Question

20．圖中甲、乙分別表示溫度和光照強(qiáng)度對(duì)大葉黃楊代謝強(qiáng)度的影響，代謝強(qiáng)度以CO₂吸收或釋放量（mmol/單位面積•h）表示； 圖丙表示溫度和光照強(qiáng)度對(duì)北沙參代謝強(qiáng)度的影響，代謝強(qiáng)度以干重增加速率（mg/單位面積•h）表示．請(qǐng)回答下列問題：（在研究某環(huán)境因素對(duì)該植物代謝的影響時(shí)，其他條件均為最適狀態(tài)）

（1）圖甲中曲線A和曲線B分別代表大葉黃楊的真光合速率和呼吸作用速率，溫度為42.5℃時(shí)，大葉黃楊從外界吸收CO₂的相對(duì)量為-2（2）
（3）（4．45℃以后兩曲線的變化趨勢(shì)不同的原因是光合作用有關(guān)的酶對(duì)高溫更敏感（或呼吸作用有關(guān)的酶更耐高溫）．
（2）結(jié)合圖甲，圖乙中植物的CO₂吸收的相對(duì)量是在溫度為30時(shí)測(cè)定的．如果大葉黃楊在圖乙所示E點(diǎn)光照強(qiáng)度下，光照9小時(shí)并黑暗處理15小時(shí)，則單位面積的葉片24小時(shí)內(nèi)積累的葡萄糖量有180mg．
（3）圖丙中，20℃條件下，C點(diǎn)以后北沙參光合速率不再增大的限制因素是溫度．30℃、5Klx光照強(qiáng)度時(shí)的總光合速率等于（大于、等于、小于）20℃、8Klx光照強(qiáng)度時(shí)的總光合速率．
（4）以下是等質(zhì)量的不同植物在密閉容器里做的實(shí)驗(yàn)（不同器官呼吸作用強(qiáng)度相同）：

容器	植物種類	植物部位	光 顏色	溫度（℃）	O2增加量（mL/8小時(shí)）
1	紫羅蘭	葉	紅	25	110
2	紫羅蘭	葉	綠	25	0
3	紫羅蘭	根	紅	25	-20
4	菠菜	葉	紅	25	100
5	菠菜	葉	無光	25	M

表格中M為-30時(shí)，紅光條件下紫羅蘭和菠菜葉的實(shí)際光合作用速率是相同的．第2組實(shí)驗(yàn)表示有機(jī)物的積累量為零．紫羅蘭葉片處于此條件下8小時(shí)內(nèi)，葉肉細(xì)胞中葉綠體內(nèi)產(chǎn)生的O₂總量大于 （填“大于”“小于”或“等于”）線粒體中消耗的O₂總量，葉綠體內(nèi)產(chǎn)生的ATP總量大于（填“大于”“小于”或“等于”）線粒體中產(chǎn)生的ATP總量．
（5）某生物科技小組借助5套密封裝置，研究不同光照強(qiáng)度與該綠色植物O₂相對(duì)釋放量的關(guān)系．在其他條件相同的情況下，1h內(nèi)記錄到如下表所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

光照強(qiáng)度（lx） O2釋放量（mL） 組別	0	400	800	1200	1600
1	-3.0	-1.3	0	5.5	10.7
2	-3.2	-1.1	-0.1	5.4	10.6
3	-3.1	-1.2	0.1	5.6	10.8
平均值

在每種光照條件下，均設(shè)置了l、2、3組是遵循了平行重復(fù)原則．上述三組實(shí)驗(yàn)條件下最大O₂產(chǎn)生量平均為每小時(shí)13.8mL．
（6）科學(xué)家通過對(duì)綠色植物轉(zhuǎn)換CO₂的研究中知道：①在一定濃度范圍內(nèi)，綠色植物對(duì)外界CO₂的轉(zhuǎn)換為定值（實(shí)際光合作用消耗的CO₂量=外界CO₂量×轉(zhuǎn)換率+呼吸作用CO₂釋放量）；②綠色植物光合作用利用 的CO₂來自于外界與呼吸作用兩方面．已測(cè)得呼吸作用釋放CO₂為0.6umol/h，現(xiàn)用紅外測(cè)量?jī)x在恒溫不同光照下測(cè)得如下的數(shù)據(jù)，實(shí)際光合量用葡萄糖表示
（光合作用總反應(yīng)式：6CO₂+12H₂$→_{葉綠體}^{光能}$C₆H₁₂O₆+6O₂+6H₂O）

外界CO2濃度（μmol/h） 實(shí)際光合量（μmol/h）		1.2	2.4	3.6	4.8
光照強(qiáng)度（klx）	1	0.1	0.1	0.1	0.1
	2	0.27	0.44	0.61	0.78

①當(dāng)光照強(qiáng)度為1klx時(shí)，實(shí)際光合量都為0.1μmol，此時(shí)光合作用與呼吸作用的關(guān)系為光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度，光合作用中所需的CO₂全部由呼吸作用提供；當(dāng)光照強(qiáng)度為2klx時(shí)，實(shí)際光合量0.27μmol/h時(shí)，植物從外界吸收CO₂為1.02μmol/h，植物對(duì)外界CO₂轉(zhuǎn)換率為0.85．
②設(shè)外界CO₂濃度為6.0μmol/h、光照強(qiáng)度為2klx時(shí)，植物對(duì)外界CO₂轉(zhuǎn)換率與上述相同，則該條件下綠色植物的實(shí)際光合量為0.95μmol/h．

Answer 1

分析 1、甲圖是溫度對(duì)葉黃楊光合作用強(qiáng)度、呼吸作用強(qiáng)度的影響，A是實(shí)際光合作用強(qiáng)度隨溫度變化而變化的曲線，B曲線表示呼吸作用強(qiáng)度隨溫度變化而變化的曲線，由曲線可知，大葉黃楊最適宜的光合作用的溫度是30℃，45℃是呼吸作用的最適宜溫度，45℃以后，隨溫度升高A、B曲線均下降，但是曲線A降低更迅速，說明光合作用對(duì)高溫更敏感，呼吸作用較耐高溫．
乙圖是光合作用強(qiáng)度隨溫度變化的曲線，縱軸表示二氧化碳的吸收量，為凈光合作用強(qiáng)度，C點(diǎn)表示呼吸作用強(qiáng)度，D點(diǎn)是光的補(bǔ)償點(diǎn)，最大凈光合速率是6，因此實(shí)際最大光合速率是6+2=8，該曲線是溫度為30℃時(shí)凈光合速率隨光照強(qiáng)度變化而變化的曲線．
丙圖是不同光照強(qiáng)度、溫度條件下，干物質(zhì)增加速率，代表凈光合作用速率；由題圖可知，在20℃、30℃、40℃三個(gè)溫度條件下，30℃凈光合速率最大，其次是20℃，40℃條件下凈光合速率最小．
2、從實(shí)驗(yàn)表格1中可以看出，本實(shí)驗(yàn)重復(fù)了3次，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虮苊馀既唬瑥娜舾纱螌?shí)驗(yàn)中都得出相同的結(jié)論，體現(xiàn)出結(jié)論的廣泛性．表格中的光照強(qiáng)度為0lx時(shí)，植物只進(jìn)行呼吸作用，因此求出的平均值即3.2為呼吸作用強(qiáng)度；光照強(qiáng)度為400lx時(shí)，氧氣的釋放量的平均值為-1.1ml，表示此時(shí)呼吸作用大于光合作用；光照強(qiáng)度為800lx時(shí)，氧氣的釋放量的平均值為0，表示此時(shí)呼吸作用等于光合作用；此后都是光合作用大于呼吸作用．
3、分析表格2中的信息可知，實(shí)驗(yàn)的自變量是外界二氧化碳的濃度和光照強(qiáng)度，因變量是實(shí)際光合量．實(shí)際光合作用強(qiáng)度=表觀光合作用強(qiáng)度+呼吸作用強(qiáng)度，影響光合作用的環(huán)境因素有溫度、光照強(qiáng)度、CO₂濃度等．

解答 解：（1）由題圖甲可知，溫度為42.5℃時(shí)大葉黃楊實(shí)際光合作用強(qiáng)度是3，呼吸作用強(qiáng)度是5，因此大葉黃楊從外界吸收CO₂的相對(duì)量為3-5=-2．
由分析可知，光合作用有關(guān)的酶對(duì)高溫更敏感，呼吸作用有關(guān)的酶更耐高溫，因此45℃以后光合作用、呼吸作用曲線的變化趨勢(shì)不同．
（2）由分析可知，圖乙中植物最大凈光合作用速率是2，呼吸作用速率是2，實(shí)際光合作用速率是8，對(duì)應(yīng)甲圖中30℃時(shí)的實(shí)際光合作用速率；大葉黃楊在圖乙所示E點(diǎn)光照強(qiáng)度下的凈光合速率是4，光照9小時(shí)并黑暗處理15小時(shí)，則單位面積的葉片24小時(shí)內(nèi)吸收的二氧化碳量是4×9-2×15=6mmol，積累葡萄糖相對(duì)量是1mmol，即為180mg．
（3）由題圖可知，丙圖中，20℃條件下，C點(diǎn)以后北沙參光合速率不再增大，但是升高溫度會(huì)提高光合作用速率，因此限制因素是溫度．圖丙中，30℃、5Klx光照強(qiáng)度時(shí)的總光合速率是8+4=12，20℃、8Klx光照強(qiáng)度時(shí)的總光合速，10+2=12，二者相等．
（4）根據(jù)紫羅蘭葉在紅光照射下氧氣增加量為110（mL/8小時(shí)），根氧氣增加量為-20（mL/8小時(shí)），可推出M為-30（mL/8小時(shí)）時(shí)，紅光條件下紫羅蘭和菠菜葉的實(shí)際光合作用速率是相同的．第2組實(shí)驗(yàn)表示有機(jī)物的積累量為零．光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，紫羅蘭葉片處于此條件下8小時(shí)內(nèi)，葉肉細(xì)胞中葉綠體內(nèi)產(chǎn)生的O₂總量大于線粒體中消耗的O₂總量，葉綠體內(nèi)產(chǎn)生的ATP總量大于線粒體中產(chǎn)生的ATP總量．
（5）在進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，最后可以取平均值，從而減小實(shí)驗(yàn)的誤差．當(dāng)光照強(qiáng)度為1600lx作用強(qiáng)度最大，釋放O₂平均值10.6ml光合速率．表格中的光照強(qiáng)度為0lx時(shí)，植物只進(jìn)行呼吸作用，因此求出的平均值即3.2ml為呼吸速率，因此上述實(shí)驗(yàn)條件下最大O₂產(chǎn)生量每小時(shí)=10.6+3.2=13.8ml．
（6）①當(dāng)光照強(qiáng)度為1klx時(shí)，實(shí)際光合量都為0.1μmol，原因是光照強(qiáng)度弱，光反應(yīng)生成的ATP和[H]的量有限．光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度，光合作用中所需的CO₂全部由呼吸作用提供．當(dāng)光照強(qiáng)度為2klx時(shí)，當(dāng)實(shí)際光合量0.27μmol/h時(shí)，消耗C0₂的量=0.27×6=1.62μmol/h，植物從外界吸收CO₂的量=1.62μmol/h-0.6umol/h=1.02μmol/h；植物對(duì)外界CO₂轉(zhuǎn)換率=1.02÷1.2=0.85．
②外界CO₂濃度為6.0μmol/h時(shí)，該條件下綠色植物的實(shí)際光合量=（6.0×0.85+0.6）÷6=0.95μmol/h．
故答案為：
（1）-2       光合作用有關(guān)的酶對(duì)高溫更敏感（或呼吸作用有關(guān)的酶更耐高溫）
（2）30    180     
（3）溫度   等于   
（4）-30   大   大
（5）平行重復(fù)     13.8
（6）①光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度，光合作用中所需的CO₂全部由呼吸作用提供  1.02   0.85  ②0.95

點(diǎn)評(píng) 本題的知識(shí)點(diǎn)是光合作用、呼吸作用的物質(zhì)變化、能量變化和場(chǎng)所，光合作用與呼吸作用之間的關(guān)系，影響光合作用和呼吸作用的環(huán)境因素，旨在考查學(xué)生理解所學(xué)知識(shí)的要點(diǎn)，把握知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，并學(xué)會(huì)應(yīng)用相關(guān)知識(shí)結(jié)合題圖信息進(jìn)行推理、通過分析、比較等方法綜合解答問題，認(rèn)同結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)觀點(diǎn)．