- 探究：环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
菌根是由菌根真菌与植物根系的联合体．菌根真菌从土壤中吸取养分和水分供给植物，植物为菌根提供糖类等有机物．下表为不同温度下菌根对玉米幼苗光合特性影响的实验结果．
请回答下列问题：
（1）菌根真菌与玉米的种间关系是______．
（2）25℃条件下，与无菌根玉米相比，有菌根玉米叶肉细胞对CO2的利用率______．
（3）15℃条件下，与无菌根玉米相比，有菌根玉米光合作用速率高，据表分析，其原因有______①，促进了光反应；②______，促进了暗反应．
（4）实验结果表明：菌根能提高玉米的光合作用速率，在______条件下提高比例最大．
（5）在菌根形成率低的某高寒草甸试验区进行菌根真菌接种，可提高部分牧草的菌根形成率．下图为接种菌根真菌后试验区内两种主要牧草种群密度和群落物种丰富度的变化结果．
①图中种群密度数值应采用样方调查结果的值______．
②据图推测，两种牧草中菌根依赖程度更高的是______．接种菌根真菌后，该试验区生态系统抵抗力稳定性提高，原因是______．
正确答案
解：（1）根据题意可知，菌根真菌从土壤中吸取养分和水分供给植物，植物为菌根提供糖类等有机物，因此菌根真菌与玉米之间是互利共生的关系．
（2）25℃条件下，与无菌根玉米相比，有菌根玉米叶肉细胞的细胞间CO2浓度低，并且光合作用速率高，说明有菌根玉米叶肉细胞对CO2的利用率高．
（3）表格中看出，15℃条件下，与无菌根玉米相比，有菌根玉米的气孔导度和叶绿素含量均高；叶绿素有利于光反应中吸收光能；气孔导度大，二氧化碳供给充分，暗反应充分，因此有菌根玉米的光合作用速率高．
（4）表格中看出，菌根能提高玉米的光合作用速率，在5℃（或低温）条件下提高比例最大．
（5）①植物种群密度的调查可用样方法，取样时可以多取样方，最后求平均值，这样可以提高数据的准确度．
②图中显示，优质牧草接种后种群密度有所上升，因此可以推测，优质牧草对菌根依赖程度更高．接种菌根真菌后，物种丰富度升高，生态系统营养结构复杂，自我调节能力升高，因此该试验区生态系统抵抗力稳定性提高．
故答案为：
（1）互利共生
（2）高
（3）①叶绿体相对含量高，利于吸收光能②气孔导度大，CO2供给充分
（4）5℃（或低温）
（5）①平均②优质牧草A 物种丰富度升高，生态系统营养结构复杂，自我调节能力升高
解析
解：（1）根据题意可知，菌根真菌从土壤中吸取养分和水分供给植物，植物为菌根提供糖类等有机物，因此菌根真菌与玉米之间是互利共生的关系．
（2）25℃条件下，与无菌根玉米相比，有菌根玉米叶肉细胞的细胞间CO2浓度低，并且光合作用速率高，说明有菌根玉米叶肉细胞对CO2的利用率高．
（3）表格中看出，15℃条件下，与无菌根玉米相比，有菌根玉米的气孔导度和叶绿素含量均高；叶绿素有利于光反应中吸收光能；气孔导度大，二氧化碳供给充分，暗反应充分，因此有菌根玉米的光合作用速率高．
（4）表格中看出，菌根能提高玉米的光合作用速率，在5℃（或低温）条件下提高比例最大．
（5）①植物种群密度的调查可用样方法，取样时可以多取样方，最后求平均值，这样可以提高数据的准确度．
②图中显示，优质牧草接种后种群密度有所上升，因此可以推测，优质牧草对菌根依赖程度更高．接种菌根真菌后，物种丰富度升高，生态系统营养结构复杂，自我调节能力升高，因此该试验区生态系统抵抗力稳定性提高．
故答案为：
（1）互利共生
（2）高
（3）①叶绿体相对含量高，利于吸收光能②气孔导度大，CO2供给充分
（4）5℃（或低温）
（5）①平均②优质牧草A 物种丰富度升高，生态系统营养结构复杂，自我调节能力升高
图甲是某同学“探究在温度为30℃时影响植物光合速率的因素”的实验装置图．图乙表示该植物某叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内叶肉细胞CO2释放量和叶绿体O2产生总量的变化．据图回答问题．
（1）图甲装置中在灯与试管之间放了盛水玻璃柱，目的是______．
（2）图甲中，为了改变光照强度，具体措施是______．
（3）光照强度为d时，光反应产生的并能够为暗反应所利用的物质是______，光合作用过程中利用能源物质的场所是______．叶片发育过程中，叶片面积逐渐增大，是______的结果；叶肉细胞与表皮细胞的形态、结构和功能差异显著的根本原因是______．
（4）图乙中光照强度为b时，该叶肉细胞呼吸作用速率______（填＜、=、＞）光合作用速率，光照强度为c时，单位时间内该叶肉细胞从外界环境吸收______单位的二氧化碳．
（5）已知该叶肉细胞光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，在其他条件不变的情况下，将温度调节到25℃，则乙图中c对应的柱状体不可能向______平移．
（6）白菜根尖成熟区表皮细胞产生的CO2进入细胞质基质和土壤中的K+进入细胞液穿过的生物膜层数______．（“相同”或“不同”）
正确答案
吸收灯光的热量，排除光照对试管内水温的影响
移动灯泡，改变试管与光源之间的距离（或相同距离用不同功率的灯泡照射）
[H]和ATP
叶肉细胞叶绿体基质
细胞分裂
基因的选择性表达
＞
0
右
相同
解析
解：（1）图甲装置中在灯与试管之间放了盛水玻璃柱，目的是吸收灯光照射的热量，排除光照引起的温度变化对实验的影响．
（2）图甲中，可通过改变试管与光源之间的距离来改变光照强度．
（3）光照强度为d时，植物进行光合作用，光反应产生能够为暗反应所用的物质是ATP和[H]，暗反应发生在叶肉细胞叶绿体基质．叶片发育过程中，叶片长大是细胞分裂的结果；叶肉细胞与表皮细胞的形态、结构和功能差异显著的根本原因是基因的选择性表达的结果．
（4）图乙中光照强度为b时，该叶肉细胞CO2，释放量大于0，说明此时呼吸作用速率＞光合作用速率；光照强度为c时，单位时间内该叶肉细胞产生O2量为6单位，由a点对应的状态分析可知，细胞呼吸需要的O2量也为6单位，则可释放0单位的氧气．
（5）根据题干可知，当温度调节到25℃，呼吸作用的酶活性减弱，光合作用的酶活性增强，呼吸作用减弱，因此光补偿点时需要的光照强度将减弱；而乙图中c表示光补偿点时的光照强度，因此c点将左移．
（6）白菜根尖成熟区表皮细胞产生的CO2的场所为线粒体，其CO2进入细胞质基质需要穿过线粒体的两层膜；土壤中的K+进入细胞液要穿过细胞膜和液泡膜，也是两层膜．
故答案为：
（1）吸收灯光的热量，排除光照对试管内水温的影响
（2）移动灯泡，改变试管与光源之间的距离（或相同距离用不同功率的灯泡照射）
（3）[H]和ATP； 叶肉细胞叶绿体基质； 细胞分裂 基因的选择性表达
（4）＞0
（5）右
（6）相同
如图为某植物在光合作用的最适温度和最适光照条件下，测得的CO2浓度与氧气释放量关系示意图，右图是该植物在光合作用的最适温度和最适光照及黑暗条件下，CO2浓度分别为mc和md时测定C3和C5的含量，共获得a、b、c、d四条曲线，结果如图所示．请据图回答：
（1）影响0A段长短的环境因素有______（至少答两点），不同植物在相同条件下0A段长短不同，直接原因是______不同，根本原因是______．
（2）C点与D点相比O2释放量较低，制约因素是______，该因素值的降低______（会，不会）影响光反应的速率，理由是______．
（3）当CO2浓度为mc时测定C3和C5的含量，获得的曲线是右图中的______，左图曲线超过D点后变平的原因是受到______制约．
正确答案
解：（1）根据题意和图示分析可知：A点表示细胞只进行呼吸作用时吸收的氧气量，因此，影响OA段长短（呼吸速率）的环境因素有温度（影响酶的活性）、O2浓度、CO2浓度；生物的性状是由遗传物质控制的，不同植物在相同条件下，呼吸强度不同，这说明这些植物的遗传物质存在差异．
（2）C点对应的CO2浓度低于D点，光合作用强度较弱，O2释放量较低，所以CO2浓度的降低会影响光反应的速率，其原因是CO2浓度降低使三碳分子合成速率减慢，导致NADPH和ATP积累，继而使光反应的速率降低．
（3）当CO2浓度为mc时，表明光合作用强度随CO2浓度增大而增强，此时三碳化合物量不断增加，因此测定三碳化合物和RuBP的含量，获得的曲线分别是乙图中的b和c；甲图曲线超过D点后，在最适温度、最适光照、CO2浓度饱和条件下，制约光合作用强度的只有内因了，即叶绿体数量或叶绿体中色素与酶的数量．
故答案为：
（1）温度 O2浓度 CO2浓度； 呼吸酶的活性（线粒体的数量）； 遗传物质（基因）的差异
（2）CO2浓度； 会； CO2浓度降低使C3合成速率减慢，导致还原氢和ATP积累继而使光反应的速率降低．
（3）b和c 酶活性和数量（叶绿体或色素的数量）
解析
解：（1）根据题意和图示分析可知：A点表示细胞只进行呼吸作用时吸收的氧气量，因此，影响OA段长短（呼吸速率）的环境因素有温度（影响酶的活性）、O2浓度、CO2浓度；生物的性状是由遗传物质控制的，不同植物在相同条件下，呼吸强度不同，这说明这些植物的遗传物质存在差异．
（2）C点对应的CO2浓度低于D点，光合作用强度较弱，O2释放量较低，所以CO2浓度的降低会影响光反应的速率，其原因是CO2浓度降低使三碳分子合成速率减慢，导致NADPH和ATP积累，继而使光反应的速率降低．
（3）当CO2浓度为mc时，表明光合作用强度随CO2浓度增大而增强，此时三碳化合物量不断增加，因此测定三碳化合物和RuBP的含量，获得的曲线分别是乙图中的b和c；甲图曲线超过D点后，在最适温度、最适光照、CO2浓度饱和条件下，制约光合作用强度的只有内因了，即叶绿体数量或叶绿体中色素与酶的数量．
故答案为：
（1）温度 O2浓度 CO2浓度； 呼吸酶的活性（线粒体的数量）； 遗传物质（基因）的差异
（2）CO2浓度； 会； CO2浓度降低使C3合成速率减慢，导致还原氢和ATP积累继而使光反应的速率降低．
（3）b和c 酶活性和数量（叶绿体或色素的数量）
温度适宜，研究环境因素对绿色植物光合作用速率的影响，据图分析，正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、叶肉细胞每时每刻都要时进行呼吸作用，所以细胞质基质、线粒体基质可产生ATP，而光合作用时产生的ATP的场所是叶绿体基粒的囊状结构薄膜，A错误；B、温度继续升高，酶的活性降低，a点b点的纵坐标均下降，B正确；C、b点与a点相比处于相同光照但CO2浓度低，所以合成三碳化合物量较少，而二者产生的[H]和ATP一样多从而还原消耗的三碳化合物量相同，所以b点时叶绿体中三碳化合物含量较少，C错误；
D、从图上可知a点与b点光合作用速率差异的原因是CO2浓度的不同，D错误．
故选：B．
如图甲为某校生物兴趣小组探究光照强度对茉莉花光合作用强度影响的实验装置示意图，图乙为所测得的结果．据图分析：
请写出控制本实验自变量的两种方法______、______．
（2）为了防止无关变量对实验结果的干扰，本实验还应设置对照实验，请问对照装置如何设计？______．
（3）实验测得，当用40W灯泡照射时，红色液滴没有发生移动，这是因为此时______，当改用80W灯泡照射时，叶绿体中C5的含量将______．
（4）B点以后，限制茉莉花光合速率的主要环境因素有______．
（5）图甲所示装置无法测得A点数据，除非将其中的NaHCO3溶液换为______溶液，且将装置放在______环境中．在A点，产生ATP的结构有______．
（6）茉莉花的生长需要浇水，但浇水过多易发生烂根现象．请说明原因______．
正确答案
解：（1）阅读题干可知，该实验的目的是探究光照强度对茉莉花光合作用强度影响，实验的自变量是光照强度，可以用用不同功率的电灯泡或相同灯泡与实验装置之间的距离控制光照强度的变化．
（2）该实验通过液滴移动的距离表示光合作用强度，由于气压变化等物理因素也可以导致液滴移动，因此为了消除物理因素对实验结果的干扰，可以将装置中的茉莉花换成死花，其他设置与装置甲一样，纠正无关变量对实验结果的影响．
（3）用40W灯泡照射时，红色液滴没有发生移动说明光合作用产生的氧气与有氧呼吸吸收的氧气相等，即光合作用强度与呼吸作用强度相等；改用80W灯泡照射时，光照强度增加，光反应过程产生的[H]和ATP增加，三碳化合物还原速度加快，生成的五碳化合物增加，此时二氧化碳浓度不变，二氧化碳固定消耗的五碳化合物不变，因此细胞内五碳化合物含量升高．
（4）B点为光的饱和点，故B点以后，限制茉莉花光合速率的主要环境因素有温度、CO2浓度．
（5）光照条件下既进行光合作用，也进行呼吸作用，测得的数值是净光合作用，为了测得实际光合作用强度，需要将其中的NaHCO3溶液换为NaOH溶液，且将装置放在黑暗条件下测出呼吸作用强度，用测得的光合作用强度+呼吸作用强度才是植物实际光合作用强度．在A点，没有光照，植物只能进行呼吸作用，故产生ATP的结构有细胞质基质和线粒体．
（6）浇水过多，土壤中溶解氧降低，植物细胞进行无氧呼吸产生酒精对植物根细胞具有毒害作用，容易出现烂根现象．
故答案为：
（1）用不同瓦数灯泡 改变灯与广口瓶的距离
（2）将装置中的茉莉花换成死花，其他设置与装置甲一样
（3）光合速率等于呼吸速率 增多
（4）温度、CO2浓度
（5）NaOH 黑暗（或遮光） 细胞质基质和线粒体
（6）浇水过多，土壤缺氧，植物细胞无氧呼吸产生的酒精有毒害作用
解析
解：（1）阅读题干可知，该实验的目的是探究光照强度对茉莉花光合作用强度影响，实验的自变量是光照强度，可以用用不同功率的电灯泡或相同灯泡与实验装置之间的距离控制光照强度的变化．
（2）该实验通过液滴移动的距离表示光合作用强度，由于气压变化等物理因素也可以导致液滴移动，因此为了消除物理因素对实验结果的干扰，可以将装置中的茉莉花换成死花，其他设置与装置甲一样，纠正无关变量对实验结果的影响．
（3）用40W灯泡照射时，红色液滴没有发生移动说明光合作用产生的氧气与有氧呼吸吸收的氧气相等，即光合作用强度与呼吸作用强度相等；改用80W灯泡照射时，光照强度增加，光反应过程产生的[H]和ATP增加，三碳化合物还原速度加快，生成的五碳化合物增加，此时二氧化碳浓度不变，二氧化碳固定消耗的五碳化合物不变，因此细胞内五碳化合物含量升高．
（4）B点为光的饱和点，故B点以后，限制茉莉花光合速率的主要环境因素有温度、CO2浓度．
（5）光照条件下既进行光合作用，也进行呼吸作用，测得的数值是净光合作用，为了测得实际光合作用强度，需要将其中的NaHCO3溶液换为NaOH溶液，且将装置放在黑暗条件下测出呼吸作用强度，用测得的光合作用强度+呼吸作用强度才是植物实际光合作用强度．在A点，没有光照，植物只能进行呼吸作用，故产生ATP的结构有细胞质基质和线粒体．
（6）浇水过多，土壤中溶解氧降低，植物细胞进行无氧呼吸产生酒精对植物根细胞具有毒害作用，容易出现烂根现象．
故答案为：
（1）用不同瓦数灯泡 改变灯与广口瓶的距离
（2）将装置中的茉莉花换成死花，其他设置与装置甲一样
（3）光合速率等于呼吸速率 增多
（4）温度、CO2浓度
（5）NaOH 黑暗（或遮光） 细胞质基质和线粒体
（6）浇水过多，土壤缺氧，植物细胞无氧呼吸产生的酒精有毒害作用
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