- 探究：环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
某研究小组用番茄进行光合作用和呼吸作用的实验，得到有关研究结果．结合所给材料，分析回答相关问题．
（1）实验一 探究单株番茄光合作用强度与种植密度的关系，结果如甲图所示．与M点相比，N点限制单株光合作用强度的主要外界因素是______、______．
（2）实验二 测量种植番茄的密闭大棚内一昼夜空气中的CO2含量变化，结果如乙图所示．乙图A、B、C、D、E五点中光合作用强度相对最高的点是______，表示番茄光合作用和呼吸作用强度相等的点是______．（用图中字母表示）
（3）实验三 采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定，其原理是：将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移．在适宜光照下照射4h后（温度也适宜），在A、B的对应部分截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA mg、MB mg．B叶片的生理活动状况相当于乙图中曲线的______段，B叶片被截取部分的总光合作用强度为______mg/h．
正确答案
解：实验一：合理密植有利于植物合理的利用光照，同时能保证植物周围环境中有充足的二氧化碳，N点与M点相比较，N点的种植密度过大，植株间的相互影响会导致光照减弱，同时也会导致植物周围环境中的二氧化碳浓度降低，进而导致单株植物光合作用强度降低．
实验二：图乙中，二氧化碳浓度的变化是由光合作用和细胞呼吸共同作用的结果，其变化趋势取决于两者间的相对强度，B→C段，大棚内二氧化碳浓度不断降低，直接影响了暗反应中二氧化碳的固定过程，此时斜率最大，即二氧化碳浓度降低的速度最大，故C点光合作用强度最大；B、D两点时，曲线的斜率为0，即二氧化碳浓度不变，此时光合作用和呼吸作用强度相等．
实验三：（图丙）采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定，其原理是：将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移，相同时间段内遮光部分只进行了细胞呼吸，而曝光部分细胞呼吸和光合作用同时进行，故B叶片进行的生理活动状况相当于乙图中曲线的BD段，实验开始时两者的起始质量相同（可设为a），则两者的重量差M=MB-MA=（a+4小时内光合作用合成量-4小时内细胞呼吸消耗量）-（a-4小时内细胞呼吸消耗量）=4小时内光合作用合成量，故B叶片被截取部分的总光合作用强度为
故答案为：
（1）光照强度 CO2浓度
（2）C点 B点、D点
（3）BD
解析
解：实验一：合理密植有利于植物合理的利用光照，同时能保证植物周围环境中有充足的二氧化碳，N点与M点相比较，N点的种植密度过大，植株间的相互影响会导致光照减弱，同时也会导致植物周围环境中的二氧化碳浓度降低，进而导致单株植物光合作用强度降低．
实验二：图乙中，二氧化碳浓度的变化是由光合作用和细胞呼吸共同作用的结果，其变化趋势取决于两者间的相对强度，B→C段，大棚内二氧化碳浓度不断降低，直接影响了暗反应中二氧化碳的固定过程，此时斜率最大，即二氧化碳浓度降低的速度最大，故C点光合作用强度最大；B、D两点时，曲线的斜率为0，即二氧化碳浓度不变，此时光合作用和呼吸作用强度相等．
实验三：（图丙）采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定，其原理是：将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移，相同时间段内遮光部分只进行了细胞呼吸，而曝光部分细胞呼吸和光合作用同时进行，故B叶片进行的生理活动状况相当于乙图中曲线的BD段，实验开始时两者的起始质量相同（可设为a），则两者的重量差M=MB-MA=（a+4小时内光合作用合成量-4小时内细胞呼吸消耗量）-（a-4小时内细胞呼吸消耗量）=4小时内光合作用合成量，故B叶片被截取部分的总光合作用强度为
故答案为：
（1）光照强度 CO2浓度
（2）C点 B点、D点
（3）BD
为研究高温对盛花期棉花植株光合速率的影响，研究者将A、B、C三个品系植株从30℃环境移入40℃环境培养，测得相关数据如图1．请分析回答：
（1）在高温环境下，三个品系光合速率均下降，原因可能有：
①高温破坏了______膜的结构，使______捕获（吸收）光能的效率下降，光反应受到抑制．
②高温下______，使叶片吸收的二氧化碳减少，碳反应受到抑制．
（2）三个品系中的______品系在高温条件下光合速率下降最少．原因之一，该品系在高温下______更显著，因而能更有效地散热，以降低高温对叶绿体结构和功能的影响．
（3）在30℃时，测定三种品系光合速率变化情况如图2．当光照强度过大时，棉花叶片的光合速率______．在P点时，检测的是棉花叶片的______．
正确答案
解：（1）绿色植物捕获光能的光合色素分布在类囊体薄膜上，高温环境下，类囊体薄膜被破坏，导致三种品系的光能捕获效率下降，光反应受到抑制．另一方面，由于高温导致三个品系气孔开放度下降，进入叶肉细胞的二氧化碳减少，暗反应受到抑制．
（2）从图1所示可知，三个品系中A品系蒸腾作用最强，散热最快，能降低高温对植物的影响．
（3）从图2所示曲线变化可知，随着光照强度增大，棉花光合速率也随之增大，当光照强度过高时，光合速率开始下降．P点光照强度为0，植物只进行细胞呼吸，则P点所对应的值表示细胞呼吸强度．
故答案为：
（1）①类囊体 光合色素
②气孔开放程度下降
（2）A 蒸腾速率
（3）下降 呼吸强度
解析
解：（1）绿色植物捕获光能的光合色素分布在类囊体薄膜上，高温环境下，类囊体薄膜被破坏，导致三种品系的光能捕获效率下降，光反应受到抑制．另一方面，由于高温导致三个品系气孔开放度下降，进入叶肉细胞的二氧化碳减少，暗反应受到抑制．
（2）从图1所示可知，三个品系中A品系蒸腾作用最强，散热最快，能降低高温对植物的影响．
（3）从图2所示曲线变化可知，随着光照强度增大，棉花光合速率也随之增大，当光照强度过高时，光合速率开始下降．P点光照强度为0，植物只进行细胞呼吸，则P点所对应的值表示细胞呼吸强度．
故答案为：
（1）①类囊体 光合色素
②气孔开放程度下降
（2）A 蒸腾速率
（3）下降 呼吸强度
在番茄的春季生产中，由于连续阴天的气候较多，光照弱，易导致温室大棚内的番茄减产．为此，研究人员研究了在不同光照和含水量条件下，对番茄叶绿素a、b含量的比例和C3的最大消耗速率及有机物含量的影响，获得如下结果．请回答：
（1）若用纸层析法来测定叶绿素a、叶绿素b的含量，可使用______作为溶剂，两种色素含量的不同可用______来表示．
（2）实验表明，在弱光条件下，对于吸收光能有更大的作用的是叶绿素______，C3最大消耗速率较小的主要原因是______．在弱光、土壤含水量为60%的条件下，可以通过适当______（增加/减少）浇水提高番茄产量．
（3）研究人员还发现，在密闭的温室中栽培的番茄，即使光照、温度及水肥条件均适宜，番茄的光合速率仍然较低，其主要原因最可能是______．
（4）除合理控制培养条件外，还可使用______（植物激素）处理番茄的花蕾，以提高番茄的座果率．使用此方法的最关键之处在于______，否则会导致番茄落花落果．
正确答案
解：（1）光合色素易溶于有机溶剂，色素在层析液中的溶解度不同，因而在滤纸上的扩散速度也有差异．色素含量越高，在滤纸条上的色素带宽度越大．
（2）根据表格中结果可知，随着光照强度变弱，叶绿体a和叶绿体b的比值不断变小，这表明叶绿体b的含量相对增多，从而能更有效地吸收弱光环境中含量较多的波长较短的蓝紫光．在光反应生成的ATP和[H]作用下C3发生还原而被消耗，在土壤含水量相同的情况下，弱光处理C3被消耗速率较少，说明光反应生成的ATP和[H]较少．表格中显示，在弱光的条件下，土壤含水量越高，有机物含量越少．所以在弱光、土壤含水量为60%的条件下，可以通过适当减少浇水提高番茄产量．
（3）影响光合作用速率的因素有多种，如光照强度、温度、水、二氧化碳等．虽然光照、温度及水肥条件均适宜，但在密闭的温室限制二氧化碳的浓度，故番茄的光合速率仍然较低．
（4）生长素能促进子房发育为果实．可使用生长素处理番茄的花蕾，以提高番茄的座果率．但是生长素对植物生长调节作用具有两重性，一般，低浓度促进植物生长，高浓度抑制植物生长（浓度的高低以各器官的最适生长素浓度为标准）．
故答案为：
（1）酒精（或丙酮） 色素带的宽度
（2）b 光反应生成的ATP和[H]不足 减少
（3）CO2浓度过低
（4）生长素 生长素的浓度必须适宜（或“生长素浓度不能过高”或“生长素浓度在一定范围内”或其他合理答案）
解析
解：（1）光合色素易溶于有机溶剂，色素在层析液中的溶解度不同，因而在滤纸上的扩散速度也有差异．色素含量越高，在滤纸条上的色素带宽度越大．
（2）根据表格中结果可知，随着光照强度变弱，叶绿体a和叶绿体b的比值不断变小，这表明叶绿体b的含量相对增多，从而能更有效地吸收弱光环境中含量较多的波长较短的蓝紫光．在光反应生成的ATP和[H]作用下C3发生还原而被消耗，在土壤含水量相同的情况下，弱光处理C3被消耗速率较少，说明光反应生成的ATP和[H]较少．表格中显示，在弱光的条件下，土壤含水量越高，有机物含量越少．所以在弱光、土壤含水量为60%的条件下，可以通过适当减少浇水提高番茄产量．
（3）影响光合作用速率的因素有多种，如光照强度、温度、水、二氧化碳等．虽然光照、温度及水肥条件均适宜，但在密闭的温室限制二氧化碳的浓度，故番茄的光合速率仍然较低．
（4）生长素能促进子房发育为果实．可使用生长素处理番茄的花蕾，以提高番茄的座果率．但是生长素对植物生长调节作用具有两重性，一般，低浓度促进植物生长，高浓度抑制植物生长（浓度的高低以各器官的最适生长素浓度为标准）．
故答案为：
（1）酒精（或丙酮） 色素带的宽度
（2）b 光反应生成的ATP和[H]不足 减少
（3）CO2浓度过低
（4）生长素 生长素的浓度必须适宜（或“生长素浓度不能过高”或“生长素浓度在一定范围内”或其他合理答案）
水蕴草是多年生草本沉水植物．图乙示其细胞气体交换情况，图丙示光照强度与光合速率的关系．
（1）图乙中光反应的具体部位字母及名称是[]______，反应中的能量变化是______．
（2）如图甲，若适当缩短光源与实验装置的距离，则单位时间内放出的气泡数量将______ （填“增加”、“减少”或“不变”）．
（3）水蕴草的叶肉细胞处于图乙状态时，对应图丙中的区段是______．
（4）图丙中限制A～C段光合速率的主要因素是______．
（5）将水蕴草放在特定实验装置内，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响（其余的实验条件都是理想的），结果如下表所示：
①在昼夜不停的光照下，该植物生长的最适宜温度是______，在35℃时，该植物每小时实际光合作用CO2消耗速率是______mg/h．
②30℃条件下，交替进行12小时光照、12小时黑暗，该植物______（能、不能）生长．
正确答案
解：（1）由图乙可以看出，a表示叶绿体的类囊体，在此进行光反应；b表示叶绿体的基质，在此进行暗反应；在光反应过程中，色素吸收光能，然后将光能转化成ATP中活跃的化学能．
（2）图甲是验证光照强度对光合作用的影响，以氧气的释放量作为观察指标．当缩短光源与实验装置之间的距离时，光照强度增强，光合作用增强，水蕴草放出的气泡数量增多．
（3）图乙细胞叶绿体需从细胞外吸收二氧化碳和释放氧气，表明光合作用大于呼吸作用，对应图丙曲线中B点以后．
（4）图丙中，在光照强度为C点之前，光合作用强度随着光照强度的增强而增强，说明此区段光照强度是光合作用的主要限制因素．
（5）本题的实验变量有两个：温度和有无光照，而做出本题的关键是要理解光照下吸收CO2数值表示净光合作用速率，黑暗中释放CO2表示呼吸作用速率．然后，比较表格中的数字，根据数据的变化特点可以得出呼吸速率随着温度的升高而增强，而净光合速率随着温度的不断升高出现先增强后下降的趋势，25℃达到最大值，所以昼夜不停地给予光照，该植物生长的最适宜温度是25℃．在35℃光照下植物吸收的CO2为3.00，而在黑暗中释放的CO2为3.50，该植物每小时实际光合作用速率为呼吸速率+净光合作用速率=3.00+3.50=6.50（mg/h）．在30℃光照下植物吸收的CO2为3.53，而在黑暗中释放的CO2为3.00，表示光照下有机物的净积累量大于黑暗中有机物的消耗量，在经过12小时的光照后有机物的积累可以供12小时的黑暗中有机物的消耗，故该植物能生长．
故答案为：
（1）[a]类囊体薄膜 光能转化为ATP中活跃的化学能
（2）增加
（3）B点以后
（4）光照强度
（5）①25℃6.5mg/h ②能
解析
解：（1）由图乙可以看出，a表示叶绿体的类囊体，在此进行光反应；b表示叶绿体的基质，在此进行暗反应；在光反应过程中，色素吸收光能，然后将光能转化成ATP中活跃的化学能．
（2）图甲是验证光照强度对光合作用的影响，以氧气的释放量作为观察指标．当缩短光源与实验装置之间的距离时，光照强度增强，光合作用增强，水蕴草放出的气泡数量增多．
（3）图乙细胞叶绿体需从细胞外吸收二氧化碳和释放氧气，表明光合作用大于呼吸作用，对应图丙曲线中B点以后．
（4）图丙中，在光照强度为C点之前，光合作用强度随着光照强度的增强而增强，说明此区段光照强度是光合作用的主要限制因素．
（5）本题的实验变量有两个：温度和有无光照，而做出本题的关键是要理解光照下吸收CO2数值表示净光合作用速率，黑暗中释放CO2表示呼吸作用速率．然后，比较表格中的数字，根据数据的变化特点可以得出呼吸速率随着温度的升高而增强，而净光合速率随着温度的不断升高出现先增强后下降的趋势，25℃达到最大值，所以昼夜不停地给予光照，该植物生长的最适宜温度是25℃．在35℃光照下植物吸收的CO2为3.00，而在黑暗中释放的CO2为3.50，该植物每小时实际光合作用速率为呼吸速率+净光合作用速率=3.00+3.50=6.50（mg/h）．在30℃光照下植物吸收的CO2为3.53，而在黑暗中释放的CO2为3.00，表示光照下有机物的净积累量大于黑暗中有机物的消耗量，在经过12小时的光照后有机物的积累可以供12小时的黑暗中有机物的消耗，故该植物能生长．
故答案为：
（1）[a]类囊体薄膜 光能转化为ATP中活跃的化学能
（2）增加
（3）B点以后
（4）光照强度
（5）①25℃6.5mg/h ②能
（1）在适宜光照条件下，指针向______偏转，原因是______．
（2）该实验的自变量为______，C点的含义为______．
（3）ce段说明______，e点时，指针的偏转格数为0，这说明此距离下______．
（4）f点与a、b、c、d点相比，指针的偏转方向相反，原因是______．
（5）若去掉培养液中的二氧化碳缓冲液，该实验能成功吗？为什么？______．
正确答案
解：（1）B植物已死亡，起对照作用；在适宜的光照条件下，A植物进行光合作用释放出氧气，体积增大，指针向右偏移．
（2）自变量是乙图的横坐标，即灯泡与气球的距离，根据图乙分析，c点氧气释放量最大．
（3）c-e氧气释放量逐渐减少，直到e点为0，说明气球内气体量无变化．
（4）e-f随着灯泡距离的增大，指针向左偏移，细胞的呼吸速率大于光合速率，氧气的释放量逐渐减少，气球内的气体量减少．
（5）如果去掉了二氧化碳缓冲液该实验不能成功，因为光合作用呼吸的CO2和释放的O2量相同，气球体积就不会有变化了．
故答案为：
（1）右 A（进行光合作用）释放氧气，浮力（体积）增大
（2）灯泡与气球的距离 氧气释放量最大（净光合速率最大）
（3）随着灯泡距离的增大，氧气释放量逐渐减少 气球内气体量无变化（幼苗的光合速率和呼吸速率相等）
（4）细胞呼吸速率大于光合速率，气球内气体量减少
（5）不成功，光合作用呼吸的CO2和释放的O2量相同
解析
解：（1）B植物已死亡，起对照作用；在适宜的光照条件下，A植物进行光合作用释放出氧气，体积增大，指针向右偏移．
（2）自变量是乙图的横坐标，即灯泡与气球的距离，根据图乙分析，c点氧气释放量最大．
（3）c-e氧气释放量逐渐减少，直到e点为0，说明气球内气体量无变化．
（4）e-f随着灯泡距离的增大，指针向左偏移，细胞的呼吸速率大于光合速率，氧气的释放量逐渐减少，气球内的气体量减少．
（5）如果去掉了二氧化碳缓冲液该实验不能成功，因为光合作用呼吸的CO2和释放的O2量相同，气球体积就不会有变化了．
故答案为：
（1）右 A（进行光合作用）释放氧气，浮力（体积）增大
（2）灯泡与气球的距离 氧气释放量最大（净光合速率最大）
（3）随着灯泡距离的增大，氧气释放量逐渐减少 气球内气体量无变化（幼苗的光合速率和呼吸速率相等）
（4）细胞呼吸速率大于光合速率，气球内气体量减少
（5）不成功，光合作用呼吸的CO2和释放的O2量相同
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