Question

20．圖中甲、乙分別表示溫度和光照強度對大葉黃楊代謝強度的影響，代謝強度以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度對北沙參代謝強度的影響，代謝強度以干重增加速率（mg/單位面積•h）表示．請回答下列問題：（在研究某環境因素對該植物代謝的影響時，其他條件均為最適狀態）

（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，大葉黃楊從外界吸收CO₂的相對量為-2（2）
（3）（4．45℃以后兩曲線的變化趨勢不同的原因是光合作用有關的酶對高溫更敏感（或呼吸作用有關的酶更耐高溫）．
（2）結合圖甲，圖乙中植物的CO₂吸收的相對量是在溫度為30時測定的．如果大葉黃楊在圖乙所示E點光照強度下，光照9小時并黑暗處理15小時，則單位面積的葉片24小時內積累的葡萄糖量有180mg．
（3）圖丙中，20℃條件下，C點以后北沙參光合速率不再增大的限制因素是溫度．30℃、5Klx光照強度時的總光合速率等于（大于、等于、小于）20℃、8Klx光照強度時的總光合速率．
（4）以下是等質量的不同植物在密閉容器里做的實驗（不同器官呼吸作用強度相同）：

容器	植物種類	植物部位	光 顏色	溫度（℃）	O2增加量（mL/8小時）
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，紅光條件下紫羅蘭和菠菜葉的實際光合作用速率是相同的．第2組實驗表示有機物的積累量為零．紫羅蘭葉片處于此條件下8小時內，葉肉細胞中葉綠體內產生的O₂總量大于 （填“大于”“小于”或“等于”）線粒體中消耗的O₂總量，葉綠體內產生的ATP總量大于（填“大于”“小于”或“等于”）線粒體中產生的ATP總量．
（5）某生物科技小組借助5套密封裝置，研究不同光照強度與該綠色植物O₂相對釋放量的關系．在其他條件相同的情況下，1h內記錄到如下表所示的實驗結果：

光照強度（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，均設置了l、2、3組是遵循了平行重復原則．上述三組實驗條件下最大O₂產生量平均為每小時13.8mL．
（6）科學家通過對綠色植物轉換CO₂的研究中知道：①在一定濃度范圍內，綠色植物對外界CO₂的轉換為定值（實際光合作用消耗的CO₂量=外界CO₂量×轉換率+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．已測得呼吸作用釋放CO₂為0.6umol/h，現用紅外測量儀在恒溫不同光照下測得如下的數據，實際光合量用葡萄糖表示
（光合作用總反應式：6CO₂+12H₂$→_{葉綠體}^{光能}$C₆H₁₂O₆+6O₂+6H₂O）

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

①當光照強度為1klx時，實際光合量都為0.1μmol，此時光合作用與呼吸作用的關系為光合作用強度=呼吸作用強度，光合作用中所需的CO₂全部由呼吸作用提供；當光照強度為2klx時，實際光合量0.27μmol/h時，植物從外界吸收CO₂為1.02μmol/h，植物對外界CO₂轉換率為0.85．
②設外界CO₂濃度為6.0μmol/h、光照強度為2klx時，植物對外界CO₂轉換率與上述相同，則該條件下綠色植物的實際光合量為0.95μmol/h．

Answer 1

分析 1、甲圖是溫度對葉黃楊光合作用強度、呼吸作用強度的影響，A是實際光合作用強度隨溫度變化而變化的曲線，B曲線表示呼吸作用強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，說明光合作用對高溫更敏感，呼吸作用較耐高溫．
乙圖是光合作用強度隨溫度變化的曲線，縱軸表示二氧化碳的吸收量，為凈光合作用強度，C點表示呼吸作用強度，D點是光的補償點，最大凈光合速率是6，因此實際最大光合速率是6+2=8，該曲線是溫度為30℃時凈光合速率隨光照強度變化而變化的曲線．
丙圖是不同光照強度、溫度條件下，干物質增加速率，代表凈光合作用速率；由題圖可知，在20℃、30℃、40℃三個溫度條件下，30℃凈光合速率最大，其次是20℃，40℃條件下凈光合速率最小．
2、從實驗表格1中可以看出，本實驗重復了3次，多次重復實驗能夠避免偶然，從若干次實驗中都得出相同的結論，體現出結論的廣泛性．表格中的光照強度為0lx時，植物只進行呼吸作用，因此求出的平均值即3.2為呼吸作用強度；光照強度為400lx時，氧氣的釋放量的平均值為-1.1ml，表示此時呼吸作用大于光合作用；光照強度為800lx時，氧氣的釋放量的平均值為0，表示此時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，實驗的自變量是外界二氧化碳的濃度和光照強度，因變量是實際光合量．實際光合作用強度=表觀光合作用強度+呼吸作用強度，影響光合作用的環境因素有溫度、光照強度、CO₂濃度等．

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

點評 本題的知識點是光合作用、呼吸作用的物質變化、能量變化和場所，光合作用與呼吸作用之間的關系，影響光合作用和呼吸作用的環境因素，旨在考查學生理解所學知識的要點，把握知識的內在聯系，形成知識網絡，并學會應用相關知識結合題圖信息進行推理、通過分析、比較等方法綜合解答問題，認同結構與功能相適應的生物學觀點．