Question

12．不同植物生活的環(huán)境不同，其生活習(xí)性和生理過程與環(huán)境相適應(yīng)．圖1中a、b、c代表三種植物葉片光合作用速度的日變化．

（1）①在12時(shí)左右，a植物光合作用速度明顯減弱，是因?yàn)榇藭r(shí)溫度很高，蒸騰作用很強(qiáng)，為防止水的過度喪失，氣孔大量關(guān)閉，但二氧化碳供應(yīng)減少，導(dǎo)致光合作用速度明顯減弱．
②在12時(shí)左右，b植物的氣孔也大量關(guān)閉以適應(yīng)高溫環(huán)境，但其光合作用強(qiáng)度并沒有減弱，其光合作用過程原理如圖2所示．從圖中可以看出，b植物葉肉細(xì)胞與維管束鞘細(xì)胞分工合作完成碳的同化過程．在葉肉細(xì)胞中有一種酶，通過系列反應(yīng)將CO₂“泵”入維管束鞘細(xì)胞，導(dǎo)致高光強(qiáng)下，氣孔大量關(guān)閉，使CO₂不致成為光合作用限制因子．這種酶被形象地稱為“CO₂泵”．而a植物缺乏類似的“CO₂泵”．“CO₂泵”與卡爾文循環(huán)中固定CO₂酶相比，對CO₂的親和力更高（更高或更低）．
③植物一般都存在光呼吸現(xiàn)象，如圖3所示．從圖中可以發(fā)現(xiàn)，光呼吸之所以稱為“呼吸”是因?yàn)樵谖镔|(zhì)上其與一般呼吸一樣消耗/分解有機(jī)物．但在能量上其與一般呼吸不同的是其不能
合成ATP儲(chǔ)存能量．光呼吸之所以發(fā)生的根本原因是因?yàn)榭�爾文循環(huán)中催化CO₂固定的酶是一種雙功能酶，該酶用同一活性部位結(jié)合CO₂或O₂，當(dāng)結(jié)合O₂時(shí)導(dǎo)致光呼吸的發(fā)生．所以一般光呼吸的強(qiáng)度隨光強(qiáng)增強(qiáng)而增強(qiáng)
（增強(qiáng)、減弱、不變）．“CO₂泵”導(dǎo)致b植物的光呼吸比a植物的光呼吸弱（強(qiáng)或弱） 
④結(jié)合以上分析，b所代表的植物類型比a所代表的植物類型在高光強(qiáng)/高光強(qiáng)、高溫環(huán)境條件下競爭優(yōu)勢明顯．
（2）c植物有一個(gè)特殊的CO₂同化方式：夜間氣孔開放，利用“CO₂泵”固定CO₂最后形成蘋果酸儲(chǔ)存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中的蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放CO₂，用于卡爾文循環(huán)形成有機(jī)物，如圖4所示．
①圖1中是用c植物CO₂吸收速率（CO₂吸收速率或有機(jī)物積累速率）表示光合作用速度．
②c植物白天進(jìn)行光合作用的CO₂來源有蘋果酸脫羧和呼吸作用釋放
③圖1所示三種植物葉片一天內(nèi)有機(jī)物積累量多少的順序是b＞a＞c
④根據(jù)c植物光合作用的特點(diǎn)，可以推測：相比a所代表的植物類型，c所代表的植物類型在高溫/炎熱干旱環(huán)境條件下競爭優(yōu)勢明顯．

Answer 1

分析 本題中的切入點(diǎn)為“圖2中：葉肉細(xì)胞低CO₂→“CO₂泵”→維管束鞘細(xì)胞高CO₂→卡爾文循環(huán)”、“c植物有一個(gè)特殊的CO₂同化方式：夜間氣孔開放，利用“CO₂泵”固定CO₂最后形成蘋果酸儲(chǔ)存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中的蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放CO₂，用于卡爾文循環(huán)形成有機(jī)物”等，聯(lián)想所學(xué)的相關(guān)知識(shí)即可對相關(guān)問題作出綜合分析判斷．

解答 解：（1）①大氣中的CO2是通過氣孔進(jìn)入綠葉的．若氣孔大量關(guān)閉，會(huì)導(dǎo)致CO₂供應(yīng)減少，進(jìn)而使光合作用速度明顯減弱．
②圖2顯示：葉肉細(xì)胞中被稱為CO₂“泵”的一種酶，可以將葉肉細(xì)胞中低濃度的CO₂“泵”入維管束鞘細(xì)胞，以維持維管束鞘細(xì)胞中高濃度的CO₂，從而保證卡爾文循環(huán)的順利進(jìn)行，因此“CO₂泵”與卡爾文循環(huán)中固定CO₂酶相比，對CO₂的親和力更高．
③光呼吸是指植物的綠色組織以光合作用的中間產(chǎn)物為底物而發(fā)生的吸收氧、釋放二氧化碳的過程，是在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的一個(gè)生化過程．分析圖3可知：光呼吸也消耗（或分解）有機(jī)物，但不能合成ATP儲(chǔ)存能量．一般光呼吸的強(qiáng)度隨光強(qiáng)增強(qiáng)而增強(qiáng)．圖1顯示：12h左右，b植物的光合作用速率明顯高于a植物，說明“CO₂泵”導(dǎo)致b植物的光呼吸比a植物的光呼吸弱．
④結(jié)合以上分析，b所代表的植物類型比a所代表的植物類型在高光強(qiáng)（或高光強(qiáng)、高溫）環(huán)境條件下競爭優(yōu)勢明顯．
（2）①已知c植物夜間利用“CO₂泵”固定的CO₂以蘋果酸的形式儲(chǔ)存在液泡中，白天則氣孔關(guān)閉，利用液泡中的蘋果酸經(jīng)脫羧作用釋放CO₂合成有機(jī)物，而圖1卻顯示：在10～15h時(shí)間段內(nèi)，光合作用速度為負(fù)值，據(jù)此可推知：圖1中是用c植物的CO₂吸收速率來表示光合作用速度．
②圖4顯示：c植物白天進(jìn)行光合作用的CO₂來源有蘋果酸脫羧和呼吸作用釋放．
③通過圖1中三條曲線與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)所圍成面積的大小可推知：三種植物葉片一天內(nèi)有機(jī)物積累量多少的順序是b＞a＞c．
④依題意可知：c植物夜間氣孔開放以吸收CO₂，白天關(guān)閉以減少蒸騰失水，這些特征與干旱、炎熱環(huán)境相適應(yīng)，據(jù)此可推測：相比a所代表的植物類型，c所代表的植物類型在炎熱干旱（或高溫）環(huán)境條件下競爭優(yōu)勢明顯．
故答案為：
（1）①CO₂   
②更高   
③消耗/分解   合成ATP儲(chǔ)存能量   增強(qiáng)  弱  
④高光強(qiáng)/高光強(qiáng)、高溫
（2）①CO₂吸收速率  
②蘋果酸脫羧   呼吸作用釋放 
 ③b  a c  
④高溫/炎熱干旱

點(diǎn)評(píng) 解答此類問題的關(guān)鍵是：①從題干和題圖中獲取有效信息．如本題中有關(guān)“CO₂泵”的敘述、圖3中隱含的“暗反應(yīng)”與“光呼吸”的關(guān)系等；②運(yùn)用題圖中信息，聯(lián)想所學(xué)相關(guān)知識(shí)，找準(zhǔn)解題的切入點(diǎn)，運(yùn)用所學(xué)相關(guān)知識(shí)及獲取的有效信息進(jìn)行綜合分析判斷．