第4講光合作用()影響光合作用速率的環(huán)境因素()1.通過光合作用合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量(生命觀念)2.通過曲線圖分析光照強(qiáng)度、溫度、CO2濃度等對(duì)光合作用的影響；模型與建模：建立光照強(qiáng)度、溫度、CO2濃度等對(duì)光合作用影響的數(shù)學(xué)模型(科學(xué)思維)3.探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響(科學(xué)探究)4.光合作用的原理在生產(chǎn)中的應(yīng)用(社會(huì)責(zé)任) 影響光合作用的環(huán)境因素及應(yīng)用1光合作用強(qiáng)度(1)含義：植物在單位時(shí)間單位面積內(nèi)，通過光合作用制造糖類的數(shù)量。(2)兩種表示方法一定時(shí)間內(nèi)原料的消耗量。一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物的生成量。2影響光合作用過程的環(huán)境因素(1)空氣中CO2濃度。(2)土壤中水分含量。(3)光照長(zhǎng)短、強(qiáng)弱以及光的成分。(4)溫度的高低。1生長(zhǎng)于較弱光照條件下的植物，當(dāng)提高CO2濃度時(shí)，其光合速率未隨之增加，主要限制因素是光照強(qiáng)度。()2延長(zhǎng)光照時(shí)間能提高光合作用強(qiáng)度。()提示：延長(zhǎng)光照時(shí)間只能提高光合作用的產(chǎn)物量，不能提高光合作用強(qiáng)度。3植物體從土壤中吸收的水分主要用于光合作用。()提示：植物體從土壤中吸收的水分主要用于蒸騰作用。4停止供水，植物光合速率下降，這是由于水既是光合作用的原料，又是光合產(chǎn)物在植物體內(nèi)運(yùn)輸?shù)闹饕橘|(zhì)。()5夏季晴天，植物出現(xiàn)光合“午休”現(xiàn)象的主要原因是環(huán)境中CO2濃度過低。()提示：出現(xiàn)光合“午休”現(xiàn)象是因?yàn)橄募局形鐪囟冗^高，引起氣孔關(guān)閉，CO2吸收減少，而不是環(huán)境中CO2濃度過低。1光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響及應(yīng)用(1)原理：光照強(qiáng)度影響光反應(yīng)階段，制約ATP及NADPH的產(chǎn)生，進(jìn)而制約暗反應(yīng)。(2)曲線分析A點(diǎn)：光照強(qiáng)度為0，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，AB段光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度； B點(diǎn)：光補(bǔ)償點(diǎn)(光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等時(shí)的光照強(qiáng)度)；BD段：光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度；C點(diǎn)：光飽和點(diǎn)(光照強(qiáng)度達(dá)到C點(diǎn)后，光合作用強(qiáng)度不再隨著光照強(qiáng)度的增大而加強(qiáng))。實(shí)線表示陽生植物，虛線表示陰生植物。(3)應(yīng)用：陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都較陽生植物低，間作套種農(nóng)作物、林間帶樹種的配置和冬季溫室栽培等都可合理利用光能。2CO2濃度對(duì)光合作用的影響及應(yīng)用(1)原理：CO2濃度通過影響暗反應(yīng)階段，制約C3的生成。(2)曲線分析圖甲圖乙圖甲中A點(diǎn)表示光合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率時(shí)的CO2濃度，即CO2補(bǔ)償點(diǎn)，而圖乙中的A點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度；兩圖中的B點(diǎn)和B點(diǎn)都表示CO2飽和點(diǎn)，兩圖都表示在一定范圍內(nèi)，光合作用速率隨CO2濃度增加而增大。(3)應(yīng)用大田要“正其行，通其風(fēng)”，多施有機(jī)肥。溫室內(nèi)可通過放干冰，使用CO2生成器，施用農(nóng)家肥，與豬舍、雞舍連通等方法適當(dāng)提高CO2濃度。3溫度對(duì)光合作用的影響及應(yīng)用(1)原理：溫度通過影響光合酶的活性影響光合作用強(qiáng)度。(2)曲線分析光合作用強(qiáng)度和細(xì)胞呼吸強(qiáng)度都受溫度的影響，但光合作用相關(guān)酶對(duì)溫度反應(yīng)更為敏感。(3)應(yīng)用：溫室栽培植物時(shí)，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合作用強(qiáng)度；晚上適當(dāng)降低溫室內(nèi)溫度，以降低細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，保證植物有機(jī)物的積累。4水對(duì)光合作用的影響及應(yīng)用(1)原理：水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，如植物缺水導(dǎo)致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分還能影響氣孔的開閉，間接影響CO2進(jìn)入植物體內(nèi)。(2)曲線分析圖1圖2圖1表明在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可根據(jù)作物的需水規(guī)律，合理灌溉。圖2曲線上E處光合作用強(qiáng)度暫時(shí)降低，是因?yàn)闇囟雀?，氣孔關(guān)閉，影響了CO2的供應(yīng)。(3)應(yīng)用：預(yù)防干旱，合理灌溉。5礦質(zhì)元素對(duì)光合作用的影響及應(yīng)用(1)原理：礦質(zhì)元素是參與光合作用的許多重要化合物的組成成分，缺乏會(huì)影響光合作用的進(jìn)行。例如，N是酶的組成元素，N、P是ATP、磷脂的組成元素，Mg是葉綠素的組成元素等。(2)曲線分析在一定濃度范圍內(nèi)，增大必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)，可提高光合作用強(qiáng)度；但當(dāng)超過一定濃度后，會(huì)因土壤溶液的濃度過高，植物滲透失水而導(dǎo)致植物光合作用強(qiáng)度下降。(3)應(yīng)用：合理施肥、補(bǔ)充土壤中的礦質(zhì)元素。6光照強(qiáng)度、CO2濃度和溫度對(duì)光合作用的綜合作用(1)常見曲線圖中：a.高CO2濃度b中CO2濃度c低CO2濃度高光強(qiáng)中光強(qiáng)低光強(qiáng)(2)曲線分析P點(diǎn)：限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨著因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。Q點(diǎn)：橫坐標(biāo)所表示的因子不再是影響光合速率的因素，影響因素主要為各曲線所表示的因子。(3)應(yīng)用：溫室栽培時(shí)，在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提高溫度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同時(shí)適當(dāng)增加CO2濃度，進(jìn)一步提高光合速率；當(dāng)溫度適宜時(shí)，可適當(dāng)增加光照強(qiáng)度和CO2濃度以提高光合速率。7光合作用與細(xì)胞呼吸曲線中的“關(guān)鍵點(diǎn)”移動(dòng)(1)細(xì)胞呼吸對(duì)應(yīng)點(diǎn)(A點(diǎn))的移動(dòng)：細(xì)胞呼吸增強(qiáng)，A點(diǎn)下移；細(xì)胞呼吸減弱，A點(diǎn)上移。(2)補(bǔ)償點(diǎn)(B點(diǎn))的移動(dòng)細(xì)胞呼吸速率增加，其他條件不變時(shí)，CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移，反之左移。細(xì)胞呼吸速率基本不變，相關(guān)條件的改變使光合速率下降時(shí)，CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移，反之左移。(3)飽和點(diǎn)(C點(diǎn))和D點(diǎn)的移動(dòng)：相關(guān)條件的改變(如增大光照強(qiáng)度或增大CO2濃度)使光合速率增大時(shí)，C點(diǎn)右移，D點(diǎn)上移的同時(shí)右移；反之，移動(dòng)方向相反。1在溫室大棚生產(chǎn)中，施用農(nóng)家肥能夠提高作物的產(chǎn)量，原理是什么？提示：農(nóng)家肥中的有機(jī)物被微生物分解能夠產(chǎn)生無機(jī)鹽和CO2，為大棚作物的生長(zhǎng)補(bǔ)充CO2和無機(jī)鹽，提高大棚作物的產(chǎn)量。2在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，農(nóng)作物的種植密度過大時(shí)，農(nóng)作物的產(chǎn)量反而會(huì)降低，原因是什么？提示：農(nóng)作物的種植密度過大時(shí)，會(huì)造成作物下部的葉片通風(fēng)和透光度低；下部的葉片因光照強(qiáng)度和CO2濃度低，光合速率降低，而作物種植密度大又造成整體上作物的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的增大，因此作物的凈光合速率降低。3生長(zhǎng)環(huán)境中的CO2濃度由1%降低到0.03%時(shí)，植物的光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)如何變化，原因是什么？提示：光飽和點(diǎn)降低，因?yàn)镃O2濃度降低時(shí)，暗反應(yīng)的強(qiáng)度低，所需要的ATP和H少。光補(bǔ)償點(diǎn)升高，因?yàn)樵诤铣捎袡C(jī)物的量不變時(shí)，CO2濃度降低，所需要的光照強(qiáng)度增大。4研究小組將生長(zhǎng)狀況相似的菠菜幼苗均分為A、B兩組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，A組培養(yǎng)在完全培養(yǎng)液中，B組培養(yǎng)在缺Mg2的培養(yǎng)液中，其他條件相同且適宜。一段時(shí)間后，持續(xù)提供14C標(biāo)記的14CO2進(jìn)行光合作用，然后檢測(cè)并比較14C標(biāo)記的有機(jī)化合物的量。(1)該實(shí)驗(yàn)的目的是什么？(2)B組14C標(biāo)記的(14CH2O)的量比A組低，原因是什么？提示：(1)探究Mg2對(duì)植物光合作用的影響(2)缺少M(fèi)g2不利于葉綠素的合成，光反應(yīng)產(chǎn)生的H和ATP不足，C3的還原減少，形成的(CH2O)減少。5研究表明，鈣(CaCl2)與脫落酸(ABA)都能提高棉花的抗旱能力，并且混合使用效果更佳，請(qǐng)簡(jiǎn)要寫出證明該觀點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。提示：在干旱條件下分別用清水、CaCl2、ABA及CaCl2和ABA的混合物分別處理棉花，測(cè)量并比較四種情況下的凈光合速率大小?？疾榄h(huán)境因素影響光合作用的坐標(biāo)曲線分析1(2018全國(guó)卷)甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強(qiáng)度的變化趨勢(shì)如圖所示。回答下列問題：(1)當(dāng)光照強(qiáng)度大于a時(shí)，甲、乙兩種植物中，對(duì)光能的利用率較高的植物是_。(2)甲、乙兩種植物單獨(dú)種植時(shí)，如果種植密度過大，那么凈光合速率下降幅度較大的植物是_，判斷的依據(jù)是_。(3)甲、乙兩種植物中，更適合在林下種植的是_。(4)某植物夏日晴天中午12：00時(shí)葉片的光合速率明顯下降，其原因是進(jìn)入葉肉細(xì)胞的_(填“O2”或“CO2”)不足。解析(1)由題圖可知，乙的光飽和點(diǎn)及光補(bǔ)償點(diǎn)都比甲低，因此甲、乙兩種植物在光照強(qiáng)度較低時(shí)乙更具有生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。當(dāng)光照強(qiáng)度大于a時(shí)，甲種植物光合作用強(qiáng)度高于乙種植物，因此甲種植物對(duì)光能的利用率較高。(2)根據(jù)曲線圖可知，甲種植物的光飽和點(diǎn)較高，對(duì)光照的需求大。當(dāng)甲、乙兩種植物單獨(dú)種植時(shí)，如果種植密度過大，植株接受的光照強(qiáng)度減弱，甲種植物凈光合速率下降幅度較大。(3)乙種植物的光補(bǔ)償點(diǎn)較低，所以更適合在光照較弱的林下種植。(4)夏日晴天中午溫度過高，氣孔部分關(guān)閉，因此進(jìn)入葉肉細(xì)胞的CO2不足，葉片的光合速率明顯下降。答案(1)甲(2)甲光照強(qiáng)度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大，種植密度過大，植株接受的光照強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致甲植物凈光合速率下降幅度比乙大(3)乙(4)CO22在適宜光照下，測(cè)定植物甲、乙在不同CO2濃度下的光合速率，結(jié)果如圖所示。回答問題。(1)CO2濃度為q時(shí)，限制植物甲、乙光合作用的環(huán)境因素分別是_；若曲線是在光合作用的適宜溫度下所測(cè)，現(xiàn)提高環(huán)境溫度，q點(diǎn)將向_移動(dòng)。(2)若將植物甲、乙同時(shí)種植在同一個(gè)透明的密閉環(huán)境中，在適宜光照下，一段時(shí)間后，植物_可能無法正常生長(zhǎng)，原因是_。(3)CO2濃度為r時(shí)，植物甲的總光合速率_(填“大于”“等于”或“小于”)植物乙的總光合速率；當(dāng)CO2濃度為q時(shí)，植物乙與植物甲固定的CO2量的差值為_。解析(1)據(jù)圖可知，CO2濃度為q時(shí)，限制植物甲光合作用的環(huán)境因素是CO2濃度，限制植物乙光合作用的環(huán)境因素是溫度，若圖中曲線是在光合作用的適宜溫度下測(cè)得，提高環(huán)境溫度，植物甲的光合速率會(huì)下降，只有在更高的CO2濃度下，植物甲的光合速率才能與呼吸速率相等，q點(diǎn)將右移。(2)若將植物甲、乙同時(shí)種植在同一個(gè)透明的密閉環(huán)境中，適宜光照下，一段時(shí)間后，植物的凈光合速率大于0，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，環(huán)境中CO2濃度不斷下降，在低CO2濃度下，植物甲的凈光合速率可能小于0，無法正常生長(zhǎng)。(3)當(dāng)CO2濃度為0時(shí)，縱坐標(biāo)所示數(shù)值表示呼吸速率，當(dāng)CO2濃度大于0時(shí)，縱坐標(biāo)所示數(shù)值表示凈光合速率，而凈光合速率總光合速率呼吸速率。據(jù)此分析可知，當(dāng)CO2濃度為r時(shí)，植物甲、植物乙的凈光合速率均等于b，但植物甲的呼吸速率(d)大于植物乙的呼吸速率(c)，所以植物甲的總光合速率大于植物乙的總光合速率。當(dāng)CO2濃度為q時(shí)，植物甲的凈光合速率為0，植物乙的凈光合速率為b，此時(shí)植物乙與植物甲固定的CO2量(總光合速率)的差值bcd。答案(1)CO2濃度、溫度右(2)甲在光照、密閉的環(huán)境中，植物的凈光合速率大于0，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，環(huán)境中CO2濃度不斷下降，在低CO2濃度下，植物甲的凈光合速率可能小于0，無法正常生長(zhǎng)(3)大于bcd考查環(huán)境因素影響光合作用的實(shí)驗(yàn)分析3(2019河北省調(diào)研)某生物興趣小組在探究多種環(huán)境因素對(duì)水稻光合作用影響的活動(dòng)中，測(cè)得水稻吸收(用“”表示)或釋放(用“”表示)CO2的速率(單位：mgh1)隨溫度變化的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示。請(qǐng)回答下列問題：組別條件溫度10 20 30 35 40 45 A黑暗51018344034B適當(dāng)遮蔭，CO2濃度為0.03%350162424C全光照，CO2濃度為0.03%5842014D全光照，CO2濃度為1.22%10204028120(1)A組數(shù)據(jù)可表示水稻的_隨溫度變化的情況。由表中數(shù)據(jù)可知，影響水稻光合速率的外界因素有_。(2)分析表中數(shù)據(jù)可知，在相同溫度下，C組的光合速率明顯高于B組的，其原因是_。(3)若對(duì)水稻進(jìn)行光照、黑暗處理各12小時(shí)，根據(jù)表格中信息，應(yīng)選擇光照為_、CO2濃度為_、光照下溫度為_和黑暗下溫度為_的條件，以保證水稻內(nèi)有機(jī)物的積累量最多。解析(1)A組實(shí)驗(yàn)是在黑暗條件下測(cè)得的，可以表示水稻在不同溫度條件下的呼吸速率；根據(jù)以上分析可知，影響光合速率的因素有溫度、光照強(qiáng)度和CO2濃度。(2)根據(jù)表格分析，B與C組的單一變量是光照強(qiáng)度，即在溫度和CO2濃度都相同的情況下，C組的光照強(qiáng)度強(qiáng)于B組，C組光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP和H較多，促進(jìn)了C3的還原，使暗反應(yīng)加快，光合速率升高，所以表格中在相同溫度下，C組的光合速率明顯高于B組。(3)根據(jù)題意分析，對(duì)水稻進(jìn)行光照、黑暗處理各12小時(shí)，且要求水稻內(nèi)有機(jī)物積累的最多，則光照條件下的凈光合速率與黑暗條件下的呼吸速率的差值應(yīng)該最大，因此應(yīng)選擇光照為全光照、CO2濃度為1.22%、光照下溫度為30 和黑暗下溫度為10 的條件。答案(1)呼吸速率光照強(qiáng)度、溫度、CO2濃度(2)在溫度和CO2濃度都相同的情況下，C組的光照強(qiáng)度強(qiáng)于B組的，C組光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP和H較多，促進(jìn)了C3的還原，使暗反應(yīng)加快，光合速率升高(3)全光照1.22%30 10 光合作用的相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響1實(shí)驗(yàn)原理(1)在光照下，綠色植物通過光合作用產(chǎn)生O2。(2)臺(tái)燈距燒杯的距離不同，則照射到不同燒杯葉圓片上的光照強(qiáng)度不同。(3)光照強(qiáng)度不同，則光反應(yīng)產(chǎn)生O2的速率不同，葉片上浮的時(shí)間不同。2實(shí)驗(yàn)步驟及主要操作實(shí)驗(yàn)步驟主要操作制備小圓形葉片將綠色菠菜葉片用直徑為1 cm的打孔器打出小圓形葉片30片排出細(xì)胞間隙中的氣體將小圓形葉片和適量清水置于注射器中，排出注射器內(nèi)殘留的空氣，用手堵住注射器前端的小孔并緩緩拉動(dòng)活塞，使小圓形葉片內(nèi)的氣體逸出，重復(fù)幾次分裝小圓形葉片將小圓形葉片各10片，分別放入暗處盛有20 mL富含CO2的清水的3個(gè)小燒杯中。這時(shí)的葉片因?yàn)榧?xì)胞間隙充滿了水，所以全部沉到水底控制自變量(光照強(qiáng)度)把3個(gè)燒杯分別放在距離臺(tái)燈位置10 cm、20 cm、30 cm(對(duì)應(yīng)編號(hào)為1、2、3)的位置上，打開臺(tái)燈觀察并記錄一定時(shí)間內(nèi)小圓形葉片浮起的數(shù)量1制備小圓形葉片，用打孔器打孔時(shí)，不必要避開大的葉脈。()提示：葉脈中沒有葉綠體，而且會(huì)延長(zhǎng)小圓形葉片上浮的時(shí)間，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。2在探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響實(shí)驗(yàn)中，光照越強(qiáng)，相同時(shí)間內(nèi)葉片浮起的數(shù)量越多。()提示：在一定范圍內(nèi)，隨光照強(qiáng)度的增加，光合作用強(qiáng)度逐漸增加，但當(dāng)達(dá)到光飽和點(diǎn)以后，光照強(qiáng)度再增加，光合作用強(qiáng)度則不再隨之增加。3植物生長(zhǎng)過程中，葉綠體內(nèi)各種色素的比例保持不變。()提示：衰老的葉片中，葉綠體中葉綠素被逐漸降解，含量減少，故植物生長(zhǎng)過程中，葉綠體內(nèi)各種色素的比例會(huì)發(fā)生改變。4與夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照時(shí)間縮短。()提示：光照時(shí)間不會(huì)影響光合作用速率。5光合作用強(qiáng)度可以用光合作用消耗糖類的數(shù)量來表示。()提示：光合作用強(qiáng)度可以用植物在單位時(shí)間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量表示。1光合作用和細(xì)胞呼吸實(shí)驗(yàn)探究中常用實(shí)驗(yàn)條件的控制方法實(shí)驗(yàn)條件控制方法增加水中O2泵入空氣或吹氣或放入綠色水生植物減少水中O2容器密封或油膜覆蓋或用涼開水除去容器中CO2氫氧化鈉溶液除去葉中原有淀粉置于黑暗環(huán)境中除去葉中葉綠素酒精隔水加熱除去光合作用對(duì)細(xì)胞呼吸的干擾給植株遮光得到單色光棱鏡色散或薄膜濾光維持容器內(nèi)CO2濃度的恒定適宜濃度的NaHCO3溶液2.液滴移動(dòng)法測(cè)定光合速率(1)測(cè)定裝置(2)測(cè)定方法測(cè)定呼吸速率a裝置小燒杯中放入適宜濃度NaOH溶液，用于吸收CO2。b玻璃鐘罩應(yīng)遮光處理，目的是排除光合作用的干擾。c置于適宜溫度環(huán)境中。d紅色液滴向左移動(dòng)，單位時(shí)間內(nèi)移動(dòng)距離代表呼吸速率。測(cè)定凈光合速率a裝置小燒杯中放入適宜濃度的CO2緩沖液，用于維持容器內(nèi)CO2濃度的恒定。b給予較強(qiáng)光照處理，且溫度適宜。c紅色液滴向右移動(dòng)，單位時(shí)間內(nèi)移動(dòng)距離代表凈光合速率。誤差校正為排除溫度、氣壓等因素引起的氣體體積膨脹，應(yīng)設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)。對(duì)照實(shí)驗(yàn)與如圖不同之處在于不放植物或放置死亡的植物。實(shí)際光合速率凈光合速率呼吸速率。3“黑白瓶法”測(cè)定光合速率與呼吸速率將裝有水和水生植物的黑、白瓶置于不同水層中，測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)瓶中溶解氧含量的變化，借此測(cè)定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物僅能進(jìn)行呼吸作用；白瓶透光，瓶中生物可進(jìn)行光合作用和呼吸作用。因此，真正光合作用量(光合作用總量)白瓶中氧氣增加量黑瓶中氧氣減少量。4.“半葉法”測(cè)定光合作用有機(jī)物的產(chǎn)生量“半葉法”的原理是將對(duì)稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做處理，并采用適當(dāng)?shù)姆椒?可先在葉柄基部用熱水或熱石蠟液燙傷或用呼吸抑制劑處理)阻止兩部分的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射6小時(shí)后，在A、B的對(duì)應(yīng)部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，則可計(jì)算出該葉片的光合作用強(qiáng)度，其單位是mg/(dm2h)。即MMBMA，M表示B葉片被截取部分在6小時(shí)內(nèi)光合作用合成的有機(jī)物總量。某興趣小組設(shè)計(jì)如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置探究“光照強(qiáng)度對(duì)黑藻光合速率的影響”。(1)單位時(shí)間內(nèi)有色小液滴的移動(dòng)距離代表一定量的黑藻單位時(shí)間內(nèi)什么的量？(2)如果利用該裝置測(cè)定在一定光照強(qiáng)度下黑藻葉綠體實(shí)際光合作用的速率，可采取什么方法(寫出具體的實(shí)驗(yàn)思路)?提示：(1)釋放氧氣(2)首先不給予光照，測(cè)出黑藻單位時(shí)間內(nèi)的氧氣吸收量(呼吸作用速率)；再給予一定光照條件，其他條件不變，測(cè)出黑藻單位時(shí)間內(nèi)氧氣釋放量(凈光合作用速率)；然后將光照條件下黑藻單位時(shí)間氧氣釋放量(凈光合作用速率)加上黑暗條件下黑藻單位時(shí)間內(nèi)的氧氣吸收量(呼吸作用速率)，就是該光照條件下黑藻葉綠體實(shí)際光合作用的速率?？疾榄h(huán)境因素影響光合速率的實(shí)驗(yàn)探究1(2019衡水金卷)光合作用受多種因素的影響，某實(shí)驗(yàn)小組想利用如圖所示裝置對(duì)影響植物光合作用的兩大因素進(jìn)行研究，以便為大棚種植時(shí)條件的控制提供依據(jù)，實(shí)驗(yàn)中溫度條件適宜且穩(wěn)定。回答下列問題。(1)假定光合作用的產(chǎn)物和呼吸作用的底物都是葡萄糖，忽略無氧呼吸，密閉容器中不放緩沖液時(shí)，液滴不移動(dòng)，原因是_。(2)由表中數(shù)據(jù)可以看出，_為限制光合作用的環(huán)境因素；比較7、8、9組結(jié)果可以得出，此時(shí)限制光合作用的因素可能是_。(3)1組和2組左移的距離相等，對(duì)此做出的解釋是_。(4)大棚中可采取_(至少答出兩點(diǎn))等措施提高CO2濃度，這些措施下，若大棚中的CO2濃度只能提高至0.05%，則適宜的光照強(qiáng)度有可能低于_。解析(1)無論光合作用強(qiáng)度和呼吸作用強(qiáng)度哪個(gè)更大，光合作用利用的CO2均等于產(chǎn)生的O2量，有氧呼吸利用的O2量等于產(chǎn)生的CO2量，外界溫度適宜且穩(wěn)定，則物理因素造成的影響可以忽略，因此密閉容器中氣體的壓力不會(huì)改變，液滴不移動(dòng)。(2)由表中數(shù)據(jù)可以看出，光照強(qiáng)度和CO2濃度均可成為限制光合作用的因素。比較7、8、9組結(jié)果可以看出，提高光照強(qiáng)度和提高CO2濃度，液滴移動(dòng)的距離均未改變，推斷出此時(shí)限制光合作用的因素不是光照強(qiáng)度和CO2濃度，可能是光合色素的量、參與光合作用的酶的數(shù)量或葉綠體的數(shù)量。(3)1組無光照，只能進(jìn)行呼吸作用，呼吸作用吸收O2，液滴左移，2組有光照，但CO2濃度與1組相同且很低，此時(shí)與1組液滴左移距離相同，說明CO2濃度過低時(shí)，植物無法進(jìn)行光合作用。(4)施有機(jī)肥、合理通風(fēng)、化學(xué)反應(yīng)法(使用CO2發(fā)生器)均可提高大棚中的CO2濃度；表中顯示當(dāng)CO2濃度為0.05%時(shí)，液滴右移112 mm需要的最低光照強(qiáng)度為1 000 lx，若大棚中CO2的濃度只能提高至0.05%，則適宜的光照強(qiáng)度有可能低于1 000 lx。答案(1)植物吸收的氣體量始終等于釋放的氣體量(2)光照強(qiáng)度和CO2濃度光合色素的量(或參與光合作用的酶的數(shù)量或葉綠體的數(shù)量)(3)CO2濃度過低時(shí)，植物無法進(jìn)行光合作用(4)施有機(jī)肥、合理通風(fēng)、化學(xué)反應(yīng)法(或使用CO2發(fā)生器)1 000 lx考查光合速率的測(cè)定2現(xiàn)采用如圖所示方法測(cè)定植物葉片光合作用強(qiáng)度，將對(duì)稱葉片的一半遮光(A)，另一半不遮光(B)，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚笰、B間物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)移。在適宜光照和溫度下照射一段時(shí)間，在A、B中截取對(duì)應(yīng)部分相等面積的葉片，烘干稱重，分別記作m1和m2，單位為mg/(dm2h)。下列說法正確的是 ()A該方法在未測(cè)出細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的條件下，能測(cè)出實(shí)際光合作用的強(qiáng)度B(m2m1)表示B葉片被截取的部分在光照時(shí)間內(nèi)有機(jī)物的積累量Cm2表示被截取的部分在光照時(shí)間內(nèi)凈光合作用的大小Dm1表示被截取的部分在光照時(shí)間內(nèi)細(xì)胞呼吸的大小A假設(shè)原來半片葉重為m0，m1和m2分別表示在適宜光照和溫度下照射一段時(shí)間后的被截取的部分(A部分)干重和被截取的部分(B部分)干重，而在該時(shí)間段內(nèi)，前者只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，而后者同時(shí)進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，則m0m1細(xì)胞呼吸速率，m2m0為光照下的凈光合作用速率，實(shí)際光合作用速率凈光合作用速率細(xì)胞呼吸速率m2m0m0m1m2m1，即B葉片被截取的部分在光照時(shí)間內(nèi)有機(jī)物的合成量。3(2019全國(guó)卷節(jié)選)通常，對(duì)于一個(gè)水生生態(tài)系統(tǒng)來說，可根據(jù)水體中含氧量的變化計(jì)算出生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級(jí)生產(chǎn)量(生產(chǎn)者所制造的有機(jī)物總量)。若要測(cè)定某一水生生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級(jí)生產(chǎn)量，可在該水生生態(tài)系統(tǒng)中的某一水深處取水樣，將水樣分成三等份，一份直接測(cè)定O2含量(A)；另兩份分別裝入不透光(甲)和透光(乙)的兩個(gè)玻璃瓶中，密閉后放回取樣處，若干小時(shí)后測(cè)定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。據(jù)此回答下列問題。在甲、乙瓶中生產(chǎn)者呼吸作用相同且瓶中只有生產(chǎn)者的條件下，本實(shí)驗(yàn)中C與A的差值表示這段時(shí)間內(nèi)_；C與B的差值表示這段時(shí)間內(nèi)_；A與B的差值表示這段時(shí)間內(nèi)_。解析若干小時(shí)后，透光的乙瓶中的O2含量(C)與水樣中O2的初始含量(A)的差值表示這一時(shí)間段內(nèi)生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量；水樣中O2的初始含量(A)與不透光的甲瓶中的O2含量(B)的差值表示這一時(shí)間段內(nèi)生產(chǎn)者呼吸作用的耗氧量；C與B的差值表示這一時(shí)間段內(nèi)生產(chǎn)者光合作用的總放氧量。答案生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量生產(chǎn)者光合作用的總放氧量生產(chǎn)者呼吸作用的耗氧量1.植物缺水導(dǎo)致萎蔫，使光合速率下降的主要原因是缺水引起氣孔部分關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足。2增加土壤中的礦質(zhì)元素供應(yīng)可提高光合速率，但土壤中礦質(zhì)元素濃度過高，會(huì)引起植物滲透失水，光合作用強(qiáng)度下降。3易錯(cuò)易混的“總光合速率” “凈光合速率”與“呼吸速率”1.光照強(qiáng)度：直接影響光反應(yīng)的速率，光反應(yīng)產(chǎn)物H和ATP的數(shù)量多少會(huì)影響暗反應(yīng)的速率。2溫度：影響光合作用過程，特別是影響暗反應(yīng)中酶的催化效率，從而影響光合速率。3CO2濃度：CO2是暗反應(yīng)的原料，CO2濃度直接影響光合速率。4礦質(zhì)元素：直接或間接影響光合作用。例如，鎂是葉綠素的組成成分，氮對(duì)酶的含量有影響，磷是ATP的組成成分。5光合速率與呼吸速率的關(guān)系：(1)綠色植物組織在黑暗條件下測(cè)得的數(shù)值表示呼吸速率。(2)綠色植物組織在有光的條件下，光合作用與細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行，測(cè)得的數(shù)值表示凈光合速率。(3)真正光合速率凈光合速率呼吸速率。真題體驗(yàn)| 感悟高考淬煉考能1(2019全國(guó)卷)將生長(zhǎng)在水分正常土壤中的某植物通過減少澆水進(jìn)行干旱處理，該植物根細(xì)胞中溶質(zhì)濃度增大，葉片中的脫落酸(ABA)含量增高，葉片氣孔開度減小，回答下列問題。(1)經(jīng)干旱處理后，該植物根細(xì)胞的吸水能力_。(2)與干旱處理前相比，干旱處理后該植物的光合速率會(huì)_，出現(xiàn)這種變化的主要原因是_。(3)有研究表明，干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。請(qǐng)以該種植物的ABA缺失突變體(不能合成ABA)植株為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這一結(jié)論。要求簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果。解析(1)經(jīng)干旱處理后，植物根細(xì)胞的細(xì)胞液濃度增大，細(xì)胞液和外界溶液的濃度差增大，植物的吸水能力增強(qiáng)。(2)干旱處理后，葉片氣孔開度減小，使CO2供應(yīng)不足，暗反應(yīng)減弱，從而導(dǎo)致光合作用減弱。(3)本實(shí)驗(yàn)需先設(shè)計(jì)干旱處理與非干旱處理的對(duì)照，證明干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的；再設(shè)計(jì)在干旱條件下ABA處理組與非ABA處理組的對(duì)照，證明干旱條件下氣孔開度減小是由ABA引起的。答案(1)增強(qiáng)(2)降低氣孔開度減小使供應(yīng)給光合作用所需的CO2減少(3)取ABA缺失突變體植株在正常條件下測(cè)定氣孔開度，經(jīng)干旱處理后，再測(cè)定氣孔開度。預(yù)期結(jié)果是干旱處理前后氣孔開度不變。將上述干旱處理的ABA缺失突變體植株分成兩組，在干旱條件下，一組進(jìn)行ABA處理，另一組作為對(duì)照組，一段時(shí)間后，分別測(cè)定兩組的氣孔開度。預(yù)期結(jié)果是ABA處理組氣孔開度減小，對(duì)照組氣孔開度不變。2(2018全國(guó)卷)為了研究某種樹木樹冠上下層葉片光合作用的特性，某同學(xué)選取來自樹冠不同層的A、B兩種葉片，分別測(cè)定其凈光合速率，結(jié)果如圖所示。據(jù)圖回答問題：(1)從圖可知，A葉片是樹冠_(填“上層”或“下層”)的葉片，判斷依據(jù)是_。(2)光照強(qiáng)度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，A葉片的凈光合速率開始下降，但測(cè)得放氧速率不變，則凈光合速率降低的主要原因是光合作用的_反應(yīng)受到抑制。(3)若要比較A、B兩種新鮮葉片中葉綠素的含量，在提取葉綠素的過程中，常用的有機(jī)溶劑是_。解析(1)樹冠下層葉片達(dá)到最大凈光合速率時(shí)所需的光照強(qiáng)度會(huì)低于上層葉片，故由圖中曲線可得出A葉片是樹冠下層葉片。(2)光照強(qiáng)度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，A葉片的凈光合速率開始下降，說明CO2的吸收量減少，但測(cè)得放氧速率不變，由此可知，光反應(yīng)速率基本不變，因此，凈光合速率下降的主要原因是光合作用的暗反應(yīng)受到抑制。(3)常用有機(jī)溶劑無水乙醇對(duì)葉綠素進(jìn)行提取。答案(1)下層A葉片的凈光合速率達(dá)到最大時(shí)所需光照強(qiáng)度低于B葉片(2)暗(3)無水乙醇3(2016全國(guó)卷)為了探究某地夏日晴天中午時(shí)氣溫和相對(duì)濕度對(duì)A品種小麥光合作用的影響，某研究小組將生長(zhǎng)狀態(tài)一致的A品種小麥植株分為5組，1組在田間生長(zhǎng)作為對(duì)照組，另4組在人工氣候室中生長(zhǎng)作為實(shí)驗(yàn)組，并保持其光照和CO2濃度等條件與對(duì)照組相同。于中午12：30測(cè)定各組葉片的光合速率，各組實(shí)驗(yàn)處理及結(jié)果如表所示：對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組一實(shí)驗(yàn)組二實(shí)驗(yàn)組三實(shí)驗(yàn)組四實(shí)驗(yàn)處理溫度/3636363125相對(duì)濕度/%1727525252實(shí)驗(yàn)結(jié)果光合速率/mg CO2dm2h111.115.122.123.720.7回答下列問題：(1)根據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以推測(cè)中午時(shí)對(duì)小麥光合速率影響較大的環(huán)境因素是_，其依據(jù)是_；并可推測(cè)，_(填“增加”或“降低”)麥田環(huán)境的相對(duì)濕度可降低小麥光合作用“午休”的程度。(2)在實(shí)驗(yàn)組中，若適當(dāng)提高第_組的環(huán)境溫度能提高小麥的光合速率，其原因是_。(3)小麥葉片氣孔開放時(shí)，CO2進(jìn)入葉肉細(xì)胞的過程_(填“需要”或“不需要”)載體蛋白，_(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。解析(1)根據(jù)表格信息可知，對(duì)照組、實(shí)驗(yàn)組一、實(shí)驗(yàn)組二在相同溫度條件下，相對(duì)濕度改變時(shí)光合速率變化較大；實(shí)驗(yàn)組二、實(shí)驗(yàn)組三、實(shí)驗(yàn)組四在相同濕度條件下，隨溫度的變化，光合速率變化不大。因此可以推測(cè)中午時(shí)對(duì)小麥光合速率影響較大的環(huán)境因素是濕度。根據(jù)上述結(jié)論，增加麥田環(huán)境的相對(duì)濕度可提高小麥的光合速率，降低小麥光合作用“午休”的程度。(2)與實(shí)驗(yàn)組四相比，實(shí)驗(yàn)組三的溫度高6 ，光合速率有所提高，說明實(shí)驗(yàn)組四的環(huán)境溫度未達(dá)到光合作用的最適溫度，故適當(dāng)提高實(shí)驗(yàn)組四的環(huán)境溫度能提高小麥的光合速率。(3)CO2進(jìn)入葉肉細(xì)胞的方式是自由擴(kuò)散，不需要載體蛋白，不需要消耗ATP。答案(1)濕度(或相對(duì)濕度)在相同溫度條件下，相對(duì)濕度改變時(shí)光合速率變化較大增加(2)四該實(shí)驗(yàn)組的環(huán)境溫度未達(dá)到光合作用的最適溫度(3)不需要不需要4(2016全國(guó)卷)BTB是一種酸堿指示劑。BTB的弱堿性溶液顏色可隨其中CO2濃度的增高而由藍(lán)變綠再變黃。某同學(xué)為研究某種水草的光合作用和呼吸作用，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成藍(lán)色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液變成淺綠色，之后將等量的淺綠色溶液分別加入到7支試管中。其中6支加入生長(zhǎng)狀況一致的等量水草，另一支不加水草，密閉所有試管。各試管的實(shí)驗(yàn)處理和結(jié)果見下表。試管編號(hào)1234567水草無有有有有有有距日光燈的距離(cm)20遮光*1008060402050 min后試管中溶液的顏色淺綠色X淺黃色黃綠色淺綠色淺藍(lán)色藍(lán)色*遮光是指用黑紙將試管包裹起來，并放在距日光燈100 cm的地方。若不考慮其他生物因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，回答下列問題：(1)本實(shí)驗(yàn)中，50 min后1號(hào)試管的溶液是淺綠色，則說明2至7號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由_引起的；若1號(hào)試管的溶液是藍(lán)色，則說明2至7號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是_(填“可靠的”或“不可靠的”)。(2)表中X代表的顏色應(yīng)為_(填“淺綠色”“黃色”或“藍(lán)色”)，判斷依據(jù)是_。(3)5號(hào)試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化，說明在此條件下水草_。解析(1)1號(hào)試管中沒有加水草，50 min后1號(hào)試管的溶液顏色仍為淺綠色，說明無關(guān)變量不會(huì)引起溶液顏色的變化，2至7號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)是由水草的光合作用和呼吸作用引起的；若1號(hào)試管的溶液是藍(lán)色，說明無水草的光照條件下溶液中CO2含量減少了，無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響，則說明2至7號(hào)試管的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是不可靠的。(2)2號(hào)試管進(jìn)行了遮光，水草不能進(jìn)行光合作用，只能進(jìn)行呼吸作用產(chǎn)生CO2，而且與3號(hào)試管(光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度)相比，2號(hào)試管溶液中的CO2含量更多，顏色應(yīng)為黃色。(3)5號(hào)試管中的溶液顏色在照光前后沒有變化，說明在此條件下溶液中CO2含量沒有變化，水草的光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等，吸收與釋放的CO2量相等。答案(1)不同光強(qiáng)下水草的光合作用和呼吸作用不可靠的(2)黃色水草不進(jìn)行光合作用，只進(jìn)行呼吸作用，溶液中CO2濃度高于3號(hào)試管(3)光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，吸收與釋放的CO2量相等