同學試試回答以下問題。
下圖顯示光強度、不同二氧化碳濃度下,光合作用速率的變化。
1. 於時段A,哪一(些)因素是限制因素? 試加以解釋。
2. 於時段A,二氧化碳濃度上升的話,光合作用速率有否上升?
3. 於時段B,哪一(些)因素是限制因素? 試加以解釋。
4. 祇根據上圖,於時段C,可否推論哪一(些)是限制因素? 試加以解釋。
5. 除了以上提及的因素外,還有沒有其他因素會影響光合作用速率?
建議答案如下:
1. 祇有光。因於時段A,光強度上升時,光合作用速率也隨著上升。
2. 沒有。於時段A,0.03%及4%二氧化碳濃度的線是重疊的,代表於這時段,即使提高了二氧化碳濃度,也不會使光合作用速率上升。
3. 二氧化碳及光。因於時段B,於0.03%二氧化碳下,但二氧化碳濃度由0.03%上升至4%時,光合作用速率會上升。光強度上升時,光合作用速率仍有上升,雖然上升速率減慢了。
4. 無法推論。因為無論是光合作用速率處於水平位置,沒有上升。由於X軸是光強度,光強度已不斷上升,但光合作用速率已不再上升,因此光強度肯定已不是限制因素。但二氧化碳是否仍是限制因素則不確定,因為沒有更高二氧化碳濃度的數據可供推論。
5. 溫度。
如果同學可準確回答以上所有問題的話,那可能不用再看以下的解釋了。
這個詞彙,無論是中文(限制因素)抑或用英文(limiting factor),皆引致不少誤會,是考生答題時常見的錯誤,經常把限制因素與影響因素混淆了。
限制因素指的是: 於某一時段內,直正會影響某過程(或反應)的因素。
影響因素指的是: 所有可能影響某過程(或反應)的因素。
以光合作用速率為例子說明,可能影響光合作用速率的因素應包括:
1. 光強度
- 光合作用的能量來源是光,光強度愈大,光合作用速率愈快。
2. 二氧化碳濃度
- 二氧化碳是光合作用的原料,原料愈多,光合作用速率愈快。
3. 溫度
- 溫度影響酶的活性,光合作用是化學反應,溫度自然會影響光合作用速率。溫度愈高,光合作用速率愈快,直致到達最適溫度之後,溫度再升的話,光合作用速率便下降。
當然還有其他內在因素,例如葉綠素的多少等,但同一株植物內這些因素不可能隨時作出改變的,因此便不提及了。
但以上因素不一定愈多,光合作用速率便一定上升。例如光強度愈大時,到達某一光強度時,會受限於其他因素不足,例如二氧化碳或溫度,而無法再提升。
用回上圖來解釋,於A時段,光合作用速率的多少受限於光強度的多少(這是限制因素名稱的來源),因為於時段A祇要提高光強度的話,光合作用速率便上升。但於0.03%二氧化碳濃度下,於時段B及C時,即使光強度繼續上升,光合作用速率也沒有再上升,即是於時段B及C時,光合作用速率不是受限於光強度的。
留意,於時段A,0.03%及4%二氧化碳濃度的線是重叠的,代表於這時段,即使提高了二氧化碳濃度,也不會提高光合作用速率。如果於時段A,二氧化碳濃度同時都是限制因素的話,那4%二氧化碳那條線的位置應往上移,如下圖所示:
不過,上表祇是作為認識限制因素的例子而已,不代表所有植物的因素變化也是這樣的,不同的植物需要的光強度、二氧化碳濃度及溫度各不相同。不同的植物,需要透過實驗來測量甚麼情況下,甚麼因素是限制因素,從而可以透過提高相關的因素,提高植物的光合作用速率,增加產量。