Question

【題目】溫度對植物光合作用的不利影響包括低溫和高溫，低溫又可分為冷害和凍害兩種。冷害通常是指在1℃~12℃以下植物所遭受的危害；凍害是指溫度在0以下，引起細胞結冰而使植物受到傷害。大豆植株光合作用，呼吸作用與溫度的關系如圖，A~D點分別表示曲線中不同的交點。回答下列問題。

（1）凈光合速率是指____________________。圖中A點和____點對應，在0~25℃范圍內，光合速率明顯比呼吸速率升高得快，說明____________________。

（2）在0~10℃，大豆植株的光合速率明顯下降，可能原因是（______）。

A．低溫引起葉片的部分氣孔關閉，造成二氧化碳供應不足

B．低溫降低酶的活性，使二氧化碳的固定和還原速率顯著下降

C．暗反應過程受阻，不能為光反應及時供應原料，阻礙了光反應進行

D．低溫環境使植物接收更多光能維持體溫，光合作用利用的光能減少

E．光合產物運輸速率下降，致使在葉肉細胞積累，反過來抑制光合作用

F．低溫使細胞質流動性減弱，不利于葉綠體調整方向充分接受光照

G．低溫降低了生物膜的流動性，影響物質運輸使光合作用減弱

（3）當溫度高于30℃時，大豆植株光合速率隨溫度升高明顯下降的主要原因是_________________（至少答出兩點）。

（4）在其他條件適宜情況下，探究適合大豆植株生長的最適溫度。請簡要寫出實驗設計思路和預期結果__________________。

Answer 1

【答案】單位時間內綠色植物有機物的積累量（或單位時間內光合作用成有機物的量與呼吸作用消耗有機物的量之差） B 此溫度范圍內隨溫度的升高，光合作用酶的活性比呼吸作用酶的活性增加的更快、活性更高，對光合作用的影響更大 ABCEFG 高溫引起催化暗反應的酶鈍化，甚至變性破壞；高溫下蒸騰速率增高，導致氣孔關閉，使CO2供應不足；高溫導致葉綠體結構變化，甚至受損等 實驗思路：取生長狀況相同的健壯大豆植株若干，均分成5~6個實驗組，分別置于20℃~30℃范圍內的一系列溫度梯度下、其他條件適宜的環境中培養，測量不同溫度下的CO2吸收量（或干物質的增加量），根據測量結果判斷最適溫度所在的溫度區間，然后縮小度梯度范圖繼續重復實驗

預期結果：測得CO2吸收量最高值對應的溫度即為適合大豆植株生長的最適溫度

【解析】

凈光合速率是指植物單位時間內有機物的積累量，凈光合速率=真光合速率-呼吸速率，一般植物的真光合速率與呼吸速率相等時，植物達到光補償點，即凈光合速率為零。影響光合速率的環境因素主要有光照強度、二氧化碳濃度、溫度、水和礦質元素等，影響光合作用的內在因素主要有與光合作用有關的色素和酶。理解并能分析光合作用的影響因素是本題的解題關鍵。

（1）凈光合速率可以用單位時間內綠色植物有機物的積累量或單位時間內光合作用成有機物的量與呼吸作用消耗有機物的量之差來表示；圖中的A點表示凈光合速率為零，表示真光合速率與呼吸速率相等，和B點相對應；光合作用需要的酶和呼吸作用需要的酶并不相同，它們的最適溫度也不一樣，在該溫度范圍內，光合速率明顯比呼吸速率升高得快，說明此溫度范圍內隨溫度的升高，對光合作用的酶更適宜，光合作用酶的活性比呼吸作用酶的活性增加的更快、活性更高，對光合作用的影響更大；

（2）根據光合作用的影響因素可以推測：

A、低溫可以引起葉片的部分氣孔關閉，從而導致二氧化碳的供應量不足，使得光合速率下降，A正確；

B、低溫可以影響酶的活性，使酶的活性降低，而二氧化碳的固定和還原都需要酶的催化，因此可能導致暗反應過程速率降低，B正確；

C、酶的活性受到抑制，二氧化碳供應不足都可以影響暗反應的速率，從而影響光反應速率，使得光合作用整體下降，C正確；

D、低溫環境影響了植物生存的溫度，但并不直接決定光照的強弱，植物的體溫維持并不是由光能的分配來決定的，D錯誤；

E、低溫可能會影響細胞內物質的運輸，光合產物積累會抑制光合作用的進行，E正確；

F、葉綠體是橢球型的結構，正常情況下可以通過調整方向來改變接受光的面積，低溫可以影響細胞質的流動，可能會影響葉綠體接受光能，F正確；

G、低溫可以影響膜的流動性，從而影響物質的運輸，例如光合產物淀粉無法運出會抑制光合作用的進行，G正確；

故選ABCEFG；

（3）高溫環境對植物光合作用的影響很有多原因的可能，可能是影響了與暗反應有關的酶使其鈍化，甚至變性破壞，或者高溫造成氣孔關閉，影響二氧化碳的供應，或者直接破壞了葉綠體的結構，使其受損；

（4）首先明確實驗目的為“探究適合大豆植株生長的最適溫度”，所以設置自變量為溫度，因變量可以用單位時間內二氧化碳的吸收量或者有機物的積累量來表示，所以可以設計實驗思路為：取生長狀況相同的健壯大豆植株若干，均分成5~6個實驗組，分別置于20℃~30℃范圍內的一系列溫度梯度下、其他條件適宜的環境中培養，測量不同溫度下的CO2吸收量（或干物質的增加量），根據測量結果判斷最適溫度所在的溫度區間，然后縮小度梯度范圖繼續重復實驗。實驗的預期結果為測得CO2吸收量最高值對應的溫度即為適合大豆植株生長的最適溫度。