论述题 光合作用是生态系统中最基本的物质代谢和能量代谢,分为光反应和暗反应两个阶段。受光(光照时间、光强度、光质)、CO2浓度、温度、水、肥等环境因素的综合影响,其中任何一种因素的变化,都将影响到光合作用的强度。

下图是光照强度对于光合作用影响的模式图,请从光合速率变化的三个阶段的限制因子分析影响净光合作用速率的原因。

【正确答案】光合作用是指绿色植物在可见光的照射下,经过光反应和暗反应,利用光合色素,将二氧化碳和水转化为有机物,并释放出氧气的生化过程,同时也将光能转变为有机物中化学能。绿色植物要完成生命活动必须要呼吸作用提供的能量,其存在净光合作用。净光合作用是指一段时间内植物体内发生光合作用的总量减去呼吸作用的量。根据上图可知影响净光合作用速率的原因如下:

(1)光照强度

第一阶段,限制光合作用的主要因素为光照强度。光照强度未达到饱和,随着光照强度的增加,光合作用增加。在该阶段,光反应阶段受限制。光反应的过程:①水的光解:2H2O→4[H]+O2(在光和叶绿体中的色素的催化下);②ATP的合成:ADP+Pi+能量→ATP(在酶的催化下)。水没有足够的光强催化其分解。

(2)CO2浓度

第二阶段限制光合作用的主要因素为CO2浓度。随着光照强度的增加,光合作用达到最高值,趋于稳定,该阶段光照强度已不是限制因子,暗反应阶段受限制。暗反应的过程:①碳的固定:C5+CO2→2C3(在酶的催化下);②C3+[H]→(CH2O)+C5(在ATP供能和酶的催化下)。空气中的CO2不足以供给光反应阶段产生的[H]。

(3)温度

第三阶段,限制光合作用的主要因素为温度。随着光照强度的增加,温度也增加。温度过高,使酶的活性降低,影响光反应和暗反应两个阶段。温度过高,对植物会造成伤害,植物为了保护自己,气孔会关闭,通过降低CO2的浓度影响暗反应。

【答案解析】