Question

31．（10 分）某植物A 有一個(gè)很特殊的CO₂ 同化方式，夜間氣孔開(kāi)放，吸收的CO₂生成蘋(píng)果酸儲(chǔ)存在液泡中，如圖一所示，白天氣孔關(guān)閉，液泡中的蘋(píng)果酸經(jīng)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(guò)程如圖三所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

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

   （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(jìn)行光合作用所需的CO₂的來(lái)源有        和         。

   （3）在上午10：00 點(diǎn)時(shí)，突然降低環(huán)境中CO₂ 濃度后的一小段時(shí)間內(nèi)，植物A 和植物B 細(xì)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(kāi)閉的特點(diǎn)， 與其生活的環(huán)境是相適應(yīng)的， 推測(cè)植物A 生活的環(huán)境最可能是          。（填“炎熱干旱”或“溫暖潮濕”）

   （5）實(shí)驗(yàn)室探究光照強(qiáng)度對(duì)植物B 生理代謝的影響時(shí)，測(cè)得相關(guān)代謝數(shù)據(jù)為：黑暗條件下，CO₂釋放量為0．4 mol/cm² 葉·小時(shí)；光飽和時(shí)的光照強(qiáng)度為2．5 千勒克司；光照強(qiáng)度為3．0 千勒克司時(shí)光合作用釋放O₂量是1．0 mol/cm² 葉·小時(shí)。當(dāng)光照強(qiáng)度為2．5 千勒克司時(shí)，B 植物光合作用固定的CO₂量是     （mol/cm² 葉·小時(shí)）； 如果光照強(qiáng)度不變， 需要進(jìn)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(yīng)中CO2的固定是CO2與C5結(jié)合形成C3的過(guò)程，這一過(guò)程不需要光，但由于暗反應(yīng)需要光反應(yīng)提供的［H］與ATP，在沒(méi)有光的情況下暗反應(yīng)是不能持續(xù)進(jìn)行的。因此，植物白天有光時(shí)進(jìn)行光合作用，包括CO2的固定。這是我們學(xué)習(xí)過(guò)的經(jīng)典光合作用的類(lèi)型。題中植物B光合作用的類(lèi)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(diǎn)是：環(huán)境中的CO2于晚間被固定到蘋(píng)果酸儲(chǔ)存于液泡中，白天蘋(píng)果酸通過(guò)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(guān)閉氣孔，說(shuō)明這種植物是在炎熱干旱的環(huán)境中生存的，白天關(guān)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(wèn)題，在進(jìn)化中這類(lèi)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(huán)境中進(jìn)化形成的與環(huán)境相適應(yīng)的光合方式。由此可見(jiàn)，“特殊”的光合作用其實(shí)并不特殊。

（1）影響光合強(qiáng)度的環(huán)境因素包括光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度、水分等，但對(duì)A植物來(lái)講白天氣孔是關(guān)閉的，CO2濃度對(duì)其沒(méi)有影響。

    （2）暗反應(yīng)對(duì)光反應(yīng)的依賴(lài)是在C3還原的階段，如果沒(méi)有光反應(yīng)的進(jìn)行，C3的還原就停止，當(dāng)然也就無(wú)法合成C6H12O6了。通常，白天光合作用所需要的CO2來(lái)自于細(xì)胞呼吸以及環(huán)境中吸收，但A植物白天氣孔關(guān)閉不能利用大氣中的CO2，而是來(lái)自于蘋(píng)果酸的脫羧。

    （3）上午10時(shí)突然降低CO2的濃度，對(duì)A植物光合作用利用CO2不會(huì)產(chǎn)生影響，因此對(duì)C3的含量也不產(chǎn)生影響；但B植物可利用的CO2下降，將導(dǎo)致C3合成量的減少。

    （4）A植物氣孔開(kāi)閉的特點(diǎn)說(shuō)明其是適應(yīng)炎熱干旱環(huán)境的，前面已作分析。

（5）因?yàn)楣怙柡蜁r(shí)的光照強(qiáng)度為2．5 千勒克司，且光照強(qiáng)度為3．0 千勒克司時(shí)光合作用釋放O₂量是1．0 mol/cm² 葉·小時(shí)，所以光照強(qiáng)度為2．5 千勒克司的時(shí)候光合作用釋放O₂量是1．0 mol/cm² 葉·小時(shí)，B 植物光合作用固定的CO₂量是1+0.4（呼吸作用強(qiáng)度）=1.4（mol/cm² 葉·小時(shí)）。如果光照強(qiáng)度不變， 需要進(jìn)一步提高光合速率， 可采取的措施是適當(dāng)提高溫度和二氧化碳的濃度。