Question

31．（10 分）某植物A 有一個很特殊的CO₂ 同化方式，夜間氣孔開放，吸收的CO₂生成蘋果酸儲存在液泡中，如圖一所示，白天氣孔關閉，液泡中的蘋果酸經脫羧作用釋放CO₂ 用于光合作用，如圖二所示。另一種植物B 的CO₂ 同化過程如圖三所示，請回答下列問題：

   （1）白天，影響植物A 光合作用強度的環境因素有（至少填一項）           。

   （2）植物A 夜晚能吸收CO₂，卻不能合成C₆H₁₂O₆的原因是           ，白天植物A 進行光合作用所需的CO₂的來源有        和         。

   （3）在上午10：00 點時，突然降低環境中CO₂ 濃度后的一小段時間內，植物A 和植物B 細胞中C₃含量變化的差異分別是是         和        （升高、下降、基本不變）。

   （4）植物A氣孔開閉的特點， 與其生活的環境是相適應的， 推測植物A 生活的環境最可能是          。（填“炎熱干旱”或“溫暖潮濕”）

   （5）實驗室探究光照強度對植物B 生理代謝的影響時，測得相關代謝數據為：黑暗條件下，CO₂釋放量為0．4 mol/cm² 葉·小時；光飽和時的光照強度為2．5 千勒克司；光照強度為3．0 千勒克司時光合作用釋放O₂量是1．0 mol/cm² 葉·小時。當光照強度為2．5 千勒克司時，B 植物光合作用固定的CO₂量是     （mol/cm² 葉·小時）； 如果光照強度不變， 需要進一步提高光合速率， 可采取的措施是          和          。

Answer 1

【答案】  

【解析】光合作用的暗反應中CO2的固定是CO2與C5結合形成C3的過程，這一過程不需要光，但由于暗反應需要光反應提供的［H］與ATP，在沒有光的情況下暗反應是不能持續進行的。因此，植物白天有光時進行光合作用，包括CO2的固定。這是我們學習過的經典光合作用的類型。題中植物B光合作用的類型符合這種情形。

但植物A的光合作用就明顯與之不同了。從題中信息可知，植物A的光合作用特點是：環境中的CO2于晚間被固定到蘋果酸儲存于液泡中，白天蘋果酸通過脫羧釋放出CO2，釋放的CO2再被C5固定。我們知道，植物葉片的氣孔既是吸收CO2的通道，也是水分蒸騰的通道。A植物白天關閉氣孔，說明這種植物是在炎熱干旱的環境中生存的，白天關閉氣孔是它保存水分的生存策略。但白天氣孔閉后需要解決光合作用所需的CO2的獲得問題，在進化中這類植物形成了夜間將其固定在液泡中，白天再釋放的迂回策略。看似這樣的光合作用方式成本高了，效率也低了，但卻是植物在極端環境中進化形成的與環境相適應的光合方式。由此可見，“特殊”的光合作用其實并不特殊。

（1）影響光合強度的環境因素包括光照強度、CO2濃度、溫度、水分等，但對A植物來講白天氣孔是關閉的，CO2濃度對其沒有影響。

    （2）暗反應對光反應的依賴是在C3還原的階段，如果沒有光反應的進行，C3的還原就停止，當然也就無法合成C6H12O6了。通常，白天光合作用所需要的CO2來自于細胞呼吸以及環境中吸收，但A植物白天氣孔關閉不能利用大氣中的CO2，而是來自于蘋果酸的脫羧。

    （3）上午10時突然降低CO2的濃度，對A植物光合作用利用CO2不會產生影響，因此對C3的含量也不產生影響；但B植物可利用的CO2下降，將導致C3合成量的減少。

    （4）A植物氣孔開閉的特點說明其是適應炎熱干旱環境的，前面已作分析。

（5）因為光飽和時的光照強度為2．5 千勒克司，且光照強度為3．0 千勒克司時光合作用釋放O₂量是1．0 mol/cm² 葉·小時，所以光照強度為2．5 千勒克司的時候光合作用釋放O₂量是1．0 mol/cm² 葉·小時，B 植物光合作用固定的CO₂量是1+0.4（呼吸作用強度）=1.4（mol/cm² 葉·小時）。如果光照強度不變， 需要進一步提高光合速率， 可采取的措施是適當提高溫度和二氧化碳的濃度。