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(diǎn)、難點(diǎn)，該部分知識(shí)內(nèi)容與其他部分內(nèi)容有密切的聯(lián)系，如生物膜的結(jié)構(gòu)和功能的特點(diǎn)、物質(zhì)運(yùn)輸、酶和ATP等知識(shí)，另外，該部分內(nèi)容涉及較多的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，還有許多與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活相聯(lián)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(qiáng)、靈活性大，用以考查學(xué)生理解能力、分析能力、信息處理能力、知識(shí)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(biāo)曲線為背景，通過改變光照強(qiáng)度、二氧化碳和氧氣濃度及溫度這些外界條件而達(dá)到改變光合速率和呼吸速率。但光合產(chǎn)物的積累和輸出對(duì)光合速率影響卻沒有被命題過。在此筆者針對(duì)該知識(shí)點(diǎn)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(duì)處于生長(zhǎng)期的某綠色植物進(jìn)行如下探究實(shí)驗(yàn)：將葉片按不同比例做完全遮光處理，在適宜光照下檢測(cè)未遮光葉片的二氧化碳吸收速率和淀粉含量，結(jié)果如下圖所示。

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

（2）本實(shí)驗(yàn)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(dòng)需要____________________的輸入，使照光葉片光合產(chǎn)物輸出量____________________。

（4）請(qǐng)推測(cè)，摘除花、果實(shí)等非光合作用器官，葉片中光合產(chǎn)物含量__________，對(duì)光合作用產(chǎn)生__________作用。

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

（2）本題考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)變量理解。自變量是人為改變的變量，是實(shí)驗(yàn)要研究的因素，因變量是隨自變量改變而變化的量。本實(shí)驗(yàn)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(cè)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(chǎn)物淀粉的含量卻在減少。這是因?yàn)檎诠馊~片不能通過光合作用制造有機(jī)物，但其呼吸作用等其他代謝活動(dòng)卻要消耗有機(jī)物，這些有機(jī)物來自照光葉片，由于照光葉片淀粉輸出量增加，使葉肉細(xì)胞內(nèi)光合產(chǎn)物淀粉積累量減少進(jìn)而促進(jìn)了光合作用的進(jìn)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(shí)等非光合作用器官的生長(zhǎng)發(fā)育需要消耗有機(jī)物，這些有機(jī)物從哪里來呢？在上題中我們已知道遮光葉片消耗的有機(jī)物來自于進(jìn)行光合作用的葉片，在此花、果實(shí)等非光合作用器官就相當(dāng)于遮光葉片，從而可推知花、果實(shí)等非光合作用器官消耗的有機(jī)物來自進(jìn)行光合作用的葉片。所以如果摘除花、果實(shí)等非光合作用器官，葉片光合終產(chǎn)物輸出量就會(huì)減少?gòu)亩罅糠e累在葉片內(nèi)，這就會(huì)抑制葉片的光合作用。

【答案】（1）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體（基質(zhì)） 抑制 遮光影響光合作用，減少有機(jī)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(jī)物 增加 （4）上升 抑制

二、命題依據(jù)和編寫意圖

本題根據(jù)光合產(chǎn)物淀粉等對(duì)光合速率的影響［1］及有機(jī)物的運(yùn)輸和分配規(guī)律編寫，考查學(xué)生識(shí)記和理解能力、獲取和分析信息能力、邏輯推理能力、知識(shí)遷移和逆向思維能力，在相對(duì)陌生的題境中運(yùn)用所學(xué)過的光合作用知識(shí)來解決問題。解題時(shí)讓學(xué)生有意識(shí)地去感悟、反復(fù)去推敲從而實(shí)現(xiàn)能力的提高。

1.考查學(xué)生的識(shí)記能力

第（1）題就屬于比較基礎(chǔ)的識(shí)記題，答題需要的關(guān)鍵信息是“完全遮光葉片的葉肉細(xì)胞產(chǎn)生［H］”，和“遮光后”，學(xué)生只要記住產(chǎn)生［H］的部位有類囊體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體（基質(zhì)）、無(wú)光時(shí)不能進(jìn)行光合作用，只進(jìn)行呼吸作用，就可以答題了。

2.考查學(xué)生的理解能力

生物實(shí)驗(yàn)中一般都有自變量設(shè)置、無(wú)關(guān)變量的控制和因變量觀察或測(cè)量，準(zhǔn)確確定這三個(gè)變量對(duì)理解實(shí)驗(yàn)的目的、原理、步驟和結(jié)論是至關(guān)重要的。本題的第（2）題就要求學(xué)生根據(jù)三個(gè)變量的概念來判定該實(shí)驗(yàn)的自變量和因變量分別是什么。只有在理解了三個(gè)變量之間的區(qū)別才能準(zhǔn)確地寫出答案。

3.考查學(xué)生的獲取、分析信息能力和邏輯推理能力

在學(xué)生能準(zhǔn)確分析出自變量和因變量后，本題的第（3）題要求學(xué)生根據(jù)自變量的變化寫出因變量的變化，寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)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(xué)生要有很強(qiáng)的分析推理能力，只有想到“遮光葉片不能進(jìn)行光合作用制造有機(jī)物而其他代謝活動(dòng)卻要消耗有機(jī)物”和“植物各器官之間是相互聯(lián)系的”這兩點(diǎn)情況，才能推斷出照光葉片淀粉減少的原因：被運(yùn)輸?shù)秸诠馊~片中去了。由于照光葉片中光合產(chǎn)物淀粉含量減少，所以促進(jìn)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(xué)生知識(shí)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(duì)有機(jī)物的消耗量增加，導(dǎo)致照光葉片中有機(jī)物輸出量增加從而促進(jìn)了光合作用的進(jìn)行這一結(jié)論后。在第（4）題中用“花、果實(shí)等非光合作用器官”替代“遮光葉片”，用“摘除了花、果實(shí)等非光合作用器官”替代“降低遮光葉片的比例”來詢問對(duì)葉片光合速率和光合產(chǎn)物含量的影響，恰好是第（3）題得出的結(jié)論反推?？梢姷冢?）題的設(shè)問與第（3）題相比難度明顯加大，該題要求學(xué)生具有較高的知識(shí)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(shè)問由易到難有梯次，以能力立意，考查了學(xué)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(xué)［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(xué)）