Question

【題目】光合作用過程如圖甲所示。科研人員以西瓜為對象，研究溫度和CO2濃度對西瓜光合速率（即光合作用合成有機(jī)物的速率減去呼吸作用消耗有機(jī)物的速率）的影響，結(jié)果如圖乙。

【1】圖甲中反應(yīng)①進(jìn)行的場所是____________，外界溫度主要通過影響____________來影響反應(yīng)②的反應(yīng)速度。光合速率可以用圖甲中____________的釋放量或____________的吸收量來衡量。

【2】據(jù)圖乙分析西瓜光合速率并不與環(huán)境溫度始終正相關(guān)，做出分析的依據(jù)是：在溫度高于____________℃后，西瓜光合速率開始下降。

【3】一般而言，光合作用酶的最適溫度比呼吸作用酶低，據(jù)此解釋圖乙中26℃、CO2濃度為1．2-1．6 ml/L時(shí)，光合速率顯著上升的原因________________________。

【4】依據(jù)圖乙中的研究結(jié)果，有人提出兩種可能的控制方案以提高西瓜產(chǎn)量：

方案一：CO2濃度設(shè)定為1．4-1．6 ml/L，溫度設(shè)定為30℃

方案二：CO2濃度設(shè)定為大于1．6 ml/L，溫度設(shè)定為26℃

寫出這兩種方案各自的合理和局限之處_______________________________。

Answer 1

【答案】

【1】 類囊體或基粒 酶 O2 CO2

【2】36℃

【3】26℃時(shí)尚未達(dá)到光合作用的最適溫度，此溫度與呼吸作用最適溫度的差距更大，所以此時(shí)很有可能光合酶已有較高活性而呼吸酶活性仍較低。隨著CO2濃度從1．2升至1．6的過程中，光合作用逐漸增強(qiáng)，而呼吸作用可能還會(huì)受到CO2濃度升高的抑制，所以測得的凈光合速率表現(xiàn)為顯著上升

【4】方案一：合理之處：圖中顯示，已有研究表明該條件下的光合速率在研究的所有條件中是最高的；

局限之處：因?yàn)?/span>26℃的曲線比30℃的曲線在CO2濃度1．4ml/L以后，上升趨勢更為明顯，所以有可能方案二的光合速度比方案一中來得高；并且CO2濃度設(shè)定為1．4-1．6ml/L這么窄的一個(gè)區(qū)間，可能難度較高。

方案二：合理之處：26℃的曲線比30℃的曲線在CO2濃度1．4ml/L以后，上升趨勢更為明顯，所以有可能方案二的光合速度比方案一中來得高；CO2濃度大于1．6ml/L的設(shè)定難度較低；

局限之處：雖然有此趨勢，但是只是根據(jù)曲線趨勢進(jìn)行的預(yù)測，并沒有實(shí)際數(shù)據(jù)的支撐

【解析】

分析題圖甲，圖中反應(yīng)①表示光反應(yīng)階段、反應(yīng)②表示暗反應(yīng)將段。

分析題圖乙，西瓜光合速率并不與環(huán)境溫度始終正相關(guān)，在溫度高于36℃后，西瓜光合速率開始下降。

【1】圖1中反應(yīng)①表示光反應(yīng)將段，發(fā)生在葉綠體類囊體或基粒中；外界溫度主要通過影響酶的活性來影響反應(yīng)②暗反應(yīng)的反應(yīng)速度。光合作用利用CO2和水，合成有機(jī)物并生成O2，故光合速率可以用圖甲中的O2釋放量或 CO2的吸收量來衡量。

【2】據(jù)圖乙分析，西瓜光合速率并不與環(huán)境溫度始終正相關(guān)，在溫度高于36℃后，西瓜光合速率開始下降。

【3】CO2是光合作用的原料，溫度影響光合作用的酶的活性，溫度為26℃、CO2濃度為1.2-1.6mo/L時(shí)，由于26℃時(shí)尚未達(dá)到光合作用的最適溫度，此溫度與呼吸作用最適溫度的差距更大，所以此時(shí)很有可能光合酶已有較高活性而呼吸酶活性仍較低；隨著CO2濃度從1.2上升至1.6的過程中，光合作用逐漸增強(qiáng)，而呼吸作用可能還會(huì)受到CO2濃度升高的抑制，所以測得的凈光合速率表現(xiàn)為顯著上升。

【4】依據(jù)圖乙中的研究結(jié)果，提高西瓜產(chǎn)量的方案有：方案一中CO2濃度設(shè)定為1.4-1.6 ml/L，溫度設(shè)定為30℃，圖中顯示，CO2濃度為1.4-1.6 ml/L，溫度為30℃時(shí)，已有研究表明該條件下的光合速率在研究的所有條件中是最高的，光合速率大且穩(wěn)定，這是它的合理之處；但也有局限：因?yàn)?/span>26℃的曲線比30℃的曲線在CO2濃度1．4ml/L以后，上升趨勢更為明顯，所以有可能方案二的光合速度比方案一中來得高；并且CO2濃度設(shè)定為1．4-1．6ml/L這么窄的一個(gè)區(qū)間，可能難度較高，不好設(shè)置相對穩(wěn)定的二氧化碳濃度范圍。
方案二中CO2濃度設(shè)定為大于1．6 ml/L，溫度設(shè)定為26℃，由于26℃的曲線比30℃的曲線在CO2濃度1．4ml/L以后，上升趨勢更為明顯，所以有可能方案二的光合速度比方案一中來得高，CO2濃度大于1．6ml/L的設(shè)定難度較低，這是它的合理之處；局限在于雖然有此上升趨勢，但是只是根據(jù)曲線趨勢進(jìn)行的預(yù)測，并沒有實(shí)際數(shù)據(jù)的支撐。

本題主要考查學(xué)生對光合作用、細(xì)胞呼吸、酶活性等細(xì)胞代謝相關(guān)知識(shí)的理解與應(yīng)用，能夠從所學(xué)理論的角度出發(fā)，解釋實(shí)際所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，同時(shí)利用已有知識(shí)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提出合理化建議，這是一項(xiàng)重要的能力。