Question

某研究小組用番茄進(jìn)行光合作用和呼吸作用的實(shí)驗(yàn)，結(jié)合所給材料，回答相關(guān)問題．
實(shí)驗(yàn)-：
（1）探究單株番茄光合作用強(qiáng)度與種植密度的關(guān)系，結(jié)果如圖1甲所示．與M點(diǎn)相比，N點(diǎn)限制單株光合作用強(qiáng)度的外界因素是

 

、

 

．
實(shí)驗(yàn)二：
（2）測量種植番茄的密閉大棚內(nèi)一晝夜空氣中的CO₂含量變化，結(jié)果如圖2乙所示．B→C時(shí)間段，葉綠體內(nèi)ADP的移動(dòng)方向是

 

，葉綠體內(nèi)C₃含量將

 

．圖中表示番茄光合作用和呼吸作用強(qiáng)度相等的點(diǎn)是

 

．

實(shí)驗(yàn)三：
（3）采用“半葉法”對(duì)番茄葉片的光合作用強(qiáng)度進(jìn)行測定（圖2），其原理是：將對(duì)稱葉片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做處理，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠值奈镔|(zhì)和能量轉(zhuǎn)移．在適宜光照下照射6小時(shí)后，在A、B的對(duì)應(yīng)部位截取相等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，則可計(jì)算出該葉片的光合作用強(qiáng)度，其單位是mg/（dm2?h）．
實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一張表格用于記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．（假設(shè)實(shí)驗(yàn)選定葉片數(shù)目為3）
②若M=MB-MA，則M表示

 

．
實(shí)驗(yàn)四：
（4）在一定濃度的CO₂和適當(dāng)溫度條件下，測定番茄葉片在不同光照條件下的光合作用速度與光照強(qiáng)度的關(guān)系（如圖一），細(xì)胞呼吸與環(huán)境中O₂濃度關(guān)系（如圖二）．


①圖一中，若將該植物放置在缺Mg²⁺的培養(yǎng)液中，其他條件不變，理論上b點(diǎn)

 

移動(dòng)；c點(diǎn)所示條件下，該植物100cm²葉片3小時(shí)固定CO₂總量是

 

mg．
②圖二中細(xì)胞呼吸的有關(guān)曲線需在什么條件下測得？

 

；當(dāng)O₂濃度為5%時(shí)，細(xì)胞呼吸的方式為

 

；若圖一中a點(diǎn)是在氧氣充足條件下測得的，則氧氣濃度應(yīng)大于

 

%．

Answer 1

考點(diǎn)：影響光合作用速率的環(huán)境因素,光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程的能量變化和物質(zhì)變化,細(xì)胞呼吸的過程和意義

專題：

分析：分析甲圖：圖甲表示種植密度對(duì)單株植物光合作用的影響．合理密植有利于植物合理的利用光照，并能保證植物周圍環(huán)境中有充足的二氧化碳．
分析乙圖：圖乙為種植番茄的密閉大棚內(nèi)一晝夜空氣中的CO₂含量變化．圖中AB段和DE段，呼吸速率大于光合速率，所以大棚內(nèi)CO₂含量逐漸升高；BD段，光合速率大于呼吸速率，因此大棚內(nèi)CO₂含量逐漸降低；B點(diǎn)和D點(diǎn)，光合速率等于呼吸速率．
分析圖2：圖2表示采用“半葉法”測定番茄葉片的光合作用強(qiáng)度．相同時(shí)間段內(nèi)遮光部分只進(jìn)行了細(xì)胞呼吸，而曝光部分細(xì)胞呼吸和光合作用同時(shí)進(jìn)行．
分析圖一：圖一表示在一定濃度的CO₂和適當(dāng)溫度條件下，測定番茄葉片在不同光照條件下的光合作用速度與光照強(qiáng)度的關(guān)系．a(chǎn)點(diǎn)時(shí)，光合強(qiáng)度為0，此時(shí)植物細(xì)胞只進(jìn)行呼吸作用；ab段，呼吸作用強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度；b點(diǎn)時(shí)，呼吸作用強(qiáng)度等于光合作用強(qiáng)度；b點(diǎn)之后，呼吸作用強(qiáng)度小于光合作用強(qiáng)度．
分析圖二：圖二表示細(xì)胞呼吸與環(huán)境中O₂濃度關(guān)系．實(shí)線表示有氧呼吸強(qiáng)度與環(huán)境中O₂濃度關(guān)系，虛線表示總的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度與環(huán)境中O₂濃度關(guān)系．

解答： 解：（1）合理密植有利于植物合理的利用光照，同時(shí)能保證植物周圍環(huán)境中有充足的二氧化碳．N點(diǎn)與M點(diǎn)相比較，N點(diǎn)的種植密度過大，植株間的相互影響會(huì)導(dǎo)致光照減弱，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致植物周圍環(huán)境中的二氧化碳濃度降低，進(jìn)而導(dǎo)致單株植物光合作用強(qiáng)度降低．
（2）圖乙中，二氧化碳濃度的變化是由光合作用和細(xì)胞呼吸共同作用的結(jié)果，其變化趨勢取決于兩者間的相對(duì)強(qiáng)度．B→C段，大棚內(nèi)二氧化碳濃度不斷降低，直接影響了暗反應(yīng)中二氧化碳的固定過程，因此C₃合成量減少，含量降低．葉綠體內(nèi)的ADP是暗反應(yīng)階段C₃還原過程中產(chǎn)生的，進(jìn)而可作為光反應(yīng)階段ATP合成的原料，因此其移動(dòng)方向是由葉綠體基質(zhì)向類囊體片層；B、D兩點(diǎn)時(shí)，曲線的斜率為0，即二氧化碳濃度不變，此時(shí)光合作用和呼吸作用強(qiáng)度相等．
（3）①在適宜光照下照射6小時(shí)后，在A、B的對(duì)應(yīng)部位截取相等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)（假設(shè)實(shí)驗(yàn)選定葉片數(shù)目為3）并取其平均值，則相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格如下：

葉片編號(hào)	MA	MB
1
2
3
平均值

②相同時(shí)間段內(nèi)遮光部分只進(jìn)行了細(xì)胞呼吸，而曝光部分細(xì)胞呼吸和光合作用同時(shí)進(jìn)行．實(shí)驗(yàn)開始時(shí)兩者的起始質(zhì)量相同（可設(shè)為a），則兩者的重量差M=M_B-M_A=（a+6小時(shí)內(nèi)光合作用合成量-6小時(shí)內(nèi)細(xì)胞呼吸消耗量）-（a-6小時(shí)內(nèi)細(xì)胞呼吸消耗量）=6小時(shí)內(nèi)光合作用合成量．
（4）①b點(diǎn)時(shí)，光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度．Mg²⁺是合成葉綠素的重要成分，若將該植物放置在缺Mg²⁺的培養(yǎng)液中，會(huì)導(dǎo)致葉綠素合成受阻，進(jìn)而導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度降低，因此在其他條件不變時(shí)，理論上b點(diǎn)向右移動(dòng)；CO₂的固定量代表真光合速率，由圖可知該植物的呼吸速率為8mg/100cm²，c點(diǎn)時(shí)的凈光合速率為12mg/100cm²，則c點(diǎn)時(shí)的真光合速率=呼吸速率+凈光合速率=18mg/100cm²，因此該植物100cm²葉片3小時(shí)固定CO₂總量=18×3=54mg．
②由于光合作用也能吸收和釋放氣體，因此圖二中細(xì)胞呼吸的有關(guān)曲線需在黑暗條件下測得；由圖二可知，當(dāng)O₂濃度為5%時(shí)，總的呼吸強(qiáng)度大于有氧呼吸強(qiáng)度，因此細(xì)胞呼吸的方式為無氧呼吸和有氧呼吸；由圖二可知，氧氣濃度達(dá)到15%時(shí)細(xì)胞呼吸速率達(dá)到最大值，若圖一中a點(diǎn)是在氧氣充足條件下測得的，則氧氣濃度應(yīng)大于15%．
故答案為：
（1）光照強(qiáng)度   　CO₂濃度   
（2）由葉綠體基質(zhì)向類囊體片層　    減少　     B、D
（3）①

葉片編號(hào)	MA	MB
1
2
3
平均值

②B葉片被截取部分在6小時(shí)內(nèi)光合作用合成的有機(jī)物總量
（4）①向右    54
②黑暗（或無光、遮光）    無氧呼吸和有氧呼吸    15

點(diǎn)評(píng)：本題以實(shí)驗(yàn)為背景，以坐標(biāo)曲線為載體，考查影響光合作用的因素及光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合計(jì)算，要求考生識(shí)記光合作用和細(xì)胞呼吸的過程，掌握影響光合作用速率的因素，能準(zhǔn)確判斷曲線圖中各點(diǎn)或各區(qū)段的含義，能分析題圖提取有效信息答題．