24小时光合作用(24小时光合速率变化曲线)
24小时光合速率变化曲线
你对于这句话的表述有问题,书中意思是,当光照强度为零时,二氧化碳吸收值为零,是总光合速率(即真正光合速率),但实际情况是光照强度为零时二氧化碳吸收值为负值(即进行了呼吸作用,释放了二氧化碳),这个是净光合速率。 总结来说:净光合速率=总光合速率—呼吸作用速率。
12点光合速率减弱为什么
中午12时植物光合作用减弱的原因是:在夏季晴天的中午,由于温度较高,叶片的蒸腾作用增强,植物吸水的速度赶不上失水的速度,这样就会造成植物叶片的气孔关闭,使进入叶肉细胞的二氧化碳减少,导致植物的光合作用减弱,这种现象称为光合作用的“午休”现象。
光合速率随光照强度变化曲线
正解应是 阳光过强时,植物的蒸腾作用也过强,植物大量失水,为了保持住足够的水分,叶片上的气孔关闭(蒸腾的水分是通过气孔散失的),气孔关闭后,二氧化碳也被阻止进入植物中,没有充足的二氧化碳作为光合作用暗反映的原料,光合作用就渐渐减慢了。
光合速率pn
叶片净光合速率(Pn)随着光合有效辐射(PAR)增加而迅速升高. 最大净光合速率:单位面积叶片在单位时间内的二氧化碳吸收量除去呼吸后的光合部分 光合作用速率的表示有 净光合作用速率 真正的光合作用速率(或总的...) 两种。
一般实验时只测净光合作用速率 因为方便。 由此可知,净光合作用速率就是指,植物表现出来的 对外界的 二氧化碳吸收量除以单位时间。 这里说的对外界的吸收量 就 不是 总的二氧化碳的吸收量,而是 因光合作用吸收的部分,减去 呼吸作用需要的部分。
光合速率计算公式
净光合速率是植物的总光合速率减去呼吸速率后剩下的部分。测定光合作用速率时没有把呼吸作用以及呼吸释放的CO2被光合作用再固定等因素考虑在内,得到的是实际光合作用速率与呼吸速率之差,称为表观光合作用速率或净光合作用速率。
真光合速率就是总光合速率。如果在测得光合作用CO2吸收量(或O2释收量)的同时,测定呼吸作用CO2释收量(或O2吸收量)并把它加到表观光合速率上去,即得到实际总的光合作用速率,称为真正光合作用速率。 在解题时,如果遇到光合作用的曲线,可以看一下曲线的走向,如果曲线中有负值,那这条曲线代表的就是净光合速率,因为植物的净光合速率是植物的总光合速率减去呼吸速率,可以出现负值,而真光合最小值只能是0,不会出现负值。 光合作用速率通常是指单位时间、单位叶面积的CO2吸收量或O2的释放量,也可用单位时间、单位叶面积上的干物质积累量来表示。植物在进行光合作用积累物质的同时,也在不断进行呼吸作用消耗有机物和O2并释放CO2。
光合速率与光照强度的曲线图
从早上日出到中午,随着光照强度增加,光合作用强度增加,曲线不断上升;到了中午,由于日照太强,植物为了保水,关闭部分气孔以降低蒸腾作用,但是关闭部分气孔导致植物无法吸入充足的CO2(气孔是植物与外界进行气体交换的主要通道),CO2是光合作用的原料之一,CO2供应的减少导致光合作用的强度降低,光合作用曲线略微下降(只是略微降低,总体而言还是比较强);到了下午,日照逐渐减弱,光合作用强度又逐渐降低,直至日落。
因此,曲线总体上先上升,中间略微下限,然后慢慢下降。
光合速率变化大致趋势是
光是光合作用的动力,也是形成叶绿素、叶绿体以及正常叶片的必要条件,光还显著地调节光合酶的活性与气孔的开度,因此光直接制约着光合速率的高低。光照因素中有光强、光质与光照时间,这些对光合作用都有深刻的影响。
一、光合速率及表示单位
光合速率通常是指单位时间、单位叶面积的CO2吸收量或O2的释放量,也可用单位时间、单位叶面积上的干物质积累量来表示。常用单位有:μmol CO2·m-2·s-1、μmol O2·dm-2·h-1 和mgDW(干重)·dm-2·h-1。
CO2吸收量用红外线CO2气体分析仪测定,O2释放量用氧电极测氧装置测定,干物质积累量可用改良半叶法等方法测定。有的测定光合速率的方法都没有把呼吸作用(光、暗呼吸)以及呼吸释放的CO2被光合作用再固定等因素考虑在内,因而所测结果实际上是表观光合 速率或净光合速率,如把表观光合速率加上光、暗呼吸速率,便得到总光合速率或真光合速率。
二、内部因素
(一)叶片的发育和结构
1.叶龄
新长出的嫩叶,光合速率很低。其主要原因有:(1)叶组织发育未健全,气孔尚未完全形成或开度小,细胞间隙小,叶肉细胞与外界气体交换速率低;(2)叶绿体小,片层结构不发达,光合色素含量低,捕光能力弱;(3)光合酶,尤其是Rubisco的含量与活性低。(4)幼叶的呼吸作用旺盛,因而使表观光合速率降低。但随着幼叶的成长,叶绿体的发育,叶绿素含量与Rubisco酶活性的增加,光合速率不断上升;当叶片长至面积和厚度最大时,光合速率通常也达到最大值,以后,随着叶片衰老,叶绿素含量与Rubisco酶活性下降,以及叶绿体内部结构的解体,光合速率下降。
依据光合速率随叶龄增长出现“低—高—低”的规律,可推测不同部位叶片在不同生育期的相对光合速率的大小。如处在营养生长期的禾谷类作物,其心叶的光合速率较低,倒3叶的光合速率往往最高;而在结实期,叶片的光合速率应自上而下地衰减。
2.叶的结构
叶的结构如叶厚度、栅栏组织与海绵组织的比例、叶绿体和类囊体的数目等都对光合速率有影响。叶的结构一方面受遗传因素控制,另一方面还受环境影响。
C4植物的叶片光合速率通常要大于C3植物,这与C4植物叶片具有花环结构等特性有关。许多植物的叶组织中有两种叶肉细胞,靠腹面的为栅栏组织细胞;靠背面的为海绵组织细胞。栅栏组织细胞细长,排列紧密,叶绿体密度大,叶绿素含量高,致使叶的腹面呈深绿色,且其中Chla/b比值高,光合活性也高,而海绵组织中情况则相反。生长在光照条件下的阳生植物(sun plant)叶栅栏组织要比阴生植物(shade plant)叶发达,叶绿体的光合特性好,因而阳生叶有较高的光合速率。
同一叶片,不同部位上测得的光合速率往往不一致。例如,禾本科作物叶尖的光合速率比叶的中下部低,这是因为叶尖部较薄,且易早衰的缘故。
(二)光合产物的输出
光合产物(蔗糖)从叶片中输出的速率会影响叶片的光合速率。例如,摘去花、果、顶芽等都会暂时阻碍光合产物输出,降低叶片特别是邻近叶的光合速率;反之,摘除其他叶片,只留一张叶片与所有花果,留下叶的光合速率会急剧增加,但易早衰。对苹果等果树枝条环割,由于光合产物不能外运,会使环割上方枝条上的叶片光合速率明显下降。光合产物积累到一定的水平后会影响光合速率的原因有:(1)反馈抑制。例如蔗糖的积累会反馈抑制合成蔗糖的磷酸蔗糖合成酶的活性,使F6P增加。而F6P的积累,又反馈抑制果糖1,6-二磷酸酯酶活性,使细胞质以及叶绿体中磷酸丙糖含量增加,从而影响CO2的固定;(2)淀粉粒的影响。叶肉细胞中蔗糖的积累会促进叶绿体基质中淀粉的合成与淀粉粒的形成,过多的淀粉粒一方面会压迫与损伤类囊体植物的光合作用受内外因素的影响,而衡量内外因素对光合作用影响程度的常用指标是光合速率。
三、外部因素
(一)光照
光是光合作用的动力,也是形成叶绿素、叶绿体以及正常叶片的必要条件,光还显著地调节光合酶的活性与气孔的开度,因此光直接制约着光合速率的高低。光照因素中有光强、光质与光照时间,这些对光合作用都有深刻的影响。
1.光照强度
(1)光强-光合曲线
X
随着光强的增高,光合速率相应提高,当到达某一光强时,叶片的光合速率等于呼吸速率,即CO2吸收量等于CO2释放量,表观光合速率为零,这时的光强称为光补偿点。在低光强区,光合速率随光强的增强而呈比例地增加(比例阶段,直线A);当超过一定光强,光合速率增加就会转慢(曲线B);当达到某一光强时,光合速率就不再增加,而呈现光饱和现象。开始达到光合速率最大值时的光强称为光饱和点,此点以后的阶段称饱和阶段(直线C)。比例阶段中主要是光强制约着光合速率,而饱和阶段中CO2扩散和固定速率是主要限制因素。
不同植物的光强-光合曲线不同,光补偿点和光饱和点也有很大的差异。光补偿点高的植物一般光饱和点也高,草本植物的光补偿点与光饱和点通常要高于木本植物;阳生植物的光补偿点与光饱和点要高于阴生植物;C4植物的光饱和点要高于C3植物。光补偿点和光饱和点可以作为植物需光特性的主要指标,用来衡量需光量。光补偿点低的植物较耐阴,如大豆的光补偿点仅0.5klx,所以可与玉米间作,在玉米行中仍能正常生长。在光补偿点时,光合积累与呼吸消耗相抵消,如考虑到夜间的呼吸消耗,则光合产物还有亏空,因此从全天来看,植物所需的最低光强必须高于光补偿点。对群体来说,上层叶片接受到的光强往往会超过光饱和点,而中下层叶片的光强仍处在光饱和点以下,如水稻单株叶片光饱和点为40~50klx,而群体内则为60~80lx,因此改善中下层叶片光照,力求让中下层叶片接受更多的光照是高产的重要条件。
植物的光补偿点和光饱和点不是固定数值,它们会随外界条件的变化而变动,例如,当CO2浓度增高或温度降低时,光补偿点降低;而当CO2浓度提高时,光饱和点则会升高。在封闭的温室中,温度较高,CO2较少,这会使光补偿点提高而对光合积累不利。在这种情况下应适当降低室温,通风换气,或增施CO2才能保证光合作用的顺利进行。
在一般光强下,C4植物不出现光饱和现象,其原因是:①C4植物同化CO2消耗的同化力要比C3植物高 ②PEPC对CO2的亲和力高,以及具有“CO2泵”,所以空气中CO2浓度通常不成为C4植物光合作用的限制因素。
(2)强光伤害—光抑制
光能不足可成为光合作用的限制因素,光能过剩也会对光合作用产生不利的影响。当光合机构接受的光能超过它所能利用的量时,光会引起光合速率的降低,这个现象就叫光合作用的光抑制。
晴天中午的光强常超过植物的光饱和点,很多C3植物,如水稻、小麦、棉花、大豆、毛竹、茶花等都会出现光抑制,轻者使植物光合速率暂时降低,重者叶片变黄,光合活性丧失。当强光与高温、低温、干旱等其他环境胁迫同时存在时,光抑制现象尤为严重。通常光饱和点低的阴生植物更易受到光抑制危害,若把人参苗移到露地栽培,在直射光下,叶片很快失绿,并出现红褐色灼伤斑,使参苗不能正常生长;大田作物由光抑制而降低的产量可达15%以上。因此光抑制产生的原因及其防御系统引起了人们的重视。
光抑制机理:一般认为光抑制主要发生在PSⅡ。按其发生的原初部位可分为受体侧光抑制和供体侧光抑制。受体侧光抑制常起始于还原型QA的积累。还原型QA的积累促使三线态P680(P680T)的形成,而P680T可以与氧作用(P680T +O2→P680 + 1O2)形成单线态氧(1O2);供体侧光抑制起始于水氧化受阻。由于放氧复合体不能很快把电子传递给反应中心,从而延长了氧化型P680(P680+)的存在时间。P680+和1O2都是强氧化剂,如不及时消除,它们都可以氧化破坏附近的叶绿素和pan >D1蛋白,从而使光合器官损伤,光合活性下降。
光合速率表示
光合作用强弱的一种表示法,又称“光合强度”。光合速率的大小可用单位时间、单位叶面积所吸收的二氧化碳或释放的氧气表示,亦可用单位时间、单位叶面积所积累的干物质量表示。