师：每年10 - 11月份是大闸蟹最肥、产量最高的时候。俗话说，蟹大小，蟹多少看水草。现如今，黑藻种植在蟹池里是一项生态养蟹的新技术。养蟹户们想把蟹养好，必须先提高黑藻的产量。何为黑藻的产量呢？通过前面的学习，大家了解了光合作用的过程，知道植物通过光合作用可以将二氧化碳和水转化成氧气以及有机物糖类。所以所谓黑藻的产量，其实就是通过光合作用制造糖类的过程。那么提高黑藻的产量，最主要的就是提高黑藻光合作用的强度。光合作用强度，顾名思义，指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量，也称为光合作用的速率。通常我们以单位时间内原料的消耗量或者产物的生成量来表示，比如可以用二氧化碳的消耗量或者氧气的生成量来表示光合作用的强度或速率。

　　那么哪些环境因素会影响黑藻的光合作用强度？这些环境因素又是如何影响的呢？今天这节课，我们就一起来了解和学习影响光合作用的环境因素。首先，我们先观看一段有关探究实验的视频。在观看过程中，请大家思考：这个实验探究的是哪一种环境因素对光合作用强度的影响？在整个实验操作中，是如何控制自变量的？整个实验过程中，需要考虑哪些无关变量？我们又是如何检测因变量的呢？

　　好，通过刚才的视频，我们大致了解了整个实验过程。接下来，我们快速回顾一下实验步骤。第一步，取相同的玻璃瓶进行编号，然后在玻璃瓶中加入等量的清水、等重的黑藻，并塞上橡皮塞。第二步，在橡皮塞上插入输液管，并在输液管中注入0.5厘米的红墨水。第三步，将所有玻璃瓶两个分成一组，分别放在不同瓦数冷光灯的纸箱中。第四步，在输液管红墨水处做上记号，打开灯泡开关开始计时。最后，用直尺测量红墨水移动的距离并记录，对数据进行分析。

　　在刚才的实验过程中，大家不难发现，整个实验探究的是光照强度对光合作用强度的影响。光照强度作为自变量，在整个实验中是如何控制的呢？通过步骤3可知，是分别通过不同瓦数的冷光灯来控制不同的光照强度作为自变量。那么在实验中需要考虑哪些无关变量呢？通过对整个实验步骤的了解，大家会发现，除了控制不同瓦数的冷光灯作为自变量之外，其他所有能够影响实验结果的因素都必须保持相同且适宜，这就是无关变量。比如，必须取相同的玻璃瓶，在玻璃瓶中加入等量的清水、等重的黑藻，每个玻璃瓶都塞上橡皮塞并插入输液管，每个输液管都要做上记号，打开灯泡开关时必须同时进行。这些都是我们在实验中要考虑的无关变量。

　　那最后整个实验是如何检测因变量，也就是光合作用强度的呢？从实验步骤的第五步可知，是通过测量红墨水的移动距离来进行数据分析，检测因变量。因此，在视频最后，我们看到了这样一张表格，表格里不仅记录了相应数据，还对数据进行了平均值处理。但这样一张数据表格虽然精确，却不能很直观地反映出光照强度对光合作用强度的影响。所以在视频最后，又把这张数据表格转换成了曲线图，这个曲线图就能很直观地反映光照强度对光合速率的影响，横坐标是光照强度，纵坐标是红墨水移动距离。

　　所谓红墨水的移动距离，其实就是指气体的变化，而气体的变化包括二氧化碳的消耗量或者氧气的产生量，这就可以很直观地反映光合速率的变化。那么在这张曲线图中，如果继续增加光照强度，光合作用的强度会发生怎样的变化呢？大家不难想到，如果光照强度继续增强，光合作用的速率最后一定会趋于稳定。因此，我们根据这样一个曲线图，最后可以构建一个光照强度对光合作用强度影响的曲线模式图。

　　以横坐标为光照强度，纵坐标为二氧化碳的变化值，包括二氧化碳的吸收量或二氧化碳的释放量。由此，我们在这个坐标系中可以构建这样一个先增加后稳定的曲线图。那么在这个曲线模式图中，我们具体分析这样三点，A、B、C。A点的时候光照强度为0，对应的二氧化碳来源于哪些生理过程？它的释放量含义是什么呢？假设植物是一个细胞，这个细胞中既有叶绿体又有线粒体。在A点时光照强度为0，显然对于细胞而言，叶绿体不进行光合作用。那为什么会有二氧化碳的释放量呢？大家应该很快能反应过来，二氧化碳的释放量显然是植物通过呼吸作用产生的。所以在A点时，光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，单位时间内释放的二氧化碳量也就可以表示为此时的细胞呼吸速率。而随着光照强度的增强，细胞呼吸速率基本不发生变化。因此，我们可以认为在整个坐标系中，细胞呼吸速率是不变的。

　　接下来看B点，B点时对应的二氧化碳吸收量和释放量为0，此时光合速率与细胞呼吸速率的关系及B点的含义是什么呢？A点只进行细胞呼吸，A到B的过程中，随着光照强度增强，植物进行光合作用且强度逐渐增大。在B点时，虽然检测不到二氧化碳的变化值，但并不意味着此时既不进行光合作用也不进行呼吸作用，因为呼吸作用始终都在发生。所以可以分析得出，此时检测不到环境中二氧化碳的变化值，是因为呼吸作用产生的二氧化碳刚好用于光合作用。也就是说，在B点时，细胞呼吸释放的二氧化碳全部用于光合作用，光合作用速率等于细胞呼吸速率，我们把此点称之为光补偿点。

　　从B点到C点，随着光照强度增强，光合作用仍然在逐渐增大。在这个过程中，植物既有呼吸作用，也有光合作用，但光合作用显然比呼吸作用更强。因此到达C点时，二氧化碳的吸收量达到最高。那么C点的含义是什么？二氧化碳吸收量达到最高前后的主要限制环境因素分别是什么呢？当到达C点，光合作用不再随着光照强度升高而增加，我们把C点对应的光照强度称之为光饱和点。在达到光饱和点之前，光合作用强度会随着光照强度增强而增大，所以在C点之前，受限的主要环境因素就是光照强度。显然在C点之后，因为随着光照强度增强，光合作用强度不再增大，所以限制因素一定不是光照强度，应该是区别于光照强度之外的其他主要环境因素，比如温度和二氧化碳浓度。

　　在这个过程中，从A到B，从B到C，随着光照强度增强，光合作用强度逐渐增大，但呼吸作用不变。刚才我们研究了A、B、C三个点的含义，A点只进行细胞呼吸；B点光合作用速率与细胞呼吸速率相等，我们称之为光补偿点；C点增强光照强度，光合作用速率不再增加，我们称C点对应的横坐标为光饱和点。其中，AB段光合作用速率小于细胞呼吸速率，BC段光合作用速率大于细胞呼吸速率。

　　由此我们发现，到达C点之前，光合速率一直在变化且不断增强，但细胞呼吸速率一般情况下不会随着光照强度变化而变化。所以在整个光照强度增强的过程中，呼吸速率不变，也就是说A点对应的二氧化碳释放值，我们称之为呼吸速率。而我们能检测到的环境中二氧化碳的变化值，比如C点对应的二氧化碳吸收量的值，显然是光合作用与呼吸作用的速率差值。因此，我们把所测出的二氧化碳变化值，或者说光合作用速率值称之为净光合速率。也就是说，真正进行的总光合速率应该是净光合速率与呼吸速率的总和。所以，真正光合速率与呼吸速率的差值，也就是我们能检测到的光合速率值，我们称之为净光合速率。

　　好，通过刚才对曲线图的分析，我们大致了解了真正光合速率、呼吸速率以及净光合速率之间的关系。通过这种关系，我们进一步了解到，在实验探究过程中，我们所能检测到的，比如二氧化碳的吸收量、氧气的释放量或者有机物的积累量，实际上是真正总光合量与呼吸量的差值。在此过程中，随着光照强度变化，呼吸速率基本不变。所以我们所测出的净光合量变化值，从某种程度上可以反映总光合量的值。