ⅶ

4.变形四

如果在图Ⅰ中表示出不同温度、CO2浓度的变化，则可相应画成图Ⅷ、图Ⅸ。如果图Ⅷ、图Ⅸ纵坐标改为CO2吸收量，则可参照图Ⅱ。

图Ⅷ图Ⅸ

5.变形五

如果在图Ⅰ中要表示不同光质（光谱成分）的光照强度的变化呢？根据色素的吸收光谱可知，色素对不同光质的吸收情况是不同的。叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光与蓝紫光，对其他光吸收相对较少，尤其是对绿光吸收最少。胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，对其他光吸收相对较少。由光合作用的过程可知，光照主要影响光合作用的光反应。因此，不同光质虽光照强度相同，但植物的色素吸收转化不同，对光反应的影响也不同，如图Ⅹ所示。

图Ⅹ

6.变形六

如果在图Ⅱ中同时画出阴生、阳生植物，则相应的将曲线进行一定范围的移动。阳生植物的光饱和点较阴生植物高，但当光照强度较低时，阴生植物的光合作用强度却大于阳生植物，如图Ⅺ所示。

图Ⅸ

二、基本图形

空气中CO2的含量是影响光合作用的重要因素。CO2的含量与光合作用强度的关系可用图Ⅻ表示，当CO2的含量过低时，不能进行光合作用；在一定范围内，光合作用强度随CO2含量的增加而增加；当CO2的含量超过一定值后，光合作用强度不变，A为CO2饱和点。

图Ⅻ图ⅩⅢ

如果纵坐标用CO2的吸收量表示，那么，曲线怎样表示？参照上述变形一的分析，此图的画法与图Ⅱ类似，如图ⅩⅢ所示。小于C，只进行呼吸作用；B为CO2补偿点；A仍为CO2饱和点，即真光合作用吸收CO2量=净光合作用吸收CO2量+呼吸作用释放CO2量。

图ⅩⅢ

总之，有关光合作用曲线图分析的题目很多，变化莫测，但万变不离其宗，建立各图之间的联系与区别，掌握以一图构建多图的模型，就能事半功倍，很好的解决这类问题。

（责任编辑杜华）