“光”与“呼”的交融

宋仕豪

例1 某研究小组测得在适宜条件下某植物叶片遮光前吸收CO2的速率和遮

后释放CO2的速率。吸收或释放CO2的速率随时间变化趋势的示意图如右（吸收或释放CO2的速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量），回答下列问题：

（1）在光照条件下，图形A+B+C的面积表示该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用 ，其中图形B的面积表示 ，从图形C可推测该植物存在另一个 的途径，CO2进出叶肉细胞都是通过 的方式进行的。

（2）在上述实验中，若提高温度、降低光照，则图形 （填“A”或“B”）的面积变小，图形 （填“A”或“B”）的面积增大，原因是 。

解析 考查对光合作用和呼吸作用相关知识的理解以及图形处理能力，难度较大。

（1）根据坐标图分析，A为叶肉细胞吸收外界的CO2，而B+C的总和则是植物自身产生CO2的量，两部分的CO2都会被植物的叶肉细胞所吸收，即光合作用固定的CO2。遮光之后，植物主要进行呼吸作用产生CO2，根据遮光后平稳段的直线的变化趋势可以推出B的面积表示这段时间内植物呼吸作用放出的CO2量，而C段则表示植物可能通过其他途径产生CO2。CO2属于小分子，进出细胞都是通过自由扩散的方式进行的。

（2）题干中提到适宜条件是针对光合作用，所以提高温度、降低光照都会使光合作用减弱，所以A的面积会变小，而呼吸作用的最适温度比光合作用的最适温度要高，所以提高温度会增大呼吸作用的速率，而光照的改变对呼吸作用无影响，所以B的面积会变大。

答案 （1）固定的CO2总量 呼吸作用释放出的CO2量 释放CO2 自由扩散

（2）A B 光合速率降低，呼吸速率增强

点拨 根据试题中的表述，如何区分真光合速率和净光合速率，现归纳如下：

（1）表示真光合作用速率：植物叶绿体吸收的二氧化碳量；植物叶绿体释放的氧气量；植物叶绿体产生、制造、合成有机物（或葡萄糖）的量；植物光合作用吸收的二氧化碳量；植物光合作用产生、制造的氧气量；植物光合作用产生、制造、合成有机物（或葡萄糖）的量。

（2）表示净光合作用速率：植物叶片吸收的二氧化碳量；容器中减少的二氧化碳量；植物叶片释放的氧气量；容器中增加的氧气量；植物叶片积累或增加的有机物（或葡萄糖）的量。

例2 以测定的CO2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（ ）

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 本题是对光合作用和呼吸作用综合知识的考查。解题的关键是在识图的基础上合理运用真光合速率和净光合速率。根据解题技巧中的分析，题干中的“以测定的CO2吸收量与释放量为指标”以及图中纵坐标“CO2吸收量与释放量”在光照下指的是净光合速率，而黑暗下CO2释放量为呼吸作用速率。选项中的“35℃时光合作用制造的有机物的量”其含义是光合作用中实际制造的有机物的量，应该用真光合速率进行衡量和计算。植物真光合速率（光合作用吸收的CO2量）=净光合速率（光照下CO2吸收量）+呼吸速率（黑暗下CO2释放量）。选项中“植物积累的有机物的量”其含义是光合作用中制造的有机物减去呼吸作用消耗后才是积累量，应该用净光合速率进行衡量和计算。可以将曲线图中的信息转化为表格信息：

A选项中35℃和30℃时所对应的真光合速率都是6.5mg/h，因此光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等。光照相同时间，在25℃条件下植物积累有机物的量（净光合速率）最多，为3.7mg/h。温度处在25℃～30℃范围时，光合作用制造的有机物（真光合速率）逐渐增加。两曲线的交点表示植物有机物的积累量（净光合速率）与呼吸作用消耗量（呼吸速率）相等。

答案 A

总而言之，处理此类净光合速率类计算题的关键，就是准确判断实际量、光合作用量与呼吸作用量三者之间的关系。根据不同题干给出的条件，可以按照以下三种模式展开计算：

光合作用实际产氧量=实际的氧气释放量+呼吸作用耗氧量；

光合作用实际CO2消耗量=实际CO2消耗量（净光合作用量）+呼吸作用CO2释放量；

光合作用实际葡萄生产量=光合作用葡萄糖净生产量+呼吸作用葡萄糖消耗量。

不论采用哪一种计算方式，最重要的还是准确提取转化题干内信息，为后续的计算清扫障碍。

[练习]

金鱼藻是一种高等沉水植物，有关研究结果如下图所示（途中净光合速率是指实际光合速率与呼吸速率之差，以每克鲜重每小时释放CO2的微摩尔数表示）。

据图回答下列问题：

（1）该研究探讨了 对金鱼藻 的影响，其中，因变量是 。

（2）该研究中净光合速率达到最大时的光照度为 lx。在黑暗中，金鱼藻的呼吸速率是每克鲜重每小时消耗氧气 μmol。

（3）该研究中净光合速率随pH变化而变化的主要原因是 。