- 探究：环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
为探究CO2浓度倍增和干旱胁迫对紫花苜蓿光合生理特性的影响，研究者在适宜温度等条件下采用人工气候室和控水实验模拟CO2浓度倍增和干旱胁迫，实验结果如图表：
根据实验结果回答下列问题：
（1）在干旱胁迫条件下净光合速率降低，其原因可能是______，进而影响卡尔文循环中的______速率；在干旱胁迫条件下，CO2浓度倍增能使光饱和点______（“增大”或“减小”）．光照强度大于Q点时，限制B组光合作用的环境因素主要有______．
（2）由实验结果可知，在干旱胁迫条件下，CO2浓度倍增减缓了苜蓿叶片气孔开度的______；干旱胁迫可导致叶肉细胞中光合色素等含量减少，使光反应减弱，供给暗反应的______减少，从而使光合作用过程减弱．
（3）实验结果表明，当干旱胁迫发生时，CO2浓度倍增不仅能提高______，还能通过提高______缓解干旱胁迫对苜蓿的伤害，增强抗旱能力．
正确答案
解：（1）由题表可知，在干旱胁迫条件下净光合速率降低，其原因可能是气孔开度降低，二氧化碳吸收减少，进而影响卡尔文循环中的二氧化碳固定速率；据图分析，CO2浓度倍增能使光饱和点向右上方移动，即光饱和点变大．光照强度大于Q点时，净光合速率不再随着光照强度增强而增大，此时限制B组光合作用的环境因素主要有水分和二氧化碳浓度．
（2）由实验结果可知，在干旱胁迫条件下，CO2浓度倍增能增强净光合速率，减缓苜蓿叶片气孔开度的降低幅度；干旱胁迫可导致叶肉细胞中光合色素等含量减少，使光反应减弱，供给暗反应的光反应产物ATP和还原性氢减少，从而使光合作用过程减弱．
（3）实验结果表明，当干旱胁迫发生时，CO2浓度倍增不仅能提高净光合速率，还能通过提高水分利用效率缓解干旱胁迫对苜蓿的伤害，增强抗旱能力．
故答案为：
（1）气孔开度降低，二氧化碳吸收减少 二氧化碳固定 增大 水分和二氧化碳浓度
（2）降低幅度 ATP和还原性氢
（3）净光合速率 水分利用效率
解析
解：（1）由题表可知，在干旱胁迫条件下净光合速率降低，其原因可能是气孔开度降低，二氧化碳吸收减少，进而影响卡尔文循环中的二氧化碳固定速率；据图分析，CO2浓度倍增能使光饱和点向右上方移动，即光饱和点变大．光照强度大于Q点时，净光合速率不再随着光照强度增强而增大，此时限制B组光合作用的环境因素主要有水分和二氧化碳浓度．
（2）由实验结果可知，在干旱胁迫条件下，CO2浓度倍增能增强净光合速率，减缓苜蓿叶片气孔开度的降低幅度；干旱胁迫可导致叶肉细胞中光合色素等含量减少，使光反应减弱，供给暗反应的光反应产物ATP和还原性氢减少，从而使光合作用过程减弱．
（3）实验结果表明，当干旱胁迫发生时，CO2浓度倍增不仅能提高净光合速率，还能通过提高水分利用效率缓解干旱胁迫对苜蓿的伤害，增强抗旱能力．
故答案为：
（1）气孔开度降低，二氧化碳吸收减少 二氧化碳固定 增大 水分和二氧化碳浓度
（2）降低幅度 ATP和还原性氢
（3）净光合速率 水分利用效率
如图表示某绿色植物光合速率与光照强度和CO2浓度的关系曲线，下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、M点时光照强度为0，则M点只能进行呼吸作用．有氧呼吸的三个阶段都能产生ATP．因此，产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体，A正确；
B、N点表示光合作用强度=呼吸作用强度．镁是组成叶绿素的重要元素．若植物缺少镁元素，叶绿素合成减少，植物的光合作用减弱，而呼吸作用强度不变，要使得光合作用强度=呼吸作用强度，必须增大光照强度以提高光合作用强度，即N点将会向右移动，B正确；
C、从曲线图看出：在不同CO2浓度下，P点对应的光合速率相等；提高光照强度，不同CO2浓度下的光合速率均会增加．因此，P点时限制光合速率的因素不是CO2浓度，而是光照强度，C错误；
D、N点表示光合作用强度=呼吸作用强度，此时净光合作用为0，没有有机物的积累，夜间还要呼吸作用消耗有机物．因此，若白天光照强度始终处于N点，则在较长时间内该植物不能正常生长，D错误．
故选：AB．
绿萝属于半阴生蔓藤植物，喜湿润环境．科研人员在不同条件下测定发育良好的绿萝叶片净光合速率变化情况，结果如图甲所示．
（1）限制图甲中a-b段叶片净光合速率的主要环境因素是______，图甲中c-d对应时段，植物体内有机物总量的变化情况是______，净光合速率由e点急剧下降到f点的主要原因是______．
（2）图甲中d点时叶肉细胞内生成[H]场所有______．
（3）为进一步研究绿萝的光合作用速率，有人设计了如图装置．请分析并回答：
①在已知上述净光合速率的基础上，若要测量绿萝的总光合作用速率，应该对实验装置甲和乙作怎样处理？
a______ b______
②表是实验30分钟后获得的数据，记录了甲装置红墨水滴移动情况，补充完善表格内容．
③假设红墨水滴每移动1cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1g．那么该植物的细胞呼吸速率（分解葡萄糖速率）是______g/h．白天光照15小时，一昼夜葡萄糖的积累量是______g．（不考虑昼夜温差影响）．
正确答案
解：（1）图甲中a～b段（阴天）对应的时间段为8：30～9：30，此时光照强度不强，温度较低，限制了净光合速率；c～d对应时段，光照增强，植物的光合作用强度增大，植物体内有机物总量不断增加；净光合速率由e点急剧下降到f点的主要原因是12：30左右时外界温度较高，光照很强，叶片的气孔关闭，致使CO2吸收量减少．
（2）图甲中d点植物细胞的光反应仍在进行，呼吸作用也在进行，因此产生[H]的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体．
（3）①若要测量绿萝的总光合作用速率，应先测定呼吸作用速率，故将甲乙装置遮光，测定每小时呼吸作用消耗的氧气量，然后再和光下测量的数值进行综合计算，就可以计算出总光合作用速率．
②测定植物的细胞呼吸时，植物吸收氧气，产生二氧化碳（被氢氧化钠吸收），因此体积减小，液滴左移．测定净光合作用时，植物在光下产生氧气，使容积增大，液滴右移．
③综合甲乙两装置可知，半小时内呼吸消耗2g，则一小时消耗4g．白天光照下半小时积累8g，则15小时积累120g，晚上9小时消耗36g，故一昼夜葡萄糖的积累84g．
故答案为：
（1）光照强度 增加 叶片的气孔关闭，CO2吸收量减少
（2）细胞质基质、线粒体、叶绿体
（3）①将甲乙装置遮光，测定每小时呼吸作用消耗的氧气量；
将装置中的CO2缓冲液换成NaOH溶液．
②左 右
③4 84
解析
解：（1）图甲中a～b段（阴天）对应的时间段为8：30～9：30，此时光照强度不强，温度较低，限制了净光合速率；c～d对应时段，光照增强，植物的光合作用强度增大，植物体内有机物总量不断增加；净光合速率由e点急剧下降到f点的主要原因是12：30左右时外界温度较高，光照很强，叶片的气孔关闭，致使CO2吸收量减少．
（2）图甲中d点植物细胞的光反应仍在进行，呼吸作用也在进行，因此产生[H]的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体．
（3）①若要测量绿萝的总光合作用速率，应先测定呼吸作用速率，故将甲乙装置遮光，测定每小时呼吸作用消耗的氧气量，然后再和光下测量的数值进行综合计算，就可以计算出总光合作用速率．
②测定植物的细胞呼吸时，植物吸收氧气，产生二氧化碳（被氢氧化钠吸收），因此体积减小，液滴左移．测定净光合作用时，植物在光下产生氧气，使容积增大，液滴右移．
③综合甲乙两装置可知，半小时内呼吸消耗2g，则一小时消耗4g．白天光照下半小时积累8g，则15小时积累120g，晚上9小时消耗36g，故一昼夜葡萄糖的积累84g．
故答案为：
（1）光照强度 增加 叶片的气孔关闭，CO2吸收量减少
（2）细胞质基质、线粒体、叶绿体
（3）①将甲乙装置遮光，测定每小时呼吸作用消耗的氧气量；
将装置中的CO2缓冲液换成NaOH溶液．
②左 右
③4 84
图甲表示水稻和菠菜的光合作用受温度影响的示意图（净光合速率单位为），图乙表示菠菜的叶肉细胞在光强度分别为a、b、c、d 时单位时间内CO2，释放量和O2 产生总量的变化．图丙表示研究不同浓度的CO2对菠菜幼苗各项生理指标影响的实验结果．请回答：
（1）由图甲可知，菠菜在光照条什下消耗[H]的场所是______，释放O2的场所是______．
（2）图甲两曲线的交点代表水稻的净光合速率______（小于、等于或大于）菠菜的净光合速率，菠菜和水稻生长的最适温度分别为______和______．
（3）图乙中光照强度为b时，真正光合速率______（大于、等于或小于）呼吸速率；如果一昼夜中12小时的光照强度为d，其余时间光照强度为a，则菠菜能否生长？______．
（4）由图丙可知，与A组相比，C组条件下叶绿体中[H]含量______．干旱初期，菠菜光合作用速率下降，其主要原因是所需的______减少而导致光合速率下降．
正确答案
解：（1）据图甲分析，光照条件下光合作用的暗反应和有氧呼吸的第三阶段都可以消耗[H]，其场所是叶绿体基质和线粒体内膜，释放氧气的场所是类囊体薄膜．
（2）据图甲分析，两曲线的交点时，水稻的净光合速率为350μmolO2•mgh-1，菠菜的净光合速率为40μmolO2•mgh-1，故水稻的净光合速率大于菠菜的净光合速率．从图中可以看出，菠菜的最适温度分别为30℃，而水稻的最适温度则不低于35℃无法确定．
（3）图乙中光强度为b时，叶肉细胞中的氧气产生总量等于二氧化碳的释放量，此时呼吸作用强度是光合作用强度的二倍．光照强度为a时，只有二氧化碳的释放，二氧化碳的释放量为6，光照强度为c时，氧气的产生总量为6，即光照强度为c时为光补偿点，此时叶绿体光合作用所需CO2来源是线粒体（呼吸作用产生的）．一昼夜中12小时的光强度为d，有机物的积累量为（8-6）×12=24，其余时间光照强度为a，即呼吸作用的二氧化碳的释放量为6，有机物的消耗量为6×12=72，所以一昼夜有机物的消耗大于有机物的积累，菠菜不能生长．
（4）据图丙分析，与A组相比C组二氧化碳的浓度较高，C组三碳化合物的生成较多，三碳化合物还原消耗光反应产生的[H]也较多，叶绿体中[H]含量较低．干旱初期，菠菜光合作用速率下降，原因是气孔部分关闭导致二氧化碳供应减少，光合作用速率下降．
故答案为：
（1）叶绿体基质和线粒体内膜 类囊体薄膜
（2）大于 30℃不低于35℃（或不确定）
（3）小于 不能
（4）低 CO2
解析
解：（1）据图甲分析，光照条件下光合作用的暗反应和有氧呼吸的第三阶段都可以消耗[H]，其场所是叶绿体基质和线粒体内膜，释放氧气的场所是类囊体薄膜．
（2）据图甲分析，两曲线的交点时，水稻的净光合速率为350μmolO2•mgh-1，菠菜的净光合速率为40μmolO2•mgh-1，故水稻的净光合速率大于菠菜的净光合速率．从图中可以看出，菠菜的最适温度分别为30℃，而水稻的最适温度则不低于35℃无法确定．
（3）图乙中光强度为b时，叶肉细胞中的氧气产生总量等于二氧化碳的释放量，此时呼吸作用强度是光合作用强度的二倍．光照强度为a时，只有二氧化碳的释放，二氧化碳的释放量为6，光照强度为c时，氧气的产生总量为6，即光照强度为c时为光补偿点，此时叶绿体光合作用所需CO2来源是线粒体（呼吸作用产生的）．一昼夜中12小时的光强度为d，有机物的积累量为（8-6）×12=24，其余时间光照强度为a，即呼吸作用的二氧化碳的释放量为6，有机物的消耗量为6×12=72，所以一昼夜有机物的消耗大于有机物的积累，菠菜不能生长．
（4）据图丙分析，与A组相比C组二氧化碳的浓度较高，C组三碳化合物的生成较多，三碳化合物还原消耗光反应产生的[H]也较多，叶绿体中[H]含量较低．干旱初期，菠菜光合作用速率下降，原因是气孔部分关闭导致二氧化碳供应减少，光合作用速率下降．
故答案为：
（1）叶绿体基质和线粒体内膜 类囊体薄膜
（2）大于 30℃不低于35℃（或不确定）
（3）小于 不能
（4）低 CO2
作出假设：光照强度和CO2度对植物光合作用强度有影响．
实验步骤：（略）
实验结果：
某植物在不同条件下单位时间内O2释放量（mL）
分析上述实验结果，并回答下列问题：
（1）作出上述假设的依据是：①______②______．
（2）该实验方案中确定的自变量是______，实验中除实验材料外必须控制的主要无关变量是______．
（3）某大棚蔬菜生产基地在种植蔬菜时，棚内还种植了一些蘑菇，结果发现蔬菜的产量有了明显提高．请依据上述实验结果说明其中的道理：______．
（4）上表中测得的O2释放量并非光合作用实际产生的氧气量，这是因为：______．
（5）如图为某植物25°C不同光照强度下的光合作用强度曲线．若已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25°C和30°C，请在图中画出30°C下（原光照强度和CO2浓度不变）相应的光合作用强度与光照强度关系的大致曲线（要求在曲线上标明与图中a、b、c三点对应的a′、b′、c′三个点的位置）．
正确答案
解：（1）假设可以是正确的也可以是错误的，一般学生的探究实验是根据所学知识提出的．影响光合作用的因素很多，其中光是光合作用的必要条件之一，光照强度会影响光反应，CO2是光合作用的原料，CO2浓度会影响暗反应．
（2）从表格中可以看出，不同功率的灯泡可以表示不同强度的光照，因此实验的自变量为光照强度、CO2浓度，则除自变量以外的影响实验结果的变量均称为无关变量，包括温度、含水量以及矿质元素等，其中温度是必须控制的主要无关变量．
（3）蘑菇是分解者，细胞呼吸产生的CO2使大棚内CO2浓度升高，蔬菜光合作用增强，最终导致蔬菜的产量有了明显提高．
（4）植物在进行光合作用的同时，也进行呼吸作用，植物光合作用产生的氧气会被自身呼吸作用消耗掉一部分，因此上表中测得的O2释放量表示光合作用的净释放量，即净光合速率．
（5）曲线中的a点表示呼吸作用强度；b表示光补偿点，此时光合作用等于呼吸作用；c点表示光饱和点，即最大光合速率．由于该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25°C和30°C，因此当温度由25°C升高到30°C时，植物的呼吸作用变强，因此a点下移；呼吸作用变强而光合作用减弱，因此要达到光补偿点，b必须右移，c点需下移．
故答案为：
（1）①光是光合作用的必要条件之一，光照强度会影响光反应
②CO2是光合作用的原料，CO2浓度会影响暗反应
（2）光照强度、CO2浓度 温度
（3）蘑菇是分解者，细胞呼吸产生的CO2使大棚内CO2浓度升高，蔬菜光合作用增强
（4）植物光合作用产生的氧气会被自身呼吸作用消耗掉一部分
（5）见右图
解析
解：（1）假设可以是正确的也可以是错误的，一般学生的探究实验是根据所学知识提出的．影响光合作用的因素很多，其中光是光合作用的必要条件之一，光照强度会影响光反应，CO2是光合作用的原料，CO2浓度会影响暗反应．
（2）从表格中可以看出，不同功率的灯泡可以表示不同强度的光照，因此实验的自变量为光照强度、CO2浓度，则除自变量以外的影响实验结果的变量均称为无关变量，包括温度、含水量以及矿质元素等，其中温度是必须控制的主要无关变量．
（3）蘑菇是分解者，细胞呼吸产生的CO2使大棚内CO2浓度升高，蔬菜光合作用增强，最终导致蔬菜的产量有了明显提高．
（4）植物在进行光合作用的同时，也进行呼吸作用，植物光合作用产生的氧气会被自身呼吸作用消耗掉一部分，因此上表中测得的O2释放量表示光合作用的净释放量，即净光合速率．
（5）曲线中的a点表示呼吸作用强度；b表示光补偿点，此时光合作用等于呼吸作用；c点表示光饱和点，即最大光合速率．由于该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25°C和30°C，因此当温度由25°C升高到30°C时，植物的呼吸作用变强，因此a点下移；呼吸作用变强而光合作用减弱，因此要达到光补偿点，b必须右移，c点需下移．
故答案为：
（1）①光是光合作用的必要条件之一，光照强度会影响光反应
②CO2是光合作用的原料，CO2浓度会影响暗反应
（2）光照强度、CO2浓度 温度
（3）蘑菇是分解者，细胞呼吸产生的CO2使大棚内CO2浓度升高，蔬菜光合作用增强
（4）植物光合作用产生的氧气会被自身呼吸作用消耗掉一部分
（5）见右图
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