第三单元第五章 绿色植物与生物圈中的碳—氧平衡知识点复习 人教版生物七年级上册

第五章 绿色植物与生物圈中的碳—氧平衡

3.5.1 光合作用吸收二氧化碳释放氧气

生物的呼吸和燃料的燃烧都会消耗大气中的氧气，排出大量的二氧化碳。

1. 光合作用利用二氧化碳作为原料

光合作用的发现史：[Y1]

①亚里士多德：

古希腊哲学家亚里士多德认为“植物的根是一张嘴，植物生活和生长所需的一切物质都是通过根吸收土壤汁得到的”

亚里士多德认为：植物增加的质量=土壤减少的质量

②海尔蒙特实验:

比利时科学家海尔蒙特曾经做过一个著名的实验，他把一颗2.5千克的柳树苗种在木桶里，每天用雨水浇灌。5年后，柳树质量增加了70多千克，而土壤只减少了不到100克。海尔蒙特认为这是因为柳树除吸收了土壤中少量无机盐外，还吸收了大量的水，水是合成柳树体内有机物的原料。想一想，他是否忽略了其他因素呢？

海尔蒙特认为：推测植物生长所需要物质主要来源于水

海尔蒙特实验局限性：关注了水的因素却忽略了气孔可以吸收二氧化碳、还有无机盐或蒸腾作用散失的水的因素

③黑尔斯实验：

1727年，英国植物学家黑尔斯在重复海尔蒙特的实验时做了进一步量化，他推断空气可以被植物吸收，是用于制造其生长所需要物质的原料

黑尔斯认为：推测空气是光合作用的原料

④普利斯特利实验：

1771年，英国化学家普利斯特利设计的实验。

实验步骤：

甲图：他把一只点燃的蜡烛放到密闭的玻璃罩里，蜡烛不久就熄灭了。

乙图：他把一只小白鼠放到密闭的玻璃罩里，小白鼠很快也死去了

丙图：他把一盆植物和一只点燃的蜡烛一同放到一个密闭的玻璃罩里。他发现蜡烛没有熄灭

丁图：他又把一盆植物和一只小白鼠一同放到一个密闭的玻璃罩里。他发现小白鼠也能够正常地活着

实验讲解：[Y2]

第一组：

哪组能形成对照实验？甲和丙

对照组是哪组？甲

实验组是哪组？丙

单一变量是什么？绿色植物

结论：绿色植物可以更新由于蜡烛燃烧而变污浊的空气

第二组：

哪组能形成对照实验？乙和丁

对照组是哪组？乙

实验组是哪组？丁

单一变量是什么？绿色植物

结论：绿色植物可以更新由于动物呼吸而变污浊的空气

因此，该实验结论是：绿色植物可以更新由于蜡烛燃烧或者动物呼吸而变污浊的空气

普利斯特利实验局限性：光在植物更新空气中的作用；限于当时发展水平的限制，没有明确植物更新的气体是什么，现在我们知道氧气是光合作用的产物。

⑤化学家们发现氧气

⑥英格豪斯的实验：

荷兰科学家英格豪斯发现绿色植物只有在光下才能够更新空气，而且也只有植物的绿色部分才有这种作用。1779年，他出版了《植物实验：发现植物在阳光下净化空气的巨大能力以及夜间和阴天对这种能力的破坏》，奠定了之后光合作用研究的基础

英格豪斯发现：光合作用的条件是光

⑦塞内比尔的实验：

瑞士牧师塞内比尔通过实验确证二氧化碳是光合作用必需的原料，他在1782年提出，植物在光照下吸收二氧化碳的同时会放出氧气

塞内比尔证明：光合作用吸收二氧化碳的同时释放氧气

⑧索绪尔实验：

1804年，瑞士科学家索绪尔发现，植物光合作用后增加的质量大于植物吸收二氧化碳和放出氧气的质量差，由此推断水也是光合作用的原料

索绪尔推断：水也是光合作用的原料

⑨梅耶实验：

1845年，德国科学家梅耶，根据能量转化和守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转化为化学能

梅耶认为：光能能转化为化学能

⑩萨克斯实验：

1864年，德国植物学家萨克斯的实验证明了光合作用可以产生淀粉[Y3]

步骤：暗处理→光照→酒精脱色→漂洗→碘蒸气处理

萨克斯证明：绿叶在光下可以产生淀粉

暗处理作用：将植物中原有的有机物转运或消耗掉

酒精作用：脱去叶片中的叶绿素

碘液作用：检验光合作用是否产生淀粉

碘液遇什么物质变蓝？淀粉

⑪恩格尔曼实验：

1881年德国植物学家恩格尔曼开创了利用微生物研究植物光合作用的新方法，证明了光合作用的场所是叶绿体

恩格尔曼的水绵实验：

实验步骤：

将载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中；用极细的光束照射水绵

通过显微镜观察好氧细菌集中在叶绿体被照亮部位，而这些没有被极细的光束照亮的部位，是很少有这种细菌的

实验结论：光合作用的场所是叶绿体，同时证明植物在光下能产生氧气

⑫鲁宾和卡门实验：

1941年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法进行探究，证明了光合作用的氧气来自水

鲁宾和卡门证明：光合作用释放的氧气来自水

⑬卡尔文实验：

美国科学家卡尔文通过同位素标记法标记二氧化碳中的碳元素，最终探明了二氧化碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径被称为卡尔文循环

卡尔文发现：光合作用中碳元素的途径——卡尔文循环

探究二氧化碳是光合作用必须的原料吗[Y4]

探究实验步骤：

提出问题：二氧化碳是光合作用必需的原料吗？

作出假设：二氧化碳是光合作用必需的原料

制定计划：

探究实验的变量是？

如何设计对照实验？

怎样在实验中去除二氧化碳？

如何验证光合作用是否进行？

设计思路：

明确变量：二氧化碳（变量的选择和探究的问题相联系）

如何设计对照实验：设计两组装置，一组有二氧化碳，一组没有二氧化碳；其他条件都要保持一致（利用氢氧化钠溶液[Y5]能够吸收二氧化碳的原理，设计变量为二氧化碳的对照实验：探究二氧化碳是光合作用必需的原料吗？）

去除二氧化碳：借鉴普利斯特利实验控制空气流动的方法，将植物用玻璃钟罩罩起来，隔绝空气，不让二氧化碳进入实验装置内，放置氢氧化钠溶液，这样有一组实验装置中就形成了无二氧化碳的条件

如何验证光合作用是否进行：参考“绿叶在光下制造有机物”的实验方案

实验装置：甲：实验组；乙：对照组

方法步骤：[Y6]

取甲乙两个玻璃钟罩，放入两盆品种涨势一致的天竺葵，在甲装置中放氢氧化钠溶液（能吸收空气中的二氧化碳），在乙装置中放等量的清水（清水目的：作为对照）

把他们放在黑暗处一昼夜（暗室开绿色灯光），然后一起移到阳光下

几小时后，各取一片叶片，标a，b，放在酒精中隔水加热，脱去叶绿素

用清水漂洗叶片，把叶片分别放入培养皿中，向a，b叶片滴加碘液

稍等片刻，用清水冲掉碘液，观察叶片发生了什么变化，如实记录现象

实施计划：

按照上述实验方案做实验，实验过程中要认真观察，如实记录。

a叶片经过碘液处理后不变蓝

b叶片经过碘液处理后变蓝

说明：植物的光合作用需要二氧化碳

得出结论：二氧化碳是光合作用必需的原料

变形题：

2.   光合作用还能产生氧气（注意光下才能进行）

探究：光合作用产生氧气

观察老师做的演示实验，注意观察实验装置里的金鱼藻，看它在阳光下是否放出了气泡。

等气体充满试管容积的1/2左右时，老师会取出试管，迅速将快要熄灭的卫生香（或竹签）伸进试管口内，这时请你注意观察卫生香（或竹签）的燃烧情况

讨论：光合作用产生了什么气体？

实验讲解：

原理：氧气不易溶于水，可以用排水法收集，氧气既有的助燃性可以将要熄灭的卫生香/木条复燃。

【注意】实验用温水。在一定范围内，温度越高，植物光合作用越强，释放氧气越快越多。

金鱼藻在光下制造的气体可使带火星的木条复燃，则说明？[Y7]

（提示：氧气有助燃的作用；在氧气充足的条件下，燃烧会更加剧烈）

快要熄灭的卫生香（或竹签），遇到金鱼藻在光下释放的气体，立刻燃烧起来。这是氧气助燃的特性。这个实验如果在黑暗中进行，则看不到这一现象。说明金鱼藻只有在光下才能够产生氧气。

实验结论：氧气是光合作用的产物

3.   光合作用实质：[Y8]

绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物（如淀粉），并且释放出氧气（把无机物转变为有机物）

4.   光合作用部位：植物的所有绿色部分都可进行光合作用
5.   光合作用公式：

水通过导管运输；有机物通过筛管运输

变形后：右图光合作用的原料是③水④二氧化碳；产物是①有机物②氧气；A是光合作用场所：叶绿体；光合作用的主要器官：叶

原料：二氧化碳、水[Y9]

场所：叶绿体

条件：光照

产物：有机物、氧气

实质：将无机物变为有机物，储存能量

【注意】光照最强，光合作用不一定最强。例如夏季中午光照最强时，由于气孔关闭，使光合作用强度降低。

物质变化：无机物➡️有机物

能量变化：光能➡️化学能

6.   光合作用原理在农业生产上的应用

提高光合作用速率的4种方法：[Y10]

①光照越强，光合作用越强，但光照到一定程度，光合作用不再加强，中午由于气孔关闭，光合作用反而减弱

②提高二氧化碳浓度；浓度越大，作物光合作用就越强，增施有机肥料，利用微生物分解有机物释放氧气

③适当提高温度；在一定范围内，温度越高，作物光合作用越强

应用：

①增加光照利用率合理密植；间作、轮作等

②增加二氧化碳浓度：施用气肥或有机肥

③增加温度：温室大棚

绿色植物直接或间接地为其他生物提供物质和能量，并对维持大气中碳—氧平衡起重要作用

光合作用还能产生氧气，所以不能增加产物的做法：增加产物的量（如氧气×）[Y11]

7.   变形题[Y12]

①：水温对光合速率的影响

②晚上，将金鱼藻放在盛有水的试管中，将试管先后放在离白炽灯不同距离处，观察试管中产生的气泡数目，

分析：

金鱼藻和光源的距离远近与其产生的气泡数量之间有什么关系？从中可以得出什么结论？

离光源越远，产生气泡越多，光照越强，光合作用越强

如果将这个试管放在黑暗中，你能预测出实验结果吗？

不能进行光合作用，没有气泡产生

③探究绿色植物的生理活动

分析：左侧既能进行光合作用也能进行呼吸作用，右侧只能进行呼吸作用；所以暗处理再光照后，甲处光合作用产生氧气，所以打开橡皮塞后放入带火星的木条后木条能复燃，说明由氧气产生；乙处植物呼吸作用产生二氧化碳打开②后，澄清石灰水变浑浊；取下叶片A，B，滴加碘液处理，只有A变蓝，说明绿色植物的光合作用产生淀粉

④探究水是光合作用的原料吗？

某植物一片叶的主叶脉切断（图甲），另一片叶两面都贴上不透光的锡箔纸（图乙），黑暗中放置24小时后光照4小时，取下两片叶经脱色后用碘液处理，发现A部位呈棕色，B部位呈蓝黑色，C部位不呈蓝黑色，此实验证明光合作用需要水和光照

分析：A和B比，A缺少水分；B和C比，C缺少光照，故对照实验为两组：A和B，B和C。B为对照组，A和C为实验组

⑤综合题

甲的生理过程：光合作用

乙的生理过程: 呼吸作用

丙的生理过程：蒸腾作用

1代表氧气；2代表水；3代表二氧化碳

能在白天进行的：甲乙丙

能在晚上进行的：乙和丙

维持碳-氧平衡的：甲

⑥提升题

图为绿色植物在夏季晴朗一天24中二氧化碳的变化情况：

6-18点是白天；同时进行光合作用和呼吸作用。光合作用吸收二氧化碳、呼吸作用释放二氧化碳；图中二氧化碳浓度减少，说明：6-18时光合作用强度大于呼吸作用强度

有机物积累最多的点：C点（18时）

甲图A：呼吸作用B：蒸腾作用C：光合作用

乙图为在晴朗的夏季一天24小时内呼吸作用和光合作用的变化曲线。

Ⅰ代表光合作用；

Ⅱ代表呼吸作用。Ⅰ处中午下降的地方是在进行光合午休，此时可把蔬菜大棚的塑料薄膜掀开，目的：增加二氧化碳浓度

3.5.2 绿色植物的呼吸作用

生命活动需要能量的供应。绿色植物通过光合作用制造的有机物，除了用于构建植物体，还有另外一个重要作用——为植物的生命活动提供能量

1.绿色植物呼吸作用的过程

种子萌发，生命活动活跃起来，需要供给能量。下面就以种子的萌发为例，探讨植物通过呼吸作用分解有机物释放能量的过程

①演示实验：[Y13]甲：实验组；乙：对照组（形成对照）

在上课的前一天，老师用两个暖水瓶装种子，甲瓶中装的是萌发的种子，乙瓶中装的是煮熟的种子。往瓶中各插入一支温度计。现在请你观察两支温度计显示的温度有什么不同。

【注意】

用暖水瓶原因：如果用普通瓶子热量会通过瓶子散失，导致实验现象不明显

用萌发的种子原因：能进行呼吸作用。种子不能进行光合作用，若用绿色植物应在遮光条件下进行。

用煮熟种子的原因：没有活性，不能进行呼吸作用。

还有，温度计不要贴在瓶壁上，否则测量的就是保温瓶壁的温度

现象：甲瓶温度计显示温度升高，乙瓶温度计显示温度不变

讨论：种子萌发过程中发生了能量变化吗？种子萌发，分解有机物，释放能量

种子在萌发过程中，其中的有机物发生了变化，释放出能量，一部分能量用于种子萌发，还有一部分能量以热能的形式散失了（如：长成幼苗的部分腐烂了）

结论：呼吸作用释放能量（能量来源于光合作用时贮存在有机物中的能量）

萌发的种子中的有机物最终转变成了什么物质?在转变过程中还需要哪些物质的参与呢？看下一个实验。

②演示实验：

瓶中是萌发的种子（瓶内的种子也可用新鲜的豆苗代替）。实验开始时阀门是关闭的。过一段时间以后，往瓶子里注入清水，打开阀门，使瓶内的气体进入试管。观察澄清石灰水发生了什么变化。

（向漏斗内倒入清水的原因：将瓶内气体压入试管；如果换成绿色植物，应在黑暗条件下进行）

现象：试管中澄清石灰水变浑浊

讨论：种子在萌发过程中放出了什么气体？二氧化碳

实验结论：呼吸作用产生了二氧化碳（二氧化碳具有使澄清石灰水变浑浊的特性）。

上述实验中澄清的石灰水变浑浊，说明种子萌发时放出了二氧化碳。科学实验证明，二氧化碳来自种子里的有机物。有机物在彻底分解时不仅产生二氧化碳，还产生水。（例子：种子种下去盖上地膜，深秋冬有很多水珠）

实验局限性：无对照实验

进一步细化实验：

③演示实验：

甲瓶中装有萌发的种子，乙瓶装有等量的煮熟的种子（甲瓶内可改用新鲜的豆苗，乙瓶内可改用经沸水烫过的豆苗），把甲、乙两瓶同时放到温暖的地方。24小时以后，观察蜡烛在甲、乙两瓶中的燃烧情况。

现象：甲瓶中蜡烛熄灭了，乙瓶中蜡烛能继续燃烧

讨论：为什么蜡烛在甲、乙两瓶中的燃烧情况不一样？甲瓶里的氧被萌发的种子吸收了。

实验结论：呼吸作用消耗了氧气

应用：卧室里不宜摆放过多绿植

【总结】有机物的这种变化不仅发生在种子萌发过程中， 而且发生在所有植物细胞内部（植物的所有器官都进行）

2. 呼吸作用：[Y14]

概念：细胞利用氧，将有机物分解成二氧化碳和水，并且将储存在有机物中的能量释放出来，供给生命活动的需要

场所：线粒体

实质：分解有机物，释放能量

反应方程式：

变形题：光合作用和呼吸作用综合题

A：二氧化碳 B：有机物 a：光合作用 b：呼吸作用

光合作用和呼吸作用反应式对比：

在不同的细胞，不同的生命时期，呼吸作用的强弱是有差别的。呼吸作用的强弱常常是生命活动强弱的标志，影响着植物体的生长发育，关系到农作物的产量和品质。（生命活动越旺盛，呼吸作用越强）

3. 呼吸作用影响因素和应用：

影响因素：

在一定范围内，温度越高➡️呼吸作用越强

在一定范围内，水分越充足➡️呼吸作用越强；不足➡️减弱

在一定范围内，氧气越充足➡️呼吸作用越强；不足➡️减弱

应用：

促进植物的呼吸：农田适时松土，遇到涝害时排水、使用粗糙的瓦盆种花，都是为了使植物的根得到充分的氧气，保证呼吸作用的正常进行。

抑制细胞的呼吸：贮藏粮食时，保持干燥和低温；贮藏水果、蔬菜时，降低温度或氧浓度。冰箱、真空包装

【特例】在特殊的情况下，细胞中的有机物没有氧的参与也能分解，但是分解得不彻底，释放出的能量也能量也比较少。（例如：过度运动肌肉酸痛，细胞无氧呼吸产生乳酸；酿酒：酵母菌无氧呼吸产生酒精）

幼嫩的叶比衰老的叶呼吸作用强，花比叶的呼吸作用强。为什么？因为幼嫩的叶和花中的线粒体数目更多

4. 呼吸作用是生物共同的特征

绿色植物制造的有机物除了自身利用之外，还通过食物链进入其他生物体内，参与构建其他生物体，并为其他生物的生命活动提供能量。在这些生物体内，有机物分解，提供能量的方式是基本相似的，都是通过细胞的呼吸作用。也就是说，呼吸作用是生物的共同特征，其实质是有机物分解，释放能量。任何活细胞都在不停地进行呼吸作用，一旦呼吸作用停止，就意味着生命的终结。

【注意】植物白天进行光合作用、呼吸作用和蒸腾作用；夜晚进行呼吸和蒸腾作用，无光合作用

5. 绿色植物在维持生物圈碳—氧平衡中的作用

①二氧化碳来源：生物的呼吸作用；自然界中的有机物分解；人类的生活和生产正在大量消耗着各种各样的燃料，以便获得所需要的能量，而燃料在燃烧的过程中，消耗了大量的氧气，放出了大量的二氧化碳。

然而，绿色植物通过光合作用，能不断消耗大气中的二氧化碳，又将氧气排放到大气中，对维持生物圈中二氧化碳和氧气的相对平衡（简称碳—氧平衡起了重要作用）

②二氧化碳去向：绿色植物的光合作用。温室效应后果：大气中二氧化碳浓度不断增加，对气候的影响日益加剧，导致温室效应愈演愈烈。例如：冰川加速融化，干旱、洪涝灾害频发，全球许多地方都出现气候异常。

③维持碳—氧平衡措施，一方面应当保护现有森林，并大力植树造林，充分发挥绿色植物消耗二氧化碳、制造氧气的功能；另一方面，要开展国际合作，减少二氧化碳的排放。

我们应该做些什么？节约用纸；植树造林

6. 技能训练：推理

甲乙两地出产同一种甜瓜，甲地的甜瓜比乙地的含糖量高。经调查，在甜瓜生长季节，甲乙两地的光照条件和栽培措施基本相同，而温度条件差别较大，详见下表：

请根据以上资料分析：环境温度对呼吸作用的强弱有什么影响？请将推理过程有顺序的写出来，与同学交流。

分析：这个实验可以验证降低呼吸作用的措施有降低温度

白天温度相同，两地光合作用制造的有机物的量是基本相同的，甲瓜甜，说明甲消耗的有机物比乙少，只有呼吸作用消耗有机物，所以白天呼吸作用相同，夜晚甲的呼吸作用比乙弱，消耗有机物比乙少，积累的有机物多。因为甲乙其他条件相同，只有昼夜温差差别大，环境温度有影响，环境温度越高，呼吸作用越强。

变形题：，兴趣小组在大棚中选取长势相同的菠菜苗若干，构建多套如图装置（注：密闭小室内气体变化会引起装置中液滴移动，气体增多右移，气体减少左移；CO 2 缓冲液能吸收、释放CO 2 ，维持密闭小室CO 2 稳定）

第一组液滴移动的原因是？植物进行呼吸作用消耗氧气，产生二氧化碳，二氧化碳缓冲液能吸收二氧化碳，瓶内气体减少，气压变小

本探究活动需在适宜温度下进行，理由是？温度过高或过低都会影响呼吸作用强度

A光合作用开始E光合作用结束

C光合午休，光照太强温度太高，部分气孔关闭，光合蒸腾作用减弱

B之前 光合作用小于呼吸作用

B 光合作用等于呼吸作用

BD之间 光合作用大于呼吸作用，有机物开始积累

D光合作用等于呼吸作用，有机物积累最多

D之后 光合作用小于呼吸作用

a 光合作用最强点

AB只呼吸

B开始光合

BC光合小于呼吸

C光合等于呼吸，开始积累有机物

D光合午休

E光合等于呼吸，有机物积累最多

F只呼吸

A只呼吸

B光合小于呼吸

C光合等于呼吸

D光合大于呼吸

3.6爱护植被，绿化祖国

我国主要的植被类型：草原、热带雨林、荒漠、针叶林、常绿阔叶林、落叶阔叶林

植被中，占据主体的是森林

对我国植被资源，破坏性最大的是：过度利用、毁林开荒、乱砍滥伐

我国植树节：3月12日

[Y1]重点记红色例子，蓝色的当拓展看看就行 普利斯特利的最常考

[Y2]一定记住只有在光下才能成功

标红的地方最常考

[Y3]上节重点讲解内容，重要 操作顺序也会让你排序 实验问题假设结论注意事项都得会

[Y4]重点实验

[Y5]氢氧化钠有腐蚀性，不要让皮肤接触它

[Y6]首先选取两株什么样的天竺葵？（涨势一致）氢氧化钠溶液的量和清水的量应该？（等量）黑暗处理一昼夜目的？（将植物中原有的淀粉等有机物消耗或转运掉）水浴加热目的？（溶液叶绿素）水浴加热小烧杯中放什么液体？（酒精）大烧杯中放什么液体？（水）滴加碘液目的？（检验植物是否进行光合作用产生淀粉）碘液遇什么物质变蓝？（淀粉）你看到什么实验结果（放在清水中的叶片变蓝，氢氧化钠溶液中的叶片不变蓝）说明什么实验结论？（二氧化碳是光合作用的必需原料）

[Y7]氧气复燃很关键

[Y8]只要是光合作用大题，他就会问实质 要不就问反应式 原料 场所 条件 产物 最后问问与农作物生产的联系 大题的知识点很多 要想拿到一道题的满分就要仔细读题 认真答题

[Y9]挖空出 或者直接让你写反应方程式

[Y10]一般选择 合理密植一般考大题中最后一个空

[Y11]选非题

[Y12]上课马冬梅，下课马什么梅，考试孙红雷。

掌握变形题，心中有粮，考试不慌

[Y13]三个实验的原理和注意事项

[Y14]每一个字都要会 尤其表格和方程式