- 探究：环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
研究人员以某植物为材料，利用多套图甲装置，对影响光合作用的各种环境因素进行研究．
（1）植物的光合作用属于同化作用，呼吸作用属于异化作用，当同化作用大于异化作用的时生物长大，图乙曲线CD段CO2浓度上升的原因是______，EF段产生的原因是______．
（2）图甲中活塞开关的作用是用来调节______，水浴的目的是______．
（3）某同学为了探究植物在一根普通蜡烛光的作用下能否生长，对图甲的装置进行了改装问他应该进行怎么样的改装？（假设植物空间的氧气足够蜡烛燃烧2小时且燃烧时吸收的氧气等于放出的二氧化碳）______．
（4）该同学改装成功后完成实验，预测实验结果并给出实验结论______．
正确答案
解：（1）图乙中CD段（早上6点～10点），光合作用速率小于呼吸作用速率，导致玻璃容器中C02浓度上升．EF段为中午12点左右，此时由于温度过高蒸腾作用过强，为了减少水分散发，气孔关闭，导致二氧化碳供应不足，光和作用减弱．
（2）图甲中打开装置的活塞开关，使U形管两侧液面如图所示，关闭活塞，这样可以使容器内的气压与外界气压相等；而水浴维持整个装置在设定的温度下完成．
（3）分析题意可知，该同学为了“探究植物在一根普通蜡烛光的作用下能否生长”，因此需将光照去除，在烧杯的旁边点上蜡烛，并且在装置中的烧杯内放入二氧化碳缓冲液，以提供光合作用所需的充足的二氧化碳．
（4）若A侧的液面高于B侧，说明植物通过光合作用和呼吸作用之后氧气还有释放，即光合作用大于呼吸作用，则表明植物在一根普通蜡烛光的作用下可以生长；若A侧的液面低于或等于B侧，说明光合作用产生的氧气低于或等于呼吸作用消耗的氧气，因此植物在此条件下不可以生长．
故答案为：
（1）呼吸速率大于光合速率 温度过高蒸腾作用过强，为了减少水分散发，气孔关闭二氧化碳供应不足，光和作用减弱
（2）容器内外的气压平衡 维持整个装置在设定的温度下完成实验
（3）在烧杯的旁边点上蜡烛；将光照去除；烧杯内放入二氧化碳缓冲液
（4）若A侧的液面高于B侧，则可以生长 若A侧的液面低于或等于B侧，则不可以生长
解析
解：（1）图乙中CD段（早上6点～10点），光合作用速率小于呼吸作用速率，导致玻璃容器中C02浓度上升．EF段为中午12点左右，此时由于温度过高蒸腾作用过强，为了减少水分散发，气孔关闭，导致二氧化碳供应不足，光和作用减弱．
（2）图甲中打开装置的活塞开关，使U形管两侧液面如图所示，关闭活塞，这样可以使容器内的气压与外界气压相等；而水浴维持整个装置在设定的温度下完成．
（3）分析题意可知，该同学为了“探究植物在一根普通蜡烛光的作用下能否生长”，因此需将光照去除，在烧杯的旁边点上蜡烛，并且在装置中的烧杯内放入二氧化碳缓冲液，以提供光合作用所需的充足的二氧化碳．
（4）若A侧的液面高于B侧，说明植物通过光合作用和呼吸作用之后氧气还有释放，即光合作用大于呼吸作用，则表明植物在一根普通蜡烛光的作用下可以生长；若A侧的液面低于或等于B侧，说明光合作用产生的氧气低于或等于呼吸作用消耗的氧气，因此植物在此条件下不可以生长．
故答案为：
（1）呼吸速率大于光合速率 温度过高蒸腾作用过强，为了减少水分散发，气孔关闭二氧化碳供应不足，光和作用减弱
（2）容器内外的气压平衡 维持整个装置在设定的温度下完成实验
（3）在烧杯的旁边点上蜡烛；将光照去除；烧杯内放入二氧化碳缓冲液
（4）若A侧的液面高于B侧，则可以生长 若A侧的液面低于或等于B侧，则不可以生长
CO2的速率变化如图所示，（吸收或释放CO2的速率是指单位面积叶片在单位时间内吸收或释放CO2的量），下列相关说法错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A、根据坐标图分析，A为叶肉细胞吸收外界的CO2，而B+C的总和则是植物自身产生CO2的量，两部分的CO2都会被植物的叶肉细胞所吸收，即光合作用固定的CO2．因此在光照条件下，图形A+B+C的面积表示该植物在一定时间内单位面积叶片光合作用固定的CO2总量，A正确；
B、遮光之后，植物主要进行呼吸作用产生CO2，根据遮光后平稳段的直线的变化趋势可以推出，B的面积表示这段时间内植物呼吸作用放出的CO2量，B正确；
C、根据坐标图分析，图形C的面积则表示植物可能通过其他途径产生CO2，C正确；
D、题干中提到适宜条件是针对光合作用，所以提高温度、降低光照都会使光合作用减弱，所以A的面积会变小，而呼吸作用的最适温度比光合作用的最适温度要高，所以提高问题会增大呼吸作用的速率，而光照的改变对呼吸作用无影响，所以B的面积会变大，D错误．
故选：D．
菊苣是生长在林下、高产优质的饲用牧草．巨桉凋落叶在分解过程中会释放某些小分子有机物．为研究这些物质对菊苣幼苗生长的影响，科研人员先将长势一致的菊苣幼苗移植到巨桉凋落叶含量 不同的土壤中，一段时间后测定菊苣各项生理指标，结果见表．请分析回答：
（1）菊苣幼苗细胞内参与光反应、暗反应的酶分别分布在叶绿体的______、______．
（2）实验组1与对照组相比，菊苣幼苗的净光合速率______．可能的原因是：土壤中的巨桉凋落 叶释放的某些小分子有机物使______含量降低，直接导致______反应减弱．
（3）实验组2与实验组1相比，菊苣幼苗净光合速率受影响的原因还可能是：当______时，其释放的高浓度小分子有机物能抑制酶活性或影响______的过程，使暗反应中的______过程受阻，导致光合速率下降．
正确答案
解：（1）植物光反应场所是叶绿体的类囊体薄膜（基粒），暗反应场所是叶绿体的基质．因此菊苣幼苗细胞内参与光反应、暗反应的酶分别分布在叶绿体的类囊体薄膜（基粒）、基质．
（2）土壤中的巨桉凋落叶释放的某些小分子有机物使光合色素含量降低，直接导致光反应减弱．因此实验组1与对照组相比，菊苣幼苗的净光合速率降低．
（3）实验组2与实验组1相比，菊苣幼苗净光合速率受影响的原因还可能是：当巨桉凋落叶含量高时，其释放的高浓度小分子有机物能抑制酶活性或影响CO2的吸收（气孔开放）的过程，使暗反应中的CO2固定过程受阻，导致光合速率下降．
故答案为：
（1）类囊体薄膜（基粒） 基质
（2）降低 光合色素 光
（3）巨桉凋落叶含量高 CO2的吸收（气孔开放） CO2固定
解析
解：（1）植物光反应场所是叶绿体的类囊体薄膜（基粒），暗反应场所是叶绿体的基质．因此菊苣幼苗细胞内参与光反应、暗反应的酶分别分布在叶绿体的类囊体薄膜（基粒）、基质．
（2）土壤中的巨桉凋落叶释放的某些小分子有机物使光合色素含量降低，直接导致光反应减弱．因此实验组1与对照组相比，菊苣幼苗的净光合速率降低．
（3）实验组2与实验组1相比，菊苣幼苗净光合速率受影响的原因还可能是：当巨桉凋落叶含量高时，其释放的高浓度小分子有机物能抑制酶活性或影响CO2的吸收（气孔开放）的过程，使暗反应中的CO2固定过程受阻，导致光合速率下降．
故答案为：
（1）类囊体薄膜（基粒） 基质
（2）降低 光合色素 光
（3）巨桉凋落叶含量高 CO2的吸收（气孔开放） CO2固定
（1）在______时，该植物既没有CO2的净吸收，也没有CO2的净释放，说明此时刻______．
（2）测定植物呼吸作用速率比较简便的方法是______．假设该植物在24h内呼吸速率不变，则该植物的呼吸速率为______mg/h，最高光合作用速率约为______mg/h．
（3）该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为______（用字母表示）．
（4）若某一阶段，该植物体对CO2的吸收量与释放量总是符合图中所示的曲线，说明该植物正处于旺盛生长的状态，因为这一阶段______．
（5）中午12时左右，与曲线最高点所对应的时间相比，该植物叶绿体内C3的含量______，原因是由于______，致使______．
（6）若将14CO2提供给某C4植物，则在光合作用时，14C在细胞内进行转移，最终转移到（14CH2O）中的途径是：14CO2→______→（14CH2O）．
正确答案
解：（1）图中可以看出，在18：00时和6：00时，二氧化碳的吸收量均为0，即呼吸作用产生的二氧化碳刚好被光合作用吸收，此时植物光合作用强度与呼吸作用强度相等．
（2）测定植物呼吸作用速率比较简便的方法是测定在黑暗条件下，单位时间内CO2释放量．图中夜间的只进行呼吸作用，其二氧化碳的释放量为10mg/h，该值表示呼吸速率．假设该植物在24 h内呼吸速率不变，在图中C区段二氧化碳吸收的最高值为75mg/h，此值为净光合速率，因此此时的真光合作用速率=净光合速率+呼吸速率=75+10=85mg/h．
（3）白天光合速率大于呼吸速率，因此A和C区段表示的是白天积累的有机物；而夜间只进行呼吸作用，因此C区段表示夜间消耗的有机物，因此该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为A+C-B．
（4）图中看出，A+C的总面积大于B，表示植物光合作用大于呼吸作用（同化作用大于异化作用），有机物有较多的积累，说明该植物正处于旺盛生长的状态．
（5）中午12：00时左右，由于气孔关闭，导致二氧化碳浓度低，二氧化碳的固定减少，而C3的还原仍在发生，因此与曲线最高点所对应的时间相比，植物叶绿体内C3的含量下降．
（6）C4植物能够利用较低浓度的二氧化碳．在夜间时，C4植物可以将14CO2固定在四碳化合物中；到白天时，二氧化碳又释放出来参与二氧化碳的固定，此时碳转移到三碳化合物中，再经过三碳化合物的还原，碳转移到（14CH2O）中．
故答案为：
（1）18时和6时（缺一不给分）； 光合作用强度与呼吸作用强度相等
（2）测定在黑暗条件下，单位时间内CO2释放量； 10； 85
（3）A+C-B
（4）A+C的总面积大于B，表示植物光合作用大于呼吸作用（同化作用大于异化作用），有机物有较多的积累
（5）下降 部分气孔关闭 从外界吸收的CO2减少
（6）14C4→14CO2→14C3
解析
解：（1）图中可以看出，在18：00时和6：00时，二氧化碳的吸收量均为0，即呼吸作用产生的二氧化碳刚好被光合作用吸收，此时植物光合作用强度与呼吸作用强度相等．
（2）测定植物呼吸作用速率比较简便的方法是测定在黑暗条件下，单位时间内CO2释放量．图中夜间的只进行呼吸作用，其二氧化碳的释放量为10mg/h，该值表示呼吸速率．假设该植物在24 h内呼吸速率不变，在图中C区段二氧化碳吸收的最高值为75mg/h，此值为净光合速率，因此此时的真光合作用速率=净光合速率+呼吸速率=75+10=85mg/h．
（3）白天光合速率大于呼吸速率，因此A和C区段表示的是白天积累的有机物；而夜间只进行呼吸作用，因此C区段表示夜间消耗的有机物，因此该植物在一昼夜中有机物积累量的代数式可表示为A+C-B．
（4）图中看出，A+C的总面积大于B，表示植物光合作用大于呼吸作用（同化作用大于异化作用），有机物有较多的积累，说明该植物正处于旺盛生长的状态．
（5）中午12：00时左右，由于气孔关闭，导致二氧化碳浓度低，二氧化碳的固定减少，而C3的还原仍在发生，因此与曲线最高点所对应的时间相比，植物叶绿体内C3的含量下降．
（6）C4植物能够利用较低浓度的二氧化碳．在夜间时，C4植物可以将14CO2固定在四碳化合物中；到白天时，二氧化碳又释放出来参与二氧化碳的固定，此时碳转移到三碳化合物中，再经过三碳化合物的还原，碳转移到（14CH2O）中．
故答案为：
（1）18时和6时（缺一不给分）； 光合作用强度与呼吸作用强度相等
（2）测定在黑暗条件下，单位时间内CO2释放量； 10； 85
（3）A+C-B
（4）A+C的总面积大于B，表示植物光合作用大于呼吸作用（同化作用大于异化作用），有机物有较多的积累
（5）下降 部分气孔关闭 从外界吸收的CO2减少
（6）14C4→14CO2→14C3
某研究小组用番茄进行光合作用和呼吸作用的实验，结合所给材料，回答相关问题．
实验-：
（1）探究单株番茄光合作用强度与种植密度的关系，结果如图1甲所示．与M点相比，N点限制单株光合作用强度的外界因素是______、______．
实验二：
（2）测量种植番茄的密闭大棚内一昼夜空气中的CO2含量变化，结果如图2乙所示．B→C时间段，叶绿体内ADP的移动方向是______，叶绿体内C3含量将______．图中表示番茄光合作用和呼吸作用强度相等的点是______．
实验三：
（3）采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定（图2），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6小时后，在A、B的对应部位截取相等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/（dm2•h）．
实验步骤如下：
①请设计一张表格用于记录实验数据．（假设实验选定叶片数目为3）
②若M=MB-MA，则M表示______．
实验四：
（4）在一定浓度的CO2和适当温度条件下，测定番茄叶片在不同光照条件下的光合作用速度与光照强度的关系（如图一），细胞呼吸与环境中O2浓度关系（如图二）．
①图一中，若将该植物放置在缺Mg2+的培养液中，其他条件不变，理论上b点______移动；c点所示条件下，该植物100cm2叶片3小时固定CO2总量是______mg．
②图二中细胞呼吸的有关曲线需在什么条件下测得？______；当O2浓度为5%时，细胞呼吸的方式为______；若图一中a点是在氧气充足条件下测得的，则氧气浓度应大于______%．
正确答案
解：（1）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．
（2）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，因此C3合成量减少，含量降低．叶绿体内的ADP是暗反应阶段C3还原过程中产生的，进而可作为光反应阶段ATP合成的原料，因此其移动方向是由叶绿体基质向类囊体片层；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．
（3）①在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取相等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据（假设实验选定叶片数目为3）并取其平均值，则相应的实验数据记录表格如下：
②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．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+6小时内光合作用合成量-6小时内细胞呼吸消耗量）-（a-6小时内细胞呼吸消耗量）=6小时内光合作用合成量．
（4）①b点时，光合作用强度等于呼吸作用强度．Mg2+是合成叶绿素的重要成分，若将该植物放置在缺Mg2+的培养液中，会导致叶绿素合成受阻，进而导致光合作用强度降低，因此在其他条件不变时，理论上b点向右移动；CO2的固定量代表真光合速率，由图可知该植物的呼吸速率为8mg/100cm2，c点时的净光合速率为12mg/100cm2，则c点时的真光合速率=呼吸速率+净光合速率=18mg/100cm2，因此该植物100cm2叶片3小时固定CO2总量=18×3=54mg．
②由于光合作用也能吸收和释放气体，因此图二中细胞呼吸的有关曲线需在黑暗条件下测得；由图二可知，当O2浓度为5%时，总的呼吸强度大于有氧呼吸强度，因此细胞呼吸的方式为无氧呼吸和有氧呼吸；由图二可知，氧气浓度达到15%时细胞呼吸速率达到最大值，若图一中a点是在氧气充足条件下测得的，则氧气浓度应大于15%．
故答案为：
（1）光照强度 CO2浓度
（2）由叶绿体基质向类囊体片层 减少 B、D
（3）①
②B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量
（4）①向右 54
②黑暗（或无光、遮光） 无氧呼吸和有氧呼吸 15
解析
解：（1）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．
（2）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，因此C3合成量减少，含量降低．叶绿体内的ADP是暗反应阶段C3还原过程中产生的，进而可作为光反应阶段ATP合成的原料，因此其移动方向是由叶绿体基质向类囊体片层；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．
（3）①在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取相等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据（假设实验选定叶片数目为3）并取其平均值，则相应的实验数据记录表格如下：
②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．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+6小时内光合作用合成量-6小时内细胞呼吸消耗量）-（a-6小时内细胞呼吸消耗量）=6小时内光合作用合成量．
（4）①b点时，光合作用强度等于呼吸作用强度．Mg2+是合成叶绿素的重要成分，若将该植物放置在缺Mg2+的培养液中，会导致叶绿素合成受阻，进而导致光合作用强度降低，因此在其他条件不变时，理论上b点向右移动；CO2的固定量代表真光合速率，由图可知该植物的呼吸速率为8mg/100cm2，c点时的净光合速率为12mg/100cm2，则c点时的真光合速率=呼吸速率+净光合速率=18mg/100cm2，因此该植物100cm2叶片3小时固定CO2总量=18×3=54mg．
②由于光合作用也能吸收和释放气体，因此图二中细胞呼吸的有关曲线需在黑暗条件下测得；由图二可知，当O2浓度为5%时，总的呼吸强度大于有氧呼吸强度，因此细胞呼吸的方式为无氧呼吸和有氧呼吸；由图二可知，氧气浓度达到15%时细胞呼吸速率达到最大值，若图一中a点是在氧气充足条件下测得的，则氧气浓度应大于15%．
故答案为：
（1）光照强度 CO2浓度
（2）由叶绿体基质向类囊体片层 减少 B、D
（3）①
②B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量
（4）①向右 54
②黑暗（或无光、遮光） 无氧呼吸和有氧呼吸 15
扫码查看完整答案与解析