Question

【題目】某研究人員將某綠色植物放在溫度適宜的密閉容器內（如圖1所示），經黑暗處理后置于恒定光照下并測量容器內氧氣的變化量，測量的結果如圖2所示。回答下列問題：

（1）圖1中通過變換光源可研究_____________、_____________對光合作用的影響。

（2）將多株健壯的生長狀態相同且大小相似（假設干重相同）的該植株幼苗均分為甲、乙兩組，置于圖1的裝置中。甲組適宜光照處理，乙組黑暗處理，其他條件相同且適宜。10小時后，將甲、乙兩組中的植株烘干稱重，分別記為M甲、M乙。若M=M甲-M乙，則M的準確含義是__________________________。

（3）圖2中，A點以后的短時間內，葉肉細胞的葉綠體內C3的量將_____________。B點時，葉肉細胞內的光合作用速率_____________（填“大于”“小于”或等于”）呼吸作用速率。在5—15mm內，該容器內氧氣量增加的速率逐漸減小，這是因為__________________________。如果該植物的呼吸速率始終不變，則在5—15min內，該植物光合作用的平均速率（用氧氣產生量表示）是_____________mol/min。

Answer 1

【答案】 光照強度 光質（或波長） 甲組植株在10小時內(或實驗過程中)光合作用合成的有機物總量 減少 大于 光合作用使密閉容器內的CO2濃度逐漸降低，光合作用速率減弱，凈光合作用速率降低 6×10-8

【解析】【試題分析】

本題考查影響光合速率的環境因素、光合作用于呼吸作用的綜合計算的相關知識，需要考生具備一定的識圖能力和獲取信息的能力。根據題意和圖示分析可知，在0-5min之間，容器處于黑暗條件下，此時植物只進行呼吸作用，因此氧氣的減少量可表示呼吸作用消耗量，同時也可以計算出呼吸速率；5min之后，給予光照，此時植物同時進行光合作用和呼吸作用，因此氧氣的增加量可以表示凈光合作用量。

（1）圖1中通過變換光源可研究光照強度、光質（或波長）對光合作用的影響。

（2）據題意可知：甲組適宜光照處理，乙組黑暗處理，10小時后，甲乙植株烘干稱重，分別記為M甲、M乙，設實驗前甲、乙植株的干重均為a，則甲組植株在10小時內光合作用積累有機物的量＝M甲－a，即凈光合量，甲組植株在10小時內呼吸作用消耗有機物的量＝a－M乙，那么，甲組植株在10小時內光合作用合成的有機物總量＝凈光合作用量＋呼吸作用量＝(M甲－a) ＋(a－M乙) ＝M甲－M乙。因此，若M＝M甲－M乙，則M的準確含義是甲組植株在10小時內（或實驗過程中）光合作用合成的有機物總量，即總光合量。

（3）圖2中，A點表示實驗裝置由黑暗變為有恒定光照，A點以后光反應產生的[H]和ATP增多，使暗反應中C3的還原加快，消耗的C3的量增加，但CO2的固定速率即C3的生成速率基本不變，所以A點以后的短時間內，葉肉細胞的葉綠體內C3的量將減少；圖2中B點時，容器內氧氣量不再變化，就整個植株而言光合速率＝呼吸速率，但是植物體有些部位只進行呼吸作用如根，故葉肉細胞內的光合作用速率大于呼吸作用速率；在5—15min內，由于光合作用使密閉容器內的CO2濃度逐漸降低，光合作用速率減弱，則凈光合作用速率降低，所以該容器內氧氣量增加的速率逐漸減小；據圖可知，0—5分鐘之間，植物在暗室中只進行呼吸作用，所以呼吸作用每分鐘消耗氧氣量＝(5－4) ÷5＝0.2×10-7mol/min。5—15min之間，植物的凈光合作用釋放氧氣的速率＝(8－4) ÷10＝0.4×10-7mol/min。因此，如果該植物的呼吸速率始終不變，則在5—15min內，該植物光合作用的平均速率（用氧氣產生量表示）＝凈光合速率＋呼吸速率＝0.4×10-7＋0.2×10-7＝6×10-8mol/min。