大家好,我们一起来学习一下光合作用专题的真光合作用、净光合作用以及呼吸作用的关系。光合作用经常受到外界条件和内在因素的影响而不断的变化,而衡量光合作用的量的指标是光合速率。那什么是真光合速率,什么是净光合速率呢?
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光合作用的是指叶绿体吸收CO2放出O2并合成有机物的过程,发生在线粒体中的呼吸作用阶段刚好相反:吸收O2,放出CO2,消耗有机物。一般来说,植物白天和夜晚的生理活动是不一样的。夜晚的时候,植物只进行呼吸作用,在白天,植物同时进行光合作用和呼吸作用,此时线粒体中呼吸作用释放的CO2可进入叶绿体中进行光合作用,而叶绿体释放的O2,也可进入线粒体进行呼吸作用,呼吸作用是消耗有机物,光合作用是合成有机物。因此,白天测定出来的O2、CO2或有机物的量,都无法将光合作用与呼吸的作用完全的分开来测定。也就是说光合作用是没有办法直接测出来的。在光照下测定的CO2吸收量或者是的O2释放量或者是有机物的积累量,表示的是净光合速率 ,也称为表观光合速率。那么,真光合速率就是用测定的植物的呼吸速率,再加净光合速率,就等于真(总,实际)光合速率。
看图,图中A点在光照强度为零时也就是黑暗条件下绿色组织只进行呼吸作用,测得的数据为呼吸速率或呼吸作用强度(用OA长度来表示)。绿色组织在有光条件下,光合作用与细胞呼吸同时进行,测得的数据为净光合速率。(3)净光合速率+呼吸速率=真光合速率。真光合速率,我们可以用有机物产生(制造,合成)量、O2的产生量、CO2的固定量来表示。净光合速率可以用有机物积累量、O2的释放量、CO2的吸收量来表示,呼吸速率可以用有机物消耗量、O2的消耗量、CO2的产生量来表示。
不同条件下叶肉细胞的代谢特点不同,我们以植物在不同光照强度下为例讲一下,图中A点:该植物只进行呼吸作用,吸收O2释放CO2,消耗有机物,净光合速率小于0。
AB段 :呼吸速率大于光合速率,植物吸收O2释放CO2,净光合速率小于0,植物因有机物量减少而不能生长,且长时间处于此状态下植物将死亡。
B点 :光合速率等于呼吸速率,表观上,不发生气体交换。光合作用产生的有机物的量等于呼吸作用消耗的量。净光合速率等于 0,植物因无有机物积累不能生长。
B点后:光合速率大于呼吸速率,植物吸收CO2释放O2 ,光合作用产生的有机物量大于呼吸作用消耗的量,净光合速率大于0,植物因积累有机物而正常生长。
下面来看一下测净光合速率和呼吸速率的实验装置,首先装置中的NaHCO3溶液为CO2缓冲液,是为了保证瓶内CO2浓度不变。
(2)烧杯中装入适宜浓度的NaOH溶液的作用是为了吸收呼吸作用产生的CO2。
(3)实验中要设置对照组,故在两组对照实验中的中放置死亡的植物。
测净光合速率时,装置放在光照一段时间,记录红墨水移动的距离。向右移动距离可表示植物净光合速率。在测呼吸作用速率时,将装置在黑暗下放置一段时间,记录红墨水移动的的距离,向左移动距离可表示植物呼吸作用速率。然后再计算出真光合速率,
我们还可以用叶圆片称重法测光合速率:测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量,如图所示,然后,以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。
在上午10:00中午12:00叶片只进行呼吸作用,然后将整个装置置于光下,下午14:00移走叶圆Z,干重为Z克。那么,呼吸速率=(X-Y)/2S,净光合速率=(Z-Y)/2S,两者相加算出总净光合速率。
例题:
(2019全国卷2)通常,对于一个水生生态系统来说,可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量)。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量,可在该水生生态系统中的某一水深处取水样,将水样分成三等份,一份直接测定O2含量(A);另两份分别装入不透光(甲)和透光(乙)的两个玻璃瓶中,密闭后放回取样处,若干小时后测定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。据此回答下列问题。在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下,本实验中C与A的差值表示这段时间内___________________;C与B的差值表示这段时间内________________;A与B的差值表示这段时间内____________ ___。
答案:生产者净光合作用的放氧量 生产者光合作用的总放氧量 生产者呼吸作用的耗氧量
解析:由题意可知,不透光甲瓶只进行呼吸作用,透光乙瓶可进行光合作用和呼吸作用,在相同条件下培养一定时间,甲测得的数据,可知正常呼吸作用的耗氧量,即A与B的差值表示这段时间内生产者呼吸作用的耗氧量。乙瓶的含氧量变化可确定为净光合作用(表观光合作用),即C与A的差值表示这段时间内生产者净光合作用的放氧量。C与B的差值表示生产者呼吸作用的耗氧量加上生产者净光合作用的放氧量,即生产者光合作用的总放氧量。
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