- 探究:环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
为探究环境因素对光合作用强度的影响,设计进行下列实验.
实验材料和用具:100mL量筒、50W、100W、200W和400W的台灯、冷开水、NaHC03、黑藻等.
实验步骤:
①准备4套如图1所示装置,编号为1-4.在瓶中各加入约500mL0.01g/mLNaHC03溶液后用冷开水充满.
②取4等份长势相同的黑藻分别放入1-4号装置.
③将4套装置放入暗室中24小时,然后分别用50W、100W、200W和400W的台灯等距离地照射1-4号装置,观察气泡的产生情况.
④30min后停止光照,测量光合作用释放的O2体积(mL).
以上实验重复三次,实验结果见上表.分析并回答有关问题:
(1)列出实验中的两个无关变量:______.
(2)根据装置图1,上表中的实验数据如何读出______.
(3)根据表中实验数据在坐标图里绘制柱形图2.
(4)上表中测得的氧气量并非光合作用实际产生的氧气量,其原因是______.
(5)通过对表中数据的分析得出结论:______.
(6)若想确定黑藻生长的最适合光照强度,请在本实验的基础上写出进一步探究的实验思路:______.
正确答案
解:(1)该实验自变量是引起光合作用强度改变的因素,即光照强度,该自变量用不同功率的灯泡表示,其它可能引起光合速率改变的因素均为无关变量,包括C02(或NaHC03溶液)、温度、PH值、黑藻的数量.
(2)实验的因变量是光照强度改变后引起的实验结果改变,即氧气释放量,光合作用释放氧气的体积等于排出来的水的体积.
(3)根据表格数据绘制出不同光照强度下释放氧气体积的平均值柱形图.
(4)表格中测得的体积是黑藻呼吸消耗和水中溶解了部分氧气后才释放出来的气体体积.
(5)表中数据反映出在一定光照强度范围内,随光照强度的增强,释放出气体体积增多,说明光合作用的强度也在增强.
(6)要确定最适光照强度,就要在100W-400W范围内缩小光照梯度,设置更多实验组.
故答案为:
(1)C02(或NaHC03溶液)、温度、PH值、黑藻
(2)读量筒中收集到的水的体积
(3)见下图
(4)黑藻自身的呼吸作用会消耗氧气,水中还会溶解部分氧气
(5)在一定范围内随着光照强度的增强,光合作用的强度也增强
(6)缩小光照梯度,在100W-400W范围内设置多个梯度进行实验
解析
解:(1)该实验自变量是引起光合作用强度改变的因素,即光照强度,该自变量用不同功率的灯泡表示,其它可能引起光合速率改变的因素均为无关变量,包括C02(或NaHC03溶液)、温度、PH值、黑藻的数量.
(2)实验的因变量是光照强度改变后引起的实验结果改变,即氧气释放量,光合作用释放氧气的体积等于排出来的水的体积.
(3)根据表格数据绘制出不同光照强度下释放氧气体积的平均值柱形图.
(4)表格中测得的体积是黑藻呼吸消耗和水中溶解了部分氧气后才释放出来的气体体积.
(5)表中数据反映出在一定光照强度范围内,随光照强度的增强,释放出气体体积增多,说明光合作用的强度也在增强.
(6)要确定最适光照强度,就要在100W-400W范围内缩小光照梯度,设置更多实验组.
故答案为:
(1)C02(或NaHC03溶液)、温度、PH值、黑藻
(2)读量筒中收集到的水的体积
(3)见下图
(4)黑藻自身的呼吸作用会消耗氧气,水中还会溶解部分氧气
(5)在一定范围内随着光照强度的增强,光合作用的强度也增强
(6)缩小光照梯度,在100W-400W范围内设置多个梯度进行实验
研究人员用不同植物做了两组关于植物光合作用和呼吸作用的实验.
Ⅰ利用紫苏进行了实验,图甲表示在一个密闭容器内紫苏植株一昼夜O2含量的变化,据图分析:
(1)图中B点后曲线上升的原因是光合作用过程中______阶段增强,此时产生的______为CO2的还原提供条件,所产生的O2在细胞中的______被利用
(2)紫苏植株光合作用释放的O2量和呼吸作用消耗的O2相等的点是______.(用图中字母回答)
(3)该紫苏植株经过一昼夜后,是否积累了有机物?______(填“是”或“否”),理由是______.
Ⅱ图乙表示将某绿藻细胞悬浮液放入密闭的容器中,在保持一定的pH值和温度时,给予不同条件时细胞悬浮液中溶解氧浓度变化的模式图.据图回答问题:
(1)在图乙中的丙处添加CO2时,分析短时间内C5的变化为______,原因是______
(2)若在图乙中丁处给予适宜条件,使溶解氧的变化如图中的b,预计1小时后,实际产生的氧气量为______微摩尔.
正确答案
解:Ⅰ(1)B曲线上升时因为太阳的升起,光照增强,光合作用开始,光反应进行水的光解,产生O2,同时光能转化为化学能储存在[H]和ATP中.有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,其中,O2在细胞中的线粒体中被利用.
(2)由图三知B、C两点时间分别是6时和18时,6时耗氧最低和18时产氧最少,说明此时是番茄植株光合作用释放的O2量和呼吸作用消耗的O2相等的时间点.
(3)由于紫苏植株是在密闭容器内种植,一昼夜后A点与D点相比的净氧含量反而减少,即说明在这24h内呼吸作用大于光合作用,积累有机物会减少.
Ⅱ(1)图乙中在丙处添加CO2时,CO2固定增强,产生C3增多,所以C5减少.
(2)根据题意可知,原来溶解氧量为260,现在溶解量为290,而释放出来的氧气量为30微摩尔,细胞呼吸消耗的氧气量为210-200=10微摩尔,再根据时间计算是:30÷3×60+10÷4×60=750微摩尔.
故答案为:
Ⅰ:(1)光反应[H]和ATP 线粒体(线粒体内膜)
(2)B、C
(3)否 密闭装置内的O2含量比实验前低,说明紫苏植株细胞呼吸作用消耗的有机物总量多于光合作用合成的有机物总量
Ⅱ:(1)减少 CO2还原相对稳定,而CO2的固定因二氧化碳的增加,消耗更多的C5
(2)750
解析
解:Ⅰ(1)B曲线上升时因为太阳的升起,光照增强,光合作用开始,光反应进行水的光解,产生O2,同时光能转化为化学能储存在[H]和ATP中.有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,其中,O2在细胞中的线粒体中被利用.
(2)由图三知B、C两点时间分别是6时和18时,6时耗氧最低和18时产氧最少,说明此时是番茄植株光合作用释放的O2量和呼吸作用消耗的O2相等的时间点.
(3)由于紫苏植株是在密闭容器内种植,一昼夜后A点与D点相比的净氧含量反而减少,即说明在这24h内呼吸作用大于光合作用,积累有机物会减少.
Ⅱ(1)图乙中在丙处添加CO2时,CO2固定增强,产生C3增多,所以C5减少.
(2)根据题意可知,原来溶解氧量为260,现在溶解量为290,而释放出来的氧气量为30微摩尔,细胞呼吸消耗的氧气量为210-200=10微摩尔,再根据时间计算是:30÷3×60+10÷4×60=750微摩尔.
故答案为:
Ⅰ:(1)光反应[H]和ATP 线粒体(线粒体内膜)
(2)B、C
(3)否 密闭装置内的O2含量比实验前低,说明紫苏植株细胞呼吸作用消耗的有机物总量多于光合作用合成的有机物总量
Ⅱ:(1)减少 CO2还原相对稳定,而CO2的固定因二氧化碳的增加,消耗更多的C5
(2)750
大蒜是一种常见的药食两用植物,某小组进行以下实验:
(1)探究大蒜种植密度对产量的影响,小组实验结果如表.请回答:
①种植密度为60.0株/m2时,单株产量低的原因是:种植过密使叶片相互遮挡,单株植物光合作用制造的有机物量______,而呼吸作用消耗的有机物量______.
②在22.5~52.5(株/m2)范围内,随种植密度增加大蒜的总产量______,原因是______,光合产量增加.
(2)探究温度对大蒜产量的影响,实验结果如图,曲线a和b分别表示不同温度下遮光叶片和曝光叶片的重量变化.请据图回答:
①与15℃相比,16℃叶片的实际光合作用强度______.
②如果恒定在某一温度,维持10小时光照,10小时黑暗,则每平方厘米大蒜叶片最多能增重______mg.
正确答案
解:(1)①植物光合作用需要光照,当种植过密使叶片相互遮挡,导致单株植物光合作用制造的有机物量减小,而呼吸作用消耗的有机物量基本不变,所以单株产量会降低.
②根据图表分析,在22.5~52.5(株/m2)范围内,随种植密度增加,大蒜进行光合作用的面积增大,导致总产量不断增加.
(2)①根据题意和图示分析可知:15℃实际光合作用强度1.5+4=5.5,16℃实际光合作用强度2+3=5,所以16℃叶片的实际光合作用强度在减小.
②根据曲线可判断,在15℃时,大蒜叶片增重最多.因此恒定在15℃,维持10小时光照,10小时黑暗,每平方厘米大蒜叶片最多能增重:4×10-1.5×10=25mg.
故答案为:
(1)①减小 基本不变 ②不断增加 光合面积增大
(2)①减小 ②25
解析
解:(1)①植物光合作用需要光照,当种植过密使叶片相互遮挡,导致单株植物光合作用制造的有机物量减小,而呼吸作用消耗的有机物量基本不变,所以单株产量会降低.
②根据图表分析,在22.5~52.5(株/m2)范围内,随种植密度增加,大蒜进行光合作用的面积增大,导致总产量不断增加.
(2)①根据题意和图示分析可知:15℃实际光合作用强度1.5+4=5.5,16℃实际光合作用强度2+3=5,所以16℃叶片的实际光合作用强度在减小.
②根据曲线可判断,在15℃时,大蒜叶片增重最多.因此恒定在15℃,维持10小时光照,10小时黑暗,每平方厘米大蒜叶片最多能增重:4×10-1.5×10=25mg.
故答案为:
(1)①减小 基本不变 ②不断增加 光合面积增大
(2)①减小 ②25
水不仅直接参与光反应,还是影响光合作用的主要环境因子之一.以含水80%土壤为对照(CK),测耐旱能力较强的大丽花中度缺水(MD)时的叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)(如图),探讨环境水对植物的调控机理.
(1)用单位时间、单位叶面积通过气孔的气体量表示气孔导度(Gs).据图中的Gs曲线 和Pn曲线推测,3~15天内中度缺水生长的大丽花叶片,会持续发生的现象有______(多选).
A.蒸腾速率下降 B.蒸腾速率升高 C.光合放出O2速率下降 D.光合放出O2速率上升
E.干旱导致叶片气孔关闭,光合作用停止
(2)据图,非气孔因素主要影响Pn-MD的时间段是______,以下属于非气孔因素的是______.
A.CO2供应不足 B.叶肉细胞内叶绿体类囊体膜受损
C.还原三碳化合物的酶空间结构改变 D.固定CO2的酶活力不足.
正确答案
解:(1)据图分析,3~15天内中度缺水生长的大丽花叶片,其Gs曲线和Pn曲线一直下降,说明气孔导度、净光合速率下降,即蒸腾速率下降和光合放出O2速率下降.由于都大于0,说明气孔不关闭,光合速率不为0.
(2)据图分析,12~15天内Pn-MD曲线下降,而胞间CO2浓度Ci-MD曲线上升,表明这时不是气孔因素导致二氧化碳供应下降,而是其他因素非气孔因素导致光合速率下降,如叶肉细胞内叶绿体类囊体膜受损、还原三碳化合物的酶空间结构改变、固定CO2的酶活力不足等.
故答案为:
(1)AC
(2)12-15天 BCD
解析
解:(1)据图分析,3~15天内中度缺水生长的大丽花叶片,其Gs曲线和Pn曲线一直下降,说明气孔导度、净光合速率下降,即蒸腾速率下降和光合放出O2速率下降.由于都大于0,说明气孔不关闭,光合速率不为0.
(2)据图分析,12~15天内Pn-MD曲线下降,而胞间CO2浓度Ci-MD曲线上升,表明这时不是气孔因素导致二氧化碳供应下降,而是其他因素非气孔因素导致光合速率下降,如叶肉细胞内叶绿体类囊体膜受损、还原三碳化合物的酶空间结构改变、固定CO2的酶活力不足等.
故答案为:
(1)AC
(2)12-15天 BCD
光照和温度条件下,空气中CO2含量与植物光和产量(有机物积累量)的关系如图所示.理论上某种植物更有效地利用CO2,使光合产量高于m点的选项是( )
正确答案
解析
解:由图可知,理论上能更有效地利用CO2,使光合产量高于m点应降低光补偿点,提高光饱和点,即若a点在a1,b点在b2时二氧化碳的饱和点增大,产量也会增大.
故选:B.
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