Question

某研究小組用番茄進行光合作用和呼吸作用的實驗，結合所給材料，回答相關問題．
實驗-：
（1）探究單株番茄光合作用強度與種植密度的關系，結果如圖1甲所示．與M點相比，N點限制單株光合作用強度的外界因素是

 

、

 

．
實驗二：
（2）測量種植番茄的密閉大棚內一晝夜空氣中的CO₂含量變化，結果如圖2乙所示．B→C時間段，葉綠體內ADP的移動方向是

 

，葉綠體內C₃含量將

 

．圖中表示番茄光合作用和呼吸作用強度相等的點是

 

．

實驗三：
（3）采用“半葉法”對番茄葉片的光合作用強度進行測定（圖2），其原理是：將對稱葉片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做處理，并采用適當的方法阻止兩部分的物質和能量轉移．在適宜光照下照射6小時后，在A、B的對應部位截取相等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應數據，則可計算出該葉片的光合作用強度，其單位是mg/（dm2?h）．
實驗步驟如下：
①請設計一張表格用于記錄實驗數據．（假設實驗選定葉片數目為3）
②若M=MB-MA，則M表示

 

．
實驗四：
（4）在一定濃度的CO₂和適當溫度條件下，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度的關系（如圖一），細胞呼吸與環境中O₂濃度關系（如圖二）．


①圖一中，若將該植物放置在缺Mg²⁺的培養液中，其他條件不變，理論上b點

 

移動；c點所示條件下，該植物100cm²葉片3小時固定CO₂總量是

 

mg．
②圖二中細胞呼吸的有關曲線需在什么條件下測得？

 

；當O₂濃度為5%時，細胞呼吸的方式為

 

；若圖一中a點是在氧氣充足條件下測得的，則氧氣濃度應大于

 

%．

Answer 1

考點：影響光合作用速率的環境因素,光反應、暗反應過程的能量變化和物質變化,細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CO₂含量逐漸升高；BD段，光合速率大于呼吸速率，因此大棚內CO₂含量逐漸降低；B點和D點，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度．相同時間段內遮光部分只進行了細胞呼吸，而曝光部分細胞呼吸和光合作用同時進行．
分析圖一：圖一表示在一定濃度的CO₂和適當溫度條件下，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度的關系．a點時，光合強度為0，此時植物細胞只進行呼吸作用；ab段，呼吸作用強度大于光合作用強度；b點時，呼吸作用強度等于光合作用強度；b點之后，呼吸作用強度小于光合作用強度．
分析圖二：圖二表示細胞呼吸與環境中O₂濃度關系．實線表示有氧呼吸強度與環境中O₂濃度關系，虛線表示總的細胞呼吸強度與環境中O₂濃度關系．

解答： 解：（1）合理密植有利于植物合理的利用光照，同時能保證植物周圍環境中有充足的二氧化碳．N點與M點相比較，N點的種植密度過大，植株間的相互影響會導致光照減弱，同時也會導致植物周圍環境中的二氧化碳濃度降低，進而導致單株植物光合作用強度降低．
（2）圖乙中，二氧化碳濃度的變化是由光合作用和細胞呼吸共同作用的結果，其變化趨勢取決于兩者間的相對強度．B→C段，大棚內二氧化碳濃度不斷降低，直接影響了暗反應中二氧化碳的固定過程，因此C₃合成量減少，含量降低．葉綠體內的ADP是暗反應階段C₃還原過程中產生的，進而可作為光反應階段ATP合成的原料，因此其移動方向是由葉綠體基質向類囊體片層；B、D兩點時，曲線的斜率為0，即二氧化碳濃度不變，此時光合作用和呼吸作用強度相等．
（3）①在適宜光照下照射6小時后，在A、B的對應部位截取相等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應數據（假設實驗選定葉片數目為3）并取其平均值，則相應的實驗數據記錄表格如下：

葉片編號	MA	MB
1
2
3
平均值

②相同時間段內遮光部分只進行了細胞呼吸，而曝光部分細胞呼吸和光合作用同時進行．實驗開始時兩者的起始質量相同（可設為a），則兩者的重量差M=M_B-M_A=（a+6小時內光合作用合成量-6小時內細胞呼吸消耗量）-（a-6小時內細胞呼吸消耗量）=6小時內光合作用合成量．
（4）①b點時，光合作用強度等于呼吸作用強度．Mg²⁺是合成葉綠素的重要成分，若將該植物放置在缺Mg²⁺的培養液中，會導致葉綠素合成受阻，進而導致光合作用強度降低，因此在其他條件不變時，理論上b點向右移動；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點時的凈光合速率為12mg/100cm²，則c點時的真光合速率=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，因此圖二中細胞呼吸的有關曲線需在黑暗條件下測得；由圖二可知，當O₂濃度為5%時，總的呼吸強度大于有氧呼吸強度，因此細胞呼吸的方式為無氧呼吸和有氧呼吸；由圖二可知，氧氣濃度達到15%時細胞呼吸速率達到最大值，若圖一中a點是在氧氣充足條件下測得的，則氧氣濃度應大于15%．
故答案為：
（1）光照強度   　CO₂濃度   
（2）由葉綠體基質向類囊體片層　    減少　     B、D
（3）①

葉片編號	MA	MB
1
2
3
平均值

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

點評：本題以實驗為背景，以坐標曲線為載體，考查影響光合作用的因素及光合作用和細胞呼吸的綜合計算，要求考生識記光合作用和細胞呼吸的過程，掌握影響光合作用速率的因素，能準確判斷曲線圖中各點或各區段的含義，能分析題圖提取有效信息答題．