光合作用與限制因素
如果增加一種輸入後速率不再上升，可能是哪一種因素正在限制過程？
用歸一化定性模型比較光照、二氧化碳和水的相對可用量，判斷哪個輸入限制光合作用。
學習目標
- 說出光合作用的主要輸入與輸出。
- 用「最不足的輸入」解釋限制因素。
- 把定性模型輸出與真實實驗速率區分開。
開始前
- 知道植物需要能量和物質來生長。
- 能比較百分數的大小。
互動科學實驗
- 1確定輸入
- 2改變光照
- 3改變 CO₂
- 4找限制因素
輸入: 光照 · CO₂ · H₂O 輸出: 糖 · O₂
歸一化定性模型，不是實測速率；暗處植物仍會呼吸。
邊觀察，邊解釋
依次完成四步。按鈕會把互動模型切換到對應觀察狀態。
-
光合作用利用光能，使二氧化碳和水形成糖，並釋放氧氣。糖中的物質來自反應物，而光提供能量。
你的任務: 沿圖中箭頭區分進入葉片的輸入和離開的輸出。
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在其他條件充足時，較低光照可限制定性速率；當另一輸入更少時，繼續增加光照不會提高這個最小值模型的輸出。
你的任務: 選擇「光照限制」，逐步增加光照並觀察限制因素何時改變。
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二氧化碳可用量較低時，它可成為限制因素。模型把無可用水設為零，表示該輸入缺失會阻斷模型中的光合作用。
你的任務: 分別選擇「CO₂ 限制」和「水限制」，比較速率與限制因素。
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當兩個最低輸入相等時，模型稱為共同限制。只增加其中一個，另一個仍保持原來的上限。真實植物還受溫度、葉片狀態等因素影響。
你的任務: 選擇「共同限制」，只提高光照，解釋速率為什麼暫時不變。
把現象連成解釋
物質與能量不要混淆
CO₂ 和 H₂O 提供形成糖的原子；光不是一種被裝進糖裡的物質，而是驅動過程的能量來源。
黑暗中不等於沒有呼吸
沒有光時，光合作用會受到限制，但植物細胞仍可進行細胞呼吸。模型只顯示光合作用的歸一化輸出，不顯示淨氣體交換。
氧氣的來源
在含氧光合作用中，釋放的 O₂ 來源於水的分解。入門總方程式適合做物質帳目，但不會展示光反應的全部步驟。
檢查理解
可列印學習單
先獨立完成練習頁；答案和解釋在獨立一頁。
生物
光合作用與限制因素
如果增加一種輸入後速率不再上升，可能是哪一種因素正在限制過程？
- 光合作用的物質輸入主要是？
A. CO₂ 和水 B. 糖和氧氣 C. 只有光
- 光照 80%、CO₂ 20% 且有水時，本模型的限制因素是？
A. 光照 B. CO₂ C. 水
- 模型在零光照時顯示零光合作用速率，能否據此說植物停止呼吸？
A. 能，兩者是同一過程 B. 不能，植物在暗處仍可呼吸 C. 只有葉片停止呼吸
- 光照和 CO₂ 都是 50% 時，只把光照升到 80%，模型速率怎樣變化？
A. 仍為 50% B. 立即變為 80% C. 降為 0%
解答頁
光合作用與限制因素
- CO₂ 和水
二氧化碳和水提供形成糖的原子；光提供能量而不是物質。
- CO₂
模型取三個輸入的最小可用量；20% 的 CO₂ 最低。
- 不能，植物在暗處仍可呼吸
光合作用與細胞呼吸是不同過程；該模型沒有模擬呼吸或淨氣體交換。
- 仍為 50%
CO₂ 仍為最低的 50%，所以最小值模型的歸一化速率不變。