绿色植物与生物圈中的碳-
看懂光合作用与呼吸作用如何共同维系生物圈碳氧平衡的底层逻辑
按 空格/→ 演示下一步
全部页面点击任意一页，跳回舞台从这页播放
绿色植物与生物圈中的碳-
看懂光合作用与呼吸作用如何共同维系生物圈碳氧平衡的底层逻辑
光合作用
上页讲到绿色植物是碳-氧平衡的关键——但人搞清「植物靠什么长大」花了近两百年。从一个只浇水的柳树实验开始，我们才慢慢拼出光合作用的真相。
原料是CO2和水，阳光加热相当于烤箱，产出有机物（面包），附带氧气（热气）
对照实验设计（控制变量）
对照实验设计（控制变量）：定义、要点与典型应用
分析实验数据并归纳结论
上一节我们设计好对照实验——控制变量保证只有光照不同。现在数据回来了：甲组一小时50个气泡、乙组只5个……数字本身不会说话，要靠我们去解读。
现场证据分类入表，对比嫌疑人锁定真凶，对应作案手法到单一变量，最后写成结案报告
基于证据的推理（因果推断
上节课我们学会了从数据归纳结论。但'两组数据有差异'不等于'A导致了B'——从证据跨越到因果，这一步叫因果推断。
证据→嫌疑人→排除其他人→锁定凶手，对应数据→假设原因→排除替代→确认因果
光合作用的原料
人要吃饭得先有米下锅，植物要制造自己的"食物"也需要原料。光合作用并不是凭空变出有机物的——叶片必须从外界拿到特定的物质才能开工。
米和水是食材下锅被消耗；火提供热让饭熟——火不是食材
光合作用的产物
上页确认了光合作用的『原料』——二氧化碳和水,配上光能在叶绿体里发生反应。那反应『跑出来』的产物是什么？做实验时大家只看见了气泡冒上来——这只是产物的一半。
CO₂+H₂O是食材,光能是火——出两道菜:O₂(端给大气)和有机物(打包储存)
二氧化碳是光合作用必需的
二氧化碳是光合作用必需的原料：定义、要点与典型应用
氧气具有助燃性
前面我们确认了光合作用会产生氧气。那这些氧气有什么用？最直观的特性，就是它能让火烧得更旺——这叫助燃性。
扇风本质是送入更多氧气，火焰变旺；氧气本身不烧，是燃烧的「助推器」
呼吸作用
光合作用让植物白天吸入CO₂、释放O₂。但把花盆搬进密闭暗室，过一夜后蜡烛就熄灭了——谁在暗中消耗氧气？这就是呼吸作用。
都需O₂、都放CO₂+H₂O+能量；区别在于细胞内温和、可控、靠酶催化
呼吸作用的场所：线粒体
植物把光能储存在有机物中，细胞还要把这些“燃料”转成随时可用的能量。这个过程为什么常与线粒体联系？先看它在细胞内的分工。
燃料、氧气输入，ATP输出，二氧化碳和水排出；细胞质仍参与糖酵解。
呼吸作用是生物的共同特征
上页说到呼吸作用发生在细胞的线粒体里。但线粒体可不是植物的专利——从细菌到蓝鲸，从根尖细胞到神经细胞，几乎所有生物的活细胞里都有它。因为呼吸，是所有生命共同的'本能'。
汽油=有机物，燃烧=分解，驱动力=能量，废气=CO₂和H₂O
碳—氧平衡
光合作用吸 CO₂ 放 O₂，呼吸作用吸 O₂ 放 CO₂——这两个方向相反的过程，在生物圈里一直同时进行。大气中 CO₂ 和 O₂ 的含量却能长期保持相对稳定，这种状态就叫碳—氧平衡。
进水（光合吸 CO₂）≈ 出水（呼吸放 CO₂），水位长期稳定
农业生产中光合作用的应用
前面学过，光合作用需要光和二氧化碳。有人想：种得越密，叶子越多，产量岂不越高？事情没这么简单——这片田里能装多少株苗，其实是个有讲究的问题。
座位太少浪费屏幕光能，太多后排被前排挡住看不见；稀密之间要找平衡点
农业生产中呼吸作用的调控
前面学过，呼吸作用消耗有机物、释放二氧化碳——这把'双刃剑'在农业生产里有时要加速、有时要抑制。怎么做到按需调控？
添柴吹风=升温通气让火旺（促进）；少柴闷盖=降温密闭让火小（抑制）
本节要点
- ✓对照实验是建立因果关系的核心方法
- ✓光合吸碳放氧，呼吸吸氧放碳，二者并存
- ✓碳-氧平衡是生物圈尺度的动态平衡
- ✓农业调控本质是优化光合与呼吸的能量分配
课后思考
先独立思考再看参考答案，三题分别考察回顾、应用与迁移。
参考答案提示：从「吸收量＝释放量」切入。光合固定的碳与释放的氧，恰好等于全球呼吸消耗的氧与释放的二氧化碳，净结果为零，所以呈现动态平衡。
参考答案提示：夜间无光合作用，只有呼吸消耗有机物。降温使呼吸酶活性下降，有机物消耗减少，作物净积累增加，故能增产。
参考答案提示：呼吸强度远小于光合，且冬季生态系统光合总量也大幅下降。仅靠树木呼吸不足以引起氧气含量可察觉的变化。