- 探究：环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得原初溶解氧的含量为10mg/L，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶．将它们分别置于六种不同的光照条件下（由a→e逐渐加强），24小时后，实测获得六对黑白瓶中溶解氧的含量，记录数据如下：
（1）黑瓶中溶解氧的含量降低为3mg/L的原因是______；该瓶中所有生物细胞在24h内呼吸消耗的O2量为______mg/L．
（2）当水层光照强度为c时，在24h内白瓶中植物产生的氧气量为______mg/L．光照强度至少为______（填字母）时，该水层产氧量才能维持生物正常生活耗氧量所需．当光照强度为______（填字母）时，再增加光照强度，瓶中溶解氧的含量也不会增加．
（3）若将a光照下的白瓶移至d光照下，则瓶中植物细胞的光合作用速率______，其主要原因是______．被还原后的C3经一系列变化可形成______．
正确答案
解：（1）黑瓶中溶解氧的含量降低为3mg/L的原因是：黑瓶没有光照，植物不能进行光合作用产生氧，其中的生物呼吸消耗氧气，该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的O2量为：原初溶解氧-24小时后氧含量，即10-3=7（mg/L•24h）．
（2）当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量即为总光合作用量=净光合作用量+呼吸作用消耗量=（24-10）+7=21mg/L•24h．
光照强度为a klx时，白瓶中溶氧量不变，说明植物光合作用产生的氧刚好用于所有生物的呼吸作用消耗，故光照强度为a klx时，该水层生物产氧量与生物耗氧量可维持动态平衡．当光照强度为d时，再增加光照强度，瓶中溶解氧的含量也不会增加．
（3）表格中看出，d光照下的白瓶光合作用强度明显大于a光照下的白瓶，这是光照强度增强的原因．因此若将a光照下的白瓶移至d光照下，光照强度增强，光反应产生的ATP和[H]增多，导致瓶中植物细胞的光合作用速率加快．被还原后的C3经一系列变化可形成糖类、C5．
故答案为：
（1）黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，没有光照，植物不能进行光合作用产生氧 7
（2）21 a d
（3）加快 光反应产生的ATP和[H]增多 糖类、C5
解析
解：（1）黑瓶中溶解氧的含量降低为3mg/L的原因是：黑瓶没有光照，植物不能进行光合作用产生氧，其中的生物呼吸消耗氧气，该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的O2量为：原初溶解氧-24小时后氧含量，即10-3=7（mg/L•24h）．
（2）当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量即为总光合作用量=净光合作用量+呼吸作用消耗量=（24-10）+7=21mg/L•24h．
光照强度为a klx时，白瓶中溶氧量不变，说明植物光合作用产生的氧刚好用于所有生物的呼吸作用消耗，故光照强度为a klx时，该水层生物产氧量与生物耗氧量可维持动态平衡．当光照强度为d时，再增加光照强度，瓶中溶解氧的含量也不会增加．
（3）表格中看出，d光照下的白瓶光合作用强度明显大于a光照下的白瓶，这是光照强度增强的原因．因此若将a光照下的白瓶移至d光照下，光照强度增强，光反应产生的ATP和[H]增多，导致瓶中植物细胞的光合作用速率加快．被还原后的C3经一系列变化可形成糖类、C5．
故答案为：
（1）黑瓶中的生物呼吸消耗氧气，没有光照，植物不能进行光合作用产生氧 7
（2）21 a d
（3）加快 光反应产生的ATP和[H]增多 糖类、C5
图1为光照强度一定时，大豆植株在不同O2浓度下，CO2吸收速率的变化曲线，其中甲曲线表示空气中CO2浓度为a时测得的结果，乙曲线表示空气中CO2浓度为b（b＜a）时测得的结果；图2为大豆植物光合作用速率受多因子影响的关系图．请据图回答：
（1）据图1所示，随着O2浓度的升高，大豆植株对CO2的吸收速率逐渐______，这种影响在CO2外界浓度较______时对大豆的生存构成的威胁更大．因此在农业生产上，我国古代人民就提出要“正其行，通其风”，结合曲线图，分析其原因______．
（2）图1中曲线的形成除了与光合作用有关外，还与植物的______有关．
（3）图1中A点代表的生理意义是______．
（4）实验表明：在强光下，O2参与叶绿素与类胡萝卜素的光氧化，从而影响光合作用的光反应阶段，使其产生的______减少．
（5）图2所示，当光照强度为c时，限制光合作用速率的外界因素是______．
（6）综合两图，要提高大豆产量，所需的最适外界条件是适宜光照、较高CO2浓度、______和______．
正确答案
解：（1）分析图1曲线可知，随着O2浓度的升高，大豆植株对CO2的吸收速率逐渐下降．已知甲曲线表示空气中CO2浓度为a时测得的结果，乙曲线表示空气中CO2浓度为b时测得的结果，且b＜a，说明这种影响在CO2外界浓度较低时对大豆的生存构成的威胁更大．因此在农业生产上，我国古代人民就提出要“正其行，通其风”，目的是及时补充光合作用所需的CO2并及时将光合作用产生的O2释放出去．
（2）氧气浓度升高时，光合作用减慢，但是呼吸作用强度增强，因此图1中曲线的形成是光合作用和呼吸作用共同作用的结果．
（3）图1中A点代表CO2的吸收速率和释放速率均为零，即呼吸作用释放的CO2刚好供给光合作用作为原料，说明在此O2和CO2浓度下，光合作用强度与呼吸作用强度相等．
（4）光反应阶段的物质变化：水光解产生NADPH（[H]）、O2（释放出去）和ATP的合成．在强光下，O2参与叶绿素与类胡萝卜素的光氧化，使光反应阶段产生的NADPH（[H]）和ATP减少．
（5）图2中，影响光合作用速率的因素有光照强度、温度和CO2浓度．光照强度为c时，已经达到光饱和点，因此此时限制光合作用速率的外界因素是温度和CO2浓度．
（6）由甲图可知，要提高大豆产量，需要较低氧浓度和较高CO2浓度；由乙图可知，要提高大豆产量，需要适宜的光照、较高CO2浓度和较高温度．
故答案为：
（1）下降 低 及时补充光合作用所需的CO2并及时将光合作用产生的O2释放出去（答案合理即得分）
（2）呼吸作用
（3）在此O2和CO2浓度下，光合作用强度与呼吸作用强度相等
（4）NADPH（[H]）和ATP
（5）温度和CO2浓度
（6）较高温度 较低氧浓度
解析
解：（1）分析图1曲线可知，随着O2浓度的升高，大豆植株对CO2的吸收速率逐渐下降．已知甲曲线表示空气中CO2浓度为a时测得的结果，乙曲线表示空气中CO2浓度为b时测得的结果，且b＜a，说明这种影响在CO2外界浓度较低时对大豆的生存构成的威胁更大．因此在农业生产上，我国古代人民就提出要“正其行，通其风”，目的是及时补充光合作用所需的CO2并及时将光合作用产生的O2释放出去．
（2）氧气浓度升高时，光合作用减慢，但是呼吸作用强度增强，因此图1中曲线的形成是光合作用和呼吸作用共同作用的结果．
（3）图1中A点代表CO2的吸收速率和释放速率均为零，即呼吸作用释放的CO2刚好供给光合作用作为原料，说明在此O2和CO2浓度下，光合作用强度与呼吸作用强度相等．
（4）光反应阶段的物质变化：水光解产生NADPH（[H]）、O2（释放出去）和ATP的合成．在强光下，O2参与叶绿素与类胡萝卜素的光氧化，使光反应阶段产生的NADPH（[H]）和ATP减少．
（5）图2中，影响光合作用速率的因素有光照强度、温度和CO2浓度．光照强度为c时，已经达到光饱和点，因此此时限制光合作用速率的外界因素是温度和CO2浓度．
（6）由甲图可知，要提高大豆产量，需要较低氧浓度和较高CO2浓度；由乙图可知，要提高大豆产量，需要适宜的光照、较高CO2浓度和较高温度．
故答案为：
（1）下降 低 及时补充光合作用所需的CO2并及时将光合作用产生的O2释放出去（答案合理即得分）
（2）呼吸作用
（3）在此O2和CO2浓度下，光合作用强度与呼吸作用强度相等
（4）NADPH（[H]）和ATP
（5）温度和CO2浓度
（6）较高温度 较低氧浓度
图1表示绿色植物细胞部分结构中的某些代谢过程，图中编号①-⑨代表各种物质，A、B代表两种细胞器．图2表示某绿色植物在不同温度下光合作用中氧气释放速率与光照强度之间的关系．曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别是在25℃、15℃、5℃条件下测定绘制的．分析有关图象，回答下列问题．
（1）实验时若把光照强度由2klx瞬时增至4klx，则短时间内B中③和②的量将分别______和______．此时B中磷酸分子的移动方向是______．
（2）若将H218O提供给该植物，一段时间反应后提取⑨，______（能/不能）检测到其中具有18O．
（3）若环境温度为25℃时，⑥可释放到植物体外，则此时光照强度应不小于______klx．
（4）在光照强度为4klx的条件下，以上3个温度中，最适合植物生长的温度是______℃．
（5）光合作用产生葡萄糖的化学反应式可概括为：12H2O+6CO2
正确答案
解：（1）实验时若把光照强度由2klx瞬时增至4klx，则短时间内B（叶绿体）中③（ATP和[H]）将增加，从而导致三碳化合物还原增多，因此三碳化合物减少．ATP合成的场所是叶绿体内囊体的薄膜，ATP分解的场所是叶绿体基质，ADP+Pi+能量形成ATP，磷酸分子要从分解的场所到合成的场所即叶绿体基质移向类囊体薄膜．
（2）在有氧呼吸的第二阶段，水会和丙酮酸生成二氧化碳，而二氧化碳又能用于光合作用的暗反应，最终在叶片产生的糖类中也能检测到18O．
（3）若环境温度为25℃时，氧气可释放到植物体外，则表示光合作用大于呼吸作用，即净光合速率大于0，因此此时光照强度应不小于2klx．
（4）在光照强度为4klx的条件下，图中看出曲线Ⅱ的净光合速率最大，最适宜植物生长．
（5）光照强度为8klx、温度为25℃时，植物的净光合速率为50mg/h，因此白天光照时间为12小时，全天该植物氧气的净释放量=白天净光合作用量-夜间呼吸作用消耗=50×12-10×12=480mg，因此积累的葡萄糖的量=180×480÷192=450mg．由于5℃时植物的呼吸速率比15℃低，消耗的葡萄糖也较少，因此一天积累的葡萄糖会增多．
故答案为：
（1）增多 减少 从叶绿体基质移向类囊体薄膜
（2）能
（3）2
（4）15
（5）450 增多 5℃时植物的呼吸速率比15℃低，消耗的葡萄糖也较少
解析
解：（1）实验时若把光照强度由2klx瞬时增至4klx，则短时间内B（叶绿体）中③（ATP和[H]）将增加，从而导致三碳化合物还原增多，因此三碳化合物减少．ATP合成的场所是叶绿体内囊体的薄膜，ATP分解的场所是叶绿体基质，ADP+Pi+能量形成ATP，磷酸分子要从分解的场所到合成的场所即叶绿体基质移向类囊体薄膜．
（2）在有氧呼吸的第二阶段，水会和丙酮酸生成二氧化碳，而二氧化碳又能用于光合作用的暗反应，最终在叶片产生的糖类中也能检测到18O．
（3）若环境温度为25℃时，氧气可释放到植物体外，则表示光合作用大于呼吸作用，即净光合速率大于0，因此此时光照强度应不小于2klx．
（4）在光照强度为4klx的条件下，图中看出曲线Ⅱ的净光合速率最大，最适宜植物生长．
（5）光照强度为8klx、温度为25℃时，植物的净光合速率为50mg/h，因此白天光照时间为12小时，全天该植物氧气的净释放量=白天净光合作用量-夜间呼吸作用消耗=50×12-10×12=480mg，因此积累的葡萄糖的量=180×480÷192=450mg．由于5℃时植物的呼吸速率比15℃低，消耗的葡萄糖也较少，因此一天积累的葡萄糖会增多．
故答案为：
（1）增多 减少 从叶绿体基质移向类囊体薄膜
（2）能
（3）2
（4）15
（5）450 增多 5℃时植物的呼吸速率比15℃低，消耗的葡萄糖也较少
取生长旺盛的绿叶，利用打孔器打出一批直径为1cm的叶圆片，将叶圆片细胞间隙中的气体排出后，平均分装到盛有等量的不同浓度NaHC03溶液的培养皿底部，置于光温恒定且适宜的条件下（如图甲），测得各组培养皿中叶圆片上浮至液面所用的时间（如图乙）．下列分析不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、a～b段随着NaHC03溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的时间不断缩短，说明氧气生成速率不断提高，因此类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增加，A正确；
B、c～d段随着NaHC03溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的时间不断增加，说明氧气生成速率在降低，即光合速率减弱，因此叶绿体基质中C3的生成速率逐渐减弱，B正确；
C、细胞氧气的净释放就表示有机物的积累，c～d段叶圆片上浮至液面所用的时间不断增加，说明氧气释放速率在降低，即表示单个叶圆片有机物的积累速率逐渐减小，C正确；
D、题中提出“装置置于光温恒定且适宜的条件下”，因此此时如果增加光照强度或温度，都会是光合速率降低，导致叶圆片上浮至液面的时间延长，D错误．
故选：D．
图甲表示植物在不同光照强度下单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化．图乙表示植物光合速率与光照强度的关系曲线．假设不同光照强度下细胞呼吸强度相等，下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、图甲显示的O2产生总量反映的是真正光合作用的量，CO2释放量反映的是呼吸作用量与光合作用量，图甲中b点是呼吸作用量是光合作用量的2倍，图乙中的b点为光的补偿点，光合速率等于呼吸速率，A错误；
B、d点时氧气的产生总量为8个单位，即需吸收8个单位的二氧化碳，由于呼吸作用产生的CO2的量仍为6个单位，所以细胞要从环境吸收2个单位的CO2，B正确；
C、蓝藻为原核生物，原核生物无线粒体和叶绿体，C错误；
D、图乙中a、b点光合作用的限制因素主要是光照强度，C点光照强度已经不是限制因素，D错误．
故选：B．
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