- 探究：环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
某学习小组用黑藻进行光合作用实验，他们将黑藻浸在加有适宜培养液的大试管中（室温20℃），可观察到光下黑藻放出气泡．他们以日光灯作光源，移动日光灯使之与大试管的距离不同，结果如图1中曲线1，请回答：
（1）该实验研究的是______（因素）对光合速率的影响，衡量光合速率的指标是______．
（2）该小组在室温10℃和30℃时分别进行了实验，结果如曲线2和3，D点的限制因素是______．
（3）该小组分离出黑藻中的叶绿体（图2为模式图）在适宜条件下培养，在b上的色素可以归纳为两类即______，发生的能量转换为______，由b转移至C的物质主要是______．
（4）将黑藻放在特定实验装置内，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响（其余的实验条件都是理想的），实验以CO2的吸收量与释放量为指标．实验结果如表所示：
①在一定范围内该绿色植物呼吸速率随温度升高而升高，其原因是______．
②若在昼夜不停的光照下，则该植物生长的最适宜温度是______，在35℃时，该植物每小时实际光合作用速率为______（mg/h）．（用CO2吸收量表示）
正确答案
解：（1）移动日光灯使之与大试管的距离会改变光照强度，所以实验研究的是光照强度对光合速率的影响．实验是通过观察光下黑藻放出气泡来衡量光合速率的．
（2）D点时，随着光照增强，光合速率不变，这时光照强度不再是限制因素．这时由于温度不同，光合速率也不同，所以限制因素为温度．
（3）图2中b指基粒，由类囊体薄膜构成，上含有四种色素，叶绿素a叶绿素b总称为叶绿素，胡萝卜素和叶黄素成为类胡萝卜素．类囊体薄膜上发生光反应，将光能转化为ATP中活跃的化学能，产物ATP、[H]用于暗反应．
（4）①一定范围内，酶的活性随温度的升高而增强，所以该绿色植物呼吸速率随温度升高而升高．
②光照下二氧化碳吸收速率可表示净光合速率，可知在25℃下植物的净光合速率最大，植物生长的最快．35℃时实际光合速率=净光合速率+呼吸速率=3+3.5=6.5mg/h．
故答案为：
（1）光照强度 单位时间气泡产生数目（或气泡产生速率）
（2）温度
（3）叶绿素、类胡萝卜素 光能→活跃的化学能 ATP、[H]
（4）①一定范围内，酶的活性随温度的升高而增强
②25℃6.5mg/h
解析
解：（1）移动日光灯使之与大试管的距离会改变光照强度，所以实验研究的是光照强度对光合速率的影响．实验是通过观察光下黑藻放出气泡来衡量光合速率的．
（2）D点时，随着光照增强，光合速率不变，这时光照强度不再是限制因素．这时由于温度不同，光合速率也不同，所以限制因素为温度．
（3）图2中b指基粒，由类囊体薄膜构成，上含有四种色素，叶绿素a叶绿素b总称为叶绿素，胡萝卜素和叶黄素成为类胡萝卜素．类囊体薄膜上发生光反应，将光能转化为ATP中活跃的化学能，产物ATP、[H]用于暗反应．
（4）①一定范围内，酶的活性随温度的升高而增强，所以该绿色植物呼吸速率随温度升高而升高．
②光照下二氧化碳吸收速率可表示净光合速率，可知在25℃下植物的净光合速率最大，植物生长的最快．35℃时实际光合速率=净光合速率+呼吸速率=3+3.5=6.5mg/h．
故答案为：
（1）光照强度 单位时间气泡产生数目（或气泡产生速率）
（2）温度
（3）叶绿素、类胡萝卜素 光能→活跃的化学能 ATP、[H]
（4）①一定范围内，酶的活性随温度的升高而增强
②25℃6.5mg/h
正确答案
解析
解：A、图中A点只进行呼吸作用，因此OA段可表示呼吸速率，则S1+S3可表示0-D间植物呼吸作用消耗，A正确；
B、植物从O点时开始进行光合作用，随着光照强度的增强，光合作用强度不断增强，因此图中S2+S3可表示植物光合作用产生的有机物总量，B正确；
C、Mg是合成叶绿素的组成元素，若植株缺Mg，叶绿素合成受阻，植物光合作用减弱，则B点右移，而D点左移，C错误；
D、植物光合作用有机物的净积累量=光合作用总量-呼吸作用消耗=S2+S3-（S1+S3）=S2-S1，D正确．
故选：C．
为了验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗，请用所提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测实验结果，并对你的预测结果进行分析．
实验材料与用具：烟草幼苗、试管两支、蒸馏水、NaHCO3稀溶液（为光合作用提供原料）、真空泵、暗培养箱、日光灯（实验过程中光照和温度等条件适宜，空气中O2和CO2在水中的溶解量及无氧呼吸忽略不计）．
实验步骤和预测实验结果：
（1）剪取两小块相同的烟草叶片，分别放入盛有等量蒸馏水和NaHCO3稀溶液的两支试管中．此时，叶片均浮在液面上．
（2）用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体后，敞开试管口，可观察到叶片均下沉到试管底部．
（3）分析预测的结果：
正确答案
解：实验目的是验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗，是两个方面，由碳酸氢钠稀溶液可以分析出，它可以产生二氧化碳也可以吸收二氧化碳．根据给出的实验步骤“一组加入碳酸氢钠稀溶液，另一组加入等量的蒸馏水”可知，本质是有无二氧化碳，所以应先验证光合作用是否产生氧气，条件应进行光照．利用碳酸氢钠稀溶液提供的二氧化碳产生的气体可使叶片上升．没有二氧化碳供应的不能进行光合作用．然后给以暗处理，呼吸作用又会消耗氧气，叶片又会下沉．故答案为：
（3）将这两支试管放在日光灯下，照光一段时间．结果：NaHCO3稀溶液中的叶片上浮，蒸馏水中的叶片仍在试管底部．
（4）再将这两支试管放在暗培养箱中一段时间．结果：NaHCO3稀溶液中的叶片下沉，蒸馏水中的叶片仍在试管底部．
分析预测的结果：
（1）光照下，NaHCO3稀溶液中的叶片进行光合作用，释放出的O2多于呼吸作用消耗的O2，叶肉细胞间隙中的O2增加，叶片上浮．而蒸馏水中缺乏CO2和O2，叶片不能进行光合作用和有氧呼吸，叶肉细胞间隙缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部．
（2）黑暗中，NaHCO3稀溶液中的叶片进行呼吸作用，消耗了叶肉细胞间隙中的O2，放出的CO2溶于NaHCO3稀溶液中，叶肉细胞间隙缺乏气体，叶片下沉．蒸馏水中缺乏O2，叶片不能进行有氧呼吸，叶肉细胞间隙仍缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部．
解析
解：实验目的是验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗，是两个方面，由碳酸氢钠稀溶液可以分析出，它可以产生二氧化碳也可以吸收二氧化碳．根据给出的实验步骤“一组加入碳酸氢钠稀溶液，另一组加入等量的蒸馏水”可知，本质是有无二氧化碳，所以应先验证光合作用是否产生氧气，条件应进行光照．利用碳酸氢钠稀溶液提供的二氧化碳产生的气体可使叶片上升．没有二氧化碳供应的不能进行光合作用．然后给以暗处理，呼吸作用又会消耗氧气，叶片又会下沉．故答案为：
（3）将这两支试管放在日光灯下，照光一段时间．结果：NaHCO3稀溶液中的叶片上浮，蒸馏水中的叶片仍在试管底部．
（4）再将这两支试管放在暗培养箱中一段时间．结果：NaHCO3稀溶液中的叶片下沉，蒸馏水中的叶片仍在试管底部．
分析预测的结果：
（1）光照下，NaHCO3稀溶液中的叶片进行光合作用，释放出的O2多于呼吸作用消耗的O2，叶肉细胞间隙中的O2增加，叶片上浮．而蒸馏水中缺乏CO2和O2，叶片不能进行光合作用和有氧呼吸，叶肉细胞间隙缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部．
（2）黑暗中，NaHCO3稀溶液中的叶片进行呼吸作用，消耗了叶肉细胞间隙中的O2，放出的CO2溶于NaHCO3稀溶液中，叶肉细胞间隙缺乏气体，叶片下沉．蒸馏水中缺乏O2，叶片不能进行有氧呼吸，叶肉细胞间隙仍缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部．
在一定浓度的CO2和适当的温度条件下，测定A植物和B植物在不同光照条件下的光合速率，结果如下表，据表中数据回答问题．
（1）与B植物相比，A植物是在______光照条件下生长的植物，判断的依据是______．
（2）当光照强度超过9千勒克司时，B植物光合速率______，造成这种现象的实质是______跟不上______反应．
（3）当光照强度为9千勒克司时，B植物的总光合速率是______（mg CO2/100cm2叶•小时）．当光照强度为3千勒克司时，A植物与B植物固定的CO2量的差值为______（mg CO2/100cm2叶•小时）
光合速率也受光合产物从叶中输出速率的影响．
（4）某植物正处于结果期，如图①．若只留一张叶片，其他叶片全部摘除，如图②，则留下叶片的光合速率______，原因是______．
正确答案
弱光
因为A植物在光饱和时的光照强度低于B植物（A植物在光合速率与呼吸速率相等时的光照强度低于B植物）
不再增加
暗反应
光
45
1.5
增加
枝条上仅剩一张叶片，总光合产物减少，但结果期的植物对营养的需要量大，因此叶中光合作用产物会迅速输出，故光合速率增加
解析
解：（1）由于A植物在光饱和时的光照强度低于B植物，所以A植物是在弱光照条件下生长的植物．
（2）当光照强度超过9千勒克司时，B植物已经达到光饱和点，其光合速率不再增加，限制因素主要是二氧化碳浓度，二氧化碳浓度主要影响暗反应，因此造成这种现象的实质是暗反应跟不上光反应．
（3）9千勒克司时B植物的净光合速率为30（mg CO2/100 cm2叶•小时），呼吸速率为15（mg CO2/100 cm2叶•小时），所以总光合速率为45（mg CO2/100 cm2叶•小时）．3千勒克司时，B植物固定的CO2量为15（mg CO2/100 cm2叶•小时），A植物固定的CO2量为16.5（mg CO2/100 cm2叶•小时），二者差值为1.5（mg CO2/100 cm2叶•小时）．
（4）由于②仅剩一张叶片，总光合产物减少，但结果期对营养物质的需要量大，因此叶片中光合作用产物会迅速流出，使光合速率增加．
故答案为：
（1）弱光 因为A植物在光饱和时的光照强度低于B植物（A植物在光合速率与呼吸速率相等时的光照强度低于B植物）
（2）不再增加 暗反应 光
（3）45 1.5
（4）增加 枝条上仅剩一张叶片，总光合产物减少，但结果期的植物对营养的需要量大，因此叶中光合作用产物会迅速输出，故光合速率增加．
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，结果如表：
（1）实验表明，光照减弱时，会使叶绿素______（a/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______．
（2）据表分析，在______条件下，西红柿的产量最低．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______．
（4）科研人员在研究中还发现，只有在光照下，发育过程中的叶绿体才逐渐形成叶绿素．叶绿体中增加受光面积的结构是______，叶绿素基因表达主要受______环境因素影响．
正确答案
解：（1）由表分析可知，当正常光变为弱光时，叶绿素a的含量降低，因此光能的吸收将减弱，导致光反应为暗反应提供ATP和[H]减少，直接影响暗反应中C3的还原．
（2）光合作用暗反应阶段，C3化合物被还原最终产生有机物和再生出C5，因此西红柿的产量可用C5的再生速率表示．由表可知，C5再生速率最低时对应的条件是弱光，土壤含水量为80%；在大田里只有通过降低含水量（如少浇水）提高产量，而在温室中可以适当增强光照（安装钠灯等光源）．
（3）西红柿顶部的光照强度和CO2浓度都高于底部，因此净光合作用速率都高于底部；底部叶片叶龄长，可能已经衰老，细胞内呼吸作用相关酶活性也较低，呼吸作用弱．
（4）叶绿体中增加受光面积的结构是类囊体；并且只有在光照下，发育过程中的叶绿体才逐渐形成叶绿素．因此叶绿素基因表达主要受光照环境因素影响．
故答案为：
（1）a C3的还原（C5再生速率）
（2）弱光，土壤含水量80%（答全给分） 增强光照
（3）光照比较充足、CO2浓度相对较高（回答一项可得分）
（4）类囊体 光照
解析
解：（1）由表分析可知，当正常光变为弱光时，叶绿素a的含量降低，因此光能的吸收将减弱，导致光反应为暗反应提供ATP和[H]减少，直接影响暗反应中C3的还原．
（2）光合作用暗反应阶段，C3化合物被还原最终产生有机物和再生出C5，因此西红柿的产量可用C5的再生速率表示．由表可知，C5再生速率最低时对应的条件是弱光，土壤含水量为80%；在大田里只有通过降低含水量（如少浇水）提高产量，而在温室中可以适当增强光照（安装钠灯等光源）．
（3）西红柿顶部的光照强度和CO2浓度都高于底部，因此净光合作用速率都高于底部；底部叶片叶龄长，可能已经衰老，细胞内呼吸作用相关酶活性也较低，呼吸作用弱．
（4）叶绿体中增加受光面积的结构是类囊体；并且只有在光照下，发育过程中的叶绿体才逐渐形成叶绿素．因此叶绿素基因表达主要受光照环境因素影响．
故答案为：
（1）a C3的还原（C5再生速率）
（2）弱光，土壤含水量80%（答全给分） 增强光照
（3）光照比较充足、CO2浓度相对较高（回答一项可得分）
（4）类囊体 光照
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