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摘 要:本文通过以光合作用和呼吸作用的试题为载体,阐述如何在试题应用四条件分析法解题。四条件分析法的掌握与应用既能将题化难为易,也能更好地把握光合作用和呼吸作用的联系。
关键词:光合作用;呼吸作用;四条件分析法
光合作用和呼吸作用作为高中生物的核心概念之一,二者综合性的考查上,学生举步维艰。如何改变学生的这种处境,得心应手的对相关试题作答呢?这是笔者一直在思考的问题。
一、四条件分析法的介绍
从光合作用与呼吸作用的关系入手,四条件分析法应运而生。
四条件分析法的四个条件分别为:只进行呼吸作用时,光合作用强度小于呼吸作用强度时,光合作用
强度等于呼吸作用强度时,光合作用强度大于呼吸作用强度时。
为何会存在这四个条件呢?
这四个条件与光照强度的有无,强弱有关,正如一天光照的变化,凌晨无光照,只进行呼吸作用,到了大概六点左右,光照开始出现,就开始出现光合作用,并随着光照强度的增加,光合作用的强度由弱到强,由小于呼吸作用强度,变化为等于呼吸作用强度,再变化为大于呼吸作用强度。
二、四条件分析法的运用
如何运用四条件分析法来解题呢?请看以下例题:
通过观察,左边是选项,展现的是葉肉细胞中CO2气体的吸收、释放情况。右边是已知的曲线,光照强度与CO2的释放量和CO2吸收量的关系。两边的图像如何与四条件分析法结合呢?
先从已知图像右边入手,四条件分析法反映在该曲线的分析上:只进行呼吸作用,意味着是在黑暗条件下,无光合作用,该叶肉细胞只进行呼吸作用,释放CO2,对应图中A点;随着横坐标光照强度的增加,起初是光合作用强度小于呼吸作用强度,意味着光照弱,光合作用强度弱,该叶肉细胞呼吸作用强,释放的CO2能满足光合作用所需,且多余的会释放到细胞之外,对应图中的AP段;接着是光合作用强度等于呼吸作用强度,意味着在光照增强了些之后,该叶肉细胞内部产生的气体自产自销,呼吸作用产生的CO2够光合作用使用,因此,该叶肉细胞既没有CO2的释放也没有CO2的吸收,对应图中P点;最后,光照强度再增大,光合作用强度大于呼吸作用强度,意味着呼吸作用产生的CO2不够光合作用使用,此时,该叶肉细胞就需要从外界环境吸收CO2,即转变成了曲线横坐标之上的CO2吸收,对应图中P点之后。
理清楚曲线与四条件之间的关系后,左边的细胞结构图,也就不难理解了。左边选项图中既画出了叶肉细胞CO2的释放和吸收的情况,也画出了CO2在叶绿体和线粒体的进出情况,叶绿体代表光合作用,线粒体代表呼吸作用。分别对应四条件为:只进行呼吸作用时,线粒体释放出的CO2,不会供给叶绿体使用,
而是直接释放出细胞,到环境中,对应的是B图;光合作用强度小于呼吸作用强度时,线粒体释放出的CO2既有一部分释放出了细胞又有一部分供应给了叶绿体,对应的是A图;光合作用强度等于呼吸作用强度时,线粒体释放出的CO2只供应给叶绿体,自给自足,对应的是C图;光合作用强度大于呼吸作用强度,叶绿体所需的CO2来源于线粒体释放出的CO2和从外界吸收的CO2,对应的是D图。
左右图理解到位后,如表所示
答案:A
从以上的例题的分析可知,可用四条件分析法分别对曲线图、细胞图进行分析,并且也通过这四个条件将曲线图与细胞图结合,便于对光合作用与呼吸作用二者联系的理解。
现在换一种形式呢?
右图柱形图所示是关键,它向我们展示了不同光照强度条件下,单位时间内CO2释放量和O2释放量的情况。
这道题不在是CO2的吸收量而是换成了O2的释放量,用O2的释放量和CO2释放量来衡量光合作用和呼吸作用的关系,则四条件相应的理解为:只进行呼吸作用时,绿色植物的叶肉细胞消耗O2,释放出CO2;光合作用强度小于呼吸作用强度时,绿色植物的叶肉细胞仍是消耗O2,释放出CO2;光合作用强度等于呼吸作用强度时,绿色植物的叶肉细胞呼吸作用消耗的O2全来自于光合作用,呼吸作用释放出的CO2也全供应给光合作用,所以叶肉细胞既不会释放出CO2,也不会释放出O2;光合作用强度大于呼吸作用强度时,绿色植物的叶肉细胞光合作用产生的O2会一部分供应给呼吸作用使用,多余的会释放出细胞,表现为O2的释放。
从分析中,很明显看出气体的释放存在三种情况,对应四条件分别是:
不可能同时出现CO2和O2释放,图中c所示是错误的,答案已然出现。
另外,可以从选项入手,A选项,光照强度为a时,右图柱形图展示只释放出CO2,结合上表所示,可以表示两种情况:①不进行光合作用,②光合作用可以进行,只是光合作用强度比呼吸作用强度小些;B选项,光照强度为 b时,右图柱形图展示没有任何气体释放,结合上表所示,即是光合作用强度等于呼吸作用强度时;D选项,光照强度为d时,柱形图展示的是单位时间内O2的释放量,应该表示的是该细胞的净光合速率,而非实际光合速率。
答案:C
柱形图、曲线图都是数学模型的不同表现形式,因此,四条件分析法对二者的分析是一致的。从以上的例题分析可以看出,对于光合作用与呼吸作用的联系,可以采用不同的表达形式。
接下来再看看另一种表达形式。
仔细审题,此题又出现了一个新的信息:O2的产生量,这又该如何运用四条件分析法来分析呢?
首先得弄明白O2的产生代表的含义。O2的产生直接来自于叶绿体,换言之,有O2的产生,叶绿体就在工作,也就意味着在进行光合作用。结合四条件分析如下表:
结合上表来分析柱形图就显得简单多了,条件a时,只有CO2的释放,则为只进行呼吸作用;条件b时,既有O2的产生,又有CO2的释放,则为光合作用强度小于呼吸作用强度;实际,最后的问题是对条件c、条件d的分析上了,因为c、d只有O2的产生,都没有CO2的释放,分别对应剩余的两种条件的哪一种呢?
再返回题干,提取信息“光照强度不影响叶肉细胞的呼吸速率”,换言之,条件a下得到的数据就是呼吸作用强度的数值,在此题中是不会发生改变的。再看柱形图,发现它的数据与条件c的数据相等,意味着光合作用强度等于呼吸作用强度,剩下的条件d就是光合作用强度大于呼吸作用强度。
于是,答案就在你的眼前。
答案:B
三、四条件分析法的反思
通过对以上三种例题的分析,让我们对四条件分析法有了一个清楚的认识:四条件分析法再现的是光合作用和呼吸作用的关系,从根本展现了光合作用和呼吸作用的物质关联。若能对四条件分析法理解到位,并且能灵活的使用,对解题和知识的掌握都是事半功倍的效果。
关键词:光合作用;呼吸作用;四条件分析法
光合作用和呼吸作用作为高中生物的核心概念之一,二者综合性的考查上,学生举步维艰。如何改变学生的这种处境,得心应手的对相关试题作答呢?这是笔者一直在思考的问题。
一、四条件分析法的介绍
从光合作用与呼吸作用的关系入手,四条件分析法应运而生。
四条件分析法的四个条件分别为:只进行呼吸作用时,光合作用强度小于呼吸作用强度时,光合作用
强度等于呼吸作用强度时,光合作用强度大于呼吸作用强度时。
为何会存在这四个条件呢?
这四个条件与光照强度的有无,强弱有关,正如一天光照的变化,凌晨无光照,只进行呼吸作用,到了大概六点左右,光照开始出现,就开始出现光合作用,并随着光照强度的增加,光合作用的强度由弱到强,由小于呼吸作用强度,变化为等于呼吸作用强度,再变化为大于呼吸作用强度。
二、四条件分析法的运用
如何运用四条件分析法来解题呢?请看以下例题:
通过观察,左边是选项,展现的是葉肉细胞中CO2气体的吸收、释放情况。右边是已知的曲线,光照强度与CO2的释放量和CO2吸收量的关系。两边的图像如何与四条件分析法结合呢?
先从已知图像右边入手,四条件分析法反映在该曲线的分析上:只进行呼吸作用,意味着是在黑暗条件下,无光合作用,该叶肉细胞只进行呼吸作用,释放CO2,对应图中A点;随着横坐标光照强度的增加,起初是光合作用强度小于呼吸作用强度,意味着光照弱,光合作用强度弱,该叶肉细胞呼吸作用强,释放的CO2能满足光合作用所需,且多余的会释放到细胞之外,对应图中的AP段;接着是光合作用强度等于呼吸作用强度,意味着在光照增强了些之后,该叶肉细胞内部产生的气体自产自销,呼吸作用产生的CO2够光合作用使用,因此,该叶肉细胞既没有CO2的释放也没有CO2的吸收,对应图中P点;最后,光照强度再增大,光合作用强度大于呼吸作用强度,意味着呼吸作用产生的CO2不够光合作用使用,此时,该叶肉细胞就需要从外界环境吸收CO2,即转变成了曲线横坐标之上的CO2吸收,对应图中P点之后。
理清楚曲线与四条件之间的关系后,左边的细胞结构图,也就不难理解了。左边选项图中既画出了叶肉细胞CO2的释放和吸收的情况,也画出了CO2在叶绿体和线粒体的进出情况,叶绿体代表光合作用,线粒体代表呼吸作用。分别对应四条件为:只进行呼吸作用时,线粒体释放出的CO2,不会供给叶绿体使用,
而是直接释放出细胞,到环境中,对应的是B图;光合作用强度小于呼吸作用强度时,线粒体释放出的CO2既有一部分释放出了细胞又有一部分供应给了叶绿体,对应的是A图;光合作用强度等于呼吸作用强度时,线粒体释放出的CO2只供应给叶绿体,自给自足,对应的是C图;光合作用强度大于呼吸作用强度,叶绿体所需的CO2来源于线粒体释放出的CO2和从外界吸收的CO2,对应的是D图。
左右图理解到位后,如表所示
答案:A
从以上的例题的分析可知,可用四条件分析法分别对曲线图、细胞图进行分析,并且也通过这四个条件将曲线图与细胞图结合,便于对光合作用与呼吸作用二者联系的理解。
现在换一种形式呢?
右图柱形图所示是关键,它向我们展示了不同光照强度条件下,单位时间内CO2释放量和O2释放量的情况。
这道题不在是CO2的吸收量而是换成了O2的释放量,用O2的释放量和CO2释放量来衡量光合作用和呼吸作用的关系,则四条件相应的理解为:只进行呼吸作用时,绿色植物的叶肉细胞消耗O2,释放出CO2;光合作用强度小于呼吸作用强度时,绿色植物的叶肉细胞仍是消耗O2,释放出CO2;光合作用强度等于呼吸作用强度时,绿色植物的叶肉细胞呼吸作用消耗的O2全来自于光合作用,呼吸作用释放出的CO2也全供应给光合作用,所以叶肉细胞既不会释放出CO2,也不会释放出O2;光合作用强度大于呼吸作用强度时,绿色植物的叶肉细胞光合作用产生的O2会一部分供应给呼吸作用使用,多余的会释放出细胞,表现为O2的释放。
从分析中,很明显看出气体的释放存在三种情况,对应四条件分别是:
不可能同时出现CO2和O2释放,图中c所示是错误的,答案已然出现。
另外,可以从选项入手,A选项,光照强度为a时,右图柱形图展示只释放出CO2,结合上表所示,可以表示两种情况:①不进行光合作用,②光合作用可以进行,只是光合作用强度比呼吸作用强度小些;B选项,光照强度为 b时,右图柱形图展示没有任何气体释放,结合上表所示,即是光合作用强度等于呼吸作用强度时;D选项,光照强度为d时,柱形图展示的是单位时间内O2的释放量,应该表示的是该细胞的净光合速率,而非实际光合速率。
答案:C
柱形图、曲线图都是数学模型的不同表现形式,因此,四条件分析法对二者的分析是一致的。从以上的例题分析可以看出,对于光合作用与呼吸作用的联系,可以采用不同的表达形式。
接下来再看看另一种表达形式。
仔细审题,此题又出现了一个新的信息:O2的产生量,这又该如何运用四条件分析法来分析呢?
首先得弄明白O2的产生代表的含义。O2的产生直接来自于叶绿体,换言之,有O2的产生,叶绿体就在工作,也就意味着在进行光合作用。结合四条件分析如下表:
结合上表来分析柱形图就显得简单多了,条件a时,只有CO2的释放,则为只进行呼吸作用;条件b时,既有O2的产生,又有CO2的释放,则为光合作用强度小于呼吸作用强度;实际,最后的问题是对条件c、条件d的分析上了,因为c、d只有O2的产生,都没有CO2的释放,分别对应剩余的两种条件的哪一种呢?
再返回题干,提取信息“光照强度不影响叶肉细胞的呼吸速率”,换言之,条件a下得到的数据就是呼吸作用强度的数值,在此题中是不会发生改变的。再看柱形图,发现它的数据与条件c的数据相等,意味着光合作用强度等于呼吸作用强度,剩下的条件d就是光合作用强度大于呼吸作用强度。
于是,答案就在你的眼前。
答案:B
三、四条件分析法的反思
通过对以上三种例题的分析,让我们对四条件分析法有了一个清楚的认识:四条件分析法再现的是光合作用和呼吸作用的关系,从根本展现了光合作用和呼吸作用的物质关联。若能对四条件分析法理解到位,并且能灵活的使用,对解题和知识的掌握都是事半功倍的效果。