2007-05-08

以凡士林塗抹葉片下表皮會影響光合作用的那個階段?

這是測驗卷上的問題,答案是光合作用中的暗反應,理由是二氧化碳無法從氣孔進入,暗反應缺乏原料而無法進行。但若深思這個問題,會發現幾點疑問。

第一、會不會影響光反應?根據目前所查到的資料,沒有進行這種處理的實驗結果可供說明,若是從氣孔被堵塞的情形來想,應該會影響植物的蒸散作用,進一步影響水分的運輸,致使缺少水進行光反應。至於是否會因氣孔堵塞,氧氣累積而產生反饋抑制光反應,應該需要研究來支持,而不是以類推方式來判斷(氧氣累積產生的影響請看第二點)。

第二、真的是因為缺乏
二氧化碳而會影響暗反應嗎?這題目應該是習慣由課本中的模式圖來進行推論的國中考題,解釋這樣的實驗處理會影響暗反應時,大家會從缺乏反應原料(二氧化碳)來源作為解釋的理由。二氧化碳光合作用的限制因子,但氣孔關閉時,不進行暗反應的理由,卻不一定是像工廠缺少原料般簡化。

廖玉琬等(1999)和鍾楊聰等(2005)提到,在酷熱及乾燥的氣候,多數植物(C3植物)會關閉
氣孔,保留水分,也因此限制二氧化碳的進氣量,導致光合作用效率降低。在這種氣室內二氧化碳降低、氧氣逐漸累積的情形下,會進行光呼吸作用當氣室內氧氣超過二氧化碳濃度時,固定二氧化碳所使用的rubisco在缺乏二氧化碳原料時,會接受氧氣取代二氧化碳卡爾文循環中的一段二碳化合物會從葉綠體輸出,粒線體和過氧化物酶體會分解二碳化物生成二氧化碳,但是光呼吸作用不會產生ATP,而且整體來看,會從卡爾文循環消耗有機物質而降低光合作用的產量。

第三、植物呼吸作用產生的
二氧化碳不能作為此種情況的補充來源嗎?其實常會碰到學生詢問這個問題:「植物呼吸作用生的二氧化碳,能不能作為光合作用的原料?」,說實在的,一直找不出答案,所以提出來也希望有人能協助解答。

所以從以上幾點來看,雖然有些考題從模式圖可以設計出很多推論的題目,但是不宜過度推論,而且要在學生能理解的範圍內作適當的解釋(像光呼吸作用並不適合在國中階段講解),讓學生學習合適的知識架構和概念,而不是在追求考題變化中學到似是而非的觀念。

【參考資料】
廖玉琬等譯(1999):植物生理學。台北:啟英文化。
鍾楊聰等譯(2005):生物學。台北,台灣培生。

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