Question

14．為探究不同條件對天竺葵光合速率和呼吸速率的影響，某研究小組做了如下實驗：取8株各有20片葉片、大小長勢相似的天竺葵盆栽植株，分別放在密閉的玻璃容器中，在不同條件下分別測定各密閉容器中12小時后二氧化碳的含量．實驗結果統計如表，請分析：

實驗編號	1	2	3	4	5	6	7	8
溫度（℃）	10	10	20	20	30	30	40	40
光照強度（lX）	1000	0	1000	0	1000	0	1000	0
12小時后CO2變化量（g）	-0.5	+0.1	-1.5	+0.4	-3.0	+1.0	-3.1	+0.8

（注：“+”表示環境中二氧化碳增加；“-”表示環境中二氧化碳減少）
（1）用編號為2、4、6、8的裝置可構成一個相對獨立的實驗組合，該實驗組合的目的是探究溫度對天竺葵呼吸作用速率的影響，得出的結論是天竺葵在30℃溫度條件下細胞呼吸較強，欲探究其細胞呼吸的最適溫度，實驗改進思路是在20℃--40℃之間縮小溫度梯度做平行試驗．
（2）由表可知，植物光合作用最強的是第5組實驗．如繼續定時測定編號為1、3、5、7等裝置中二氧化碳含量，會出現到達一定數值后不再變化的現象，原因是植物光合作用消耗的CO₂量等于呼吸作用產生的CO₂量．
（3）該研究小組利用上述實驗的方法對大棚內天竺葵一晝夜CO₂含量變化和單株光合強度與種植密度之間的關系進行研究，得到甲、乙兩坐標圖，據圖分析：

①種植天竺葵的密閉大棚內一晝夜空氣中的CO₂含量變化如圖甲所示．B點產生ATP的細胞器有線粒體和葉綠體．B、C、F、E四點中，天竺葵內有機物比A點增多的點是F、E．
②由圖乙可推知，與P點相比，Q點限制單株光合強度的外界因素有CO₂濃度、光照強度，由此給我們的啟示是合理密植．

Answer 1

分析 影響光合作用的環境因素包括：光照強度、溫度、二氧化碳濃度等．
本實驗的研究目的是“探究不同條件對植物光合作用速率和呼吸作用速率的影響”，根據表格中設置的條件可以看出，②④⑥⑧四組實驗的自變量為溫度不同，并且光照強度為0，因此此組實驗可探究了溫度對植物呼吸作用速率的影響；①③⑤⑦四組實驗的自變量亦為溫度，并且光照強度均為1000Lx，此組實驗可探究了溫度對植物光合作用速率的影響．

解答 解：（1）編號為2、4、6、8的裝置光照強度為0，自變量為溫度，因變量為二氧化碳變化量，二氧化碳的變化量即為呼吸速率，因此該組合的目的是探究溫度對天竺葵細胞呼吸速率的影響．根據表中數據在溫度為30時，釋放的二氧化碳的量最多，欲探究其細胞呼吸的最適溫度，還應該進一步在20-40之間設置溫度梯度進行實驗，才能獲得最適溫度．
（2）根據表中數據在同一溫度下，當光照強度為0時表示呼吸速率，光照強度為1000時表示凈光合作用，真正的光合作用強度等于呼吸速率+凈光合作用強度，經數據分析在溫度為30時，真正的光合作用速率為3.0+1.0=4.0（最大）；在密閉的容器中二氧化碳的濃度是由光合作用強度和呼吸作用強度共同決定的，當光合作用強度等于呼吸作用強度時，外界二氧化碳的變化量為0．
（3）①種植天竺葵的密閉大棚內一晝夜空氣中的CO₂含量變化由光合作用強度和呼吸作用強度共同決定的，呼吸作用強度大于光合作用強度時，大棚內二氧化碳的量增多，當呼吸作用強度小于光合作用強度時，大棚內二氧化碳的量會減少，所以圖中BF兩點表示光合作用強度等于呼吸作用強度，產生ATP的細胞器有線粒體和葉綠體；與A點相比在A點上面的點有機物都比A點時多，與A點相等的點表示有機物與A點相等，在A點下面的點表示有機物含量比A點少．
②圖乙表示隨種植密度的增加，單株光合強度下降，種植密度的增加影響了二氧化碳的量和光照強度，因此Q點限制單株光合強度的外界因素有二氧化碳和光照強度，合理密植才能使得收益最大．
故答案為：
（1）溫度對天竺葵呼吸作用速率的影響     30℃在20℃--40℃之間縮小溫度梯度做平行試驗
（2）5    植物光合作用消耗的CO₂量等于呼吸作用產生的CO₂量
（3）①線粒體和葉綠體     F、E
②CO₂濃度、光照強度    合理密植

點評 本題難度中等，以探究不同條件對植物光合作用速率和呼吸作用速率的影響為背景，考查影響光合作用的環境因素、對照實驗的原則等知識，要求考生能夠從材料中獲取信息的能力、對知識的理解遷移能力．