- 探究：环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
资料一 黑藻是国内一种比较常见的水生植物．因其取材方便，常作为生物学实验的材料．若将黑藻放在特定的实验装置内，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响（其余的实验条件处于理想状态），实验以CO2的吸收量与释放量为指标，结果如下表所示．
（1）根据表中数据，在坐标图中绘出不同温度下光合作用吸收CO2的直方图．
（2）根据表及图可知：在一定范围内，黑藻的光合速率随温度升高而升高，原因______．
（3）若在昼夜不停的光照下，黑藻生长的最适宜温度是______；若每天光照10小时，其余时间置于黑暗环境中，温度保持在30℃的条件下，黑藻______（能/不能）生长．
资料二 下图甲、乙为研究种子呼吸作用及植物光合作用的实验装置示意图；丙为加入少量水前及加少量水后种子呼吸作用（实线）及植物光合作用（虚线）强度变化过程．
（4）曲线 ab 上升的原因是______； 曲线 cd 上升的原因是______；曲线 d 点后趋平，原因是______．
（5）若撤去导管，将乙中绿色植物置于密闭玻璃罩中，如不给光照，玻璃罩内 CO2 含量每小时增加40mg；如充足光照，CO2含量每小时减少 90mg．据测定上述光照条件下，光合作用产生葡萄糖总量为 100mg/h．该植物在光照条件下呼吸作用放出的二氧化碳比在无光条件下呼吸作用放出的二氧化碳______（增加/减少）______ mg，光照下该植物每小时释放氧气______mg．
正确答案
解：（1）表格中光照下吸收CO2为光合作用的净释放量，黑暗中释放CO2为呼吸作用产生的CO2量，因此可以根据表格中数据计算出不同温度下光合作用吸收CO2总量，如5℃为1.5，10℃为2.5等等．由此作图即可．
（2）随着温度的不断提高，酶的活性逐渐升高，因此黑藻的光合速率不断增强．
（3）表格中，25℃时，黑藻的净光合作用量为3.75 mg/h，为最大值，因此此温度最适宜．若温度保持在30℃的条件下，每天光照10小时，其余时间置于黑暗环境中，黑藻的CO2吸收总量=3.53×10-3.00×14=-6.7，因此在此条件下，黑藻不能生长．
（4）加水后，种子吸水膨胀，自由水含量增多，种子萌发，呼吸作用加强曲线 使ab的呼吸强度上升； 装置甲中种子萌发产生的CO2进入装置乙，光合作用强度随着二氧化碳浓度的增加而增加，从而导致曲线cd段上升；但是当二氧化碳浓度提高到一定程度时，光合作用的强度不再随二氧化碳含量的提高而增强，因此曲线d点后趋平．
（5）如装置不给光照，玻璃罩内增加的CO2 量为每小时的呼吸作用强度；如充足光照，CO2含量每小时的减少量为净光合作用量．据测定上述光照条件下，光合作用产生葡萄糖总量为 100mg/h，折合成CO2量=264×100÷180=146.7mg/h，则该条件下呼吸作用释放的CO2量=146.7-90=56.7mg/h．因此该植物在光照条件下呼吸作用放出的二氧化碳比在无光条件下呼吸作用放出的二氧化碳增加=56.7-40=16.7mg．光照下该植物CO2含量每小时减少 90mg，因此该植物每小时释放氧气=192×90÷264=65.5mg．
故答案为：（五）（12分）
（1）坐标标识正确、图示正确（2分）
（2）（一定温度范围内），酶的活性随温度的升高而增大
（3）25℃； 不能
（4）种子吸水萌发，呼吸作用加强；装置甲中种子萌发产生的CO2进入装置乙，光合作用强度随着二氧化碳浓度的增加而增加；当二氧化碳浓度提高到一定程度时，光合作用的强度不再随二氧化碳含量的提高而增强
（5）增加 16.7 （2分） 65.5
解析
解：（1）表格中光照下吸收CO2为光合作用的净释放量，黑暗中释放CO2为呼吸作用产生的CO2量，因此可以根据表格中数据计算出不同温度下光合作用吸收CO2总量，如5℃为1.5，10℃为2.5等等．由此作图即可．
（2）随着温度的不断提高，酶的活性逐渐升高，因此黑藻的光合速率不断增强．
（3）表格中，25℃时，黑藻的净光合作用量为3.75 mg/h，为最大值，因此此温度最适宜．若温度保持在30℃的条件下，每天光照10小时，其余时间置于黑暗环境中，黑藻的CO2吸收总量=3.53×10-3.00×14=-6.7，因此在此条件下，黑藻不能生长．
（4）加水后，种子吸水膨胀，自由水含量增多，种子萌发，呼吸作用加强曲线 使ab的呼吸强度上升； 装置甲中种子萌发产生的CO2进入装置乙，光合作用强度随着二氧化碳浓度的增加而增加，从而导致曲线cd段上升；但是当二氧化碳浓度提高到一定程度时，光合作用的强度不再随二氧化碳含量的提高而增强，因此曲线d点后趋平．
（5）如装置不给光照，玻璃罩内增加的CO2 量为每小时的呼吸作用强度；如充足光照，CO2含量每小时的减少量为净光合作用量．据测定上述光照条件下，光合作用产生葡萄糖总量为 100mg/h，折合成CO2量=264×100÷180=146.7mg/h，则该条件下呼吸作用释放的CO2量=146.7-90=56.7mg/h．因此该植物在光照条件下呼吸作用放出的二氧化碳比在无光条件下呼吸作用放出的二氧化碳增加=56.7-40=16.7mg．光照下该植物CO2含量每小时减少 90mg，因此该植物每小时释放氧气=192×90÷264=65.5mg．
故答案为：（五）（12分）
（1）坐标标识正确、图示正确（2分）
（2）（一定温度范围内），酶的活性随温度的升高而增大
（3）25℃； 不能
（4）种子吸水萌发，呼吸作用加强；装置甲中种子萌发产生的CO2进入装置乙，光合作用强度随着二氧化碳浓度的增加而增加；当二氧化碳浓度提高到一定程度时，光合作用的强度不再随二氧化碳含量的提高而增强
（5）增加 16.7 （2分） 65.5
小球藻是常用来进行毒性测试的模式生物；纳米银由于抗菌性能良好而被广泛应用于纺织品、食物容器、医药及个人护理品等商品中，但其释放到水环境中的风险也引起了科学界的重视．某研究组研究了纳米银在光照和黑暗条件下对小球藻的毒性差异及作用机理．
（1）研究小组为了检测纳米银对小球藻生长是否有抑制作用，分别在黑暗条件和光照条件下，统计小球藻种群数量的变化，所得数据如图a和b所示．本实验可以使用______和显微镜统计不同环境条件下的小球藻的种群数量．结果表明______条件下纳米银对小球藻的抑制作用更强．
（2）为探究纳米银对小球藻光合作用和呼吸作用的影响，研究组检测了黑暗和光照条件下，不同浓度的纳米银溶液处理后，小球藻培养液中溶解氧的变化，所得数据如图c和d所示，则黑暗条件下所得数据应为c、d中的______图．若排除纳米银的干扰作用，所用小球藻培养液在120min内的总光合速率接近______ mg/L•min溶解氧．加入10mg/L 纳米银后，在120min内，培养液中的溶解氧变化很小，说明______．据图分析纳米银对呼吸作用的抑制作用要______（大于/等于/小于）对光合作用的抑制作用．
（3）研究小组为了进一步探究纳米银是否对小球藻的叶绿素a有影响，需用______来溶解小球藻的色素，利用吸光度值来计算其含量时，测量波长为630nm、647nm、664nm，此波长对应的可见光最可能______光．
正确答案
解：（1）对于小球藻等微小的植物可以用血球计数板进行计数．对比实验a、b的结果发现黑暗条件下，随着纳米银浓度的增加，小球藻数量下降得更快，说明黑暗条件下，纳米银对小球藻的抑制作用更强．
（2）黑暗条件下小球藻不能进行光合作用，只有呼吸作用，所以溶解氧下降的更快些，如图d所示．分析图c、d，若排除纳米银的干扰作用，所用小球藻培养液在120min内的总光合速率接近（14-6+6-5）÷120=0.075mg/L•min溶解氧．而加入10mg/L 纳米银后，在120min内，培养液中的溶解氧变化很小，说明光合作用产生的与呼吸作用消耗的差不多，此时细胞内场所ATP的场所与细胞质基质、线粒体和叶绿体．据图图中曲线的斜率分析纳米银对呼吸作用的抑制作用要大于对光合作用的抑制作用．
（4）叶绿体中的色素能过溶于有机溶剂，如丙酮、无水乙醇等．叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光，红光的波长较长，所以测量波长为630nm、647nm、664nm，此波长对应的可见光最可能红光．
故答案为：
（1）血球计数板 黑暗
（2）d 0.075 细胞质基质、线粒体和叶绿体 大于
（3）丙酮（无水乙醇或其他有机溶剂） 红
解析
解：（1）对于小球藻等微小的植物可以用血球计数板进行计数．对比实验a、b的结果发现黑暗条件下，随着纳米银浓度的增加，小球藻数量下降得更快，说明黑暗条件下，纳米银对小球藻的抑制作用更强．
（2）黑暗条件下小球藻不能进行光合作用，只有呼吸作用，所以溶解氧下降的更快些，如图d所示．分析图c、d，若排除纳米银的干扰作用，所用小球藻培养液在120min内的总光合速率接近（14-6+6-5）÷120=0.075mg/L•min溶解氧．而加入10mg/L 纳米银后，在120min内，培养液中的溶解氧变化很小，说明光合作用产生的与呼吸作用消耗的差不多，此时细胞内场所ATP的场所与细胞质基质、线粒体和叶绿体．据图图中曲线的斜率分析纳米银对呼吸作用的抑制作用要大于对光合作用的抑制作用．
（4）叶绿体中的色素能过溶于有机溶剂，如丙酮、无水乙醇等．叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光，红光的波长较长，所以测量波长为630nm、647nm、664nm，此波长对应的可见光最可能红光．
故答案为：
（1）血球计数板 黑暗
（2）d 0.075 细胞质基质、线粒体和叶绿体 大于
（3）丙酮（无水乙醇或其他有机溶剂） 红
回答下列有关实验的问题
（1）如图1是利用溶氧量变化来测定黄瓜叶片光合速率的装置．实验在最适温度下进行，反应杯的溶液中加入少量NaHCO3是为了提供CO2．
①黄瓜叶片放入反应杯前需抽空叶肉细胞间隙内的气体，目的是______．
②随着测试时间的延长，叶片的光合速率逐渐下降，原因是密闭的反应中______．
③若提高恒温水浴的温度，则光合速率______．若将光源远离反应杯，则光合速率______．
④该法同样可用于叶片呼吸强度的测定，只需对反应杯______．如图2所示的是测定金鱼藻光合作用的实验装置，表中数据是在适宜（恒定）温度条件下，改变灯源与烧杯距离测得的金鱼藻放出的气泡数，如表所示：
⑤从图或表中可以得出的结论是______．
⑥从表中数据估计，呈现如图3量变关系时的灯与烧杯间的距离为______cm．
（2）如图4表示的是测定保湿桶内温度变化实验装置．某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况．材料用具：保温桶（500mL）、温度计活性干酵母、质量浓度0.1g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油．
实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更多．
①取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：
②B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是______．
③要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个装置C．请写出装置C的实验步骤：
④实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，若装置A、B、C温度大小关系是：______（用“＜、=、＞”表示），则假设成立．
正确答案
解：（1）①为了确保实验检测到的氧气是在实验过程中产生的，而不实验材料本身早就含有的氧气，故在实验前对实验材料黄瓜叶片中的氧气要除掉．
②由于持续性光合作用，尽管有NaHCO3配成稀溶液为光合作用提供CO2，二氧化碳会逐渐消耗最终导致叶片光合速率也会跟着下降的．
③由于实验在最适温度下进行，如果适当提高水温，则光合作用速率会下降；当光源远离反应杯时，光照强度减弱，光合速率也会下降．
④当用同样装置测呼吸强度，那么需要测定不同温度下叶片呼吸作用释放出的二氧化碳量，故该装置需要将实验装置进行暗处理．
⑤从图或表中可以得出，光合速率随光照强度的变化而变化．
⑥图3量变关系表示叶绿体的光合作用强度等于线粒体的呼吸作用强度，即此时细胞没有氧气的释放，可对应表格中灯与烧杯间的距离为45cm．
（2）①据题意分析，该实验自变量为氧气，无关变量要等量相同控制，故①不加入石蜡油，有氧气；②加入10g活性干酵母与A组相同．
②葡萄糖溶液煮沸的主要目的是去除氧气，控制自变量．
③要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个对照装置C，无氧情况下无活性干酵母，判断葡萄糖溶液是否引起温度变化．故③加入240ml煮沸后冷却的葡萄糖溶液去除氧气，④不加入10g活性干酵母．
④酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更多，在自然情况下，葡萄糖溶液几乎不产生热量．故A、B、C温度大小关系是：A＞B＞C．
故答案为：
（1）①排除原来气体对实验结果的干扰
②CO2不足
③下降 下降
④进行黑暗处理
⑤光合速率随光照强度的变化而变化
⑥45
（2）①不加入石蜡油 加入10g活性干酵母
②去除氧气
③加入240mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 不加入活性干酵母
④A＞B＞C
解析
解：（1）①为了确保实验检测到的氧气是在实验过程中产生的，而不实验材料本身早就含有的氧气，故在实验前对实验材料黄瓜叶片中的氧气要除掉．
②由于持续性光合作用，尽管有NaHCO3配成稀溶液为光合作用提供CO2，二氧化碳会逐渐消耗最终导致叶片光合速率也会跟着下降的．
③由于实验在最适温度下进行，如果适当提高水温，则光合作用速率会下降；当光源远离反应杯时，光照强度减弱，光合速率也会下降．
④当用同样装置测呼吸强度，那么需要测定不同温度下叶片呼吸作用释放出的二氧化碳量，故该装置需要将实验装置进行暗处理．
⑤从图或表中可以得出，光合速率随光照强度的变化而变化．
⑥图3量变关系表示叶绿体的光合作用强度等于线粒体的呼吸作用强度，即此时细胞没有氧气的释放，可对应表格中灯与烧杯间的距离为45cm．
（2）①据题意分析，该实验自变量为氧气，无关变量要等量相同控制，故①不加入石蜡油，有氧气；②加入10g活性干酵母与A组相同．
②葡萄糖溶液煮沸的主要目的是去除氧气，控制自变量．
③要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个对照装置C，无氧情况下无活性干酵母，判断葡萄糖溶液是否引起温度变化．故③加入240ml煮沸后冷却的葡萄糖溶液去除氧气，④不加入10g活性干酵母．
④酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更多，在自然情况下，葡萄糖溶液几乎不产生热量．故A、B、C温度大小关系是：A＞B＞C．
故答案为：
（1）①排除原来气体对实验结果的干扰
②CO2不足
③下降 下降
④进行黑暗处理
⑤光合速率随光照强度的变化而变化
⑥45
（2）①不加入石蜡油 加入10g活性干酵母
②去除氧气
③加入240mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 不加入活性干酵母
④A＞B＞C
如图甲表示某绿色植物的细胞代谢状况；图乙表示在一定条件下测得的该植物光照强度与光合速率的关系；图丙是某兴趣小组将植物栽培在密闭玻璃温室中，用红外线测量仪测得室内的CO2浓度与时间关系的曲线．请分析回答：
（1）图甲所示的该植物细胞代谢情况可用图乙的______点表示．
（2）图乙中的a点表示______．当植物细胞内的部分代谢活动处于图乙中的b点时，叶绿体中ATP的移动方向是______．
（3）在相同温度下，将该植物的叶片置于8klx光照下9小时，然后移到黑暗处15小时，则该24小时内每100cm2叶片的光合作用所消耗的CO2的量为______mg．
（4）若图乙曲线表示该植物在25°C时光照强度与光合速率的关系，并且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，那么在原有条件不变的情况下，将温度提高到30℃，理论上分析c点如何变化？______．
（5）由图丙可推知，密闭玻璃温室中氧气浓度最大的是______点，光合速率与呼吸速率相等的点是______，j点与e点相比植物体内有机物含量发生了什么变化？______．
正确答案
解：（1）图甲所示的该植物细胞从外界吸收二氧化碳，释放氧气中，说明光合作用强度大于细胞呼吸强度，可用图乙中d点表示．
（2）图乙中的a点，光照强度为0，表示只进行呼吸作用（或呼吸速率）．当植物细胞内的部分代谢活动处于图乙中的b点时，植物进行光合作用，叶绿体中ATP的移动方向是类囊体薄膜向叶绿体基质（或基粒向基质）．
（3）在相同温度下，将该植物的叶片置于8klx光照下，净光合速率为12mg，在黑暗处呼吸速率为6mg，因此8klx光照下9小时，净光合作用量为12×9=108mg，然后移到黑暗处15小时，呼吸作用的消耗量为6×15=90mg，根据正光合作用量=净光合作用量+呼吸作用量，可知推知，该植物24小时内每100cm2叶片的光合作用所消耗的CO2的量为108-90=18mg．
（4）将温度提高到30℃时，光合作用速率减慢，呼吸作用速率增强，c点表示光合作用强度等于呼吸作用强度，故c点向右移动．
（5）丙图中纵轴表示的是温室中二氧化碳的量，光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，因此二氧化碳量最少时就是氧气积累最多时，即氧气浓度最大的是h点．f点、h点表示光合速率与呼吸速率相等．j点与e点相比二氧化碳量升高，即有机物分解的多，有机物含量减少．
故答案为：
（1）d
（2）只进行呼吸作用（或呼吸速率） 类囊体薄膜向叶绿体基质（或基粒向基质）
（3）18
（4）右移
（5）h f、h 减少
解析
解：（1）图甲所示的该植物细胞从外界吸收二氧化碳，释放氧气中，说明光合作用强度大于细胞呼吸强度，可用图乙中d点表示．
（2）图乙中的a点，光照强度为0，表示只进行呼吸作用（或呼吸速率）．当植物细胞内的部分代谢活动处于图乙中的b点时，植物进行光合作用，叶绿体中ATP的移动方向是类囊体薄膜向叶绿体基质（或基粒向基质）．
（3）在相同温度下，将该植物的叶片置于8klx光照下，净光合速率为12mg，在黑暗处呼吸速率为6mg，因此8klx光照下9小时，净光合作用量为12×9=108mg，然后移到黑暗处15小时，呼吸作用的消耗量为6×15=90mg，根据正光合作用量=净光合作用量+呼吸作用量，可知推知，该植物24小时内每100cm2叶片的光合作用所消耗的CO2的量为108-90=18mg．
（4）将温度提高到30℃时，光合作用速率减慢，呼吸作用速率增强，c点表示光合作用强度等于呼吸作用强度，故c点向右移动．
（5）丙图中纵轴表示的是温室中二氧化碳的量，光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，因此二氧化碳量最少时就是氧气积累最多时，即氧气浓度最大的是h点．f点、h点表示光合速率与呼吸速率相等．j点与e点相比二氧化碳量升高，即有机物分解的多，有机物含量减少．
故答案为：
（1）d
（2）只进行呼吸作用（或呼吸速率） 类囊体薄膜向叶绿体基质（或基粒向基质）
（3）18
（4）右移
（5）h f、h 减少
正确答案
解析
解：A、据图分析可知，a点叶肉细胞只能进行呼吸作用，故产生ATP的细胞器只有线粒体，A正确；
B、b点为光的补偿点，此时植物光合作用强度等于细胞呼吸强度，B正确；
C、当植物缺镁时，叶绿素的合成受到影响，光合作用减弱，b点要增加光照强度，从而保证此时的光合作用强度等于细胞呼吸强度，故b点将向右移，C正确；
D、c点之后的限制氧气释放的因素有温度、二氧化碳浓度等，D错误．
故选：D．
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