Question

4．某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25℃和35℃．科研人员在夏季晴朗的某一天中，测得了该植物的净光合速率（单位面积的叶片在单位时间内吸收CO₂的量）和光合有效辐射（太阳辐射中能被绿色植物用来进行光合作用的那部分能量）的日变化曲线（图甲），以及胞间CO₂浓度和气温的日变化曲线（图乙）．

（1）胞间的CO₂被叶肉细胞吸收后，在叶绿体基质内与五碳化合物（C₅）结合生成三碳化合物（C₃），C₃在光反应产生的ATP和[H]（或NADPH）的作用下，进一步转化为糖类等有机物．
（2）结合图甲和图乙分析，6：00～10：00时净光合速率快速上升，是由于光合有效辐射逐渐增大，温度较适宜，并且胞间CO₂浓度相对较高．
（3）结合图甲和图乙分析，12：00～14：00时，气温升高，植物的蒸腾作用增强，导致植物叶片上的气孔部分关闭，但胞间CO₂浓度反而略有升高，其原因是气温升高有利于细胞呼吸，叶肉细胞呼吸释放的CO₂增多；净光合速率降低，叶肉细胞消耗CO₂减少．

Answer 1

分析 由图甲可知，在10：00之前，植物净光合速率随光合有效辐射增强而增大，说明此时限制光合速率的主要因素为光照强度．14：00时后，该植物净光合速率低的原因为14：00时气温为35℃，抑制光合作用有关酶的活性，使光合速率下降，合成的有机物减少，又因为14：00时的气温为该植物呼吸作用的最适温度，消耗的有机物增多．

解答 解：（1）CO₂与C₅结合是暗反应阶段，场所在叶绿体的基质．C₃在光反应产ATP和[H]的作用下，进一步转化为糖类等有机物．
（2）由甲图可知，6：00～10：00时，植物净光合速率随光合有效辐射增强而增大，温度较适宜，由乙图可知此时胞间CO₂浓度相对较高．
（3）结合图甲和图乙分析，12：00～14：00时，气温升高，植物的蒸腾作用增强，导致植物叶片上的气孔部分关闭，但由于14：00时气温为35℃，为该植物呼吸作用的最适温度，呼吸作用增强，产生CO₂增多，使得胞间CO₂浓度升高，气温35℃，抑制光合作用有关酶的活性，使光合速率下降，净光合速率降低，叶肉细胞消耗CO₂减少．
故答案为：
（1）叶绿体基质    五碳化合物（C₅）    ATP和[H]（或NADPH）
（2）光合有效辐射     相对较高
（3）气孔    气温升高有利于细胞呼吸，叶肉细胞呼吸释放的CO₂增多；净光合速率降低，叶肉细胞消耗CO₂减少

点评 本题的知识点是光合作用与呼吸作用的关系，光照强度对光合作用的影响，分析题图获取信息是解题的突破口，对于光合作用与呼吸作用的关系、影响光合作用的因素的理解应用是解题的关键．