1. 全球暖化教學模組─生物篇-教師手冊
65
(三) 子活動 3 植物的光合作用教學示例
活動目標
一、藉由實驗驗證植物行光合作用可呼出氧氣。
二、比較植物的不同部位（花、葉）的光合作用情形。
三、經由實作熟練科學方法。
四、了解植物植物與全球暖化的關係。
活動準備
一、配置 BTB 液（請參考實驗指導）
二、教師可先準備實驗活動所需的器材，如：燒杯、錐形瓶、燒杯、量筒、錐形瓶、膠帶、鋁箔
紙、BTB 液、植物（水蘊草、翠蘆麗、酢漿草……等）；或指導學生收集身邊可取得的器材（如
玻璃瓶等）取代。
三、若以「分組教學」方式進行時，須先進行學生的分組。
使用說明與注意事項
一、本活動所需之先備知識如「光合作用」、「氧氣、二氧化碳的特性」等，可經由閱讀「知識加
油站──光合作用篇」獲得補充。
二、本活動有關實驗設計及實驗步驟，有「實驗活動指導」可供參考，教師可決定此手冊是否印
製給學生。
三、建議本活動搭配子活動 2（生物的呼吸作用）進行，若學生已進行子活動 2，知道 BTB 液變
色情形，則可不必再重複此部分的教學。
四、本活動因操縱變因的處理方式，而出現三種不同版本的實驗設計，每個版本有 AB 二種版本
的活動記錄（A 版為指導式，提供所有實驗步驟。B 版為半開放式，教師寫出實驗步驟，但
留下關鍵處的空格，讓學生以填充方式寫出實驗步驟）及一種完全由學生自己設計書寫實驗
步驟的活動記錄──開放式（C 版），教師可視實際需求選用。
教學示例
教學活動流程 説明
【協助學生確定問題】
師：我們常說「植物可以吸收二氧化碳」、「植物是
地球的空氣清淨機」，我們要如何證實光合作用可
以吸收二氧化碳？如何算出植物吸收二氧化碳的
量或速率？請同學參考知識加油站，及活動 2（生
物的呼吸作用），討論以下問題
1. 如何利用 BTB 液來檢測植物進行光作用所減少
的二氧化碳或增加的氧氣？
2. 改變哪些因素可以讓植物無法進行光合作用？
3. 使用哪些植物作材料（水生或陸生）？
4. 不同種植物吸收二氧化碳速率是否不同？
5. 植物不同的部位（葉和花）是否都能吸收二氧
化碳？
1. 整株植物在實驗操作上較困難，可以
引導學生取新鮮葉片、花等，也有相
同的效果！
2. 一次可多做幾種植物比較光合速率的
差異。

2. 全球暖化教學模組─生物篇-教師手冊
66
【協助學生獲取資料】
1. 請同學參考知識加油站中──光合作用單元
2. 和學生進行實驗原理探討：
(1) 「BTB 的變色情形」及「植物呼出的氣體」。
(2) 引導學生做出推論以進行實驗設計。
※實驗設計：
一、假設與預測：
此研究的假設與預測是：
1. 「若有光合作用發生，則會使黃色 BTB 液變成
藍色」。
二、確定變因：
1. 操縱變因與應變變因分別是什麼？如何操作？
操縱變因可能是有無光照或有無植物葉片，可
以有不同的設計方式。如：
A：植物葉片、照光 / 無植物葉片、照光（此
方式較簡單，只要選定植物種類，另設一個
沒有植物的空白組做對照即可）
B：植物葉片、照光 / 植物葉片、不照光（此
方式每一種葉片都須加一個不照光的組做
對照）
C：植物葉片、花（或果實、種子、根、莖）、
照光 / 葉片、不照光（此為綜合的做法，
即選定各種植物葉片、花、果實等為實驗
組，再加葉片不照光組做為對照）
2. 控制變因：以上實驗設計中，除了操縱變因外，
實驗組與對照組需維持相同處置的變因，如 A
組中溫度、瓶子的大小、瓶內水的量…等皆須
維持相同稱為控制變因。
3. 應變變因：觀察記錄 BTB 液變色的時間、情形。
記錄方式：紀錄變色情形（文字+拍照），變色
的時間。最好鼓勵學生採取 2 種以上的記錄方
法，能加以量化則更好。
三、實驗設計與步驟
1. 老師先示範一種植物（如酢漿草）的實驗裝置，
請同學依這種方法設計其他材料及對照組。
2. 因操縱變因的操作方式不同，而可能有不同的
實驗組對照組（如上述的 A、B、C）。
3. 教師可參看實驗指導中的實驗裝置及步驟，決
定指導的程度。
1. 實驗原理探討部分可經由學生閱讀或
教師講解或師生討論的方式來學習，
BTB的變色情形可以用示範實驗方式
進行。若學生已做過子活動 2 生物的
呼吸，用 BTB 液測呼氣的活動，則此
步驟可跳過！
2. 引導學生作出：「如果瓶中有進行光合
作用，則會使黃色 BTB 液變成藍色」
的假設。
3. 做出假設及預測，是科學方法中很重
要的一步，探究時是根據假設設計實
驗及決定要測量及記錄的項目方式，
所以不應忽略此步驟。
4. 實作能增進「科學方法」和「過程技
能」等能力，避免只是讓學生按照老
師設計好的方式進行操作。
5. 實驗設計大約可分為三類（參看實驗
指導手冊），教師可視情形決定哪一種
版本或加以改變！
6. 學生實驗設計的能力較不足，教師可
以先示範（如先示範一個實驗組的裝
置情形）或做初步規畫，再教導學生
進行細部的改變。
7. 關於實驗步驟可依學生程度、時間
等，決定使用不同策略，如 A：由教
師提供學生操作，B：老師可列出實
驗步驟，讓學生填寫其中的空格，C：
完全開放由學生自行寫出。
8. 討論及進行實驗操作約須一節課時
間，所以之後的觀察、記錄須利用課
後時間進行。
9. 多久記錄一次必須看當時的日照而
定，若日照充足可能在半小時內即變
色，否則可能需 2-3 小時。
10. 若學生程度不足或時間不夠，老師可
以直接將紀錄表格設計成活動記錄
單的一部分供學生填寫。

3. 全球暖化教學模組─生物篇-教師手冊
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4. 實驗中應注意事項：
(1) 容器以錐形瓶較佳（試管的空間較小，葉片
不易展開，受光面積不足），內裝的 BTB 液
約 75 mL（太少時不易看出顏色變化）。
(2) 植物的選擇──最好包含有水生、陸生，陸
生植物以校園身邊易取得為佳。綜合版──
多加了植物的花或果實等，花、果實和葉子
最好來自同一種植物。
(3) 實驗裝置最好放在窗臺，避免強烈日曬也不
要太靠近日光燈，因溫度過高時，二氧化碳
的溶解量會降低，影響實驗結果。
四、實驗操作
指導學生依實驗設計進行實驗裝置，當學生在器材
取得有困難時老師可加以協助！
五、紀錄
師：請同學討論以下事情
1. 要記錄什麼項目？用什麼方式記錄（文字或照
相…等）？
2. 多久記錄一次？
3. 讓學生自行設計表格以方便記錄
【鼓勵學生提出想法】
教師鼓勵學生，依據實驗結果討論以下問題
1 實驗中哪些設計為對照組？
2. 實驗結果是否支持假設？
3. 根據實驗結果可以做出何種推論？
4. 本實驗可以如何改進？
5. 如果在甲～戊的水中分別加入數隻螺，你推測
會有何改變？
6. 如果將甲～戊放置在黑暗中（夜晚不照光），推
測會有何改變？
7. 放置花、果實或種子的意義為何？
8. 根據實驗結果推論：植物與全球暖化間的可能
關連是什麼？
1. 討論的問題可依據上課情形選擇其中
幾題，不一定全部題目都要進行討論。
【激勵學生推廣應用】
教師鼓勵學生，討論以下問題
1. 如何算出哪一種植物「吸收二氧化碳的能力最
好」？（二氧化碳的定量問題）
2. 如何利用植物的光合作用，設計一個不需要打
氣的水族箱？
3. 實驗裝置若隔夜（放在黑暗中）會有什麼改變？
1. 若進一步進行科展或深入探究時，可
利用酸鹼滴定法或光電比色計來定量
二氧化碳的吸收速率！

4. 全球暖化教學模組─生物篇-教師手冊
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子活動 3 教師用附檔 3-1「植物的光合作用」實驗指導手冊
壹、BTB 液的配製
一、BTB 酸鹼指示劑是「溴瑞香草酚藍（Bromothymol Blue）試劑」的簡稱，分子式 C27H28Br2O5S，
分子量 624.38。
二、別名：「溴麝香草酚蘭」試劑，溴麝香草酚藍，溴百里香酚蘭；3,3’一二溴麝香草酚磺酰酞，
3,3’-Dibromothymothymolsulfonphthalein。
三、BTB 酸鹼指示劑中性時是綠色的，遇到鹼性溶液會形成藍色溶液，遇到酸性溶液會形成黃色
溶液。
四、調配方法
一般 BTB 指示劑的濃度為 0.1 %，故可取 0.1 克的 BTB 粉末，溶於約 50 %的 100 mL 酒
精中即可。或先將其溶於酒精中，再加水至 100 mL。此時的 BTB 溶液為橘黃色的，須用濃
度 1 M 的氫氧化鈉（NaOH）來調配，使其顏色變成草綠色即可。
貳、實驗指導
一、實驗原理
1. BTB 液的變色情形
(1) BTB 液是「溴瑞香草酚藍（Bromothymol Blue）」的簡稱，常被作為酸鹼指示劑，它在中性
環境中呈藍綠色，遇到鹼性會呈藍色，遇到酸性會呈黃色。另外當 BTB 液遇氧氣則因氧化
作用而呈藍色。
(2) 二氧化碳可溶於水中，使溶液呈現酸性。
向 BTB 液中呼氣，BTB 液呈黃色 向 BTB 液中打入空氣，BTB 液呈藍色
2. 植物呼出的氣體
植物呼出的氣體以氧氣或二氧化碳為主，光合作用產生氧氣，呼吸作用則產生二氧化碳。
當植物只進行呼吸作用而無光合作用時，呼出的氣體以二氧化碳較多；當植物同時進行光合與
呼吸作用時，則呼出的氣體以氧氣為主。
3. 根據 BTB 液變色的情形及植物呼出的氣體，可以做出推論：「若植物在光合作用的條件下，可以
使 BTB 液變成藍色，則說明光合作用呼出氧氣」；「若植物在缺少光合作用的條件下，可以使 BTB
液變成黃色，則說明呼吸作用呼出二氧化碳」。

5. 全球暖化教學模組─生物篇-教師手冊
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二、假設及變因
1. 假設及預測：「若有光合作用發生，則會使黃色 BTB 液變藍色。」
2. 操縱變因：植物能不能行光合作用，操縱的方法包括：
A：植物葉片、照光 / 植物葉片、不照光。
B：植物葉片、照光 / 無植物葉片、照光
C：植物葉片、花（或果實、種子、根、莖）、照光 / 葉片＋不照光
3. 操縱變因列表
A：
編號 甲 乙 丙 其他
功能 實驗組 實驗組 對照組
操縱變因
（有無葉片）
水蘊草 酢漿草 無植物
BTB 液（75 mL） 黃色 黃色 黃色
照光 有 有 有
B：
編號 甲 乙 丙 丁 戊 己 其他
功能 實驗組 對照組 實驗組 對照組 實驗組 對照組
操縱變因
（有無照光）
水蘊草 水蘊草 酢漿草 酢漿草 無植物 無植物
BTB 液（75 mL） 黃色 黃色 黃色 黃色 黃色 黃色
照光 有 無 有 無 有 無
C：
編號 甲 乙 丙 丁 戊 其他
功能 實驗組 實驗組 實驗組 對照組 對照組
操縱變因
（有無光合作用）
水蘊草 植物葉 植物花 植物葉 無植物
BTB 液（75 mL） 黃色 黃色 黃色 黃色 黃色
照光 有 有 有 無 有
三、器材
1. 器材：燒杯、量筒、錐形瓶、膠帶、鋁箔紙、BTB 液、植物（水蘊草、翠蘆麗、酢漿草…等）
2. 使用說明：
(1) 容器以錐形瓶較佳（試管的空間較小，葉片不易展開，受光面積不足），內裝的 BTB 液約
75 mL（太少時不易看出顏色變化）。
(2) 學生也可以收集透明的牛奶瓶、飲料瓶來使用（約 250 mL、透明、廣口為佳）
(3) 植物的選擇──最好包含有水生、陸生，陸生植物以校園身邊易取得為佳。綜合版──多
加了植物的花或果實等，花、果實和葉子最好來自同一種植物。

6. 全球暖化教學模組─生物篇-教師手冊
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四、實驗步驟
※綜合版的做法（以下作法僅供參考，請依各別的設計選擇適當材料及作法）：
1. 取大燒杯裝自來水 1000mL，滴入 1mL BTB 液。
2. 用吸管將呼氣吹入上述燒杯中，直到 BTB 液變（ 黃 ）色。
黃色（有二氧化碳）和藍色（有氧氣）
的 BTB 液
3. 將黃色 BTB 液分裝到 5 個 125 mL 的錐形瓶中（每瓶 75 mL），貼標籤甲～戊
4. 在甲瓶中裝入水蘊草，在乙～丁瓶中以懸掛方式（以線綁住葉柄，用膠帶貼在瓶子邊緣），裝入
實驗用的葉片或花；乙瓶裝入植物葉片，丙瓶裝入植物的花，丁瓶裝入植物葉片，而戊則不加
植物。5 組皆用膠布將瓶口密封。丁瓶另用鋁箔紙包住。
五組裝置
5. 將所有裝置放在陽光下（最好放在陽台上），或放在日光燈下（避免太靠近而使溫度過高）
6. 每隔（10 或 45）分鐘紀錄顏色變化直到變為（ 藍 ）色
五、紀錄與結果
1. 紀錄表格──以文字、圖片紀錄 BTB 液顏色的變化情形，如：
甲= 乙= 丙= 丁= 戊=
第（ ）分鐘

7. 全球暖化教學模組─生物篇-教師手冊
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第（ ）分鐘
第（ ）分鐘
（依實際實驗結果記錄，甲、乙組約 1～3 小時內可出現藍色）
照光後約 1 小時
照光後約 1.5 小時（鋁箔紙撕下以方便照相）
照光後約 2 小時
六、問題討論（請選擇適當的題目及題數）
1. 實驗中哪些設計為對照組？
2. 實驗結果是否支持假設？
3. 根據實驗結果可以做出何種推論？

8. 全球暖化教學模組─生物篇-教師手冊
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4. 本實驗可以如何改進？
5. 如果在甲～戊的水中分別加入數隻螺，你推測會有何改變？
6. 如果將甲～戊放置在黑暗中（夜晚不照光），推測會有何改變？
7. 放置花、果實或種子的意義為何？
8. 根據實驗結果推論：植物與全球暖化間的可能關連是什麼？

9. 全球暖化教學模組─生物篇-教師手冊
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子活動 3 教師用附檔 3-4「植物的光合作用」活動記錄單（綜合教用版）
一、活動目的
1. 經由實驗驗證植物進行光合作用可產生氧氣，若無光合作用則產生二氧化碳。
2. 能分辨實驗中的各種變因。
3. 能設計實驗中的實驗組與對照組。
4. 能熟練實驗操作的技巧。
二、實驗原理
1. BTB 液的變色情形
(1) BTB 液是「溴瑞香草酚藍（Bromothymol Blue）」的簡稱，常被作為酸鹼指示劑，它在中性
環境中呈藍綠色，遇到鹼性會呈藍色，遇到酸性會呈黃色。另外當 BTB 液遇氧氣則因氧化
作用而呈藍色。
(2) 二氧化碳可溶於水中，使溶液呈現酸性。
向 BTB 液中呼氣，BTB 液呈黃色 向 BTB 液中打入空氣，BTB 液呈藍色
2. 植物呼出的氣體
植物呼出的氣體以氧氣或二氧化碳為主，光合作用產生氧氣，呼吸作用則產生二氧化碳。
當植物只進行呼吸作用而無光合作用時，呼出的氣體以二氧化碳較多；當植物同時進行光合與
呼吸作用時，則呼出的氣體以氧氣為主。
3. 根據 BTB 液變色的情形及植物呼出的氣體，可以做出推論：「若植物在光合作用的條件下，可以
使 BTB 液變成藍色，則說明光合作用呼出氧氣」；「若植物在缺少光合作用的條件下，可以使 BTB
液變成黃色，則說明呼吸作用呼出二氧化碳」。
4. 請和同學討論後，寫下這次探究的假設與預測（如果……則……）：
答：如果有進行光合作用，則會使黃綠色 BTB 液變成藍色，無光合作用則黃綠色 BTB 液變黃
色。
三、實驗設計
1. 材料：葉片數種
2. 器材：燒杯、量筒、錐形瓶、膠帶、鋁箔紙、BTB 液、植物（水蘊草、翠蘆麗、酢漿草…等）
3. 變因：
(1) 操縱變因及操作方式：有無光合作用

10. 全球暖化教學模組─生物篇-教師手冊
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(2) 應變變因及操作方式：觀察記錄 BTB 液的變色情形
(3) 控制變因：水量、溫度、BTB 液濃度、二氧化碳量……
4. 實驗步驟：根據討論結果填寫以下步驟中的空格
(1) 取大燒杯裝自來水 1000 mL，滴入 1 mL BTB 液。
(2) 用吸管將呼氣吹入上述燒杯中，直到 BTB 液變（ 黃 ）色。
(3) 將黃色 BTB 液分裝至 5 個 125 mL 的錐形瓶中（每瓶 75 mL），貼標籤甲～戊。
(4) 在甲瓶中裝入水蘊草，在乙～丁瓶中以懸掛方式（以線綁住葉柄，用膠帶貼在瓶子邊緣），
裝入實驗用的葉片或花；乙瓶裝入植物葉片，丙瓶裝入植物的花，丁瓶裝入植物葉片，而
戊則不加植物。
(5) 將 5 組皆用膠布將瓶口密封。丁瓶另用鋁箔紙包住。
(6) 實驗組與對照組表格
編號 甲 乙 丙 丁 戊
功能 實驗組 實驗組 實驗組 對照組 對照組
操縱變因
有無光合作用
水蘊草 植物葉 植物花 植物葉 無植物
BTB 液（75 mL） 黃色 黃色 黃色 黃色 黃色
照光 有 有 有 無 有
（依實際實驗結果記錄，甲、乙組約 1～3 小時內可出現藍色）
四、紀錄與結果
1. 紀錄表格──記錄 BTB 液的顏色
甲 乙 丙 丁 戊
第（ ）分鐘
第（ ）分鐘
第（ ）分鐘
五、問題討論
1. 實驗結果是否支持假設？
答：有植物的組約 1～3 小時內可出現藍色，故支持假設。
2. 根據實驗結果可以做出何種推論？
答：植物進行光合作用會吸收二氧化碳釋放出氧氣，植物可以減少空氣或水中二氧化碳的量！
3. 本實驗可以如何改進？
答：植物葉片大小盡量相同、測 BTB 液酸鹼度的實際值……。
4. 放置花、果實或種子的意義為何？
答：花、果實等部位不具葉綠素，無法進行光合作用，而是進行呼吸作用。可用來說明只有光
合作用可吸收二氧化碳排出氧氣。
5. 如果在甲～戊的水中分別加入數隻螺，你推測會有何改變？
答：因為有螺在水中進行呼吸作用，呼出二氧化碳使水中的酸性增加，所以甲～乙變成藍色的
時間會變慢，甚至可能不會變藍色。丙～戊的酸性增加，BTB 液維持黃色或變成更淡。
6. 如果將甲～戊放置在黑暗中（夜晚不照光），你推測會有何改變？
答：黑暗中植物不進行光合作用但仍進行呼吸作用呼出二氧化碳，故甲～乙會變成黃色。丙～
戊仍維持黃色。

11. 全球暖化教學模組─生物篇-學生手冊
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S-1-1 知識加油站：生物與大氣中氧氣、二氧化碳的交互作用（學生用）
生物和周圍環境的關係十分密切，為了生存及維持正常的生長、發育和繁殖，生物必須從環
境中攝取各種化學物質，這些物質主要用來作為建造細胞的原料，或提供能量給生物體進行各種
活動。生物從環境中攝取的各種物質中也包含氣體，例如：氧氣（O2）、二氧化碳（CO2）。大
多數生物需要吸取氧氣來進行呼吸作用，以『燃燒（or 分解）』養分產生能量供給細胞利用；而
光合生物（如：植物、藻類、藍綠菌等生物）則需要吸收二氧化碳做為光合作用的原料，以合成
所需的各種養分；此外，許多以分解遺骸或糞便維生的黴菌、細菌…等生物，在分解、利用這些
養分的過程中，也會產生二氧化碳和消耗氧氣。由此可知，生物活動也會改變大氣中氧氣、二氧
化碳的含量。
1-1 呼吸作用
養分與呼吸作用
沒有人可以在缺少氧氣的狀態下存活很長的時間，因為身體細胞內釋放能量時發生的化學反
應需要氧。細胞執行各種維持生命的任務時，都必須要消耗能量，能量主要由醣類、脂質和蛋白
質等養分提供，麵包、魚、肉、蛋、米、麵…等食物中都含有這些養分。我們吃各種食物，也吸
入氧。食物中的養分經消化、吸收後進入血液；而氧則在吸入肺之後也同樣進入血液，經血液循
環系統運送到各個細胞，如（圖 1）所示，細胞獲得氧和養分後則可進行『呼吸作用』，釋放能量
供細胞利用。
圖 1 氧與養分運送到各細胞的示意圖（藍色箭頭代表 CO2 運送過程）
呼吸作用與能量釋放
『呼吸作用』是一種類似『物質燃燒』的反應，在此反應過程中，原本儲藏在養分中的能量
會被釋放出來，並轉換為身體所需的能量，藉這些能量，我們可以保持一定的體溫、健康生長及

12. 全球暖化教學模組─生物篇-學生手冊
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進行各種活動，以表現正常的生命現象。除了能量之外，『呼吸作用』也生成二氧化碳、水及其
他廢物。生物的『呼吸作用』主要在活細胞中的「粒線體」內進行，其過程如（圖 2）所示。
圖 2 細胞進行呼吸作用產生能量的示意圖
『呼吸』作用的化學反應結果雖與物質燃燒相類似（圖 3），例如：都需要消耗氧、都會放出
能量、二氧化碳和水；但兩者間仍有許多差異，如：呼吸作用會在較低的溫度（如動物體溫）下
經由一連串代謝作用，緩慢的將能量釋出，而不會像燃燒反應那樣的快速、劇烈，而且呼吸作用
是將原本儲藏在養分內的能量，轉換成細胞活動所需的能量形式，但物質燃燒主要是將物質內所
含能量轉變成光能和熱能的形式釋出。
圖 3 食物養分與氧作用產生能量的示意圖
呼吸作用與呼吸運動
『呼吸作用』專指細胞藉氧和養分進行化學反應，釋放出能量的過程，而有別於呼氣、吸氣
的『呼吸運動』。人體藉由胸腔的擴大、縮小，可使肺完成吸氣、呼氣動作，稱為『呼吸運動』。
口、鼻吸入的空氣會經由喉、氣管、支氣管到達肺，空氣中所含的氧由肺表面的微血管進入血液，
再由血液運送給細胞進行『呼吸作用』，而同時細胞也將『呼吸作用』產生的二氧化碳經由血液
運送到肺後排出體外。透過『呼吸運動』，血液不斷與外界進行氣體交換，不但能補充體內細胞
需要的氧，也可排出全身細胞產生的二氧化碳。

13. 全球暖化教學模組─生物篇-學生手冊
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葉片的構造
『光合作用』主要在葉片內進行。不同植物葉片的外型雖各有差異，但若將葉片放大來看，
大都具有以下構造（見圖 4）：葉片的上、下表皮各由一層排列緊密的細胞所組成，表皮外覆有角
質層，具有保護及防止水分散失的功能。表皮上有許多兩兩成對排列的保衛細胞，保衛細胞中間
的孔隙稱為氣孔，氣孔是氣體進出葉片的孔道。夾在上下表皮間的組織稱為葉肉，葉肉的細胞內
富含葉綠體，葉綠體中有葉綠素，因而使葉片呈現綠色；葉綠素能收集日光的能量，供葉綠體進
行光合作用。此外，葉肉中還有葉脈穿梭其中，葉脈由成束的管狀細胞組成，負責水分和養分的
運輸。
圖 4 葉片構造示意圖
光合作用與養分製造
在厚度不到一公釐的葉片內，葉肉細胞中的葉綠體（許多植物的保衛細胞中也有葉綠體）有
如一座座安靜的光合工廠，它利用日光的能量，將水和二氧化碳轉變成醣類和氧氣。葉綠體利用
光能，將根部吸收、運送上來的水及由氣孔進入的二氧化碳合成葡萄糖，這個反應過程稱為『光
合作用』，如（圖 5）所示。
圖 5 光合作用示意圖
植物葉片進行『光合作用』生產葡萄糖（化學式為 C6H12O6），合成的葡萄糖可被送到各器官，
再用來製造出各種建構細胞需要的物質，例如：纖維素、澱粉、脂質、蛋白質…等（圖 6），或者
再經『呼吸作用』分解，以提供能量給細胞活動。因此，栽種植物時，只要能提供適量的光照、
水分和礦物質，植物就能自己製造其他各種所需養分。
氧氣是光合作用的另一產物，除了供植物細胞進行『呼吸作用』外，多餘的氧氣則從氣孔排
出。而動物則是直接或間接地依賴光合作用製造的養分和氧氣而生存。除了綠色植物外，海洋中

14. 全球暖化教學模組─生物篇-學生手冊
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的紫菜、海帶及浮游藻類等，也能進行光合作用，而且它們製造的光合作用產物總量比陸地植物
還多，是地球上重要的養分製造者。
圖 6 植物養分利用示意圖
植物和大氣的氣體交換
在『呼吸作用』和『光合作用』過程中，生物體都和空氣進行氣體交換，如（圖 7）所示，但
兩者間有甚麼分別呢？若比較兩者反應過程，將發現它們的反應方向恰恰相反。『光合作用』吸
收能量（光能）製造養分，而『呼吸作用』則是分解養分釋出能量；前者消耗二氧化碳（CO2）製
造氧（O2），而後者消耗 O2 產生 CO2。此外，兩者進行的地點也不同，『光合作用』在葉綠體內
進行，而『呼吸作用』在粒線體內進行；前者只能在有光時進行，而活細胞則晝、夜都會進行『呼
吸作用』。『光合作用』製造的 O2 可供『呼吸作用』使用；反之，『呼吸作用』製造的 CO2 可供
『光合作用』使用，如（圖 8）所示。
圖 7 植物、動物與空氣互相交換氣體示意圖

15. 全球暖化教學模組─生物篇-學生手冊
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圖 8 細胞內光合作用與呼吸作用關係示意圖
『光合作用』是生命世界的基石。通過『光合作用』，綠色植物捕捉太陽能量、吸收 CO2 和
水轉換成養分和 O2，而養分中所含的能量又成為所有生物維持生存的能量來源。由此可知，如果
沒有光合生物，其他生物也將難以生存。
討論教室：
1. 二氧化碳如何轉變為澱粉和蛋白質？又如何成為你身體細胞的一部分？
2. 右圖表示植物個體在白天和夜晚時，經由氣孔與空氣交
換氣體的種類，圖中箭頭粗、細代表氣體量。圖中 A、
B 分別為何種代謝反應？請解釋為何會產生如右圖所示
現象。
3. 英國化學家卜利士力（L.Priestley 1733-1804）1711 年時
做了如下實驗：它將一根點燃蠟燭放進玻璃鐘罩裡，直
到蠟燭熄滅，接著把一盆植物放進鐘罩內，在有光環境
下放置數天後，再把點燃蠟燭放入鐘罩內，結果發現蠟
燭又可燃燒一陣子，另外，將小沙鼠放入鐘罩內，也可
以存活一段時間。你如何解釋這樣的實驗結果？
1-3 分解者的作用
生產者、消費者、分解者
植物、藻類…等生物能行『光合作用』自製養分，這些養分又是所有生物賴以維生的能源和
物質，故被稱為生命世界的『生產者』，而其它無法自製養分，只能依賴生產者為生的生物，則又