光反应

暗反应

区

别

反应性质

光化学反应

酶促反应

与光的关系

必须在光下进行

与光无直接关系，在光下和暗处都能进行

与温度的关系

与温度无直接关系

与温度关系密切

场所

叶绿体基粒片层结构的薄膜上

叶绿体的基质中

必要条件

光、叶绿体光合色素、酶

多种酶

物质变化

水光解为还原性氢和氧气；由ADP合成ATP

二氧化碳的固定、三碳化合物的还原、五碳化合的再生

能量变化

光能转变ATP中活跃的化学能

ATP中活跃的化学能转变为葡萄糖等光合产物中稳定的化学能

联系

准备阶段：为暗反应的顺利进行准备了还原性氢和能量ATP

完成阶段：在多种酶的作用下，接受光反应提供的还原性氢和ATP，最终将二氧化碳还原为葡萄糖。

对光合作用的影响

在生产上的应有

光

光合作用是光化学反应，所以光合作用随着光照强度的变化而变化。光照弱，光合作用减慢，光照逐步增强时光合作用随着加快；但是光照增强到一定程度，光合作用速度不再增加，另外，光的波长也影响光合作用速度，通常在红光下光合作用最快，蓝、紫光次之，绿光最差。

延长光合作用时间；通过轮作，延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间，是合理利用光的一项重要措施。

增加光合作用面积，合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施。

温度℃

光合作用的暗反应是酶促反应，温度低，酶促反应慢，光合速率降低，随着温度提高，光合作用加快；温度过高时会影响酶的活性，使光合作用速率降低，一般植物的光合作用最适温度在25-30℃之间。

适时播种：温室栽培植物时，可以适当提高室内温度。

二氧化碳浓度

二氧化碳是光合作用的原料，原料增加，产物必然增加，大气中的二氧化碳含量是0.03%，如果浓度提高到0.1%， 产量可提高一倍。如果浓度提高到一定程度后，产量不再提高。如果二氧化碳浓度降低到0.005%，光合作用就不能正常进行。

3、进行光合作用的意义的教学时，可以在课前自己收集或让学生收集诸如当今世界面临的粮食、化石能源、环境污染、生物多样性受到破坏等资料，课上可以采取分组讨论的形式，选择几个典型的事例，围绕光合作用的生态意义这个中心，引发学生的思考和讨论，使学生切实体会到“光合作用是生物界最基本的能量和物质代谢”和生产、环境，激发学生学习的兴趣。

探究活动

探究光强、光质、温度、二氧化碳浓度对光合作用的影响

【实验目的】学习光强、光质、温度、二氧化碳浓度等外界条件对光合作用的影响
【实验原理】
因为影响光合作用的内部及外部因素不断变化而相起，因此植物光合作用强度经常改变着。影响光合作用的外界因素主要有光强、光质、温度、二氧化碳浓度。影响光合作用的内部因素主要有叶片叶绿素的含量、叶片含水量、叶片的发育阶段等等。
一般而言，光强增加，光合作用强度增强。但由于植物的生活习性不同，在光强增加相同的情况下，光合作用强度的增强程度并不相同，并且当光强增加到一定限度时，光合作用不再增加了。
因光合色素对不同性质的光的吸收值是不同的，因此不同颜色的光也会影响光合作用的强度，红光、蓝紫光光合作用强度大，其它颜色的光会使光合强度下降，绿光的光合强度几乎为零。
因温度直接影响光合作用过程中光反应与暗反应酶的催化活性，因此也会影响光合作用的强度。一般而言，温度在0℃-35℃之间时，每增加10℃光合强度增加一倍；但超过40℃-50℃后，光合强度下降。
因二氧化碳是光合作用的底物之一，因此它的含直接影响光合强度，在一定的浓度范围内，增加二氧化碳浓度，光合作用强度加强。
【实验材料和用具】黑藻或金鱼藻、碳酸氢钠、高瓦数聚光灯、温度计、大烧杯等。
【实验步骤】 
1、光强度对光合作用的影响。
取几条黑藻或金鱼藻，将其剪成几段，放在装有自来水的大烧杯中（杯中已放入少量的碳酸氢钠以产生二氧化碳），使烧杯中水高于植物体2-3厘米。
把此装置放在聚光灯下，很快有气泡从切口中冒出。
把此装置放在距光源分别为10cm、30cm、50cm的地方（用冰块控制各烧杯中的水温，用温度计监测水温）。
每个距离都每隔一定的时间计数排出的气泡数。
2、光质对光合作用的影响。
取几条黑藻或金鱼藻，将其剪成几段，放在装有自来水的大烧杯中（杯中已放入少量的碳酸氢钠以产生二氧化碳），使烧杯中水高于植物体2-3厘米。
把此装置放在聚光灯下，很快有气泡从切口中冒出。
把此装置放在距光源300cm地方（控制各烧杯中的水温一致），分别用红色、蓝色、黄色、绿色的透明玻璃纸把该装置包起来。
每种颜色的光质都每隔一定的时间计数排出的气泡数。
3、温度对光合作用的影响。
取几条黑藻或金鱼藻，将其剪成几段，放在装有自来水的大烧杯中（杯中已放入少量的碳酸氢钠以产生二氧化碳），使烧杯中水高于植物体2-3厘米。
把此装置放在聚光灯下，很快有气泡从切口中冒出。
把此装置放在距光源300cm地方，用冰块和热水控制各烧杯中的水温在室温、0摄氏度、50摄氏度。
每种温度都每隔一定的时间计数排出的气泡数。
4、二氧化碳浓度对光合作用的影响。
取几条黑藻或金鱼藻，将其剪成几段，放在装有自来水的大烧杯中，使烧杯中水高于植物体2-3厘米。
放在黑暗处一天，使黑藻或金鱼藻体内的机物消耗掉。
把此装置放在聚光灯下，很快有气泡从切口中冒出。
把此装置放在距光源300cm地方（控制各烧杯中的水温一致），各烧杯中放入碳酸氢钠量分别从0依次增加一些，并用玻璃棒搅拌一下。
每个烧杯都每隔一定的时间计数排出的气泡数。

探究观察气孔运动及估测气孔数量

【实验目的】学习观察气孔运动和估测气孔数量的技术和方法

【实验原理】

用透明直尺与显微镜测量气孔数量的方法：

1、微米是一毫米的一千分之一。用符号表示微米就是 。

2、可以通过将微观物体的大小与圆形视野的大小做比较而估计出微观物体的大小。要确定视野的大小,可以在载物台上放一把透明的直尺,用低倍物镜获得尺子上分格的清晰图像。小心移动尺子使它有刻度的一边通过视野的正中心，并数在你的视野中所看到的分格的数目。尺子上刻度将显示得相当宽,l 是从一个刻度的中心到另一个刻度的中心的距离。用 记录你的显微镜中低倍物镜的视野直径。

3、计算高倍物镜的视野直径是多少毫米,使用下面的等式：

高倍物镜的放大倍数/低倍物镜的放大倍数=A

低倍物镜的视野直径/A=高倍物镜的视野直径

例如,如果你的低倍物镜的放大倍数是12X，而你的高倍物镜的放大倍数是48X,则A=4。若低倍物镜的视野直径是l.6mm,则高倍物境的视野直径是1.6mm/4,或0.4mm。

【实验材料和用具】

显微镜、透明直尺（最小刻度为1mm）、载玻片、盖玻片、镊子、解剖针、清水、滴管等；吸水纸、50%甘油、不同种的植物叶片等。

【实验步骤】

一、观察气孔的运动

实验前把植物放在光线充足及比较湿润的地方，以便使用时气孔更好地张开。撕下叶子的下表皮，放在载玻片上的清水中，展平后盖上盖玻片。然后在显微镜下观察正常状态的气孔。

找到清晰的开放着的气孔物像后，在盖玻片的一侧滴加2-3滴50%的甘油，同时在盖玻片的另一侧用吸水纸吸，同时在显微镜下观察。此时可以观察保卫细胞开始发生质壁分离现象，气孔也随之关闭了。

10-15分种后，由于甘油可透过保卫细胞的原生质层而进入液泡，从而导致保卫细胞发生质壁分离复原现象，这时会发现气孔又随之张开了。

在盖玻片的一侧滴加2-3滴清水，同时在盖玻片的另一侧用吸水纸吸，同时在显微镜下观察。此时可以观察到由于保卫细胞大量吸水而导致气孔张得更大了。

二、估测叶片气孔的数量

1、请用自己组的设计方案，或者用参考的设计方案来研究：

（1）同种植物单位面积叶片上、下表皮气孔数量有何差异？

（2）不同植物单位面积叶片上的气孔数量差异如何？

2、一些提示：

临时装片的制作方法要点：滴清水、撕叶片表皮（只要透明部分）、展平、盖盖玻片（注意防气泡）、观察（注意显微镜的正确使用）。

3、实验步骤

（1）拿起叶片,使下表面朝上,以一定角度撕取一部分下表皮。撕下的应是伸到叶片绿色部分以外的、窄而无色的边缘部分。

（2）把表皮放在载玻片上,用解剖刀切成小块,滴加一滴清水,盖上盖玻片,勿使表皮干燥。

（3）在低倍境下找到一些气孔。换到高倍镜下观察。

（4）在高倍镜下,数出下表皮5个不同区域中的气孔数目。计算每 叶表皮上的平均气孔数目(方法见前面的实验原理部分)。

（5）用同样的方法对同一叶片的上表皮上的气扎进行计数,尽可能现察多种类型的叶。比较每类叶的上、下表皮上的每 的气孔教目。

4、测量记录：

5、讨论：

（1）叶片上表皮不同区域每平方毫米的气孔数目有何不同？叶片下表皮不同区域的气孔数目有何不同？叶片上表皮与下表皮相比，气孔数目有何不同？在你得出结论前，必须做出什么假设？

（2）不同的植物叶片上表皮或下表皮气孔数目及分布有何差异？教学建议

教材分析
因为光合作用在绿色植物的新陈代谢以及整个生态系统的物质循环和能量流动中，具有十分重要的意义，所以本节是本章的重点内容之一。教材这一节主要讲述了光合作用的发现过程、叶绿体和其中的色素（并且安排了叶绿体中色素的提取和分离的学生实验）、光合作用的过程、光合作用的重要意义以及植物栽培与光能的合理利用。义务教育初中生物教材已经讲述了光合作用的基础知识，安排了绿叶在光下制造淀粉的实验。本节在此基础上，更加深入地从产物和场所等方面讲述了光合作用发现过程中的几个著名的实验；讲述叶绿体和其中的色素、让学生学会提取和分离叶绿体色素。
一、教材首先向学生展示了人类研究光合作用这种地球上最重要的生理过程的艰苦历程，同时介绍了在研究光合作用过程中的几个著名实验，如：1771年，英国科学家普利斯特利证明植物可以更新空气实验；1864年，德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生淀粉的实验；1880年，德国科学家恩吉尔曼证明叶绿体是进行光合作用的场所，并从叶绿体放氧的实验；20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究证明光合作用释放的氧气全部来自水的实验。介绍这些实验的目的是使学生懂得实验是探究生物科学的基本方法，从而培养学生实事求是的科学态度、不断探求新知识的创新精神。
二、叶绿体中的色素是本节的重点，实验是本节的难点。
学生必须在搞清楚叶绿体中色素的种类及其吸收光谱，基粒片层结构的垛叠形式、色素在片层上的分布、基粒和基质的关系基础上，才有可能深刻理解光合作用的光反应和暗反应及其相互关系。
教材在介绍叶绿体中的色素时，设计了一个学生实验，即《叶绿体中色素的提取和分离》，使学生易于对叶绿体色素有一个感性认识。本实验可以在讲授完叶绿体色素后作为验证实验处理，也可用于叶绿体色素的探究实验；另外教材中叶绿体中各色素的吸收光谱也可作为课上学生讨论叶绿体色素生理作用的探究课题处理。
三、教材中光合作用的过程是本节的重点内容，也是本节的难点。

1、其中光合作用的总反应式，即

概括出了光合作用的场所、条件、原料、产物及氧气的来源，但是，该反应式不足以表示光合作用的具体过程。因此，教材以图解的形式简明扼要地介绍了光合作用的两个重要过程，即光反应和暗反应。
2、光反应阶段
教材中光反应阶段可概括为光反应场所和光反应过程两个方面。
（1）光反应场所：叶绿体基粒片层结构的薄膜（类囊体）上进行。
（2）光反应过程：光反应的本质是由可见光引起的光化学反应，可分为两方面内容：
①水的光解反应：通过光合色素对光能的吸收、传递，在其中部分光能作用下把水分解为氢和氧，氧原子结合形成氧气释放出去，氢与NADP结合形成NADPH，用[H]表示，叫做还原性氢，作为还原剂参与暗反应。
②ATP的合成反应：另一部分光能由光合色素吸收、传递的光能转移给ADP，结合一个磷酸形成ATP，也就将光能转变成活跃的化学能储存在高能磷酸键上。
3、暗反应阶段
教材中暗反应阶段也可概括为暗反应场所和暗合应过程两个方面。
（1）暗反应场所：叶绿体基质中进行。
（2）暗反应过程：暗反应实际上是一个由多种酶的催化才能完成的酶促反应，光对暗反应没有影响。主要包括三个步骤：
①二氧化碳的固定：一个二氧化碳分子与一个五碳化合物分子结合形成两个三碳化合物分子，这个反应的作用在于使反应活性不高的二氧化碳分子活化。
②三碳化合物的还原：在有关酶的催化下，一些三碳化合物接受光反应产生的ATP分解时释放的能量并被光反应产生的[H]还原，经一系列复杂的变化，形成糖类，一部分氨基酸和脂肪也是由光合作用直接产生的。
③五碳化合物的再生：另一些三碳化合物则经复杂的变化，又重新生成五碳化合物，从而使暗反应阶段的化学反应不断地进行下去。
4、教材中光合作用的意义可从以下几个方面归纳：光合作用是生物界有机物的来源； 光合作用是生物生命活动所需要能量的来源；光合作用可调节大气中氧气和二氧化碳的含量；光合作用在生物的进化具有重要作用，即：使无氧呼吸进化为有氧呼吸成为可能，同时为水生生物进化到陆生生物创造了条件。
教材在最后总结道：“光合作用是生物界最基本的能量和物质代谢”，充分概括光合作用在生态系统中的地位。
5、植物栽培与光能的合理利用是教材的选学内容，其目的是使学生意识到科学、技术、社会（STS）的理念，这部分内容易于调动起学生的讨论热情。

教法建议
1、引言
因为与光合作用相关的问题涉及面非常广泛，尤其是一些广为人们关注的话题，所以本节可引入的话题很多，如可从全世界面临的一些生态危机，如粮食、化石能源、环境污染等，或从花卉、农作物、果蔬的栽培方法或增产的措施；或从一些自然灾害，蝗灾、沙尘暴等入手；或动物、植物的同化作用区别等等方面切入光合作用的。这样的引入方式，可有意识地培养学生的社会责任感，也可较好地体现科学、技术、社会的教育的精神。
2、光合作用的发现 
这部分的教学要特别重视，这不仅仅是进行科学史的教育，学生可从科学家二百多年的研究历程体会到科学发现的艰难；同时还能感受到科学研究方法的重要；实验设计的巧妙，如1880年德国科学家恩吉尔曼证明叶绿体是进行光合作用的场所，并从叶绿体放氧的实验；以及新技术、新理论的发现和综合应用在科学发现中的重要作用，再一次体验科学、技术、社会的理念。例如，没有核科学的进展，就不会有放射性同位素示技术，也就不会有美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究证明光合作用释放的氧气全部来自水的实验。
3、引导学生讨论叶绿体中的光合色素及其生理功能时，《实验八 叶绿体中色素的提取和分离》可以在讲授完光合色素后作为验证实验处理，也可用于光合色素的探究实验，这样做不但可使学生学会有关方法，激发学生学习生物学的兴趣，还可加深对这部分知识的认识，同时训练其实验探究能力；在引导学生讨论叶绿体中各色素的吸收光谱时，教材上的光合色素吸收光谱曲线可作为课本探究的素材，以训练学生分析曲线的能力。
4、光合作用过程的的教学是本节的核心内容。教学时可从光合作用的总反应式入手，或从与初中阶段的光合作用总反应式的比较入手，可采用老师讲授，或学生讨论，或学生根据总反应式提出光合作用氧来源假设，即水中的氧是来源于水还是二氧化碳，还是共同来源于二者，条件好的班还可让学生想办法证明这些假设，以训练学生的实验设计能力。通过总反应式的分析，应使学生明确光合作用氧来源这一关键问题。
在学生理解了光合作用总反应式的基础上，使学生明确另一个重要观点，即光合作用是非常复杂的多步反应，总反应式不能表示光合作用具体的进行历程，这样很自然地就引入了光合作用的光反应和暗反应的过程的学习。
光合作用光反应与暗反应教学时，因为都是较为枯燥的化学反应过程，且又无法在实验中让学生看到这些变化，可采取图解、表解或多媒体动画的方式展示给学生，这样学生一是乐于接受，二是学生能“亲眼看到”物质的微观化学变化，也降低了理解这部分知识内容的难度。还应引导学生讨论光合作用的光反应与暗反应之间的区别和联系，尤其是二者的联系应多加注意。
时间允许的话，还可引导学生讨论影响光合作用的因素，进而讨论“如何提高光合效率的途径”，“采取哪些措施提高农业产量？”等问题，使学生体会到学习生物学理论的实际价值，强化学生学以致用、理论联系的理念。
5、进行光合作用的意义的教学时，可以在课前自己收集或让学生收集诸如当今世界面临的粮食、化石能源、环境污染、生物多样性受到破坏等资料，课上选择几个典型的事例，围绕光合作用的生态意义这个中心，引发学生的思考和讨论，使学生切实体会到“光合作用是生物界最基本的能量和物质代谢”。
6、植物栽培与光能的合理利用的教学，可以综合性讨论题的形式，比如：学生能利用光合作用原理，提出在农业生产中提高作物产量的具体措施吗？这样的问题容量使学生有更大的想象和思维的空间，也易于在高中学生中展开讨论。

教学设计方案

【课题】  第三节 光合作用

【教学重点】光合作用的发现过程；叶绿体中色素的种类；颜色及其吸收的光谱；光合色素的提取方法及其在滤纸上的分布；光合作用的概念、实质、总反应式、光反应、暗反应的具体过程；光反应与暗反应的区别与联系及光合作用的意义；植物栽培与合理利用光能的关系。

【教学难点 】光合色素的提取方法及其在滤纸上的分布；光反应与暗反应的区别与联系及光合作用的意义

【课时安排】2课时

【教学手段】板图、挂图、多媒体课件、实验

【教学过程 】

第一课时

1、引言

本节可引入的话题很多，如：

①可从全世界面临的一些生态危机，如粮食、化石能源、环境污染等入手；

②或从花卉、农作物、果蔬的栽培方法或增产的措施入手；

③或从一些自然灾害，蝗灾、沙尘暴等入手；

④或动物、植物的同化作用区别等等方面切入光合作用；

⑤还可通过教材提供的光合作用的发现所列举的几个著名实验为切入点进入光合作用的学习，其中较易作为切入点的实验有：德国科学家萨克斯成功地证明了绿色叶片在光合作用中产生淀粉的实验（学生在初中就做过）；德国科学家恩吉尔曼证明叶绿体是进行光合作用场所，且氧由叶绿体释放出来的实验；20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究证明光合作用释放的氧气全部来自水的实验。

教师应特别重视光合作用发现这部分内容的教学，因为通过分析科学家对光合作用的研究历程，学生可以不仅了解到放射性元素示踪技术在生物学研究中的重要作用，从中也可以深切体会到技术的发现和应用，特别是物理、化学技术的使用对生物学起到的推动作用，因此有人说“技术是人类延长了的手臂”。

2、叶绿体及其光合色素

用板图或挂图显示出叶绿体结构模式图，提问复习叶绿体的亚显微结构，教师应适时指出，光合作用所以能在叶绿体中进行一是由于其中含有催化光合作用的酶系，这些酶分布在叶绿体的基质中和片层的薄膜上；二是在基粒片层的薄膜上，有吸收转化光能的色素，这样就引出了叶绿体上的光合色素这一教学内容。

（1）学生做《实验八  叶绿体中色素的提取和分离》

可作为探究实验，也可作为验证实验，但实验过程都应让学生自己看书总结，之后引导学生讨论下面的问题：

①“想要做好《叶绿体中色素的提取和分离》实验，学生应注意哪些问题？

这个实验是高中生物学实验难度较大的一个，涉及的药品多，实验原理复杂，实验操作也较烦琐，而且实验现象也不是很明显。如何才能顺利地完成这个实验呢？下面就这个实验要注意的问题做一些说明。

提取光合色素过程中，关键是速度。提取光合色素过程中，因为光合色素都是脂溶性的，因此用丙酮这种有机溶剂作为提取液，因为丙酮易挥发且有一定毒性，因此提取过程要速度要快，同时提取液要用胶塞塞好，以防止其挥发；利用二氧化硅硬度极大的特点，其粉末可增加研磨时磨擦力，加快研磨的速度；又因为叶绿素容易破坏，因此需要保护，而碳酸钙的作用是防止叶绿素被破坏；把绿叶剪碎的目的也是为了加快研磨速度。

划滤液细线是本实验的结果明显清晰的关键。滤液细线必须待第一次完全干燥后才能划第二遍，重复次数可多一些，滤液细线要齐、细、颜色深，其中齐更重要一些。

用纸层析法分离色素时，特别要注意滤液细线一定要处于层析液的上面，否则光合色素会溶解于层析液中，而不会沿层析液向上扩散、分离，这会使实验效果极差，甚至不发生分离，导致实验无效；另外，层析液是石油醚、丙酮、苯等有机溶剂的混合液，具有挥发性且有毒，要注意密闭。

正常的实验现象从上到下应为：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素（a）、叶绿素（b），一般可看到下面三种色素，最上面的胡萝卜素如果操作不适当效果可能不很明显。

还有这个实验过程用了有毒的有机药品，因此实验后要用肥皂把手洗干净。

在学生观察的基础上，教师总结光合色素的种类、色素颜色、色素的吸收光谱及在滤纸条分布。

②学生实验结束后，教师可给学生演示叶绿体的色素吸收光谱的现象。方法是：用红、橙黄、绿、蓝紫色的薄膜，分别遮住同一光源。把盛有叶绿体的色素提取液的试管，分别放在红、橙黄、绿、蓝紫色光前、让学生观察这些光透过色素提取液的情况。可明显地看到红和蓝紫色光透过的较少（暗），橙黄和绿色光透过的较多（亮）。引导学生分析这些现象，得出叶绿体中的色素，主要吸收红光和蓝紫光。在此基础上，出示教材中的光合色素吸收光谱曲线，引导学生分析曲线含义，总结光合色素吸收光波的不同特点。

③教师还可引导学生进一步分析叶绿体结构特点与其光合作用功能相适应的特点，例如：与光合作用有关的各种酶集中分布于叶绿体中，有利于光合反应高效地进行；再如，叶绿体内的片层薄膜，垛叠成基粒，每个基粒由10~100个片层结构组成，这样的结构可增大叶绿体内的膜表面，扩大色素的附着面，有利于提高光能的利用效率

（2）有条件的学校或班级还可引导学生对色素、光合色素有关的问题做较为深入的讨论，比如可讨论下面几个问题：

①学生知道我们平常吃的韭黄和蒜黄是怎么培育出来的吗？

这个问题涉及到了植物叶绿素合成时的条件问题。

叶绿素是光合色素中最重要的一类色素。绿色植物的叶绿体中有四种色素，绿色植物只在光下才能合成叶绿素，这样学生已经知道这个问题的答案了。韭黄、蒜黄是在黑暗条件下培育出来的，因为植物此时不能合成叶绿素，只能长成黄化苗，而黄化苗的薄壁细胞比较多，所以吃起来比较嫩，口感比韭菜、蒜苗好一些。但要注意，植物不能长期处于无光条件下，这个道理学生应该是明白的。

叶绿素的形成除了有光照之外，还与什么因素有关呢？叶绿素是一种较复杂有机化合物，其中心存在一个镁离子，因此叶绿素的形成还与镁这种矿质元素有关，没有镁，叶绿素也是形成不了的。

②如果土壤短期缺镁，植物的叶片会出现什么现象呢？

可给学生适当的提示，镁与叶绿素是以不稳定化合物的形式存在的。学生可以想一想我们在植物矿质代谢中学习的内容，还记得吗？有两类矿质元素可以移动，一是像氮、磷、钾这样以离子态运输的矿质元素，还有一就是像镁这样与不稳定化合态存在的矿质元素；另一类矿质元素不能自由地在植物体内移动，如钙、铁这样以稳定难溶的状态存在的化合物。能移动的矿质元素才能被重复利用，而且这些矿质元素一般都运输到植物体生长比较活跃的地方，如茎尖、芽尖、幼叶等处。因此土壤中短期缺乏镁这种可移动的离子时，整个植物体中的叶片受损伤的程度是不一样的，此时老叶先受损变黄，而幼叶暂时不会受到缺镁的损伤，依然鲜绿。反之，如果土壤中缺乏的是钙、铁这些不能移动的离子，植物体首先受损伤的则是新叶。

③浅海中自上而下为什么会出现绿藻、褐藻、红藻等藻类植物的分层分布现象？

这也是一个和光有关的生物学问题。

我们平常看到的物体的颜色实际上是这个物体反射的光，如学生看到叶片是绿色，说明叶片反射绿光，而吸收了其它色光；学生看到一个物体是白色的，说明这个物体不吸收任何光，并全部反射回来；学生看到一个物体是黑色的，说明这个物体把所有光都吸收了，没有反射任何光。这是理解这个问题的关键。通过上面的分析学生可能已经知道，绿藻反射了绿光；褐藻反射了黄光，而红藻反射了红光。

绿藻中含有叶绿素等光合色素，红藻中有藻红蛋白（藻红素）和类胡萝卜素等光合色素。图1是太阳光的光谱示意图；图2中A是藻红蛋白的吸收光谱示意图。

通过学生所学的物理学知识，知道光子能量E=hυ，光速c =λυ， 则：υ=c/λ，从而E=（h c）/λ，即波长越短，光子的能量越高。由此可知，水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即水深层的光线相对富含短波长的光。

所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层；含藻红蛋白和类胡萝卜素，吸收由蓝紫光和绿色光较多的红藻分布于海水深的地方。这是植物在演化过程中，对于深水中光谱成分发生变化的一种生理适应。