Question

8．分析以下關于光合作用和呼吸作用的資料，回答問題．
某同學為了探究不同條件對植物光合作用速率和呼吸作用速率的影響，做了如下實驗：用8株有20片葉片、大小和長勢相似的天竺葵盆栽植株，分別放在密閉的玻璃容器中，在不同實驗條件下，利用傳感器定時測定密閉容器中二氧化碳含量的變化．實驗結果統(tǒng)計如下表，請分析回答下列問題：

編號	1	2	3	4	5	6	7	8
溫度（℃）	10	10	20	20	30	30	40	40
光照強度（LX）	1000	0	1000	0	1000	0	1000	0
開始時CO2量（單位）	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0
12h后CO2量（單位）	4.5	5.1	3.5	5.4	1.9	5.9	2.0	5.8

（1）序號1、3、5、7可構成一個相對獨立的實驗組合，在該實驗組合中，實驗因子是溫度，需控制的干擾因素是光照強度、二氧化碳濃度等．
（2）序號2、4、6、8可構成另一個相對獨立的實驗組合，則該實驗組合研究的主題是：溫度對植物呼吸作用（強度/速率）的影響．
（3）序號1、3、5、7在實驗前后二氧化碳含量的變化值表示凈光合作用所消耗的二氧化碳量．
（4）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，在坐標圖里繪制出不同實驗條件（表中所示實驗條件）下該植物的光合作用速率變化曲線（①光合作用速率用光合作用時對二氧化碳的吸收量表示；②請在橫坐標上注明所表示的變量和具體數(shù)值）．

從曲線圖一中可以分析并得出的結論是在一定的溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，光合作用速率增強；但超過一定的溫度范圍，隨著溫度的進一步升高，光合作用速率反而降低．（適度提高溫度可以提高光合作用的強度）．

（5）如果該同學針對本實驗研究的條件希望找到最適值，請你為他改進這一探究試驗提出建議：在20-40℃之間再設置多個梯度進行實驗．
（6）如果用圖（二）所示的裝置來探究光照強度和光合作用速率的關系，且測量指標為裝置中氧氣含量的變化．則該裝置需要作適當修改，具體修改措施是將蒸餾水改為二氧化碳緩沖液（碳酸氫鈉），并設置對照組．
若給該密閉裝置通入C¹⁸O₂，一段時間后，裝置內(nèi)是否可能出現(xiàn)¹⁸O₂？并說明理由？有可能，C¹⁸O₂→H₂¹⁸O→¹⁸O₂．

Answer 1

分析 影響光合作用的環(huán)境因素包括：光照強度、溫度、二氧化碳濃度等．
本實驗的研究目的是“探究不同條件對植物光合作用速率和呼吸作用速率的影響”，根據(jù)表格中設置的條件可以看出，②④⑥⑧四組實驗的自變量為溫度不同，并且光照強度為0，因此此組實驗可探究了溫度對植物呼吸作用速率的影響；①③⑤⑦四組實驗的自變量亦為溫度，并且光照強度均為1000Lx，此組實驗可探究了溫度對植物光合作用速率的影響．

解答 解：（1）從表格中實驗設置可以看出，表中序號①③⑤⑦可構成一個相對獨立的實驗組合，在該實驗組合中，自變量是溫度，而光照強度均為1000Lx，開始時CO₂量均為5.0g，包括葉片的數(shù)目、大小、長勢等，它們均屬于實驗的無關變量．
（2）序號②④⑥⑧可構成另一個相對獨立的實驗組合，該實驗的自變量為溫度不同，并且光照強度為0，因此此組實驗可探究了溫度對植物呼吸作用速率的影響．
（3）1、3、5、7組在實驗前后二氧化碳含量的變化值表示凈光合作用所消耗的二氧化碳量．
（4）由表中實驗數(shù)據(jù)可知：光照強度為1000 Lx，溫度分別為10℃、20℃、30℃和40℃時各組的呼吸速率分別是0.1、0.4、0.9、0.8，凈光合速率分別是12h后各密閉容器減少的CO₂量，依次為0.5、1.5、3.1、3.0，因真光合速率=凈光合速率+呼吸速率，所以四個點對應的光合速率對應的數(shù)值依次為0.6、1.9、4.0、3.8，橫坐標表示溫度，坐標圖如圖：．由于溫度會影響酶的活性，在最適溫度條件下，酶活性最強，低于或高于該溫度，酶的活性均有所下降．因此通過實驗可以得出：在一定范圍內(nèi)，植物呼吸作用（強度/速度）隨溫度的提高而增加；超過一定溫度范圍，植物呼吸作用（強度/速度）隨溫度的提高而降低．
（5）根據(jù)題意可知，需要在20-40℃之間再設置多個梯度進行實驗．
（6）探究光照強度和光合作用速率的關系，且測量指標為裝置中氧氣含量的變化．則該裝置需要作適當修改，將蒸餾水改為二氧化碳緩沖液（碳酸氫鈉）并設置對照，保證充足的二氧化碳供應，并且使變量唯一．該密閉裝置通入C¹⁸O₂，一段時間后，裝置內(nèi)有可能出現(xiàn)¹⁸O₂．原因是一段時間后，
二氧化碳中的¹⁸O₂會轉變?yōu)樗�中會有放射性�?SUP>18O₂，再經(jīng)光合作用會出現(xiàn)在氧氣中．
故答案為：
（1）溫度   光照強度、二氧化碳濃度等    
（2）溫度對植物呼吸作用（強度/速率）的影響  
（3）凈光合作用所消耗的二氧化碳量
（4）見右圖（四個點正確，橫坐標含義正確，不得連線，四個點對應的數(shù)值依次為0.6、1.9、4.0、3.8）
    
在一定的溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，光合作用速率增強；但超過一定的溫度范圍，隨著溫度的進一步升高，光合作用速率反而降低．（適度提高溫度可以提高光合作用的強度）
（5）在20-40℃之間再設置多個梯度進行實驗 
（6）將蒸餾水改為二氧化碳緩沖液（碳酸氫鈉），并設置對照組   有可能       C¹⁸O₂→H₂¹⁸O→¹⁸O₂

點評 本題同時通過實驗探究考查了影響光合作用和呼吸作用的環(huán)境因素等方面的知識，意在考查考生的實驗分析能力和理解能力，難度適中．在分析表格時，利用單一變量的原則進行分析，并且無關變量要保持相同且適宜；同時，考生要明確：②④⑥⑧組中12h后CO₂變化量表示呼吸作用消耗，①③⑤⑦組中12h后CO₂變化量表示凈光合作用量，即凈積累量．