四條件分析法解答光合作用與呼吸作用的試題

姜琴

摘 要：本文通過(guò)以光合作用和呼吸作用的試題為載體，闡述如何在試題應(yīng)用四條件分析法解題。四條件分析法的掌握與應(yīng)用既能將題化難為易，也能更好地把握光合作用和呼吸作用的聯(lián)系。

關(guān)鍵詞：光合作用;呼吸作用;四條件分析法

光合作用和呼吸作用作為高中生物的核心概念之一，二者綜合性的考查上，學(xué)生舉步維艱。如何改變學(xué)生的這種處境，得心應(yīng)手的對(duì)相關(guān)試題作答呢？這是筆者一直在思考的問(wèn)題。

一、四條件分析法的介紹

從光合作用與呼吸作用的關(guān)系入手，四條件分析法應(yīng)運(yùn)而生。

四條件分析法的四個(gè)條件分別為：只進(jìn)行呼吸作用時(shí)，光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度時(shí)，光合作用

強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度時(shí)，光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度時(shí)。

為何會(huì)存在這四個(gè)條件呢？

這四個(gè)條件與光照強(qiáng)度的有無(wú)，強(qiáng)弱有關(guān)，正如一天光照的變化，凌晨無(wú)光照，只進(jìn)行呼吸作用，到了大概六點(diǎn)左右，光照開始出現(xiàn)，就開始出現(xiàn)光合作用，并隨著光照強(qiáng)度的增加，光合作用的強(qiáng)度由弱到強(qiáng)，由小于呼吸作用強(qiáng)度，變化為等于呼吸作用強(qiáng)度，再變化為大于呼吸作用強(qiáng)度。

二、四條件分析法的運(yùn)用

如何運(yùn)用四條件分析法來(lái)解題呢？請(qǐng)看以下例題：

通過(guò)觀察，左邊是選項(xiàng)，展現(xiàn)的是葉肉細(xì)胞中CO₂氣體的吸收、釋放情況。右邊是已知的曲線，光照強(qiáng)度與CO₂的釋放量和CO₂吸收量的關(guān)系。兩邊的圖像如何與四條件分析法結(jié)合呢？

先從已知圖像右邊入手，四條件分析法反映在該曲線的分析上：只進(jìn)行呼吸作用，意味著是在黑暗條件下，無(wú)光合作用，該葉肉細(xì)胞只進(jìn)行呼吸作用，釋放CO₂，對(duì)應(yīng)圖中A點(diǎn);隨著橫坐標(biāo)光照強(qiáng)度的增加，起初是光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度，意味著光照弱，光合作用強(qiáng)度弱，該葉肉細(xì)胞呼吸作用強(qiáng)，釋放的CO₂能滿足光合作用所需，且多余的會(huì)釋放到細(xì)胞之外，對(duì)應(yīng)圖中的AP段;接著是光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，意味著在光照增強(qiáng)了些之后，該葉肉細(xì)胞內(nèi)部產(chǎn)生的氣體自產(chǎn)自銷，呼吸作用產(chǎn)生的CO₂夠光合作用使用，因此，該葉肉細(xì)胞既沒有CO₂的釋放也沒有CO₂的吸收，對(duì)應(yīng)圖中P點(diǎn);最后，光照強(qiáng)度再增大，光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度，意味著呼吸作用產(chǎn)生的CO₂不夠光合作用使用，此時(shí)，該葉肉細(xì)胞就需要從外界環(huán)境吸收CO₂，即轉(zhuǎn)變成了曲線橫坐標(biāo)之上的CO₂吸收，對(duì)應(yīng)圖中P點(diǎn)之后。

理清楚曲線與四條件之間的關(guān)系后，左邊的細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖，也就不難理解了。左邊選項(xiàng)圖中既畫出了葉肉細(xì)胞CO₂的釋放和吸收的情況，也畫出了CO₂在葉綠體和線粒體的進(jìn)出情況，葉綠體代表光合作用，線粒體代表呼吸作用。分別對(duì)應(yīng)四條件為：只進(jìn)行呼吸作用時(shí)，線粒體釋放出的CO₂，不會(huì)供給葉綠體使用，

而是直接釋放出細(xì)胞，到環(huán)境中，對(duì)應(yīng)的是B圖;光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度時(shí)，線粒體釋放出的CO₂既有一部分釋放出了細(xì)胞又有一部分供應(yīng)給了葉綠體，對(duì)應(yīng)的是A圖;光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度時(shí)，線粒體釋放出的CO₂只供應(yīng)給葉綠體，自給自足，對(duì)應(yīng)的是C圖;光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度，葉綠體所需的CO₂來(lái)源于線粒體釋放出的CO₂和從外界吸收的CO₂，對(duì)應(yīng)的是D圖。

左右圖理解到位后，如表所示

答案：A

從以上的例題的分析可知，可用四條件分析法分別對(duì)曲線圖、細(xì)胞圖進(jìn)行分析，并且也通過(guò)這四個(gè)條件將曲線圖與細(xì)胞圖結(jié)合，便于對(duì)光合作用與呼吸作用二者聯(lián)系的理解。

現(xiàn)在換一種形式呢？

右圖柱形圖所示是關(guān)鍵，它向我們展示了不同光照強(qiáng)度條件下，單位時(shí)間內(nèi)CO₂釋放量和O₂釋放量的情況。

這道題不在是CO₂的吸收量而是換成了O₂的釋放量，用O₂的釋放量和CO₂釋放量來(lái)衡量光合作用和呼吸作用的關(guān)系，則四條件相應(yīng)的理解為：只進(jìn)行呼吸作用時(shí)，綠色植物的葉肉細(xì)胞消耗O₂，釋放出CO₂;光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度時(shí)，綠色植物的葉肉細(xì)胞仍是消耗O₂，釋放出CO₂;光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度時(shí)，綠色植物的葉肉細(xì)胞呼吸作用消耗的O₂全來(lái)自于光合作用，呼吸作用釋放出的CO₂也全供應(yīng)給光合作用，所以葉肉細(xì)胞既不會(huì)釋放出CO₂，也不會(huì)釋放出O₂;光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度時(shí)，綠色植物的葉肉細(xì)胞光合作用產(chǎn)生的O₂會(huì)一部分供應(yīng)給呼吸作用使用，多余的會(huì)釋放出細(xì)胞，表現(xiàn)為O₂的釋放。

從分析中，很明顯看出氣體的釋放存在三種情況，對(duì)應(yīng)四條件分別是：

不可能同時(shí)出現(xiàn)CO₂和O₂釋放，圖中c所示是錯(cuò)誤的，答案已然出現(xiàn)。

另外，可以從選項(xiàng)入手，A選項(xiàng)，光照強(qiáng)度為a時(shí)，右圖柱形圖展示只釋放出CO₂，結(jié)合上表所示，可以表示兩種情況：①不進(jìn)行光合作用，②光合作用可以進(jìn)行，只是光合作用強(qiáng)度比呼吸作用強(qiáng)度小些;B選項(xiàng)，光照強(qiáng)度為 b時(shí)，右圖柱形圖展示沒有任何氣體釋放，結(jié)合上表所示，即是光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度時(shí);D選項(xiàng)，光照強(qiáng)度為d時(shí)，柱形圖展示的是單位時(shí)間內(nèi)O₂的釋放量，應(yīng)該表示的是該細(xì)胞的凈光合速率，而非實(shí)際光合速率。

答案：C

柱形圖、曲線圖都是數(shù)學(xué)模型的不同表現(xiàn)形式，因此，四條件分析法對(duì)二者的分析是一致的。從以上的例題分析可以看出，對(duì)于光合作用與呼吸作用的聯(lián)系，可以采用不同的表達(dá)形式。

接下來(lái)再看看另一種表達(dá)形式。

仔細(xì)審題，此題又出現(xiàn)了一個(gè)新的信息：O₂的產(chǎn)生量，這又該如何運(yùn)用四條件分析法來(lái)分析呢？

首先得弄明白O₂的產(chǎn)生代表的含義。O₂的產(chǎn)生直接來(lái)自于葉綠體，換言之，有O₂的產(chǎn)生，葉綠體就在工作，也就意味著在進(jìn)行光合作用。結(jié)合四條件分析如下表：

結(jié)合上表來(lái)分析柱形圖就顯得簡(jiǎn)單多了，條件a時(shí)，只有CO₂的釋放，則為只進(jìn)行呼吸作用;條件b時(shí)，既有O₂的產(chǎn)生，又有CO₂的釋放，則為光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度;實(shí)際，最后的問(wèn)題是對(duì)條件c、條件d的分析上了，因?yàn)閏、d只有O₂的產(chǎn)生，都沒有CO₂的釋放，分別對(duì)應(yīng)剩余的兩種條件的哪一種呢？

再返回題干，提取信息“光照強(qiáng)度不影響葉肉細(xì)胞的呼吸速率”，換言之，條件a下得到的數(shù)據(jù)就是呼吸作用強(qiáng)度的數(shù)值，在此題中是不會(huì)發(fā)生改變的。再看柱形圖，發(fā)現(xiàn)它的數(shù)據(jù)與條件c的數(shù)據(jù)相等，意味著光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，剩下的條件d就是光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度。

于是，答案就在你的眼前。

答案：B

三、四條件分析法的反思

通過(guò)對(duì)以上三種例題的分析，讓我們對(duì)四條件分析法有了一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)：四條件分析法再現(xiàn)的是光合作用和呼吸作用的關(guān)系，從根本展現(xiàn)了光合作用和呼吸作用的物質(zhì)關(guān)聯(lián)。若能對(duì)四條件分析法理解到位，并且能靈活的使用，對(duì)解題和知識(shí)的掌握都是事半功倍的效果。