影響光合速率變化的命題新角度

安徽 陸 修

影響光合速率變化的命題新角度

安徽 陸 修

光合作用和呼吸作用是教材的重點、難點，該部分知識內容與其他部分內容有密切的聯系，如生物膜的結構和功能的特點、物質運輸、酶和ATP等知識，另外，該部分內容涉及較多的生物學實驗，還有許多與農業生產、日常生活相聯系的地方，這樣就為高考的命題提供了豐富的素材，這部分試題綜合性強、靈活性大，用以考查學生理解能力、分析能力、信息處理能力、知識遷移能力等，從而成為每年高考必考題之一。從歷屆在以光合速率和呼吸速率變化為命題角度的高考試題來看，多以坐標曲線為背景，通過改變光照強度、二氧化碳和氧氣濃度及溫度這些外界條件而達到改變光合速率和呼吸速率。但光合產物的積累和輸出對光合速率影響卻沒有被命題過。在此筆者針對該知識點改編整理了一道試題，以饗讀者。

一、試題和解析

【例】研究人員對處于生長期的某綠色植物進行如下探究實驗：將葉片按不同比例做完全遮光處理，在適宜光照下檢測未遮光葉片的二氧化碳吸收速率和淀粉含量，結果如下圖所示。

（1）完全遮光葉片的葉肉細胞中產生［H］的部位是________________________________________；葉片遮光后__________（填“促進”或“抑制”）該綠色植物的生長，原因是____________________________________________________________。

（2）本實驗的自變量是____________________，因變量是______________________________。

（3）隨著遮光葉片比率上升，照光葉片光合速率____________________，照光葉片中淀粉含量____________________。原因是遮光葉片代謝活動需要____________________的輸入，使照光葉片光合產物輸出量____________________。

（4）請推測，摘除花、果實等非光合作用器官，葉片中光合產物含量__________，對光合作用產生__________作用。

【解析】（1）本題考查呼吸作用的過程和場所及光照的有無對光合作用和呼吸作用的影響。遮光后，葉肉細胞只進行有氧呼吸，有氧呼吸分三個階段，［H］只在第一、二兩個階段產生，其場所分別是細胞質基質和線粒體基質。遮光的葉片不能進行光合作用但呼吸作用還在進行，所以遮光的葉片只消耗有機物而不制造有機物，使植物體內的有機物積累量減少，從而抑制了生長。

（2）本題考查學生對實驗變量理解。自變量是人為改變的變量，是實驗要研究的因素，因變量是隨自變量改變而變化的量。本實驗是將不同比例的葉片做完全遮光處理，這是人為改變的量；然后在適宜光照下檢測未遮光葉片的二氧化碳吸收速率和淀粉含量的變化，二氧化碳吸收速率和淀粉含量是隨著前者變化而變化的。所以自變量是遮光葉片所占比例，因變量是未遮光葉片的光合速率和淀粉含量。

（3）分析圖可知，隨遮光葉片比例增加，未遮光葉片的二氧化碳吸收速率加快，因而光合速率加快，但照光葉片中光合產物淀粉的含量卻在減少。這是因為遮光葉片不能通過光合作用制造有機物，但其呼吸作用等其他代謝活動卻要消耗有機物，這些有機物來自照光葉片，由于照光葉片淀粉輸出量增加，使葉肉細胞內光合產物淀粉積累量減少進而促進了光合作用的進行。這就是照光葉片光合速率加快而淀粉含量減少的原因。

（4）花、果實等非光合作用器官的生長發育需要消耗有機物，這些有機物從哪里來呢？在上題中我們已知道遮光葉片消耗的有機物來自于進行光合作用的葉片，在此花、果實等非光合作用器官就相當于遮光葉片，從而可推知花、果實等非光合作用器官消耗的有機物來自進行光合作用的葉片。所以如果摘除花、果實等非光合作用器官，葉片光合終產物輸出量就會減少從而大量積累在葉片內，這就會抑制葉片的光合作用。

【答案】（1）細胞質基質線粒體（基質） 抑制 遮光影響光合作用，減少有機物積累 （2）遮光葉片所占比例未遮光葉片的光合速率和淀粉含量 （3）上升 減少有機物 增加 （4）上升 抑制

二、命題依據和編寫意圖

本題根據光合產物淀粉等對光合速率的影響［1］及有機物的運輸和分配規律編寫，考查學生識記和理解能力、獲取和分析信息能力、邏輯推理能力、知識遷移和逆向思維能力，在相對陌生的題境中運用所學過的光合作用知識來解決問題。解題時讓學生有意識地去感悟、反復去推敲從而實現能力的提高。

1.考查學生的識記能力

第（1）題就屬于比較基礎的識記題，答題需要的關鍵信息是“完全遮光葉片的葉肉細胞產生［H］”，和“遮光后”，學生只要記住產生［H］的部位有類囊體、細胞質基質和線粒體（基質）、無光時不能進行光合作用，只進行呼吸作用，就可以答題了。

2.考查學生的理解能力

生物實驗中一般都有自變量設置、無關變量的控制和因變量觀察或測量，準確確定這三個變量對理解實驗的目的、原理、步驟和結論是至關重要的。本題的第（2）題就要求學生根據三個變量的概念來判定該實驗的自變量和因變量分別是什么。只有在理解了三個變量之間的區別才能準確地寫出答案。

3.考查學生的獲取、分析信息能力和邏輯推理能力

在學生能準確分析出自變量和因變量后，本題的第（3）題要求學生根據自變量的變化寫出因變量的變化，寫出實驗結果也就是因變量的變化并不難，但隨著照光葉片光合速率的上升而其淀粉的含量卻在減少，原因是什么呢？這就要求學生要有很強的分析推理能力，只有想到“遮光葉片不能進行光合作用制造有機物而其他代謝活動卻要消耗有機物”和“植物各器官之間是相互聯系的”這兩點情況，才能推斷出照光葉片淀粉減少的原因：被運輸到遮光葉片中去了。由于照光葉片中光合產物淀粉含量減少，所以促進了光合作用。這就是為什么照光葉片光合速率上升而其淀粉的含量卻在減少的原因。

4.考查學生知識遷移和逆向思維能力

在第（3）題中得出了隨著遮光葉片的比例增加對有機物的消耗量增加，導致照光葉片中有機物輸出量增加從而促進了光合作用的進行這一結論后。在第（4）題中用“花、果實等非光合作用器官”替代“遮光葉片”，用“摘除了花、果實等非光合作用器官”替代“降低遮光葉片的比例”來詢問對葉片光合速率和光合產物含量的影響，恰好是第（3）題得出的結論反推?？梢姷冢?）題的設問與第（3）題相比難度明顯加大，該題要求學生具有較高的知識遷移和逆向思維能力才能正確解答。

由上可以看出，該題的設問由易到難有梯次，以能力立意，考查了學生的綜合能力，與高考命題方向相似，值得一做。

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

（作者單位：安徽省滁州市第二中學）