- 探究：环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
某同学设计了一个探究实验，把培养在完全营养液中、生长状态一致的3组某种植物幼苗分别放入A、B、C三个完全相同的玻璃钟罩内（如图所示），其中A不密封．B、C密封．B内培养皿中盛有Ba（OH）2溶液，A、C内培养皿中盛有蒸馏水，各培养皿中液体的体积相同．该实验在光照充足、温度适宜的环境中进行．
回答问题：
（1）根据上述实验设计判断，该实验的目的是______．
（2）从理论上讲，培养一段时间后，预期的实验结果是：B中的幼苗生长量比C中的______（大、小），原因是______；A中的幼苗生长量比C中的______ （大、小），原因是______．
正确答案
探究二氧化碳浓度对幼苗光合强度（或生长量）的影响
小
缺少二氧化碳，不能进行光合作用
大
二氧化碳较充足，光合作用强
解析
解：（1）分析实验装置可知，B装置中Ba（OH）2溶液可以吸收玻璃罩内的二氧化碳，因此缺少光合作用需要的原料；C装置由于密封，因此二氧化碳供应不足；而A装置不密封，二氧化碳供应充足．其他条件均适宜，因此本实验探究了二氧化碳浓度对幼苗光合强度（或生长量）的影响．
（2）比较三组实验装置，B中由于缺少二氧化碳，不能进行光合作用，因此幼苗生长量小于C中幼苗；而A不密封，二氧化碳供应充足，C中二氧化碳有限，因此A中的幼苗生长量比C中的大．
故答案为：
（1）探究二氧化碳浓度对幼苗光合强度（或生长量）的影响
（2）小 缺少二氧化碳，不能进行光合作用 大 二氧化碳较充足，光合作用强
图一表示绿色植物叶肉细胞内发生的光合作用和有氧呼吸的过程，其中a、b为光合作用的原料，①～④表示相关过程．图二、图三表示外界相关条件对植物光合作用和呼吸作用的影响．请据图回答：
（1）图一中b代表的物质名称______．②过程进行的场所分别是______．①过程中产生的[H]用于③过程______．
（2）图一中④过程中的中间产物是______，它进入线粒体的条件______．
（3）如果在图二的乙点突然停止光照，叶绿体内C3化合物的含量将______．乙～丙段时，限制光合作用的主要因素是______．
（4）图三中，真光合速率=净光合速率+呼吸速率．用大棚种植蔬菜时，白天最好控制光强为图二中的______点对应的光照强度，温度为图三中的______℃最佳．图三中5℃时的状态可用图二中______点表示．
（5）某同学以新鲜的绿色植物叶片为材料，探究环境条件对细胞呼吸速率的影响，请帮助他提出一个探究课题：______．需特别注意的是，该实验必须在条件下进行．
（6）探究植物光合作用产生的O2来自H2O，还是来自CO2？请写出简单的实验思路．
①______；
②______．
正确答案
解：（1）分析图一可知，b是二氧化碳，②过程是有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜上；①是光反应，产生的还原氢用于暗反应还原三碳化合物．
（2）④过程中的中间产物是丙酮酸，它在有氧条件下进入线粒体继续完成有氧呼吸过程，被彻底氧化分解．
（3）图二中突然停止光照，光反应不再进行，暗反应过程中三碳化合物还原因缺少还原氢和ATP而不能进行，二氧化碳的固定短时间内仍然进行，因此叶绿体内C3化合物的含量将升高；乙-丙段时随光照强度增加，光合作用速率增大，说明该阶段限制光合作用的主要因素是光照强度．
（4）图二中，丁点的净光合作用强度最大的最低光照强度，是用大棚种植蔬菜时，白天最好控制光强度在该点；图三中温度25℃时 植物光合作用与呼吸作用速率之差最大，有机物积累速度最快，是最佳温度；图三中5℃时的状态植物光合作用与呼吸作用速率相等，可以用图二中的乙表示
（5）影响细胞呼吸的主要因素包括温度、氧气浓度等，可通过实验探究这些因素与呼吸速率之间的关系．
（6）探究植物光合作用产生的O2来自H2O，还是来自CO2的实验思路：
①向一组绿色植物提供H218O和CO2，向一另一组同样的绿色植物提供H2O和C18O2；
②相同适宜条件下分别检测产物O2是否具有放射性．
故答案为：
（1）CO2 线粒体（内膜） 作还原剂（C3的还原）
（2）丙酮酸 O2存在
（3）升高光照强度
（4）丁 25 乙
（5）探究温度（CO2浓度）对细胞呼吸速率的影响无光（黑暗）
（6）向一组绿色植物提供H218O和CO2，向一另一组同样的绿色植物提供H2O和C18O2，相同适宜条件下分别检测产物O2是否具有放射性
解析
解：（1）分析图一可知，b是二氧化碳，②过程是有氧呼吸的第三阶段，发生在线粒体内膜上；①是光反应，产生的还原氢用于暗反应还原三碳化合物．
（2）④过程中的中间产物是丙酮酸，它在有氧条件下进入线粒体继续完成有氧呼吸过程，被彻底氧化分解．
（3）图二中突然停止光照，光反应不再进行，暗反应过程中三碳化合物还原因缺少还原氢和ATP而不能进行，二氧化碳的固定短时间内仍然进行，因此叶绿体内C3化合物的含量将升高；乙-丙段时随光照强度增加，光合作用速率增大，说明该阶段限制光合作用的主要因素是光照强度．
（4）图二中，丁点的净光合作用强度最大的最低光照强度，是用大棚种植蔬菜时，白天最好控制光强度在该点；图三中温度25℃时 植物光合作用与呼吸作用速率之差最大，有机物积累速度最快，是最佳温度；图三中5℃时的状态植物光合作用与呼吸作用速率相等，可以用图二中的乙表示
（5）影响细胞呼吸的主要因素包括温度、氧气浓度等，可通过实验探究这些因素与呼吸速率之间的关系．
（6）探究植物光合作用产生的O2来自H2O，还是来自CO2的实验思路：
①向一组绿色植物提供H218O和CO2，向一另一组同样的绿色植物提供H2O和C18O2；
②相同适宜条件下分别检测产物O2是否具有放射性．
故答案为：
（1）CO2 线粒体（内膜） 作还原剂（C3的还原）
（2）丙酮酸 O2存在
（3）升高光照强度
（4）丁 25 乙
（5）探究温度（CO2浓度）对细胞呼吸速率的影响无光（黑暗）
（6）向一组绿色植物提供H218O和CO2，向一另一组同样的绿色植物提供H2O和C18O2，相同适宜条件下分别检测产物O2是否具有放射性
某地区的春季阴天较多，光照弱，极易导致西红柿减产，为此研究人员研究了影响西红柿光合作用的相关因素，结果如下．
（1）实验表明，光照减弱时，会使叶绿素______（a或b）的含量下降，光反应产生的ATP和[H]不足，直接影响暗反应中______过程．
（2）据表分析，在______条件下，西红柿的产量最低．此时，若在大田中应采取______措施来提高产量；此时若在温室中可采取______措施来提高产量．
（3）研究发现，西红柿植株顶部和底部没有明显温差的情况下，顶部叶片的净光合作用速率高于底部叶片的主要原因是______．底部叶片呼吸作用比顶部叶片弱的原因可能是______．
（4）科研人员在研究中还发现，西红柿叶绿体含少量DNA和小核糖体．只有在光照下，发育过程中的叶绿体才逐渐形成叶绿素、内膜及其中的各种酶，mRNA也显著增多．叶绿体中增大受光面积的结构是______，叶绿体基因表达主要受______的调节．
（5）图甲表示在光照充足、CO2浓度适宜的条件下，温度对该植物真正光合速率（实线）和呼吸速率（虚线）的影响．由甲可知，与______有关的酶对高温更为敏感．当环境温度为35℃时，该植物的有机物净积累量约为______mg/h（用CO2的量表示）．乙图是在此温度条件下绘制成的曲线，如果温度改为20℃，b点将向______移动．
正确答案
解：（1）分析表格中信息可知，与正常光照相比，弱光条件下叶绿素a含量下降，叶绿素b含量不变；暗反应过程中三碳化合物的还原需要光反应阶段产生的黑眼圈和ATP，因此光反应产生的ATP和[H]不足，直接影响暗反应中三碳化合物的还原过程．
（2）分析表格数据可知，西红柿在弱光、土壤含水量高的条件下，C5的再生速率和低，说明该条件下暗反应速率降低，因此西红柿的产量最低；在大田间不能提高光照强度，但可以通过降低土壤的含水量增产；若在温室则可以提高光照强度增产．
（3）与底部叶片相比，顶部叶片接受的光照强度大，二氧化碳充足，光合作用强度大，因此顶部叶片的净光合作用速率高于底部叶片；底部叶片较老，衰老细胞内酶活性降低，因此呼吸作用较弱．
（4）叶绿体通过叶绿体基粒的类囊体膜增大光合作用的面积；由题意可知，只有在光照下，发育过程中的叶绿体才逐渐形成叶绿素、内膜及其中的各种酶，mRNA也显著增多，因此叶绿体基因表达主要受光照的调节．
（5）分析题图甲可知，温度对植物的光合作用与呼吸作用都有影响，光合作用对温度的敏感性更高；当环境温度是35℃时，植物的光合作用是7mg/h，呼吸作用是4mg
/h，该植物的有机物净积累量约为3mg/h（用二氧化碳表示）；当温度右35℃降低到20℃时，呼吸作用减弱，光合作用也减弱，光合作用减弱的程度更大，光的补偿点向右移动．
故答案应为：
（1）a C5生成速率（C3的还原）
（2）弱光，土壤含水量80% 降低土壤含水量 增强光照
（3）光照比较充足、二氧化碳浓度相对较高 叶片衰老，酶活性较低
（4）类囊体、光照
（5）光合作用 3 右
解析
解：（1）分析表格中信息可知，与正常光照相比，弱光条件下叶绿素a含量下降，叶绿素b含量不变；暗反应过程中三碳化合物的还原需要光反应阶段产生的黑眼圈和ATP，因此光反应产生的ATP和[H]不足，直接影响暗反应中三碳化合物的还原过程．
（2）分析表格数据可知，西红柿在弱光、土壤含水量高的条件下，C5的再生速率和低，说明该条件下暗反应速率降低，因此西红柿的产量最低；在大田间不能提高光照强度，但可以通过降低土壤的含水量增产；若在温室则可以提高光照强度增产．
（3）与底部叶片相比，顶部叶片接受的光照强度大，二氧化碳充足，光合作用强度大，因此顶部叶片的净光合作用速率高于底部叶片；底部叶片较老，衰老细胞内酶活性降低，因此呼吸作用较弱．
（4）叶绿体通过叶绿体基粒的类囊体膜增大光合作用的面积；由题意可知，只有在光照下，发育过程中的叶绿体才逐渐形成叶绿素、内膜及其中的各种酶，mRNA也显著增多，因此叶绿体基因表达主要受光照的调节．
（5）分析题图甲可知，温度对植物的光合作用与呼吸作用都有影响，光合作用对温度的敏感性更高；当环境温度是35℃时，植物的光合作用是7mg/h，呼吸作用是4mg
/h，该植物的有机物净积累量约为3mg/h（用二氧化碳表示）；当温度右35℃降低到20℃时，呼吸作用减弱，光合作用也减弱，光合作用减弱的程度更大，光的补偿点向右移动．
故答案应为：
（1）a C5生成速率（C3的还原）
（2）弱光，土壤含水量80% 降低土壤含水量 增强光照
（3）光照比较充足、二氧化碳浓度相对较高 叶片衰老，酶活性较低
（4）类囊体、光照
（5）光合作用 3 右
（I）辣椒是我国栽培面积最大的蔬菜作物之一．如图l是辣椒植株光合作用示意图，如图2是将辣椒植株置于CO2浓度适宜、水分充足的环境中，温度分别保持在15℃、25℃和35℃下，改变光照强度，测定的CO2吸收速率，请据图分析：
（1）图1中乙是______，图2中A点时，该植物叶肉细胞产生ATP的场所是______．
（2）①当光强度大于8时，25℃与l5℃条件下有机物的合成速率分别为M1、M2，结果应为M1______M2（填“＞”、“＜”或“=”）． ②35℃条件下，如果光照强度为2时，白天光照l2小时，植物______（填能或不能）正常生长．
（II）某弃耕农田多年后形成灌木丛，如图3表示灌木丛某阶段田鼠的种群数量变化．该灌木丛第一、二、三营养级生物的能量分析（单位为百万千焦），如下表．表示能量暂时不详，但可以计算出来．
（1）生态系统的结构包括______．甲图中N点时出生率______死亡率．
（2）当田鼠种群中有鼠疫发生时，鼠疫杆菌与田鼠的种间关系是______．
（3）若田鼠为该荒地唯一植食性动物，田鼠粪便中的能量属于______营养级的能量．能量在二、三营养级之间的传递效率为______．
（4）该灌木丛中食物链上的相邻物种之间存在着捕食关系，相邻物种的某些个体行为与种群特征为对方提供了大量的有用信息，这说明信息传递在生态系统中的作用是______．
正确答案
解：（I）（1）图1中甲代表二氧化碳，乙代表ATP和[H]，丙代表ADP，图2A点无光照，细胞产生ATP场所即呼吸作用场所，只有线粒体和细胞质基质；
（2）25℃与l5℃条件下有机物的合成速率分别为M1、M2，25度呼吸消耗有机物多，15度呼吸消耗有机物少，而两温度下，净光合作用量相同，所以M1大于M2．；35℃条件下，如果光照强度为2时，光合作用积累有机物小于1，少于呼吸作，2消耗，所以该植光照12小时，黑暗12小时，植物不能正常生长．
（II）（1）生态系统结构包括生态系统的组成成分和食物链、食物网； N点时，个体数量达到最大值，此时种群数量不再增加，种群的出生率等于死亡率．
（2）鼠疫杆菌在田鼠体内存活，依靠田鼠养分维持生活，所以与田鼠是寄生关系；
（3）田鼠粪便中含的是未消化的青草，所以粪便中所含能量仍然属于第一营养级；第三营养级同化量=上一营养级同化量-未利用量-分解者分解量-呼吸量=31*109-4.6*108-6.6*108-1.53*109=4.5*108，所以第二、三营养级之间的传递效率为（4.5×108）÷（3.1×109）×100%=14.5%．
（4）生态系统中不同物种间的信息传递作用是调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定．
故答案为：（20分）
I（1）ATP和[H]（不写全不给分） 线粒体、细胞质基质（不写全不给分）
（2）①＞②不能
II （1）生态系统的组成成分和食物链、食物网（组成成分和营养结构）（不写全不给分）=
（2）寄生
（3）第一 14.5%
（4）调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定（一点1
解析
解：（I）（1）图1中甲代表二氧化碳，乙代表ATP和[H]，丙代表ADP，图2A点无光照，细胞产生ATP场所即呼吸作用场所，只有线粒体和细胞质基质；
（2）25℃与l5℃条件下有机物的合成速率分别为M1、M2，25度呼吸消耗有机物多，15度呼吸消耗有机物少，而两温度下，净光合作用量相同，所以M1大于M2．；35℃条件下，如果光照强度为2时，光合作用积累有机物小于1，少于呼吸作，2消耗，所以该植光照12小时，黑暗12小时，植物不能正常生长．
（II）（1）生态系统结构包括生态系统的组成成分和食物链、食物网； N点时，个体数量达到最大值，此时种群数量不再增加，种群的出生率等于死亡率．
（2）鼠疫杆菌在田鼠体内存活，依靠田鼠养分维持生活，所以与田鼠是寄生关系；
（3）田鼠粪便中含的是未消化的青草，所以粪便中所含能量仍然属于第一营养级；第三营养级同化量=上一营养级同化量-未利用量-分解者分解量-呼吸量=31*109-4.6*108-6.6*108-1.53*109=4.5*108，所以第二、三营养级之间的传递效率为（4.5×108）÷（3.1×109）×100%=14.5%．
（4）生态系统中不同物种间的信息传递作用是调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定．
故答案为：（20分）
I（1）ATP和[H]（不写全不给分） 线粒体、细胞质基质（不写全不给分）
（2）①＞②不能
II （1）生态系统的组成成分和食物链、食物网（组成成分和营养结构）（不写全不给分）=
（2）寄生
（3）第一 14.5%
（4）调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定（一点1
野生型棉花品种Z16中转入抗虫基因BT基因后获得转基因抗虫棉品种Z30，某农科所在相同条件下培养棉花品种Z16和Z30，在苗期后期测定叶片光合作用及植株的有关生理特性，所得结果如图所示．请据图回答问题：
注：
①核酮糖二磷酸羧化酶（RuBP 羧化酶）是暗反应的关键酶之一；
②Pn：净光合速率（即以每平方米叶面每秒钟吸收CO2的速率为参照依据，单位为 μmol m-2 s-1；
③太阳辐射中能被绿色植物用来进行光合作用的那部分能量称为光合有效辐射，简称PAR．
（1）由图1推测，与野生型棉花品种Z16相比，转基因棉花Z30 的干物质量______，其原因是______．
（2）图1中的A点代表转基因棉花Z30曲线与纵坐标的相交点，若A点对应的数值为-0.8，该数值的含义为______．若不考虑环境因素对呼吸作用的影响，那么当光合有效辐射（PAR）为400μmol m-2•s-1时，Z30叶片固定CO2的速率为______μmol m-2•s-1．
（3）图2中色素1的名称是______，分布在叶绿体的______上．比较图2和3可知，野生型棉花品种Z16与转基因棉花Z30光合作用速率出现差异的主要因素是______，从而影响了光合作用______阶段的反应速率．
正确答案
解：（1）由图1推测，与野生型棉花品种Z16相比，转基因棉花Z30的净光合速率下降，故转基因棉花Z30 的干物质量减少．
（2）图1中的A点代表转基因棉花Z30曲线与纵坐标的相交点，由于A点没有光照，只能进行呼吸作用，因此若A点对应的数值为-0.8，该数值的含义为Z30的呼吸作用速率（Z30通过呼吸作用释放CO2的速率）．若不考虑环境因素对呼吸作用的影响，那么当光合有效辐射（PAR）为400μmol m-2•s-1时，净光合速率为12μmol m-2•s-1，根据真光合速率=净光合速率+呼吸速率，可知Z30叶片固定CO2的速率为12+0.8=12.8μmol m-2•s-1．
（3）叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，叶绿素a含量较多，因此图2中色素1的名称是叶绿素a，分布在叶绿体的类囊体薄膜（基粒）上．比较图2和3可知，野生型棉花品种Z16与转基因棉花Z30光合作用速率出现差异的主要因素是核酮糖二磷酸羧化酶（RuBP 羧化酶）活性下降，从而影响了光合作用暗反应阶段的反应速率．
故答案为：
（1）减少 转基因棉花Z30的净光合速率下降
（2）Z30的呼吸作用速率（Z30通过呼吸作用释放CO2的速率） 12.8
（3）叶绿素a 类囊体薄膜（基粒） 核酮糖二磷酸羧化酶（RuBP 羧化酶）活性下降 暗反应
解析
解：（1）由图1推测，与野生型棉花品种Z16相比，转基因棉花Z30的净光合速率下降，故转基因棉花Z30 的干物质量减少．
（2）图1中的A点代表转基因棉花Z30曲线与纵坐标的相交点，由于A点没有光照，只能进行呼吸作用，因此若A点对应的数值为-0.8，该数值的含义为Z30的呼吸作用速率（Z30通过呼吸作用释放CO2的速率）．若不考虑环境因素对呼吸作用的影响，那么当光合有效辐射（PAR）为400μmol m-2•s-1时，净光合速率为12μmol m-2•s-1，根据真光合速率=净光合速率+呼吸速率，可知Z30叶片固定CO2的速率为12+0.8=12.8μmol m-2•s-1．
（3）叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，叶绿素a含量较多，因此图2中色素1的名称是叶绿素a，分布在叶绿体的类囊体薄膜（基粒）上．比较图2和3可知，野生型棉花品种Z16与转基因棉花Z30光合作用速率出现差异的主要因素是核酮糖二磷酸羧化酶（RuBP 羧化酶）活性下降，从而影响了光合作用暗反应阶段的反应速率．
故答案为：
（1）减少 转基因棉花Z30的净光合速率下降
（2）Z30的呼吸作用速率（Z30通过呼吸作用释放CO2的速率） 12.8
（3）叶绿素a 类囊体薄膜（基粒） 核酮糖二磷酸羧化酶（RuBP 羧化酶）活性下降 暗反应
扫码查看完整答案与解析