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(huán)境因素對該植物代謝的影響時，其他條件均為最適狀態(tài)）

（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(guān)的酶對高溫更敏感（或呼吸作用有關(guān)的酶更耐高溫）．
（2）結(jié)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(nèi)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(zhì)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(nèi)，葉肉細胞中葉綠體內(nèi)產(chǎn)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(nèi)產(chǎn)生的ATP總量大于（填“大于”“小于”或“等于”）線粒體中產(chǎn)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(guān)系．在其他條件相同的情況下，1h內(nèi)記錄到如下表所示的實驗結(jié)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(shè)置了l、2、3組是遵循了平行重復(fù)原則．上述三組實驗條件下最大O₂產(chǎn)生量平均為每小時13.8mL．
（6）科學(xué)家通過對綠色植物轉(zhuǎn)換CO₂的研究中知道：①在一定濃度范圍內(nèi)，綠色植物對外界CO₂的轉(zhuǎn)換為定值（實際光合作用消耗的CO₂量=外界CO₂量×轉(zhuǎn)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(xiàn)用紅外測量儀在恒溫不同光照下測得如下的數(shù)據(jù)，實際光合量用葡萄糖表示
（光合作用總反應(yīng)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(guān)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(zhuǎn)換率為0.85．
②設(shè)外界CO₂濃度為6.0μmol/h、光照強度為2klx時，植物對外界CO₂轉(zhuǎn)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(zhì)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�。�
2、從實驗表格1中可以看出，本實驗重復(fù)了3次，多次重復(fù)實驗?zāi)軌虮苊馀既�，從若干次實驗中都得出相同的結(jié)論，體現(xiàn)出結(jié)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(huán)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(guān)的酶對高溫更敏感，呼吸作用有關(guān)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(yīng)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(nèi)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(jù)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(nèi)，葉肉細胞中葉綠體內(nèi)產(chǎn)生的O₂總量大于線粒體中消耗的O₂總量，葉綠體內(nèi)產(chǎn)生的ATP總量大于線粒體中產(chǎn)生的ATP總量．
（5）在進行探究實驗時，進行多次重復(fù)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(chǎn)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(yīng)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(zhuǎn)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(guān)的酶對高溫更敏感（或呼吸作用有關(guān)的酶更耐高溫）
（2）30    180     
（3）溫度   等于   
（4）-30   大   大
（5）平行重復(fù)     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(zhì)變化、能量變化和場所，光合作用與呼吸作用之間的關(guān)系，影響光合作用和呼吸作用的環(huán)境因素，旨在考查學(xué)生理解所學(xué)知識的要點，把握知識的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識網(wǎng)絡(luò)，并學(xué)會應(yīng)用相關(guān)知識結(jié)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(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)觀點．