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对“外因变化对光合作用曲线图中‘点’移动影响的探讨”一文的商榷  

2014-11-06 07:34:31|  分类: 教学资料 |  标签: |举报 |字号 订阅

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云南省广南县第一中学(663300)  蒙庚阳

 

    阅读了《中学生物教学》2011年第6期上“外因变化对光合作用曲线图中“点”移动影响的探讨”一文后,受益匪浅。但也发现作者在文章中分析的某一个观点不太严谨,现对其提出商榷,不妥之处敬请同行斧正。

    原文第一个标题是“CO2浓度变化引起光饱和点与光补偿点移动问题的探讨”。作者在解释图1中各点代表的含义以后 ,接着分析CO2浓度变化对a、b、c三点的移动影响,其中对b点的分析原文摘录如下:

[转载]对“外因变化对光合作用曲线图中‘点’移动影响的探讨”一文的商榷

    b点是光的补偿点。CO2浓度的增加对呼吸速率的影响不大,但会使光合作用因暗反应速率的加快而提高,故与呼吸速率相等的光合作用强度会较弱。适当提高CO2浓度,光补偿点左移。

疑问 适当提高CO2浓度时,光补偿点应该是左移?右移?还是几乎不移动?笔者认为,要具体问题具体分析。

1一般的理论分析

    自然状态下,大多数植物的光补偿点一般为5~20μmol·m-2·s-1,都相对较低[1]。在CO2浓度适应的范围内,b点的主要限制因素是光照强度。在一定的光照强度下,光合作用的光反应产生的ATP和NADPH的量是一个定值,所以,适当提高CO2浓度,由于受到光反应的限制,暗反应的速率也是几乎不变的,因此b点也是几乎不会移动的。但是随着光照强度的不断增加,光合速率的主要限制因素逐渐的转化为除了光照强度以外的其他因素,那么,光反应产生的ATP和NADPH的量相对充足,此时CO2浓度的差异,才会容易导致光合速率的不同(如图2,虚线表示适当提高CO2浓度后光合速率与关照强度的变化关系)。

[转载]对“外因变化对光合作用曲线图中‘点’移动影响的探讨”一文的商榷

2相关知识拓展

2.1 CO2浓度的限定范围

    得出“CO2浓度的增加对呼吸速率的影响不大”这样的结论是考虑CO2的浓度在一定的范围内。一般而言,自然状态下空气中CO2体积分数为0.032%左右,对于部分植物而言在一定的温度与光照强度范围内,也还没达到相应的CO2饱和点,但假若CO2浓度高于5%时,会有明显抑制呼吸作用的效应。中耕松土除了增加氧气的供给量以外,还有一个重要的因素就是排除土壤中微生物呼吸作用释放的CO2,利于植物根的细胞呼吸,因为土壤板结,土壤中CO2的积累可以达到4%~10%,甚至更高。所以,此类题目所说的适当提高CO2浓度,一般是指CO2浓度不能超过抑制呼吸作用的浓度(如5%的浓度)。假若图1中是在CO2浓度为6%时测得的曲线图,那么再适当提高CO2浓度,b点就最可能往左移动。

2.2 实际测量结果的复杂性

    实际分析中,高CO2(比空气中的浓度大一倍左右)长期处理红松、红皮云杉、长白落叶松三种不同的植物时,呼吸作用的大小存在种间差异,可能会增加也可能会减小。也就是指不是简单的认为CO2浓度高于5%时,有明显抑制呼吸作用的效应。同时得出三种树的光补偿点都会明显降低[2]。这一实际的数据又符合光补偿点向左移的说法。同样,在研究不同CO2浓度下长白山3种树木幼苗时,光补偿点在不同的物种间、CO2处理时间的长短上也会发生不同的变化(见附表)。因此,对于野外试验而言,不同于简单的数学模型分析,适当提高CO2浓度,光补偿点的移动也就不能简单的一概而论。还得需要看不同的物种、处理时间的长短以及野外其他因素的干扰等来进行具体的分析。这或许就是生物学科知识的复杂性、特殊性与试题编制的局限性之间的矛盾所在。但从考查高中生对现行课程标准所要求掌握的知识程度来说,分析此类题目时,需要注意几个适用的基本条件:①最高的CO2浓度值不能影响到呼吸速率②测量的数据一般是在相对较短的时间内来完成③往往是局限于数学模型上的理论分析。

附表 不同CO2处理时期不同树种幼苗光-光合反应曲线的光合参数[3]


(表1说明:对照开顶箱和裸地接受大气CO2约为350μmol·mol-1)

参考文献

[1] 李合生. 现代植物生理学. 北京:高等教育出版社,2006:138.

[2] 王淼 赫占庆等.高CO2浓度对温带三种针叶树光合光响应特性的影响. 应用生态学报, 2002,13(6):646~650.

[3] 周玉梅 韩士杰等..不同CO2浓度下长白山3种树木幼苗的光合特性. 应用生态学报,2002,13(1):41~44.

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