光合作用的結論范文
時間：2023-12-27 17:54:16
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篇1
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2013）03B-0051-02
一、教材分析
光合作用是植物十分重要的一項生理功能。在義務教育七年級生物教材中，“光合作用”是教學的重點和難點，也是中考的常考范圍。光合作用的概念是學生學到的第一個比較復雜的概念。本節主要通過幾個演示實驗來講述這一生理功能，包含兩大知識點——探究綠葉在光下制造有機物和光合作用的概念、原料、條件、場所、產物、表達式、實質和意義等，其中“綠葉如何在光下制造有機物”是最難的一個知識點。到九年級上復習課時，雖然學生已經學過了光合作用，但大部分學生對這一知識還是似懂非懂。如何通過一根教學主線把這些知識串連起來，是讓學生更好地理解和掌握光合作用這一知識的關鍵。
1.教學目標
（1）知識目標：學生學會觀察葉片的結構并能說出相應的功能；熟記光合作用的概念、反應式、過程和意義；明確葉片進行光合作用的條件、原料、場所和產物，如何針對這些變量設計探究實驗；理解光合作用中物質和能量的變化。
（2）能力目標：學生通過光合作用的一組探究性實驗，學會觀察和記錄植物生理實驗現象的基本方法，初步認識從現象到本質的科學思維方式。
（3）情感目標：通過學習光合作用的探究實驗操作，培養學生實事求是的科學態度和一絲不茍的探究精神；讓學生理解光合作用的產物對人類的生活和生產及生物圈具有的重要意義，為培養學生愛護綠色植物的情感打下理性認識的基礎。
2.教學重點和難點
掌握光合作用所需原料、條件、產物、場所的探究實驗設計的原理、方法、步驟，會觀察現象、得出結論；掌握光合作用的概念和實質。
二、教學設計
九年級的復習課以探究實驗為線索，用PPT課件演示法向學生展示形象、生動的畫面，豐富學生的感性認識，并使其向理性認識升華。教學中，每展示一個探究實驗，都要引導學生明確實驗揭示的問題，并用語言加以描述，幫助學生更好地理解教材內容，提高復習效率。
1.課堂引入
通過“植物體進行蒸騰作用的主要部位是什么？”這個問題引出本節課的復習內容：光合作用，并指出綠色植物進行光合作用的主要器官是葉。接著展示葉片的結構示意圖（圖1），讓學生據圖回答問題：
（1）圖中①是 。
（2）圖中②是 ，細胞內含有 ，是植物進行光合作用的主要結構部位。
（3）具有支持和輸導作用的是（ ）
。
（4）結構④是 ，它是植物 的“門戶”，也是 的“窗口”，其開閉由（ ）控制 。
2.教學綠葉在光下制造有機物
提出問題：綠色植物的生活需要營養物質，營養物質分為無機物和有機物，有機物來自哪里？（綠色植物通過光合作用自己制造）綠色植物是如何制造有機物的？
回顧綠葉在光下制造有機物的實驗過程，然后對綠葉在光下制造有機物的實驗作歸納總結：
實驗現象：葉片的見光部分遇到碘液變成藍色，不見光部分遇到碘液沒有變成藍色。
得出結論：光合作用的產物之一是淀粉，光是綠色植物制造有機物不可缺少的條件。
3.歸納光合作用的基本知識點
先展示下面的實驗（圖2）：
然后引導學生分析實驗，明確實驗的目的、現象、結論，最后作出總結，歸納出下面的知識點：
（1）光合作用的概念：綠色植物通過葉綠體，利用光能把二氧化碳和水轉化成儲藏能量的有機物（淀粉），并釋放氧氣的過程叫做光合作用。
（3）光合作用的原料：二氧化碳、水。
（4）光合作用的條件：光。
（5）光合作用的場所：葉綠體。
（6）光合作用的產物：有機物（主要是淀粉）、氧氣。
（7）光合作用的反應式及所包含的意義：
點撥：（1）光合作用的場所是葉綠體，條件是光，原料是二氧化碳和水，產物是有機物和氧，這些都可以通過設計實驗來驗證，實驗原理都離不開“暗處理—設置對照—光照—脫色—碘液檢驗”幾個階段。（2）綠色植物中并不是只有葉片才能制造有機物，凡是細胞中含有葉綠體的就能進行光合作用制造有機物，只是葉片是綠色植物制造有機物的主要器官。
4.拓展學習
（1）用PPT展示探究光合作用的原料是二氧化碳的實驗裝置，如圖4所示：
①方法：甲裝置中放有 溶液，乙裝置中放等量的清水做 ，本實驗的變量是 。
思考：本實驗還需要哪些步驟才能完成？
②請你預測一下實驗現象：甲組葉片
；乙組葉片 。
③本實驗的結論： 是光合作用的原料之一。
（2）提出問題：如何驗證光合作用的原料是水？
對葉脈進行切斷處理，使葉片形成a、b兩個對照部分，并給出提示：切斷葉脈可以使葉片部分得不到水。然后讓學生自己思考接下來的實驗步驟有哪些，最后會看到什么現象、什么結果。
（3）提出問題：怎樣驗證植物進行光合作用的場所是葉綠體？
根據前面的點撥，提示學生選擇怎么樣的植物才合適。（應選取綠色葉片和有白斑葉片的植物進行光合作用的實驗，如圖5所示）
讓學生回答：①葉片綠色部分含有葉綠體，銀邊部分 葉綠體；本實驗的變量是 。②預測一下圖中的葉片經過酒精隔水加熱處理后的實驗現象：綠色部分 ，銀邊部分 。③本實驗的結論： 是光合作用的場所。
5.對光合作用的探究實驗做歸納總結
6.布置課堂作業
把以上的知識點整合到一道題：
選取有白斑葉片和綠色葉片的牽牛花進行如圖6所示的光合作用實驗。請分析下列問題：
（1）將此裝置經黑暗處理一晝夜后移至光下數小時，再將這四片葉子取下，分別放入盛有酒精的小燒杯中，隔水加熱，使 溶解到酒精中。
（2）清洗后，分別向這四片葉子滴加碘液，變成藍色的是（ ）。
A.甲葉未覆蓋鋁箔的部分
B.甲葉覆蓋鋁箔的部分
C.乙葉
D.丙葉的綠色部分
E.丙葉的白斑部分
F.丁葉
（3）本實驗中有 組對照實驗，其中乙葉片與 葉片組成一組對照實驗。
（4）通過本實驗可以得出的結論是（ ）。
A.光合作用需要光
B.光合作用需要水
C.光合作用需要二氧化碳
D.光合作用需要適宜的溫度
E.光合作用需要葉綠體
F.光合作用的產物中有淀粉
G.光合作用釋放氧氣
三、教學反思
篇2
但是,綠色植物的光合作用是微觀的生命活動,內容抽象。對初中學生來說,要正確、全面地理解具有較大的難度。如何從學生認知發展規律出發,逐步呈現相關知識是值得研究的。
蘇科版初中生物教材,對光合作用知識的安排非常合理,是學生學習了生物與環境、生態系統之后,從生物、環境中獲取物質和能量的角度進行闡述的。筆者認為美中不足的是對人類認識光合作用的過程沒有作出一定的敘述,并依此逐步呈現相關知識以及教學的時間是在七年級第一學期末的12月份底,冬季對光合作用的實驗有一定的影響。
七年級學生的認知水平基本上是知道植物會進行光合作用,植物會吸收二氧化碳并放出氧氣,并且大多數學生就認為植物吸收二氧化碳,放出氧氣就是光合作用。先入為主,根深蒂固。以至于一部分學生在學過光合作用知識以后仍是這樣認為的。所以,讓學生認識光合作用產生有機物并實現光能轉化是初中生物學教學的重點,為學生升入高中進一步學習打好基礎。
從人類認識光合作用的歷史過程看,比較復雜:
一、時間:兩千多年前,亞里士多德(Aristotle)對植物營養的說法
早在兩千多年前,人們受古希臘著名哲學家亞里士多德的影響,認為植物是由“土壤汁”構成的,即植物生長發育所需的物質完全來自土壤。
二、時間:1648年,海爾蒙特(Helmont)的實驗過程
海爾蒙特提出了水參與植物有機物合成的觀點,但是沒有考慮到空氣對植物體內物質形成所起的作用。
三、時間:1771年,普利斯特里(Priestley)實驗
最先用實驗方法證明綠色植物從空氣中吸收養分的是英國著名的化學家約瑟夫?普利斯特里。但他只是知道植物能凈化空氣,更新空氣,但不知更新了空氣的哪種成分;也沒有發現陽光在這個實驗中的關鍵作用。隨后有人重復普利斯特里的實驗,得出與他相反的結論,認為植物不僅不能把空氣變好,反而會把空氣變壞(這是由于植物同樣有呼吸作用的緣故)。而這一現象連普利斯特里本人也難以解釋。
這種截然不同的結論引起人們的極大關注,導致了1779年荷蘭的簡?英格豪斯進行了一系列實驗,他的實驗證實了普利斯特利的實驗結果,確認植物對污濁的空氣有“解毒”能力,同時指出這種能力是太陽光照射植物的結果,從而證明綠色植物只有在光下,才能把空氣變好。
四、時間:1864年,薩克斯實驗
薩克斯的實驗使人們認識到,綠色植物在光下不僅能夠釋放氧氣,而且能夠合成淀粉等物質,供給植物生長發育等生命活動。1897年,人們首次把綠色植物的上述生理活動稱為光合作用。這樣,柳苗的生長之謎也終于被揭開了。
五、時間:1880年,恩吉爾曼(C.Engelmann)實驗
證明了植物光合作用的放氧結構是葉綠體由光照引起的。
六、時間:20世紀30年代,美國科學家魯賓和卡門的實驗
1939年,美國科學家魯賓(S.Ruben)和卡門(M.Kamen)利用同位素標記法進行了探究。實驗證明光合作用釋放的氧氣來自水。
美國科學家卡爾文等人用小球藻(一種單細胞的綠藻)做實驗,探明了CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑。
很顯然,以上第六點是今后高中學習的內容,初中生物學教學不應涉及,第五點也沒有必要重點去講述,教材要求重點理解并掌握的是第四點:薩克斯實驗即光合作用實驗。但如教材從海爾蒙特(Helmont)的實驗直接跳到光合作用實驗,筆者認為知識呈現顯得有點突兀,不利于讓學生從已知的知識過渡到新的知識。
所以,在教學過程中,向學生詳細介紹第三點的相關內容是非常必要的。普利斯特里(Priestley)實驗讓學生知道“植物會吸收二氧化碳并放出氧氣”或是“凈化空氣”這個已有知識的來源。有人重復普利斯特里的實驗得出相反結論能讓學生充滿好奇心,了解植物也是有呼吸作用的(這一點對于很多學生來說是很容易被忽略或誤解的)。這一知識為引入光合作用的條件――光照做好鋪墊,也為下一章節《能量與呼吸》做好準備。荷蘭的簡?英格豪斯進行的一系列實驗,是讓學生知道光合作用條件的光照的必要性,在光合作用中引入能量轉化的概念。在這個基礎上,呈現光合作用實驗的知識才顯得順理成章。
高質量地完成光合作用實驗的教學任務是本節知識的關鍵所在。為圖省事,播放實驗錄像的教學效果是不能代替學生親自實驗的效果的。但是教材安排的內容與季節不符。時值冬季,教材使用的“經典材料”天竺葵在這個時候幾乎是無處可覓的;溫度條件也制約光合作用的強度和實驗時間。所以,選擇合適的光合作用材料比較重要,小青菜或吊蘭等容易尋找的材料都是可以的。選取的植物葉片不宜太幼嫩或太老。太幼嫩的葉片制造有機物不多,遇碘反應效果不明顯,且老葉脫色不容易。溫度和光照強度可以用白熾燈來控制。
做好實驗是讓學生得出光合作用的產物不僅僅是以前知道的氧氣,還有更重要的是產生了有機物。是有機物的產生實現了物質的轉變;是有機物的產生實現了能量的轉化;是有機物的產生明確了生物圈中人、動物、微生物和綠色植物的關系。
總而言之,綠色植物的光合作用內容抽象,選擇性地借助人類對光合作用歷時三百多年的研究呈現知識,比較尊重學生認知發展規律,也能讓學生知道經過這么多位科學家的共同努力,才對其生理過程有了比較清楚的認識。這里不僅包含著科學家們的艱辛勞動與智慧,還與社會科學技術的進步與發展密切相關。
參考文獻:
[1]李榮季.《“光合作用”的實驗改進》.《生物學教學》.2006年07期.
[2]《植物“光合作用”實驗材料探尋》.《生物學通報》.1999.6.
篇3
關鍵詞：看實驗 做實驗 設計實驗 連貫體驗探究教學 光合作用
中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B
1.教材分析
1.1教材地位
蘇教版高中生物必修1第四章第二節第1課時光合作用的發現史是在初中所學內容的基礎上，回顧了光合作用發現的漫長過程。本節材料容量大，但對光合作用概念的建立有重要作用。因此，本節課對學生的能力要求較高。教師可結合科學史實，運用連貫體驗探究教學的方法，構建光合作用的產物、場所、原料等一步步發現的過程，將有利于學生拓展學科思維，促進實驗探究能力的提高，并培養學生的科學精神。
1.2教學重難點
光合作用的發現過程中各實驗的研究方法、步驟、結論及其優缺點。
2.教學目標
2.1知識目標
了解光合作用的發現過程，并從中理解光合作用的概念，掌握有關實驗設計的基本理論知識。
2.2能力目標
培養分析實驗、動手操作實驗、設計實驗的能力，掌握科學探究的一般原則，掌握參與、合作、交流、表達等基本技能。
2.3情感、態度與價值觀目標
通過對經典實驗的分析、討論，培養科學嚴謹的態度，認識到科學家的艱辛，激發創新意識和求知欲望。
3.教學過程
3.1創設情境，導入新課
播放視頻，展示大自然的美景，配樂詩朗誦《葉子》。教師提示學生結合初中學習內容思考：為什么要贊美葉子？它有什么作用？學生很自然就會想到，綠葉可以進行光合作用。
教師借機導人，綠色植物可以通過光合作用制造氧氣、合成有機物，但在200多年前，人們并不知道這些，現在沿著科學家的足跡，一起探究一下光合作用的發現過程。
3.2看實驗，直觀感悟
光合作用的發現史是由一個個經典實驗組成的，網絡上有很多相關的視頻、動畫和圖片，教師可充分利用這些課程資源進行情景再現，讓學生在直觀上感悟科學家的艱辛及科學實驗的探究方法，激發學習興趣。同時，師生可以在探究過程中逐步總結出光合作用的反應式。
3.2.1范·海爾蒙特的實驗
教師展示實驗過程的圖片，引導學生思考：小小的種子之所以能夠長成參天大樹，是否完全依靠土壤？從海爾蒙特的實驗中可以得出什么結論？學生得出：水是建造植物體的原料；植物生長所需的養料主要來自水，而不是土壤。教師再問：海爾蒙特的這一結論是否精確？為什么？學生答：他沒有考慮到空氣的作用。
3.2.2普利斯特萊的實驗
教師利用動畫演示蠟燭、小鼠和植物在密閉鐘罩中的實驗，引導學生觀察實驗現象后，分析：蠟燭燃燒和小白鼠呼吸需要的是什么氣體？這個實驗說明什么問題？學生很容易答出：綠色植物可以更新空氣；植物生長需要吸收CO2，同時釋放出O2。
教師設疑：可是當人們重復普利斯特萊的實驗時，有的成功，有的卻失敗了，這是為什么呢？在這個實驗中，他忽略了哪一個重要的因素呢？學生思考后答：光照。
3.2.3揚·英根豪斯的實驗
教師播放金魚藻的實驗視頻，提示學生：金魚藻在光照下有氣泡產生，此氣體可使帶火星的木條復燃，說明綠色植物釋放的是什么氣體？再次觀看小鼠實驗，發現密閉鐘罩中的小鼠在有光的條件下存活時間較長。
師生共同得出結論：植物需要陽光才能制造出O2。
3.2.4聯系實際，問題探討
教師：人們通常認為樹林中早上空氣清新，是鍛煉身體的適宜時間。你認為最佳的鍛煉時問是什么時候，（晴天的早上、中午、傍晚；陰天的早上、中午、傍晚）學習小組討論后，有幾種意見，以支持晴天早上和傍晚的居多，再各派代表進行辯論，找出依據。最后學生達成一致，晴天植物經過白天的光合作用后，到傍晚時空氣中的氧含量相對較多，更適合鍛煉身體。
3.2.5恩吉爾曼的實驗
觀看動畫，教師設問：該實驗的巧妙之處在哪里？為什么選用水綿作為實驗材料？為什么用好氧型細菌？為什么選用黑暗并且沒有空氣的環境？學生總結出葉綠體是光合作用的場所。
3.3做實驗，親身體驗
有學者說，讀到某件事，你能記住10%：看到某件事，你能記住30%；做某件事后，你能記住90%。教師講得再多，也沒有讓學生親自嘗試一下后得到的印象更深刻。
薩克斯的實驗（課堂實錄）。
師：初中時我們就學過，植物的光合作用除了能產生氧氣外，還能產生什么？如何驗證？生：可生成淀粉，用碘液鑒定。教師展示事先處理過的植物，引導學生分析：
①在實驗前先用黑紙箱將植物罩住，進行暗處理，這樣做的目的是什么？（消耗掉葉片內原有的淀粉，避免其對實驗結果的干擾）
②觀察這盆植物有什么特別之處？為什么要這樣做？（一半遮光，一半照光，可相互對照）
③葉片是綠色的，淀粉遇碘變藍，若顏色對比不明顯怎么辦？（想辦法讓綠色褪去）
教師給出實驗材料：酒精、培養皿、大小燒杯、酒精燈、三腳架、石棉網、碘液等指導學生完成實驗并觀察實驗現象。教師使學生明確此實驗中酒精是用來進行脫綠處理的，照光部分變藍，遮光部分呈棕色。最終得出緒論：光合作用在有光照的條件下會產生淀粉。
3.4設計實驗，能力提升
新課程的基本理念就是要提高生物科學素養，提倡探究性學習。學生的知識儲備雖然有限，但當他們全力以赴探討需要解決的疑難時，就會像真正科學家那樣肯于動腦筋和費心血。而模仿科學家的思維去設計實驗，也更有利于學生創新能力的培養。
3.4.1魯賓和卡門的實驗
結合前面的實驗寫出光合作用的反應式，教師要求學生思考光合作用釋放的氧氣是來自水還是二氧化碳？或者兩者兼而有之？介紹同位素標記法，給出實驗材料用具，如試管、小球藻、細玻璃管等，引導學生分組畫圖設計，并請學生講解其設計思路。然后教師用多媒體播放魯賓和卡門的實驗動畫，與學生的設計進行對比，師生共同得出結論：光合作用的氧氣全部來自于水。
3.4.2卡爾文的實驗
教師簡述卡爾文循環的基本過程，引導學生根據光合作用反應式思考其采用的方法以及標記元素的種類。
3.5總結
教師列表，引導學生總結光合作用探究歷程中各科學家的實驗及其結論，并對學生進行情感教育，使他們認識到生物學的發展史就是一部眾多科學家不計個人名利，為科學事業奉獻畢生精力的奮斗史，如果大家對生物學科感興趣，也可以像科學家們一樣去細心觀察、勇于實踐、積極探索，相信一定會有所收獲。
4.教學反思
篇4
其實，該節內容蘊涵著豐富的教育教學內容。通過對光合作用發現史的介紹，不僅可以讓學生體驗科學研究的方法、過程，更能感悟到科學家追求真理的科學精神，是一節不可多得的教育素材。如何把握和處理該節課的教育教學呢？下面是筆者的一點拙見，以與同仁共享。
一、課程教學目標三個維度之間的關系問題
新課程明確了三維教學目標之間的關系，即知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三者是一種有機統一、相互協調、彼此促進的關系，彼此可以作為對方的手段。但受傳統知識觀教育思想的影響，很多教師還有一個錯誤的認識，認為這三維目標中“知識和技能”是第一位，是最重要的，也是每一堂必須要完成的目標。其他的二維目標只是輔助配角，很少有教師會在一堂課別關注另外的二維目標的達成。
其實，在每一堂課中，三者目標也不是均衡實施的，教師應根據課程資源的不同內容或素材，教師要有所傾斜，最大效率地利用好相應的教學素材進行有效教學。也就是說一堂課的三維目標之間可能會側重于知識目標外的另外兩維目標。“光合作用的發現”這節課就是如此。從知識目標的角度來看，這節課的教學內容就是光合作用過程需要水，二氧化碳，產生氧氣等結論性的知識。而如果從“過程方法”和“價值觀目標”達成的視角看，該節課教學目標應落腳于對學生科學研究方法的指導和科學精神的培養上。“光合作用的發現”這節內容中的兩個經典科學實驗在很大程度上反映了科學家的探究活動，能夠作為理解科學探究，掌握科學方法的范例。如范海爾蒙特實驗，教師不僅可據此啟發學生掌握科學探究的一般方法，而且教師還可以通過精確地數據分析，讓學生明白范海爾蒙特實驗的精妙之所在，使學生認識到定量實驗的強大優勢。而普利斯特利所做的實驗二、實驗三正好可以進一步說明對照實驗是科學研究不可缺少的關鍵步驟。另一方面，結合光合作用的發現史，介紹一些科學家的小故事，可以使學生感悟到科學研究的曲折性、繼承性，這對培養學生的科學精神是有很大幫助的
二、學生體驗科學家探究過程的問題
考慮到初中學生天真可愛，善于模仿，很容易進入角色的心理特點。筆者在這節課采用的教學技術策略是讓學生假想自己就是范海爾蒙特等科學家。教師則按照科學探索的一般過程，引導學生自己去發現科學研究的問題，設計實驗，分析實驗結果，得出研究結論。讓學生以發現者的姿態去進行活動，體驗用全部的心智去感受、關注、欣賞、評價等過程和思想。許多教育實踐均已證明，只有重溫科學家的探索過程，才能把學生真正帶入科學前人的探索過程中，學生才能把一個陌生的、外在的、與己無關的科學研究過程，變成熟悉的可以交流的，甚至是融于心智的思維習慣了。在這個教學過程當中，教師還要注意充分利用多媒體教學手段的優勢，適時地用幻燈片打出范海爾蒙特、普利撕特萊等科學家的畫像，以及他們所使用的實驗裝置。此外，再配以播放一些舒緩的古典音樂，努力營造出一個跨越時間長河的科學研究氛圍，使科學家的研究過程更加真實，使扮演者處于身臨其境的狀態中。
三、課程資源開發和延伸的問題
如果單純從知識、技能目標維度來說，教師只要讓學生知道光合作用需要水和二氧化碳，以及產生氧氣等結論性知識即可。而光合作用的產物，光合作用的場所、條件等均已分散在后面的幾節內容里了。但我們考慮到本課的情感態度和價值觀這一維教學目標時，我們覺得不僅要讓學生體驗科學探究的過程，掌握一些科學結論，更應該讓他們親身感受科學研究的曲折和艱辛的過程。所以筆者對該節課的課程內容進行了一定的擴充和延伸，向學生們展示了光合作用發現的全部歷程，以及相應科學家的研究故事。如普利斯特萊在他的實驗受到質疑后，他又重復了他的實驗，結果出現了意外的情節；英格豪斯共
做了500多次更新空氣實驗的動人故事；光合作用的發現從范海爾蒙特算起，通過英格豪斯、薩克斯、恩吉爾曼和卡爾文等十多位科學家的努力，前后歷經了300多年漫長時間的科學史詩等。
篇5
一、光合作用強度的測量指標
光合作用強度通常以光合速率為指標。光合速率一般用每小時每平方分米葉面積吸收CO2（或釋放O2）的毫克數來表示。
測定光合速率必須在光下進行，由于呼吸作用時刻都在進行，所以測定出來的氣體變化量只是凈光合速率或表觀光合速率，而實際光合速率應等于凈光合速率與呼吸速率之和，即真正光合作用CO2消耗量=實測CO2消耗量+呼吸作用CO2釋放量（或真正光合作用O2釋放量）=實測O2釋放量+呼吸作用O2消耗量。
二、光照強度對光合速率的影響
光是光合作用的能量來源，光照強度直接影響光合速率。在其他條件都適宜的情況下，光合速率隨光照強度的增加而加快。當光照強度增加到一定數值后，如果再提高光照強度，光合速率不再加快，這種現象叫光飽和現象。開始出現光飽和現象的光照強度稱為光飽和點（上圖中C點對應的光照強度）。在光飽和點以下，隨著光照強度的減弱，光合速率減慢。當減弱到一定光照強度時，光合作用吸收CO2量與呼吸作用釋放CO2量相等，這時的光照強度稱為光補償點（上圖中B點對應的光照強度）。當光照強度低于光補償點時，光合作用速率小于呼吸作用速率；當光照強度達到光補償點時，光合作用速率與呼吸作用速率相等；當光照強度高于光補償點時，光合作用速率大于呼吸作用速率；當光照強度長期處于光飽和點時，對光合作用最有利。由此看來，如果植物長期處于弱光或較強光照下，則不能正常生長；植物只有處于光照強度大于光補償點的環境中，才能正常生長。值得注意的是，不同類型植物的光飽和點與補償點是不同的，陽生植物的光飽和點與光補償點一般都高于陰生植物。
三、高考試題解析
【例1】（2006年全國理綜卷Ⅰ）為了驗證葉片在光合作用和呼吸作用過程中有氣體的產生和消耗，請用所提供的實驗材料與用具，在給出的實驗步驟和預測實驗結果的基礎上，繼續完成實驗步驟的設計和預測實驗結果，并對你的預測結果進行分析。
實驗材料和用具：煙草幼苗、試管兩支、蒸餾水、NaHCO3稀溶液（為光合作用提供原料）、真空泵、暗培養箱、日光燈（實驗過程中光照和溫度等條件適宜，空氣中O2和CO2在水中的溶解量及無氧呼吸忽略不計）。
實驗步驟和預測實驗結果：
（1）剪取兩小塊相同的煙草葉片，分別放入盛有等量蒸餾水和NaHCO3稀溶液的兩支試管中。此時，葉片浮在液面上。
（2）用真空泵抽去兩支試管內液體中和葉肉細胞間隙中的氣體后，敞開試管口，可觀察到葉片均下沉到試管底部。
（3）分析預測的結果。
【命題解讀】 這是一道驗證性實驗設計題，看起來容易，得高分卻很難。本題要求考生在給出的實驗步驟和預測實驗結果的基礎上，繼續完成實驗步驟的設計和預測實驗結果，并對預測的結果進行解釋、分析。該題充分體現了2006年《考試大綱》中“具備驗證簡單生物學事實的能力，并能對實驗現象和結果進行解釋、分析和處理”的能力要求。本題考查的能力層次高，包括四大能力中的理解能力和實驗能力。
【解題指導】 解答設計性的實驗分析題時，應按規律性的思路進行。
（1）了解題目要求。解題時，首先必須明白題意。本題的具體要求有三個：①續寫實驗步驟；②預測實驗結果；③分析實驗結果。
（2）明確實驗目的。把握具體要求后，接著就要搞清楚該實驗所要解決的問題是什么。如果對實驗目的把握不準，則整個實驗設計就無從談起。本實驗的目的是：①驗證葉片在光合作用過程中有氣體的產生和消耗；②驗證葉片在呼吸作用過程中有氣體的產生和消耗。
（3）分析實驗原理。實驗原理是實驗設計的靈魂，決定著實驗步驟的設計及相應實驗材料和用具的選擇。只有理解了實驗原理，才能正確選擇實驗器材，安排實驗程序，進行正確的操作和預測、分析
實驗結果，得出實驗結論。本實驗所依據的原理是：在光照強度和溫度都適宜的條件下，葉片利用NaHCO3稀溶液中的CO2和H2O，通過葉綠體進行光合作用，產生O2；在黑暗時，葉片利用光合作用產生的O2，進行有氧呼吸，釋放CO2。
（4）確定實驗思路。根據實驗原理，充分利用所給的實驗用具設計思路，并對產生的現象做出預測。從給出的實驗步驟中，可知本題的實驗思路是：首先將盛有等量蒸餾水和NaHCO3稀溶液的兩支試管放在日光燈下被照射一段時間，通過觀察兩試管底部葉肉細胞間隙已沒有氣體的葉片上浮，來說明光合作用產生了氣體（O2），然后，將上述兩試管在暗處放置一段時間，通過觀察已上浮的葉片下沉，來說明呼吸作用消耗了氣體（O2）。
（5）設計實驗步驟。實驗步驟是實驗設計的核心。實驗程序的安排一定要遵循科學性原則、可操作性原則、對照原則和單一變量原則。本題要求續寫實驗步驟，考生應在前兩步的基礎上完成實驗方案的設計。步驟是：先將這兩支試管放在日光燈下被照射一段時間。再將這兩支試管放在暗培養箱中一段時間。
（6）預測和分析實驗結果。實驗設計題一般都會有實驗結果的預期和分析。如果是驗證性實驗，其結果的預期應該是唯一的，且與事實相符；如果是探究（索）性實驗，其結果的預期是未知的或不確定的，可能出現的結果和相應的結論有多種。本題是驗證性實驗，結果是確定的，那就是：①光照下，NaHCO3稀溶液中的葉片上浮，蒸餾水中的葉片仍在試管底部。這是因為光照下，NaHCO3稀溶液中的葉片進行光合作用，釋放出的O2多于呼吸作用消耗的O2，葉肉細胞間隙中的O2增加，葉片上浮。而蒸餾水中缺乏CO2和O2，葉片不能進行光合作用和有氧呼吸，葉肉細胞間隙缺乏氣體，因此葉片仍位于試管底部。②黑暗下，NaHCO3稀溶液中的葉片下沉，蒸餾水中的葉片仍在試管底部。這是因為黑暗中，NaHCO3稀溶液中的葉片進行呼吸作用，消耗了葉肉細胞間隙中的O2，放出的CO2溶于NaHCO3稀溶液中，葉肉細胞間隙缺乏氣體，葉片下沉。而蒸餾水中缺乏O2，葉片不能進行有氧呼吸，葉肉細胞間隙缺乏氣體，因此葉片仍位于試管底部。
【參考答案】見解題指導。
篇6
本節內容是學生深刻理解植物葉片代謝的切入點。通過理解光合作用強度的概念，學生可以把植物光合作用和細胞呼吸的知識體系構建起來。教材僅簡單提及光合作用強度的概念；而且在新課中，教學目標的著力點在于引導學生通過“探究光照強度對光合作用強度的影響”的實驗構建數學模型。因此在第一輪復習中，教師引導學生構建光合作用強度概念模型就顯得尤為重要。
2 教學目標
(1)知識目標：理解光合作用強度的概念；分析影響光合作用強度的環境因素；理解和運用光合作用與細胞呼吸過程中的物質轉變及相互關系。
(2)能力目標：實踐自主學習的方式，提高學生思維能力、分析問題的能力；在有關的情境中，運用語言表達的能力和歸納知識的能力。
3 教學重點、難點
(1)重點：探究影響光合作用強度的環境因素；說出光合作用原理的應用。
(2)難點：探究影響光合作用強度的環境因素。
4 教學設計思路
光合作用強度是“環境因素對光合作用強度的影響”中重要的核心概念，幫助學生構建光合作用強度的概念是以學生已掌握光合作用和細胞呼吸的概念等內容為前提的。教師利用多媒體資源創設課堂情境，引導學生利用已有的知識、通過純思維方式的探究，自己構建光合作用強度概念的模型。這不僅有助于學生理解和掌握光合作用強度的概念，也有助于學生提高光合作用原理的應用能力。
5 課型
第一輪復習課。
6 教學環節
6.1談話導入，明確教學目標
師：影響光合作用強度的環境因素一節的內容在我省考試說明中是屬于二類要求的知識內容，是歷年高考的一個熱點，也是一個難點。這一節中有兩個很重要的內容需要大家認真理解和記憶：光合作用強度的概念和測定；各種環境因素對光合作用強度的影響情況及其應用。
6.2學習光合作用強度概念和測定
師：首先大家一起來回顧光合作用強度的概念。請大家打開教材P104，回顧概念。光合作用強度是指植物在單位時間通過光合作用制造糖類的量，可以通過測定一定時間內原料消耗或產物生成的數量來定量地表示――是一種量化的指標。那么，通過光合作用的哪些原料或產物表示光合強度的大小呢?請大家通過回顧光合作用的過程來弄清楚這個問題。
課件展示光合作用過程的圖解。
生：可用光合作用消耗的H2O、產生的O2、固定的CO2、制造的(CH2O)來表示光合作用強度的大小。
師總結：都可以嗎?在植物細胞中涉及O2、CO2、(CH2O)只有光合作用和細胞呼吸，而涉及水的反應實在太多了，很難區分開。因此一般可用光合作用產生的O2量、固定的CO2量或者制造的(CH2O)量來表示光合作用強度的大小。那么，利用相應的儀器直接測定光合作用產生的O2量、固定的CO2量或者制造的(CH2O)量嗎?
生討論：不行，有光照時，植物葉肉細胞既進行光合作用又進行細胞呼吸，光合作用產生的O2從葉綠體出來后，會被有氧呼吸消耗一部分。因此，要測定光合作用產生的O2量、利用的CO2量或者制造的(CH2O)量就必須把和呼吸有關的部分量考慮在內。
課件展示：有氧呼吸反應方程式。
師：那么，葉片中葉肉細胞內光合作用和細胞呼吸的關系是怎樣的呢?接下來大家利用圖解(圖1)一起分析當光合強度大于呼吸強度時兩者之間的物質轉化關系。
課件展示代謝情況：按照O2、CO2、(CH2O)的順序。
光合作用產生的O2量①=實測O2釋放量②+有氧呼吸耗O2量③；
光合作用CO2利用量(1)=實測CO2吸收量(2)+有氧呼吸產CO2量(3)；
光合作用糖類制造量I=實測糖類積累量Ⅱ+有氧呼吸糖類消耗量Ⅲ。
師：由上述公式可知，①、(1)或I都可代表光合強度，③、(3)或Ⅲ則可代表呼吸速率，而實測的②、(2)或Ⅱ則代表凈光合速率。那么可以用一個公式總結上述結論。
生：光合強度(真正光合速率)=凈光合速率+呼吸速率。
師：由圖1分析可知，我們只能直接測得②、(2)或Ⅱ代表某光照強度下的凈光合速率。想要知道光合強度大小，是不是只要再測定呼吸速率就可以最終知道光合強度的大小了，那么，此時葉片的呼吸速率怎么測?
教師邊分析，邊引導學生思考：此時有光照，植物葉片既有光合作用又有細胞呼吸，要測定呼吸速率會受到光合作用的影響。
生：只能通過測定黑暗時，植物葉片耗氧量、產CO2量或者糖類消耗量來衡量有氧呼吸速率。
課件展示圖解(圖2)。
師：那在黑暗時和光照時條件不一樣，有氧呼吸速率會一樣嗎?
生：植物葉片進行的有氧呼吸不會受光照強度的影響。
師：在理清這些思路之后，我們最后來總結一下該怎么對光合作用強度進行測定。
課件展示：測定光合強度(真正光合速率)時，應該要在黑暗下測定呼吸速率，然后在某種光照強度下測定凈光合速率，再把測得的值進行處理可得真正光合速率，如圖3所示。
學生填寫表1：(括號內的內容由學生填寫，教師總結)
師：接下來大家一起通過一道例題理解鞏固一下前面的內容。
課件展示例題(橫線上的內容由學生填寫，教師總結)。
例：用某種大小相似的綠色植物葉片，分組進行實驗：已知葉片實驗前的重量，在不同溫度下分別暗處理1h，測其重量變化；立刻再光照1h(光強度相同)，再測其重量變化。得到如下結果(表2)。
(1)暗處理時，隨溫度升高，葉片重量下降，其原因是在暗處，葉片只進行呼吸作用，溫度升高，酶的活性增強，分解有機物增多，葉片重量下降；
(2)在28℃條件下，每小時光合作用合成的有機物為7mg，氧氣產生量最多的是第四組葉片。
師：(1)暗處理后的重量變化可以用來衡量每小時呼吸消耗量，并且由于溫度對呼吸酶活性的影響，呼吸速率表現出不同的情況。
(2)光照后的重量變化可以用來衡量光照1h，葉片的凈增重量，即用來衡量凈光合速率。如第四組，光照1h葉片由－4變成+2，葉片凈增重6mg。
(3)(2)問的是合成的有機物，說明問的是真正
光合速率，那就得呼吸速率+凈光合速率，如第四組真正光合速率=呼吸速率4+凈光合速率6=10，是四個組中最多的，因此第四組的氧氣產生量也是最多。
6.3各種環境因素對光合作用強度的影響情況
師：在植物生長的環境中，有諸多的因素能影響到光合作用，如光、溫度…，光有光照強度和光質兩個方面都會影響到光合作用強度。以前，通過實驗了解了光照強度對光合作用強度有影響，有什么影響呢?
生：在一定范圍內，光照強度增加，植物光合強度加強，但超出一定限度(光飽和點)，光照增加，光合強度也不再增大。
實驗視頻：探究光照強度對光合作用的影響。
師：請觀察圖4：找出表示前面復習的真正光合速率，凈光合速率和呼吸速率的位置；光補償點和光飽和點分別表示什么意思?
課件展示：(1)光①光照強度
生：光補償點是光合強度和呼吸強度相等時的光照強度。
光飽和點是光合強度達到最大值的光照強度。
師：為什么達到飽和點后光合強度不會再增加?
生：受單位葉面積中的葉綠體數量、溫度或CO2濃度的限制。
師：根據這個原理，在大棚種植作物時，可以給植物提供什么樣的光照條件?
生：可根據植物對光的需求情況提供適宜的光照條件，讓植物處于光飽和點以提高產量。
師：下面看一道例題。
課件展示：已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25℃和30℃。圖5表示在30℃時，該植物光合強度與光照強度的關系。若將溫度調節到25℃，其他條件不變，從理論上講，圖中相應點的移動應該是( )
A a點上移，b點左移，m值上升
B a點不動，b點左移，m值不動
c a點上移，b點右移，m值下降
D a點下移，b點不移，m值上升
生：A。
教師總結：
a點時，只有呼吸作用，當溫度由呼吸最適溫度30℃降到非呼吸最適溫度25℃，呼吸速率變小，應上移。
b點的含義是光補償點，即此時光合強度和呼吸強度相等，而溫度變化后，呼吸強度變小了，光合作用強度變大了，要繼續保持二者相等，光照強度要減弱。
c點是光飽和點，葉片的最大光合速率為m，而溫度由非光合作用最適溫度變成處于光合作用的最適溫度，m值會增大。
師：因為四種色素主要吸收紅光和藍紫光，所以不同波長的光對光合作用也有一定的影響。
課件逐步展示：②光質：
復合光(白光)>紅光(藍紫光)>綠光
應用：建日光溫室時，選用無色透明的玻璃或薄膜做頂棚，光合作用的效率較高。
課件展示：(2)CO2濃度：
在一定的范圍內，隨著CO2濃度的增加，光合作用強度隨之而增加。
應用：可通過合理密植保證通風、施加農家肥料來確保有足夠的CO2供應植物進行光合作用。
(3)溫度。
師：溫度主要是通過影響與光合作用有關的酶的活性而影響光合速率。那么，請大家用一個曲線圖把溫度對光合速率的影響情況表示出來。
師：與光合作用有關的酶存在最適溫度。葉片在進行光合作用的同時也在進行呼吸作用，溫度同樣通過影響與呼吸作用有關的酶的活性來影響呼吸速率(圖6)。與呼吸作用有關的酶的最適溫度和光合作用不一樣。
課件展示：
怎么利用這個原理來提高作物的產量?
生：可通過白天適當提高溫度、晚上適當降低溫度提高一個晝夜的產量。
課件展示：(4)礦質營養：
N：光合酶及NADP+和ATP的重要組分；
P：NADP+和ATP的重要組分；維持葉綠體正常。
結構和功能：
K：促進光合產物向貯藏器官運輸；
Mg：葉綠素的重要組分。
篇7
一、利用科學史教學需要“創設情景”
光合作用是自然界中最為重要作用之一，它的作用結果是為世界上幾乎所有的生物提供了物質與能量。植物體內的有機物的來源經歷了許多科學家的探討，亞里斯多德曾認為，植物體內的有機物來自于土壤汁。今天，雖然有許多學生隱約知道了光合作用的相關知識，但事實上更多的學生還是認為植物體內的有機物來自于土壤。
課堂中，老師拋出問題――“植物體內的有機物來自何處”讓學生思考，結果有部分學生認為植物體內的有機物來自植物的光合作用，但更多的學生是保持沉默（其實就是不認同植物體內的物質來自光合作用）。在老師的疏導解壓下，沉默部分的學生大多認為是通過植物的根從土壤中吸收獲得。于是老師讓學生設計實驗進行驗證植物體內的物質是否來自土壤，并將學生設計的實驗方案進行論證，通過學生間的討論逐步完善了實驗探究的基本要求。由于本實驗不可能在課堂中完成，所以老師將海爾蒙特的“柳樹實驗”結果呈現出并讓學生進行分析。最終學生在前人的實驗結果上得出：1.土壤減輕的可能是誤差或被植物吸收；2.柳樹質量的增加主要不是來自土壤。海爾蒙特的結論是：植物體內的有機物來自水。通過所得出的結論差異為下面的實驗探究創設的新的情景。
教學情境是指在課堂教學中，根據教學的內容，為落實教學目標所設定的，適合學習主體并作用于學習主體，產生一定情感反應，能夠使其主動積極建構性學習的具有學習背景、景象和學習活動條件的學習環境。關于科學現象學生一般都有一定的前概念，前概念的形成往往來自生活經驗但往往不一定科學，所以教學中我們要暴露學生的前概念，并通過還原認知規律進行釋疑抽除學生錯誤的前概念。通過還原科學史的教學可以讓學生發現人類探索科學的足跡，激發學生的學習興趣與學習動力。開展科學史教學也需要創設情境，只有這樣才會是教學過度的自然流暢，才會不至于讓人感到別扭，才是利用科學史組織先學習。
二、科學史教學需要“實事求是”
科學往往使人感覺到神秘，科學家的事業往往讓人覺得高不可攀，心理上的距離往往終止學生的科學探究。實事求是的科學史展現有助于縮短學生與科學家的距離，也會讓學生產生科學探究的欲望。
普利斯特里實驗往往被認為是證明了植物光合作用吸收了二氧化碳產生了氧氣的實驗，許多習題的標準答案也是如此。事實上，普利斯特里自己得出的結論并非如此，他的結論：植物可以使污濁的空氣變為清新。教學中教師向學生呈現了普利斯特里實驗：普利斯特里在一次偶然的實驗中將一只小白鼠放在玻璃鐘罩內，結果小白鼠死亡，于是他認為是空氣被污染了的結果，于是他使用了很多方法如用水淋灌空氣、用陽光暴曬空氣、用薄荷植物凈化進行很多次的實驗，結果發現植物在光照的條件下能讓小白鼠活的更久。于是得出結論，植物在光照條件下可以讓污濁的空氣轉變為清新的空氣。普利斯特里得出的結論應該符合當時的知識背景，也是符合人類放熱認知規律。又如，海爾蒙特得出柳樹實驗的結論是：植物體的物質來自于水，也是符合當時的科學背景。
實事求是的科學史介紹讓學生感覺到科學真實一面，科學的認識需要不斷的完善而不是一撮而就的真理。通過實事求是的科學史介紹會讓學生科學的理解以前的科學家，特別是亞里斯多德。同時通過科學史的介紹也讓學生明白科學發現與科技發展的關系。
三、科學史教學需要“精神提煉”
科學史的教學除了培養學生科學探究素養之外還需要培養學生的科學精神，通過科學史教學要讓學生體悟科學家的科學探究精神與質疑精神。利用科學史滲透的科學精神至少有以下幾點。
1.探索精神。課堂中，老師以植物體內物質的來源組織教學引入，解決之后帶出新的探索問題并引出植物體內物質來自水與空氣，接著引出如何驗證來自空氣等許多探索問題。一節課內老師就是在不斷的釋疑與生疑中進行，在解決課堂教學任務之后，讓學生提出光合作用中的其他感興趣的科學問題并要求學生在課余時間進行探索，讓學生帶著問題進入課堂帶著問題離開課堂，整個流程就相當于科學史。通過這樣的教學流程設計有助于激發學生的科學探索意識。
2.質疑精神。課堂中探究植物在光照下是否吸收二氧化碳釋放氧氣過程中，教師出示普里斯特利實驗讓學生根據實驗現象得出結論中，學生回答的結論是：吸收二氧化碳釋放氧氣。課堂中，老師反問你怎么知道是這樣的結論，如何設計實驗進行驗證，然后組織實驗探究進行探索證明植物在光合作用下吸收了二氧化碳，也證明了釋放的是氧氣。科學就是在不斷的質疑中被修整、被完善，科學的發現需要有質疑精神，只有在不斷質疑中進行探究科學才會不斷被完善。
篇8
關鍵詞：干旱；蘆葦葉片；蘆葦幼苗；葉綠素熒光
近百年來，濕地占世界土地資源的比例已經下降了近一半，濕地水生植物的面積減少尤為嚴重，干旱對濕地的影響極為突出。以莫莫格國家自然保護區為例，該自然保護區在松嫩平原的西部邊緣地帶，且其蘆葦沼澤面積占總面積的40%還多，是莫莫格的重要生境類型，也是丹頂鶴等國家重點保護動物的重要棲息地。但是，莫莫格濕地現在正處于干旱期，內部嚴重缺水，蘆葦沼澤正大面積地退化，珍稀動物的生存環境正受到嚴重危害。所以，研究干旱脅迫對于蘆葦葉片光合現象以及蘆葦幼苗生長的影響對濕地保護具有重要的現實意義。
1 干旱對于蘆葦幼苗生長速率的影響
經過前期對蘆葦生長環境處理，增加干旱脅迫，記錄觀察數據分析可知，蘆葦幼苗生長速率隨著干旱天數的逐漸增加而逐步地受到抑制，且抑制效果越來越明顯。干旱前期（約15天內），蘆葦幼苗的生長速率較穩定，受干旱影響還不很明顯，這表明在短時間內蘆葦幼苗對干旱環境的抵抗能力較強。但在實驗后期（超過15天），蘆葦幼苗的生長狀況無法與前期相比，其生長速率明顯地受到了干旱環境的抑制作用。可知，干旱條件下，蘆葦葉面通過降低生長速率來減少水分流失，且20天是蘆葦對干旱條件的耐受極限，干旱若超過20天，蘆葦幼苗基本會停止生長。
2 干旱對于蘆葦葉片葉綠素含量的影響
植物能否有效地進行光合作用與其葉片葉綠素含量有密切的關系，這在一定程度上反映出植物對于逆境的抵抗能力。由儀器測量、分析可得，在經過前期干旱處理的情況下（時間約為5天），蘆葦葉片的葉綠素含量在增加。這是因為在干旱前期，雖然未給予蘆葦幼苗水分，但此時，土壤中的水分尚處于飽和狀態，所以蘆葦葉片的葉綠素含量還保持在較高水平。但隨著干旱時間的增加，蘆葦葉片的葉綠素含量開始緩慢下降，在干旱20天后，蘆葦葉片的葉綠素含量開始明顯下降。據了解，不同強度的干旱都會使葉綠素含量降低，這就一定程度上肯定了實驗結果的正確性。實驗表明長期的干旱條件會對蘆葦葉片葉綠素的合成和含量起到嚴重的影響。干旱降低葉綠素的含量，使得植物葉面對光的獲取減少，植物的光合作用也隨之降低，這是植物自身適應干旱條件的一種自我保護調節機制。最后總結，干旱對蘆葦葉片葉綠素含量的影響不具有相對的及時性，干旱條件在超過20天以后才能顯現出對蘆葦葉片葉綠素含量的明顯的抑制作用。
3 干旱對蘆葦幼苗氣體交換的影響
實驗具體操作光合儀，分析數據可知，隨著干旱時間的逐步加長，蘆葦葉片的凈光合速率在逐步的減小，20天后，其凈光合速率顯著降低，這明顯說明此時的蘆葦幼苗葉片的光合所用早已十分微弱；且蘆葦幼苗的葉片氣孔限制也開始作用；蘆葦幼苗細胞間的二氧化碳濃度也在輕微地波動變化著，在干旱前期，細胞間二氧化碳濃度在逐步減小，但超過20天以后其濃度則會再次逐步上升。根據早期國外研究表明，植物的光合作用速率減小，將同時伴隨氣孔限制的作用和細胞間二氧化碳濃度減小，所以氣孔關閉減小了細胞間二氧化碳的濃度，從而葉片的光合速率也隨之減小；如光合作用速率減小伴隨著的是氣孔限制作用和細胞間二氧化碳濃度的增加，則是非氣孔限制的因素影響了植物葉面的光合作用速率。由此可見，干旱前期，蘆葦幼苗葉面的凈光合作用速率和細胞間二氧化碳的濃度同時減小，表示其凈光合作用速率減小的主要因素是氣孔關閉。而在干旱條件超過20天以后，蘆葦幼苗葉片以較低的凈光合作用速率并伴有細胞間二氧化碳濃度的增加，這都表明著其凈光合作用速率的減小的主要因素是非氣孔限制。據調查，前期某些學者在研究缺失水分對某種楊樹苗木光合作用的影響時，意外發現，在對土壤環境敏感的楊樹苗木進行干旱脅迫后，楊樹苗木的光合作用速率下降趨勢極其明顯，其主要因素就是非氣孔限制；但是對于具有耐旱性的楊樹而言，增加干旱條件，卻對其凈光合作用速率的變化沒有明顯作用，其凈光合作用速率只是有小幅度的下降，這就說明了楊樹苗木的光合作用所受到的影響是氣孔因素和非氣孔因素共同作用的結果。
本研究表明，干旱前期影響蘆葦幼苗葉片的凈光合作用速率的主要因素是氣孔限制，隨著干旱時間的延長，影響因素也變為以非氣孔因素為主，與早前他人的研究結果具有相似性，也進一步肯定了實驗結果的正確性。
4 結論
蘆葦具有很強的抗旱能力，蘆葦葉片對外景環境變化具有敏感性，也為實驗的成功帶來了一定的積極作用。干旱對于蘆葦葉片光合速率的影響是顯著的，干旱超過15天后，蘆葦幼苗的光合作用速率才開始逐步顯現出下降趨勢。超過20天后，蘆葦幼苗的生長也基本停止了。所以，干旱時及時對蘆葦濕地補水，并且盡量不超過20天，干旱就不會對蘆葦幼苗生長和蘆葦濕地造成嚴重影響。
篇9
一片綠葉，一縷陽光，吸收二氧化碳和水，釋放碳水化合物和氧氣，再簡單不過。
“綠葉就像個來料加工廠，原料、產品我們都清楚，然而這個工廠的大門一直緊閉，我們不知道工廠內部的結構，也不知道工人們如何工作。”中國科學院院士、結構生物學家常文瑞，這樣比喻光合作用機理的“神秘感”。
“地球每年經光合作用產生的物質有1730億～2200億噸，其中蘊含的能量相當于全世界能源消耗總量的10倍～20倍，但目前的利用率不到3％。”他告訴《望東方周刊》，光合作用是高效利用太陽能的最好榜樣，破解光合作用神秘機制，將為建立“人工光合作用系統”，繼而開發清潔、高效的新能源提供結構基礎。
主持測定了我國第一個膜蛋白晶體結構的常文瑞，向本刊記者展示了一幅高等植物(菠菜)捕光復合物在原子水平上的三維結構圖，圖中，一些紅色、綠色、黃色的“色素分子”，附著在一條條白色的“飄帶”上，精巧而鮮艷。
“白色的飄帶代表蛋白質，彩色的是葉綠索、胡蘿卜素等色素分子，它們是植物吸收太陽光的‘天線’。”常文瑞解釋說，色素分子的定位并非雜亂無章，而是很巧妙地組成了一個高效吸收和傳遞太陽光能的網絡。考察色素分子相對的方位、距離和排布規律，為認識和模擬植物捕光機制提供了結構基礎，人類在“跟著菠菜捕捉陽光”的道路上又往前邁進了一步。
“高效捕光”的靈感
誰是最大的資源消費國?常文瑞向記者展示了美國國防部的氣象衛星拍攝的人造夜空圖片：擁有世界4.6％人口的美國生產了16.8％的能源，消耗了23.4％的能源。
“十幾年前，中國的領土上，只有上海、北京附近的夜空有一點光亮，現在整個東部地區也都亮起來了。”他說，“已經亮起燈光的地方我們不希望它熄滅，我們要做的是讓中國的廣大中西部地區也亮起來。中國需要更多的能源!”
但按照現有世界能源消費水平計算，能源儲備僅夠用100年，樂觀點，200年。而且隨著社會的發展，能源需求量逐年增加，到2025年，世界各國對電力的需求將翻一番。
能源枯竭的同時，大氣中二氧化碳的濃度災難性地持續增高。有研究表明，即使通過節能減排等人為方式把空氣中的二氧化碳水平降下來，其影響還是會持續幾百年。
“結論就是，節能減排和開發新的、可再生的清潔能源。”常文瑞認為，太陽能無疑將是最主要的新能源。
太陽每小時灑向地球表面的能量，相當于地球每年消耗的能量總和；太陽每天灑向地球表面的能量，相當于地球現有能源儲備的總和，會不會利用、怎樣高效利用就成了關鍵。
常文瑞肯定地告訴記者：“植物的光合作用為高效利用太陽能提供了最好的榜樣。”
“到2050年，光合作用的最重要突破將與能源有關。”只要將太陽能更有效地利用起來，未來的能源危機便可望迎刃而解，全球變曖也可得到有效控制。因此，光合作用已成為開發新一代清潔能源的重要方向。世界主要國家都已充分認識到這一點，光合作用在未來清潔能源發展中的戰略地位空前提高。
揭示光合作用神秘機制，打開“綠色工廠”的大門，一探工廠內的生產機制，成了模擬天然綠葉的光合作用、生產清潔燃料解決未來能源問題的開局之戰。
開啟“綠色工廠”大門
常文瑞帶領的科研團隊經過6年時間，成功測定了“菠菜主要捕光復合物的晶體結構”，從而率先破解了這一國際公認的、具有高度挑戰性的科技前沿難題。
“主要捕光復合物是什么?它有怎樣的重要性?”面對記者的疑問，常文瑞解釋說，如果把葉片的一角切下來放大，發現綠葉由葉綠體組成；再放大，發現葉綠體內由一層層的類囊體膜組成；再放大，就會發現膜里鑲嵌著一團團由色素和蛋白組成的復合體。
“光合作用過程中的光反應，就是通過一系列這樣的由色素分子和蛋白質構成的復合體協作完成的。”常文瑞說，其中參與光能吸收、傳遞和光能轉換的兩類最基本的色素一蛋白復合體是：反應中心和捕光天線復合物。捕光天線復合物吸收太陽能并將其傳遞給反應中心；反應中心是光誘導的電荷分離引起的能量轉換的“工廠”。
“捕光是光合作用中最原初的過程，它包含了光能的吸收以及激發能向引起電荷分離的反應中心傳遞的過程。”常文瑞告訴記者。
媲美“登月工程”的“人工葉”
基于目前對光合作用機理的認識，常文瑞告訴本刊記者：“利用光合作用中水裂解的機制，實現從水中獲得氫能源的理想，在2050年有望實現。”
最近，英國倫敦帝國學院啟動了一項金額達100萬英鎊的“人工葉”計劃，他們試圖創造一個可以模擬天然綠葉光合作用的人工系統，產生清潔燃料氫和甲醇，為燃料電池或環保汽車提供能量。
常文瑞告訴記者，歐洲科學基金會預計到2050年，在歐洲和一些別的地區大部分的燃料都將會從人工葉片中獲得，“他們認為，如果人工葉片計劃成功實現，意義可以媲美登月工程。”
“利用光合作用原理可以實現從光能到化學能的轉變，通過截流電子流直接生產電能，可以制造生物光伏電池。”他介紹，2004年，美國科學家已經在實驗室把葉綠素光電池變成了現實。科學家把菠菜的色素蛋白復合體做成“三明治”，當光線照射在這個“三明治”結構上時就會釋放電子，傳到下面的金屬層形成電流，其測得的太陽能轉化效率達到12％。
找到最合適、最有效的利用光源的微生物，或者制造培養出專門用來吸收光源的微生物，也是未來光合作用研究的突破點。
40多年前，人們發現在無氧條件下，植物會激活細胞內部一種可生成氫氣的酶――氫酶。如果這時讓這些藍藻照射陽光，便會產生氫氣。據估計，如果藻類光合作用的產氫效率能達到10％，那么5萬平方公里藻類接受太陽能放出的氫氣就可滿足美國的全部燃料需要。
但實際上，藍藻的產氫效率遠遠不能達到10％。光合作用分解水分子時放出的氧分子，會使氫化酶的活性降低，并最終使其停止工作。這就是為什么藍藻的放氫活動只能延續幾秒鐘，最多幾分鐘的原因。中國科學院植物所科研人員發明了微藻與需氧細菌共同培養技術，大大提高了藻類放氫效率。
篇10
關鍵詞 遮光；光合作用；葉綠素；光合速率；影響
中圖分類號 S161.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2013）03-0074-01
光合作用是植物、藻類和某些細菌在可見光的照射下，經過光反應和暗反應，利用光合色素將二氧化碳（或硫化氫）和水轉化為有機物，并釋放出氧氣（或氫氣）的生化過程。植物種類不同，進行光合作用的光飽和點也不同，對于陽生植物，充足的光照有利于生長，但超過光飽和點的光照會產生光破壞；對于陰生植物，夏季充足的光照，對生長尤其不利。因此，對植物進行遮光處理，會達到增產增收的目的。
1 遮光后植物體內葉綠素含量的變化
1.1 葉綠素含量的變化
葉綠素是植物體進行光合作用的主要色素。葉綠素吸收大部分的紅橙光和藍紫光但反射綠光，所以葉綠素呈現綠色，它在光合作用的光吸收中起核心作用[1]。葉綠素含量受到光照、溫度、礦質元素、逆境等外界因素及核基因、質基因等內在因素的共同影響，在外部因素中光對葉綠素的合成與分解起主導作用。將大白菜放在光下幾天后會變成綠色，放在避光處又會變成黃色，可以證明植物體中葉綠素的合成和分解處于一個動態平衡中，葉綠體光照后，才能順利地合成葉綠素，但形成葉綠素所要求光照強度相對較低，除680 nm以上波長以外，可見光中各種波長的光照都能促使葉綠素形成，光過強反而會發生光氧化而受破壞。
在遮光條件下，集光色素蛋白在光合單位中的相對含量會增加，從而導致結合態葉綠素增加。與此同時，降低了葉綠素的降解和光氧化，所以遮光后葉綠素的含量會增加。遮蔭環境下，植物通過增加單位葉面積色素密度和葉綠素含量，有利于提高植株的捕光能力，吸收更多的光，提高光能利用率，是對弱光環境的一種適應。
1.2 遮光后葉綠素a/b比值的變化
從葉綠素吸收光譜圖可知，葉綠素a在紅光部分的吸收帶較葉綠素b偏向長波方面，且吸收光譜帶比葉綠素b寬，葉綠素b在藍紫光部分的吸收光譜帶比葉綠素a寬。在遮光的條件下，以藍紫光為主的散光占比增加，所以提高葉綠素b的含量（葉綠素b主要存在于集光色素蛋白中，主要是吸收、傳遞光能），更利于吸收藍紫光，所以葉綠素a/b的比值降低，弱光下的吸收能力就增強。
葉綠素a和葉綠素b的合成、分解速度影響了葉綠素a/b的比值，但調節葉綠素a/b的比值主要通過“葉綠素循環”實現[2]。葉綠素a和葉綠素b的相互轉化稱為“葉綠素循環”，在遮光條件下，葉綠素a向葉綠素b的轉化加快（葉綠素a水解形成脫植基葉綠素a，脫植基葉綠素a再轉化為脫植基葉綠素b，最后合成葉綠素b），從而降低了葉綠素a/b的比值。弱光下葉綠素b的相對含量增高有其生理適應，有利于對弱光的利用，所以遮光不會減少光合作用所需的葉綠素。
2 遮光對光合速率的影響
2.1 強光對植物生長的影響
植物光呼吸增加，導致大量有機物消耗，從而降低了凈光合速率，光呼吸是所有使用卡爾文循環進行碳固定的細胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發生的一個生化過程，其發生的場所為葉綠體、過氧化物酶體和線粒體，光呼吸過程中要消耗氧氣、能量、[H]，它是卡爾文循環中一個損耗能量的副反應，會抵消約30%的光合作用。光照增強會增加光呼吸消耗的有機物，從而降低了凈光合速率。
2.2 光照增強對植物光合速率的影響
光照增強引起溫度升高、蒸騰作用增強，葉片細胞失水過多，細胞滲透壓升高，引起氣孔關閉，導致細胞吸收CO2減少，從而影響卡爾文循環，降低光合作用的暗反應，所以凈光合速率降低。光抑制導致光合速率降低，降低凈光合速率。
2.3 遮光后，降低光強度對光合速率的影響
在低光照強度時，植物的呼吸作用使消耗的有機物減少，進而增加了光合速率。低光照強度可降低蒸騰作用，細胞滲透壓降低，氣孔開放，吸收更多的CO2 使光合作用的暗反應增強，進而提高了光合速率，避免強光照射，還會減少葉片、葉綠體、類囊體膜、PSⅡ顆粒或放氧顆粒的光破壞[3-4]。因此，在強光下進行適當的遮光處理，使光照強度接近飽和點，不但不會降低光合速率，反而會使光合速率增加。
3 遮光對植物體內干物質形成的影響
遮光的目的不是單純地為了減少植物光照的時間，而是為植物的生長創造一個合適的光飽和條件，從而增加植物體內葉綠素的含量，提高光合速率，降低呼吸速率，以達到積累更多有機物的目的。遮光的同時，還可以降低植物生長環境的溫度，一般來說，低溫有利于植物體內糖類、淀粉類以及植物體內特有的某些物質的積累。如春季和秋季的西紅柿口感要比夏季的好，其中一個原因就是春秋季節的光照強度低于夏季，氣溫也低于夏季，糖類物質得以貯存。
4 參考文獻
[1] 李厚華，張萬春，葛紅心，等.漢中盆地萬畝油菜示范片超高產集成配套栽培技術[J].陜西農業科學，2010（2）：215-216.
[2] 祁秀萍，計秀紅.油菜高產創建綜合栽培技術[J].農業科技與信息，2011（11）：32.
