影响光合速率变化的命题新角度

安徽 陆 修

影响光合速率变化的命题新角度

安徽 陆 修

光合作用和呼吸作用是教材的重点、难点，该部分知识内容与其他部分内容有密切的联系，如生物膜的结构和功能的特点、物质运输、酶和ATP等知识，另外，该部分内容涉及较多的生物学实验，还有许多与农业生产、日常生活相联系的地方，这样就为高考的命题提供了丰富的素材，这部分试题综合性强、灵活性大，用以考查学生理解能力、分析能力、信息处理能力、知识迁移能力等，从而成为每年高考必考题之一。从历届在以光合速率和呼吸速率变化为命题角度的高考试题来看，多以坐标曲线为背景，通过改变光照强度、二氧化碳和氧气浓度及温度这些外界条件而达到改变光合速率和呼吸速率。但光合产物的积累和输出对光合速率影响却没有被命题过。在此笔者针对该知识点改编整理了一道试题，以飨读者。

一、试题和解析

【例】研究人员对处于生长期的某绿色植物进行如下探究实验：将叶片按不同比例做完全遮光处理，在适宜光照下检测未遮光叶片的二氧化碳吸收速率和淀粉含量，结果如下图所示。

（1）完全遮光叶片的叶肉细胞中产生［H］的部位是________________________________________；叶片遮光后__________（填“促进”或“抑制”）该绿色植物的生长，原因是____________________________________________________________。

（2）本实验的自变量是____________________，因变量是______________________________。

（3）随着遮光叶片比率上升，照光叶片光合速率____________________，照光叶片中淀粉含量____________________。原因是遮光叶片代谢活动需要____________________的输入，使照光叶片光合产物输出量____________________。

（4）请推测，摘除花、果实等非光合作用器官，叶片中光合产物含量__________，对光合作用产生__________作用。

【解析】（1）本题考查呼吸作用的过程和场所及光照的有无对光合作用和呼吸作用的影响。遮光后，叶肉细胞只进行有氧呼吸，有氧呼吸分三个阶段，［H］只在第一、二两个阶段产生，其场所分别是细胞质基质和线粒体基质。遮光的叶片不能进行光合作用但呼吸作用还在进行，所以遮光的叶片只消耗有机物而不制造有机物，使植物体内的有机物积累量减少，从而抑制了生长。

（2）本题考查学生对实验变量理解。自变量是人为改变的变量，是实验要研究的因素，因变量是随自变量改变而变化的量。本实验是将不同比例的叶片做完全遮光处理，这是人为改变的量；然后在适宜光照下检测未遮光叶片的二氧化碳吸收速率和淀粉含量的变化，二氧化碳吸收速率和淀粉含量是随着前者变化而变化的。所以自变量是遮光叶片所占比例，因变量是未遮光叶片的光合速率和淀粉含量。

（3）分析图可知，随遮光叶片比例增加，未遮光叶片的二氧化碳吸收速率加快，因而光合速率加快，但照光叶片中光合产物淀粉的含量却在减少。这是因为遮光叶片不能通过光合作用制造有机物，但其呼吸作用等其他代谢活动却要消耗有机物，这些有机物来自照光叶片，由于照光叶片淀粉输出量增加，使叶肉细胞内光合产物淀粉积累量减少进而促进了光合作用的进行。这就是照光叶片光合速率加快而淀粉含量减少的原因。

（4）花、果实等非光合作用器官的生长发育需要消耗有机物，这些有机物从哪里来呢？在上题中我们已知道遮光叶片消耗的有机物来自于进行光合作用的叶片，在此花、果实等非光合作用器官就相当于遮光叶片，从而可推知花、果实等非光合作用器官消耗的有机物来自进行光合作用的叶片。所以如果摘除花、果实等非光合作用器官，叶片光合终产物输出量就会减少从而大量积累在叶片内，这就会抑制叶片的光合作用。

【答案】（1）细胞质基质线粒体（基质） 抑制 遮光影响光合作用，减少有机物积累 （2）遮光叶片所占比例未遮光叶片的光合速率和淀粉含量 （3）上升 减少有机物 增加 （4）上升 抑制

二、命题依据和编写意图

本题根据光合产物淀粉等对光合速率的影响［1］及有机物的运输和分配规律编写，考查学生识记和理解能力、获取和分析信息能力、逻辑推理能力、知识迁移和逆向思维能力，在相对陌生的题境中运用所学过的光合作用知识来解决问题。解题时让学生有意识地去感悟、反复去推敲从而实现能力的提高。

1.考查学生的识记能力

第（1）题就属于比较基础的识记题，答题需要的关键信息是“完全遮光叶片的叶肉细胞产生［H］”，和“遮光后”，学生只要记住产生［H］的部位有类囊体、细胞质基质和线粒体（基质）、无光时不能进行光合作用，只进行呼吸作用，就可以答题了。

2.考查学生的理解能力

生物实验中一般都有自变量设置、无关变量的控制和因变量观察或测量，准确确定这三个变量对理解实验的目的、原理、步骤和结论是至关重要的。本题的第（2）题就要求学生根据三个变量的概念来判定该实验的自变量和因变量分别是什么。只有在理解了三个变量之间的区别才能准确地写出答案。

3.考查学生的获取、分析信息能力和逻辑推理能力

在学生能准确分析出自变量和因变量后，本题的第（3）题要求学生根据自变量的变化写出因变量的变化，写出实验结果也就是因变量的变化并不难，但随着照光叶片光合速率的上升而其淀粉的含量却在减少，原因是什么呢？这就要求学生要有很强的分析推理能力，只有想到“遮光叶片不能进行光合作用制造有机物而其他代谢活动却要消耗有机物”和“植物各器官之间是相互联系的”这两点情况，才能推断出照光叶片淀粉减少的原因：被运输到遮光叶片中去了。由于照光叶片中光合产物淀粉含量减少，所以促进了光合作用。这就是为什么照光叶片光合速率上升而其淀粉的含量却在减少的原因。

4.考查学生知识迁移和逆向思维能力

在第（3）题中得出了随着遮光叶片的比例增加对有机物的消耗量增加，导致照光叶片中有机物输出量增加从而促进了光合作用的进行这一结论后。在第（4）题中用“花、果实等非光合作用器官”替代“遮光叶片”，用“摘除了花、果实等非光合作用器官”替代“降低遮光叶片的比例”来询问对叶片光合速率和光合产物含量的影响，恰好是第（3）题得出的结论反推。可见第（4）题的设问与第（3）题相比难度明显加大，该题要求学生具有较高的知识迁移和逆向思维能力才能正确解答。

由上可以看出，该题的设问由易到难有梯次，以能力立意，考查了学生的综合能力，与高考命题方向相似，值得一做。

［1］潘瑞炽，董愚得.植物生理学［M］.3.北京：高等教育出版社，1995：111.

（作者单位：安徽省滁州市第二中学）