Question

3．某生物興趣小組將一枝伊樂藻浸在盛有培養液的大試管長，改變光源與大試管的距離，觀察記錄伊樂藻放出氣泡數，以單位時間內產生的氣泡數表示光合作用速率．該小組在室溫10℃、20℃、30℃條件下的實驗結果如曲線1、2、3所示，請分析回答：

（1）該實驗目的是研究光照強度、溫度對光合速率的影響，單位時間內產生的氣泡數表示凈（填“實際”或“凈”）光合作用速率．
（2）圖2中BC段的限制因素主要是光照強度，C點時細胞中產生[H]的細胞器是線粒體、葉綠體．若將圖1中光源功率加大，其他實驗條件不變，則C點將向右移動．
（3）實驗發現，當日光燈與大試管的距離由150cm移動至90cm時，試管中無氣泡產生．如何解釋這一實驗現象．光照強度較弱，光合作用速率（強度）小于呼吸作用速率（強度），沒有氧氣（氣泡）的釋放．
（4）假如用伊樂藻作為實驗材料證明光合作用產生的O₂來自H₂O而不是CO₂，請你寫出實驗思路及結果．
實驗思路：分別將C¹⁸O₂和H¹⁸₂O提供給兩組伊樂藻，分別檢測兩組伊樂藻釋放的氧氣的放射性．
實驗結果：只有提供組的伊樂藻能釋放¹⁸O₂．

Answer 1

分析 分析圖示，“移動太陽燈（冷光源）使之與大試管的距離不同”說明是光照強度影響光合作用強度．實驗在研究時，確定變量時一般是改變的條件就是變量，在本實驗中改變的是移動太陽燈與大試管的距離不同，說明變量是光照強度不同；碳酸氫鈉的作用是維持容器中二氧化碳的穩定，當二氧化碳含量高時，碳酸氫鈉吸收多余的二氧化碳，當二氧化碳含量低，碳酸氫鈉釋放二氧化碳；影響光合作用的因素主要有光照強度、溫度和二氧化碳的濃度，從這些因素去分析；實際的光合作用速率=表觀光合作用速率+呼吸作用．

解答 解：（1）在該實驗中改變太陽燈與試管的距離也就意味著改變光合作用強度，故該小組的實驗研究的是光照強度和溫度對光合速率的影響．試管中的氧氣是氧氣的釋放量，氧氣的釋放量=氧氣的產生量（真正的光合作用強度）-呼吸作用消耗的氧氣，所以代表凈光合作用強度．
（2）分析BC段，BC段是在同一個二氧化碳的濃度下，不同溫度下的曲線，而且在不同溫度下，曲線是重合的，說明改變溫度不影響光合作用強度，但是改變太陽燈的距離，光合作用強度改變，說明影響BC段的因素是光合作用強度．C點代表氧氣的釋放量為0，說明光合作用強度=呼吸作用強度，所以C點既進行光合作用又進行呼吸作用，產生[H]的場所為線粒體和葉綠體．若將圖1中光源功率加大，光合速率增大，其他實驗條件不變，則C點將向右移動．
（3）當日光燈與大試管的距離由150cm移動至90cm時，試管中無氣泡產生，說明光照強度較弱，光合作用速率小于呼吸作用速率，沒有氧氣的釋放．
（4）用伊樂藻作為實驗材料證明光合作用產生的O₂來自H₂O而不是CO₂，用¹⁸O分別標記CO₂和H₂O，分別將C¹⁸O₂和H₂O、CO₂和H₂¹⁸O提供給兩組伊樂藻，分別檢測兩組伊樂藻光合作用釋放的氧氣，發現¹⁸O只出現在用H₂¹⁸O組的伊樂藻中．
故答案為：
（1）光照強度、溫度    凈
（2）光照強度   葉綠體和線粒體   右
（3）光照強度較弱，光合作用速率（強度）小于呼吸作用速率（強度），沒有氧氣（氣泡）的釋放
（4）實驗思路：分別將C¹⁸O₂和H¹⁸₂O提供給兩組伊樂藻，分別檢測兩組伊樂藻釋放的氧氣的放射性
實驗結果：只有提供組的伊樂藻能釋放¹⁸O₂

點評 本題考查對有關實驗坐標曲線圖的理解，意在考查考生能運用所學知識與觀點，通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學問題進行解釋、推理，做出合理的判斷的能力．影響光合作用的因素主要有光照強度、溫度、二氧化碳濃度，在設計相關的實驗時，要充分考慮到單一變量的原則，在本題中利用碳酸氫鈉就可以保證二氧化碳的濃度的穩定性，確保影響光合作用的強度的因素不來自于二氧化碳的濃度．