Question

3．某实验小组用小球藻进行实验，探究影响光合速率的因素．他们将一定量的小球藻浸入适宜且相同温度的培养液的试管中，以白炽台灯作为光源．移动台灯可改变光源与试管的距离；CO₂浓度分别设置为0.03%和0.05%，根据实验结果绘制成曲线1、曲线2（如图所示）．请分析回答下列问题：
（1）比较C、D两点的光合速率，可见限制D点光合速率的主要因素是CO₂浓度．EF段CO₂浓度不再成为光合速率的主要限制因素，若C处突然关闭台灯，叶绿体中C₃的含量将如何变化？增加．
（2）F点的含义是该光照强度（与光源相距105cm）时小球藻光合速率等于呼吸速率．若用缺镁培养液培养小球藻，其他条件不变，F点应向左移．
（3）该小组又做了探究小球藻最适生长温度的预实验，实验结果见下表：

温度（℃）	10	20	30	40	50
光照下释放O2（mg/h）	9.67	14.67	19.67	21.67	19.33

请根据预实验结果，设计进一步的探究实验：材料用具：小球藻若干、大试管若干、含CO₂缓冲液的培养液、水浴锅（控制温度）、量筒等．该实验应控制好的两个主要无关变量是：①相同光照时间和距离（或相同的光照强度）_；②小球藻的数量相同．
实验步骤：
第一步：将等量的含有足量CO₂缓冲液的培养液分别装入5只试管，再将数量相同的小球藻分别浸入5只试管中，然后分别放入5个水浴锅中
第二步：分组控制温度，使其依次为38℃、39℃、40℃、41℃、42℃（可以适当增加温度梯度），并分别编为1～5号 （温度梯度差为1℃）．
第三步：光照6h后测定O₂的释放量．

Answer 1

分析 1、分析坐标图：
①台灯与试管的距离在15～45cm时，随着光照的增强，光合速率不变，C点与D点都处于相同的光照条件下，但1号试管比2号试管的净光合速率高，所以，限制D点净光合速率的主要因素是CO₂浓度；
②台灯与试管的距离大于45cm时，在E点之前，随着光照的增强，光合速率逐渐减弱，并且在同一光照强度下，不同的二氧化碳浓度，光合作用强度不同，所以台灯与试管的距离大于45cm时，在E点之前，限制光合作用强度的因素是光照强度和二氧化碳浓度；
③EF段表示在不同的二氧化碳浓度下，光合作用强度相同，所以限制EF段净光合速率的主要因素是光照强度；
④台灯与试管的距离为105cm时，光合速率等于呼吸速率．
2、分析图表：
实验的目的是探究小球藻生长的最适温度，显然自变量为温度，而因变量是O₂的释放速率．对温度的设置要注意参照题中给出的预实验，注意找出O₂的释放速率变化中的“拐点”所对应的温度．

解答 解：（1）据图可知，C点与D点都处于相同的光照条件下，但1号试管比2号试管的净光合速率高，所以，限制D点净光合速率的主要因素是CO₂浓度；EF段表示在不同的二氧化碳浓度下，光合作用强度相同，所以限制EF段净光合速率的主要因素是光照强度，CO₂浓度不再成为光合速率的主要限制因素；若C处突然关闭台灯，则影响了三碳化合物的还原，消耗的三碳化合物减少，剩余的三碳化合物增多，多以叶绿体中C₃含量的变化是增加．
（2）F点氧气的释放量为0，说明该光照强度（与光源相距105 cm）时小球藻光合速率等于细胞呼吸速率．镁是合成叶绿素的重要成分，缺镁会影响叶绿素的合成，使小球藻光合速率减慢，在其他条件不变时，F点应向左移．
（3）实验的自变量是温度，因变量是氧气的释放速度，在实验过程中还需要控制光照强度和小球藻的数量等无关变量．
实验步骤：
第一步：将等量的含有足量CO₂缓冲液的培养液装入试管，数量相同的小球藻浸入试管中，分别放入5个水浴锅中；
第二步：分组控制温度，使其依次为38℃、39℃、40℃、41℃、42℃（可以适当增加温度梯度），分别编号为1～5号．
第三步：光照6h后测定O₂的释放量．
故答案为：
（1）CO₂浓度　CO₂浓度　增加
（2）该光照强度（与光源相距105 cm）时小球藻光合速率等于呼吸速率　左
（3）①相同光照时间和距离（或相同的光照强度）　②小球藻的数量相同
（4）第一步：将等量的含有足量CO₂缓冲液的培养液分别装入5只试管，再将数量相同的   小球藻分别浸入5只试管中，然后分别放入5个水浴锅中
第二步：使其依次为38℃、39℃、40℃、41℃、42℃（可以适当增加温度梯度），并分别编为1～5号

点评 本题结合柱形图和曲线图，考查影响光合作用速率的因素及相关的探究实验，属于高频考点．解决本题的关键是图形分析和实验分析，要求学生明确曲线图中点、线的含义，并能利用图中信息准确答题．