生物 探究环境因素对光合作用强度影响

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为探究环境因素对光合作用强度的影响,多个兴趣小组设计实验进行研究。实验材料和用具:100mL量筒、20W至500W的台灯、冷开水、NaHCO3、黑藻等等。

①准备6套如图所示装置,编号为1-6。在瓶中各加入约500mL 0.01g/mL NaHCO3溶液后用冷开水充满。

②取6等分黑藻分别放入1-6装置。

③将6套装置放入暗室中,然后用20W、50W、75W、100W、200W和500W的台灯等距离地分别照射1-6号装置,观察气泡的产生情况。

④30min后停止光照,测量光合作用释放的O2体积。

实验结果:

不同光照条件下氧气的释放量(mL)

对该实验进行分析。回答有关问题:

(1)该实验中的自变量是[光照强度]。列出实验中的两个控制变量(无关变量):[CO2(或NaHCO3溶液)、温度、pH值、黑藻]       

(2)根据装置图,上表中各组次的实验数据是如何读出的:[读量筒中收集的水的体积]     (3)将实验处理结果绘柱形图。例如:

(4)上表中测得的氧气量并非光合作用实际产生的氧气量,其原因是:[黑藻自身的呼吸作用会消耗氧气]              

(5)对表中数据进行分析并得出结论。[在20一200W范围内随着光照强度的不断升高,光合作用产生的氧气量也在升高,但光照强度达500W时氧气量反而降低,说明适度提高光照强度可以提高光合作用的强度。]                                      

(6)在冬季的人工大棚中种植菠菜,需要确定合适的光照强度,因为光照不够会降低产量,而提供多余的光照还会浪费钱。通过该实验还不能够确定最合适黑藻生长的光照强度,该如何开展进一步的探究呢:[在100—500W范围内设置多组梯度进行实验。]

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2007-04-22
环境因素对光合作用的影响

1、光照:光合作用对光的有效利用也有范围。

最低光照强度也叫光补偿点:即光照下降到一定数值时,光合作用吸收的CO2量与呼吸作用放出的CO2量相等。表观光合速率等于零时,表观强度称之。光补偿点以下,植物处于饥饿状态,光补偿点以上的植物叶片才表现出光合作用,才有光合产物积累。

最高光照强度也叫光饱和点,在一定范围内,光合速率随光照的增加而增加,即达到了光饱和,这种现象称为光饱和现象,开始达到光饱和现象时的光照强度称为光饱和点。它反映了植物对光能的最大利用率。

不同植物的光补偿点和光饱和点是有差异的。

当光强超过光点时,便会导致叶绿体损伤,使PS = 2 \* ROMAN II电子传递速率和光合磷酸化活性下降,这种现象称为光抑制作用。

喜阴植物比阳性植物更易受光抑制,因为阴性植物的电子传递速率低,利用慢。但可更多的利用慢性光。根据光补偿点和光饱和点,可以合理的选择间作套种的植物品种、密植程度等。例如,光补偿点低的植物可增加密植程度;光饱和点高的可种在光照强的向阳地方,也可矮套作。

2、 CO2浓度:

同样植物光合同化CO2,要求环境中的CO2浓度也有一个范围,最低和最高。最低浓度也叫CO2补偿点:即在一定光照和温度下,光合同化CO2的量与呼吸放出的O2量达到动态平衡时,环境中CO2的浓度称之为CO2补偿点。

在CO2补偿点以上,光合速率随CO2浓度的增加而增加,当CO2增加至一定数值时,光合速率不再随之增加,这时环境中的CO2浓度称为CO2饱和点。

当环境中CO2浓度过高时,就会抑制光合作用,这种现象称为CO2抑制作用。例如,当CO2浓度增加至0.12%时,小麦的光合作用就会受到抑制,甚至叶片还会出现中毒症状。又如甜菜的试管苗中毒褐化的现象。

不同植物的CO2补偿点和CO2饱和点不同。例如C3植物CO2补偿点约为50ppm,而C4植物仅为2-5ppm。

3、温度:

弱光和CO2不足时,温度对光合强度影响不大(因为光是光合作用的第一需要,只有光反应的产物ATP和NADPH+H+,才能推动CO2的固定);在强光和CO2充足时,光合速率在一定浓度范围内随之升高而加快;当超过一定浓度时,由于酶在高温下破坏,光合速率下降。

净光合强度等于零时的最低温度和最高温度,分别称为光合作用的冷限和热限。

不同种类的植物,其光合作用的热限与冷限温度不同,如

冷限
热限

C3
5-10℃
40℃(小麦等),50-55℃(棉花等)

C4
\
55-60℃

极端高温:使叶绿体膜结构损伤,酶类变性;

极端低温:使膜脂凝固,从而破坏膜的结构,使膜的透性减少(缓慢降)或增大。

4、O2浓度(光合作用的终产物):

氧抑制藻类光合作用的现象,称为瓦布格效应。这种效应也适用于C3植物,但不适用于C4植物。

5.其它因素

缺水时:叶片萎蔫,气孔关闭;

缺N、Mg、Fe等元素:阻碍叶绿素的形成;

缺B时:叶片光合产物运输速度下降;

缺K时:弱光下,光合强度较低。
第2个回答  2007-04-22
内外条件的改变也就一定会影响到光合作用的进程或光合作用强度的改变。影响光合作用强度的因素主要有光照强度、CO2浓度、温度和矿质营养。

①光照强度:植物的光合作用强度在一定范围内是随着光照强度的增加,同化CO2的速度也相应增加,但当光照强度达到一定时,光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用,当植物在某一光照强度条件下,进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时,这一光照强度就称为光补偿点,这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制。当光照强度增加到一定强度后,植物的光合作用强度不再增加或增加很少时,这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点,此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制。

光补偿点在不同的植物是不一样的,主要与该植物的呼吸作用强度有关,与温度也有关系。一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。光饱和点也是阳生植物高于阴生植物。所以在栽培农作物时,阳生植物必须种植在阳光充足的条件下才能提高光合作用效率,增加产量;而阴生植物应当种植在阴湿的条件下,才有利于生长发育,光照强度大,蒸腾作用旺盛,植物体内因失水而不利于其生长发育,如人参、三七、胡椒等的栽培,就必须栽培于阴湿的条件下,才能获得较高的产量。

植物在进行光合作用的同时也在进行着呼吸作用,总光合作用是指植物在光照下制造的有机物的总量(吸收的CO2总量)。净光合作用是指在光照下制造的有机物总量(或吸收的CO2总量)中扣除掉在这一段时间中植物进行呼吸作用所消耗的有机物(或释放的CO2)后,净增的有机物的量。

②温度:植物所有的生活过程都受温度的影响,因为在一定的温度范围内,提高温度可以提高酶的活性,加快反应速度。光合作用也不例外,在一定的温度范围内,在正常的光照强度下,提高温度会促进光合作用的进行。但提高温度也会促进呼吸作用。所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。

③CO2浓度:CO2是植物进行光合作用的原料,只有当环境中的CO2达到一定浓度时,植物才能进行光合作用。植物能够进行光合作用的最低CO2浓度称为CO2补偿点,即在此CO2浓度条件下,植物通过光合作用吸收的CO2与植物呼吸作用释放的CO2相等。环境中的CO2低于这一浓度,植物的光合作用就会低于呼吸作用,消耗大于积累,长期如此植物就会死亡。一般来说,在一定的范围内,植物光合作用的强度随CO2浓度的增加而增加,但达到一定浓度后,光合作用强度就不再增加或增加很少,这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。如 CO2浓度继续升高,光合作用不但不会增加,反而要下降,甚至引起植物CO2中毒而影响植物正常的生长发育。

④必需矿质元素的供应:绿色植物进行光合作用时,需要多种必需的矿质元素。如氮是催化光合作用过程各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分,磷也是NADP+和ATP的重要组成成分。科学家发现,用磷脂酶将离休叶绿体膜结构上的磷脂水解掉后,在原料和条件都具备的情况下,这些叶绿体的光合作用过程明显受到阻碍,可见磷在维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要的作用。又如绿色植物通过光合作用合成糖类,以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中,都需要钾。再如镁是叶绿体的重要组成成分,没有镁就不能合成叶绿素。等等。

参考资料:生命经纬

第3个回答  2007-04-22
我是借鉴其它(知道)的
一. 原理:

取叶圆片用真空渗入法,排除叶内细胞间隙的空气,充以水分使叶片下沉。植物照光后,由于光合作用放出的氧气在水中的溶解度很小,而积累于细胞间隙,叶圆片即由下沉转为上浮。根据上浮所需时间,即能比较光合作用的强弱。

二. 材料:

酢酱草等植物叶片。

三. 操作步骤:

1、 用打孔器打下酢酱草70片叶圆片,避开叶脉,放入预先装好冷开水的注射器内,反复抽气,至叶片下沉,遮光备用。

2、 取6个小烧杯,加入冷开水,放入叶圆片每杯10片,按不同光照、温度和二氧化碳条件进行处理。

3、 记录每一叶圆片上浮所需时间(要求观察90分钟),计算各处理叶圆片上浮所需平均时间。

四. 实验报告:

1、 简述实验原理、方法、记录实验结果

2、 比较光强度,温度、C02浓度对光合作用的影响

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第4个回答  2007-04-22
一. 原理:

取叶圆片用真空渗入法,排除叶内细胞间隙的空气,充以水分使叶片下沉。植物照光后,由于光合作用放出的氧气在水中的溶解度很小,而积累于细胞间隙,叶圆片即由下沉转为上浮。根据上浮所需时间,即能比较光合作用的强弱。

二. 材料:

酢酱草等植物叶片。

三. 操作步骤:

1、 用打孔器打下酢酱草70片叶圆片,避开叶脉,放入预先装好冷开水的注射器内,反复抽气,至叶片下沉,遮光备用。

2、 取6个小烧杯,加入冷开水,放入叶圆片每杯10片,按不同光照、温度和二氧化碳条件进行处理。

3、 记录每一叶圆片上浮所需时间(要求观察90分钟),计算各处理叶圆片上浮所需平均时间。

四. 实验报告:

1、 简述实验原理、方法、记录实验结果

2、 比较光强度,温度、C02浓度对光合作用的影响
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