生物圈中的绿色植物

考纲要求

1. 描述种子萌发的条件和过程
2. 描述芽的发育和根的生长过程
3. 概述开花和结果的过程
4. 说明绿色植物的生活需要水和无机盐
5. 描述绿色植物的蒸腾作用
6. 阐明绿色植物的光合作用
7. 举例说出绿色植物光合作用原理在生产上的应用
8. 描述绿色植物的呼吸作用
9. 说明绿色植物有助于维持生物圈中的碳—氧平衡

给初学者的话

本章学习目标

学完本章，你应该能：

• 说出植物各类群的主要特征和代表植物；
• 描述种子的结构和萌发条件；
• 理解光合作用和呼吸作用的原料、产物、条件和场所；
• 能区分光合作用与呼吸作用，并联系实际应用。

一、绿色植物的分类

二、种子的结构与萌发

1. 种子的结构

菜豆种子（双子叶植物）结构：

玉米种子（单子叶植物）结构：

2. 种子萌发的条件

种子萌发必须同时满足自身条件和环境条件。

3. 种子萌发的过程

1. 吸水膨胀：种子吸收水分，体积膨胀，种皮变软。
2. 胚根突破种皮：胚根最先发育，突破种皮，形成根。
3. 胚轴伸长：胚轴伸长，将胚芽托出土壤。
4. 胚芽发育成茎和叶：胚芽逐渐发育成茎和叶。

三、植株的生长

1. 根的生长

根的生长主要靠两个区域：分生区和伸长区。

2. 枝条的发育

枝条是由芽发育而来的。

3. 植株的生长需要营养物质

植物生长需要水、无机盐和有机物。

• 水：是植物细胞的重要组成部分，参与各种生理活动。
• 无机盐：植物需要量最多的是含氮、磷、钾的无机盐。

四、开花和结果

1. 花的结构

花的基本结构包括：

2. 传粉和受精

传粉：花粉从花药落到雌蕊柱头上的过程。

• 异花传粉需要借助媒介，如昆虫（虫媒花：颜色鲜艳、有香味、有花蜜）或风力（风媒花：花粉多而轻、柱头有黏液）。

受精：胚珠里面的卵细胞与来自花粉管中的精子结合，形成受精卵的过程。

受精过程：

1. 花粉落到柱头上，受柱头黏液刺激萌发，长出花粉管。
2. 花粉管穿过花柱，进入子房，到达胚珠。
3. 花粉管中的精子与胚珠中的卵细胞结合，形成受精卵。

3. 果实和种子的形成

受精完成后，花瓣、雄蕊、柱头、花柱等凋落，子房继续发育成果实。

五、绿色植物与生物圈的水循环

1. 植物对水分的吸收和运输

• 根吸收水分的主要部位是根尖成熟区（根毛区）。
• 水分在植物体内通过导管自下而上运输。
• 运输途径：土壤 → 根毛 → 根内导管 → 茎内导管 → 叶脉导管 → 叶片气孔 → 大气。

2. 蒸腾作用

概念：水分从活的植物体表面以水蒸气状态散失到大气中的过程，叫做蒸腾作用。蒸腾作用主要通过叶片上的气孔进行。

气孔：由一对保卫细胞围成的空腔，是植物蒸腾作用的“门户”，也是气体交换的“窗口”。

蒸腾作用的意义：

1. 促进水分和无机盐在植物体内的运输。
2. 降低叶片表面温度，避免植物被灼伤。
3. 增加大气湿度，促进生物圈的水循环。

六、绿色植物的光合作用

1. 光合作用的概念

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，并且释放出氧气的过程。

2. 光合作用的公式

光能
二氧化碳 + 水 ───────→ 有机物（储存能量）+ 氧气
          叶绿体

3. 光合作用的实质

• 物质转化：无机物（CO₂和H₂O）→ 有机物
• 能量转化：光能 → 化学能（储存在有机物中）

4. 光合作用的意义

1. 为自身和其他生物提供有机物和氧气。
2. 将光能转化为化学能，储存在有机物中，是生物能量的最终来源。
3. 维持生物圈中的碳—氧平衡。

5. 探究光合作用的经典实验

实验一：绿叶在光下制造有机物

步骤：

1. 暗处理：把天竺葵放到黑暗处一昼夜，目的是将叶片中原有的淀粉运走耗尽。
2. 部分遮光：用黑纸片把叶片的一部分从上下两面遮盖起来，设置对照实验，变量是光。
3. 光照：移到阳光下照射几小时。
4. 酒精脱色：摘下叶片，去掉黑纸片，放入盛有酒精的小烧杯中，隔水加热，使叶片中的叶绿素溶解到酒精中，叶片变成黄白色。
5. 漂洗加碘：用清水漂洗叶片，再滴加碘液。
6. 观察：见光部分变蓝色，遮光部分不变蓝。

实验二：探究二氧化碳是光合作用必需的原料

• 设置对照：一组提供正常二氧化碳（空气），另一组用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳。
• 结果：无二氧化碳组叶片不能进行光合作用，滴加碘液不变蓝。

实验三：探究光合作用产生氧气

• 将金鱼藻放在盛有清水的大烧杯中，倒置漏斗收集气体，用带火星的细木条检验。
• 现象：带火星的细木条复燃，说明光合作用产生了氧气。

• 验证光合作用产淀粉用碘液，淀粉遇碘变蓝。
• 验证光合作用产生氧气用带火星的木条，氧气能使带火星的木条复燃。
• 验证光合作用需要二氧化碳用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳。

6. 光合作用原理在生产上的应用

七、绿色植物的呼吸作用

1. 呼吸作用的概念

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，供生命活动需要的过程。

2. 呼吸作用的公式

有机物（储存能量）+ 氧气 ──→ 二氧化碳 + 水 + 能量

3. 呼吸作用的实质

• 分解有机物，释放能量。
• 为生物体的各项生命活动提供能量。

4. 呼吸作用的部位

呼吸作用主要在线粒体中进行，在细胞的各个活细胞中都能进行。

5. 呼吸作用的意义

• 为生物体的生命活动提供能量。
• 呼吸作用释放的能量，一部分用于维持体温，一部分用于各项生命活动。

6. 探究呼吸作用的实验

实验一：呼吸作用释放二氧化碳

• 将萌发的种子放入澄清石灰水中，或用导管将气体通入澄清石灰水。
• 现象：澄清石灰水变浑浊。
• 结论：呼吸作用产生二氧化碳。

实验二：呼吸作用消耗氧气

• 将萌发的种子放入密闭瓶中，用燃烧的蜡烛检验瓶内气体。
• 现象：燃烧的蜡烛熄灭。
• 结论：呼吸作用消耗氧气。

实验三：呼吸作用释放能量

• 将萌发的种子放入保温瓶中，插入温度计。
• 现象：温度升高。
• 结论：呼吸作用释放能量。

7. 呼吸作用原理在生产生活中的应用

八、光合作用与呼吸作用的对比

九、绿色植物与生物圈的碳-氧平衡

• 绿色植物通过光合作用消耗二氧化碳，释放氧气
• 生物通过呼吸作用消耗氧气，释放二氧化碳
• 二者维持相对平衡 → 碳—氧平衡
• 温室效应：人类大量使用燃料，导致CO₂增多，气候变暖
• 维持碳—氧平衡的措施：植树造林、减少化石燃料使用、低碳生活

十、真题链接

【选择题示例】

1. 种子萌发所需的外界条件不包括（ ）

答案：D

1. 光合作用的产物是（ ）

答案：B

【实验探究题示例】

在“绿叶在光下制造有机物”实验中，某同学将天竺葵暗处理后，用黑纸片遮盖叶片一部分，光照数小时后，取下叶片进行酒精脱色、漂洗、滴加碘液。请问：

（1）暗处理的目的是什么？

（2）该实验的变量是什么？

（3）实验现象是什么？可得出什么结论？

答案：

（1）将叶片中原有的淀粉运走耗尽，避免对实验结果造成干扰。

（2）变量是光。

（3）见光部分变蓝，遮光部分不变蓝；说明光合作用需要光，淀粉是光合作用的产物。

【综合题示例】

某温室大棚中，白天适当升温、夜间适当降温，可以提高作物产量。请解释原因。

答案：白天适当升温可增强光合作用强度，制造更多有机物；夜间适当降温可减弱呼吸作用强度，减少有机物消耗。因此昼夜温差大有利于有机物积累，提高产量。

十一、本模块易错点汇总

课本实验精讲

实验一：探究种子萌发需要的环境条件

提出问题：种子萌发需要哪些环境条件？

变量设计：

• 1号瓶：适量的水、适宜的温度、充足的空气 → 对照组
• 2号瓶：无水 → 探究水分的影响
• 3号瓶：水淹没种子（缺空气） → 探究空气的影响
• 4号瓶：放入冰箱（低温） → 探究温度的影响

实验结论：种子萌发需要一定的水分、适宜的温度和充足的空气。

实验二：绿叶在光下制造有机物

实验步骤：

1. 暗处理：把天竺葵放到黑暗处一昼夜，目的是耗尽叶片中原有的淀粉。
2. 选叶遮光：用黑纸片把叶片的一部分从上下两面遮盖起来，然后移到阳光下照射。
3. 脱色：几小时后摘下叶片，去掉黑纸片，把叶片放入盛有酒精的小烧杯中，隔水加热，使叶片中的叶绿素溶解到酒精中。
4. 漂洗染色：用清水漂洗叶片，再滴加碘液。
5. 观察：稍停片刻，用清水冲掉碘液，观察叶色变化。

实验现象：见光部分变蓝色，遮光部分不变蓝。

实验结论：淀粉是光合作用的产物，光是光合作用不可缺少的条件。

实验三：探究二氧化碳是光合作用必需的原料

实验设计：

• 甲装置：清水
• 乙装置：氢氧化钠溶液（吸收二氧化碳）

实验现象：甲装置叶片变蓝，乙装置叶片不变蓝。

实验结论：二氧化碳是光合作用的原料。

核心概念辨析表

🚀 高中衔接（选读）

1. 光合作用的过程

光合作用分为两个阶段：

• 光反应阶段：在类囊体薄膜上进行，需要光，将水分解成氧气和[H]，同时合成 ATP。
• 暗反应阶段：在叶绿体基质中进行，不需要光，利用 ATP 和[H]将二氧化碳还原成有机物。

总反应式：

2. 有氧呼吸的三个阶段

• 第一阶段：在细胞质基质中，葡萄糖分解成丙酮酸和少量[H]，释放少量能量。
• 第二阶段：在线粒体基质中，丙酮酸和水反应生成二氧化碳和大量[H]，释放少量能量。
• 第三阶段：在线粒体内膜上，[H]和氧气结合生成水，释放大量能量。

3. 影响光合作用和呼吸作用的因素

• 光照强度、二氧化碳浓度、温度、水分
• 储存粮食、水果时要降低呼吸作用：低温、低氧、干燥

综合例题精讲

例题 1：某同学设计了如下实验：将等量的小麦种子分别放在甲、乙两个培养皿中，甲培养皿放在温暖处，乙培养皿放在冰箱中。其他条件相同。几天后，甲培养皿中的种子萌发了，乙培养皿中的种子没有萌发。这个实验说明种子萌发需要（　）

解析：两组实验的唯一区别是温度（温暖 vs 低温），因此变量是温度。

答案：C

例题 2：为了提高大棚蔬菜的产量，可采取哪些措施？

解析：增产就是增强光合作用、减弱呼吸作用。

• 适当增加二氧化碳浓度
• 适当增强光照
• 适当提高白天温度，降低夜间温度
• 合理密植

学习自评清单

• [ ] 能说出种子的结构及各部分发育结果
• [ ] 能说出种子萌发所需的环境条件和自身条件
• [ ] 能描述根尖的结构和功能
• [ ] 能说出花的结构和果实形成过程
• [ ] 能写出光合作用和呼吸作用的公式
• [ ] 能区分光合作用和呼吸作用
• [ ] 能解释农业生产中提高产量的措施

专项练习

一、选择题（每题 2 分，共 20 分）

1. 松树属于裸子植物，最主要的原因是（ ）

1. 菜豆种子和玉米种子共有的结构是（ ）

1. 种子萌发时，最先突破种皮的结构是（ ）

1. 移栽茄子幼苗时，根部往往要带一个土坨，主要目的是（ ）

1. 绿色开花植物形成果实和种子，必须完成的两个重要生理过程是（ ）

1. 下列措施中，不能提高大棚蔬菜产量的是（ ）

1. 植物进行光合作用时，不可缺少的条件是（ ）

1. 在“绿叶在光下制造有机物”实验中，叶片遮光部分滴加碘液后不变蓝，这说明（ ）

1. 储存粮食时，应保持干燥和低温，其主要目的是（ ）

1. 下图为夏季晴天某一植物光合作用强度随时间变化的曲线图。根据曲线判断，植物体内有机物积累最多的时刻大约是（ ）

答案与解析：

1. 答案：A。解析：裸子植物的主要特征是种子裸露，外面没有果皮包被。松树用种子繁殖，有真正的根，A 正确。C 是孢子植物的特征。
2. 答案：C。解析：菜豆种子（双子叶）由种皮和胚组成，无胚乳；玉米种子（单子叶）由果皮和种皮、胚、胚乳组成。它们共有的结构是种皮和胚。
3. 答案：C。解析：种子萌发时，胚根最先突破种皮，发育成根，固定植物并吸收水分。胚芽发育成茎和叶，胚轴发育成连接根和茎的部分。
4. 答案：A。解析：带土坨是为了保护幼根和根毛，减少对根吸收功能的损伤，提高移栽成活率。去掉部分叶片则是为了降低蒸腾作用，减少水分散失。
5. 答案：B。解析：绿色开花植物要形成果实和种子，必须经过传粉和受精两个过程。传粉使花粉落到柱头上，受精使精子与卵细胞结合，之后子房发育成果实，胚珠发育成种子。
6. 答案：D。解析：夜间适当升温会增强呼吸作用，增加有机物消耗，不利于产量提高。A、B、C 都是增产措施。
7. 答案：A。解析：光合作用必须在光下才能进行，光能是不可缺少的条件。氧气是呼吸作用的原料或产物；高温会抑制光合作用；有机物是光合作用的产物。
8. 答案：B。解析：遮光部分因缺乏光照，不能进行光合作用，没有产生淀粉，所以滴加碘液不变蓝。该实验证明光是光合作用不可缺少的条件，淀粉是光合作用的产物。
9. 答案：B。解析：干燥和低温都能降低种子呼吸作用强度，减少有机物消耗，延长储存时间。呼吸作用受温度、水分、氧气浓度等因素影响。
10. 答案：C。解析：白天植物同时进行光合作用和呼吸作用，光合作用制造的有机物多于呼吸作用消耗的有机物，有机物不断积累；到傍晚（日落前），光合作用停止，此时有机物积累最多。夜间只进行呼吸作用，有机物会减少。

二、填空与识图题（每空 1 分，共 10 分）

1. 种子萌发必须同时满足自身条件和 ______。其中环境条件包括适宜的温度、一定的水分和 ______。
2. 根尖吸收水分和无机盐的主要部位是 ______，该区域的表皮细胞向外突起形成 ______，增大了吸收面积。
3. 光合作用的场所是 ______，原料是二氧化碳和 ______，产物是有机物和 ______。
4. 气孔是由一对半月形的 ______ 围成的空腔，是植物蒸腾作用的“______”，也是气体交换的“窗口”。
5. 下图为菜豆种子结构示意图，请写出各结构名称及功能：

（1）储存营养物质的结构是 ______；

（2）将来发育成根的结构是 ______；

（3）新植物的幼体是 ______。

答案与解析：

1. 答案：环境条件；充足的空气。解析：种子萌发既需要完整有活力的胚、不在休眠期等自身条件，也需要适宜的温度、一定的水分和充足的空气等环境条件。
2. 答案：成熟区；根毛。解析：根尖的成熟区有大量根毛，增大了吸收水和无机盐的面积，是吸收的主要部位。根毛是成熟区表皮细胞向外突起形成的。
3. 答案：叶绿体；水；氧气。解析：光合作用公式为：二氧化碳 + 水 →（光能、叶绿体）→ 有机物 + 氧气。
4. 答案：保卫细胞；门户。解析：气孔由一对保卫细胞围成，保卫细胞吸水膨胀时气孔张开，失水收缩时气孔闭合。气孔是蒸腾作用的“门户”和气体交换的“窗口”。
5. 答案：（1）子叶；（2）胚根；（3）胚。解析：菜豆是双子叶植物，营养物质储存在子叶中；胚根发育成根；胚包括胚芽、胚轴、胚根和子叶，是新植物的幼体。

三、综合分析题（共 10 分）

1. 某生物兴趣小组用金鱼藻进行“探究光合作用产生氧气”的实验。他们将一支带叶的金鱼藻倒放在盛有清水的大烧杯中，漏斗罩住金鱼藻，漏斗颈上倒扣一支装满清水的试管，将整个装置放在阳光下照射。一段时间后，观察到试管内聚集了一定量的气体。请回答：

（1）试管内收集到的气体是什么？如何检验？（2 分）

（2）该实验说明了什么？（1 分）

（3）若将装置移到黑暗处，能否得到同样的结果？为什么？（2 分）

1. 下图为某温室大棚中一昼夜（24 小时）二氧化碳浓度变化曲线图。请分析：

（1）曲线下降的时间段内，光合作用强度与呼吸作用强度的关系是怎样的？（1 分）

（2）一天中，植物体内有机物积累最多的时刻大约是什么时候？（1 分）

（3）为了提高大棚作物产量，农民常采取哪些措施？请从增强光合作用和减弱呼吸作用两个角度各举一例。（2 分）

（4）夜间适当降低大棚温度有什么好处？（1 分）

答案与解析：

1. 答案：

（1）氧气。检验方法：将快要熄灭的细木条（带火星的木条）伸入试管中，木条复燃，证明产生的是氧气。

（2）说明光合作用能产生氧气。

（3）不能。因为光合作用必须在光下才能进行，黑暗处金鱼藻只进行呼吸作用，不能产生氧气。

1. 答案：

（1）曲线下降说明大棚内二氧化碳被消耗，即光合作用强度大于呼吸作用强度，植物吸收二氧化碳。

（2）一天中有机物积累最多的时刻大约是傍晚（日落前），因为此时经过一整天的光合作用，有机物积累达到最大值。

（3）增强光合作用：适当增加二氧化碳浓度、合理密植、延长光照时间等；减弱呼吸作用：夜间适当降温、降低夜间氧气浓度等。（各举一例即可）

（4）夜间适当降低温度可以减弱呼吸作用强度，减少有机物消耗，有利于有机物积累，提高作物产量。

拓展加油站（可选读）

📘 一、学优生拓展（知识丰富学生）

📗 二、中等生巩固（知识一般学生）

重点复习：

• 种子萌发条件和过程；
• 根尖各区域名称和功能；
• 光合作用、呼吸作用公式、条件、场所；
• 绿叶在光下制造有机物实验步骤；
• 果实和种子形成过程。

📙 三、教师视角（专业生物老师）

本章教学应注重：

• 通过实验探究帮助学生理解光合作用和呼吸作用；
• 强调对比分析光合作用和呼吸作用的异同；
• 结合生产实践，让学生理解光合作用原理的应用；
• 引导学生关注碳—氧平衡与环境保护。

📕 四、跨模块联系

本章光合作用、呼吸作用的知识与“生物体的结构层次”中叶绿体、线粒体的功能相呼应；与“生物与环境”中碳循环、生态系统的物质和能量流动相联系。理解本章内容是学好初中生物的关键。