Question

某研究小组用番茄进行光合作用和呼吸作用的实验，结合所给材料，回答相关问题．
实验-：
（1）探究单株番茄光合作用强度与种植密度的关系，结果如图1甲所示．与M点相比，N点限制单株光合作用强度的外界因素是

 

、

 

．
实验二：
（2）测量种植番茄的密闭大棚内一昼夜空气中的CO₂含量变化，结果如图2乙所示．B→C时间段，叶绿体内ADP的移动方向是

 

，叶绿体内C₃含量将

 

．图中表示番茄光合作用和呼吸作用强度相等的点是

 

．

实验三：
（3）采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定（图2），其原理是：将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移．在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取相等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/（dm2?h）．
实验步骤如下：
①请设计一张表格用于记录实验数据．（假设实验选定叶片数目为3）
②若M=MB-MA，则M表示

 

．
实验四：
（4）在一定浓度的CO₂和适当温度条件下，测定番茄叶片在不同光照条件下的光合作用速度与光照强度的关系（如图一），细胞呼吸与环境中O₂浓度关系（如图二）．


①图一中，若将该植物放置在缺Mg²⁺的培养液中，其他条件不变，理论上b点

 

移动；c点所示条件下，该植物100cm²叶片3小时固定CO₂总量是

 

mg．
②图二中细胞呼吸的有关曲线需在什么条件下测得？

 

；当O₂浓度为5%时，细胞呼吸的方式为

 

；若图一中a点是在氧气充足条件下测得的，则氧气浓度应大于

 

%．

Answer 1

考点：影响光合作用速率的环境因素,光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化,细胞呼吸的过程和意义

专题：

分析：分析甲图：图甲表示种植密度对单株植物光合作用的影响．合理密植有利于植物合理的利用光照，并能保证植物周围环境中有充足的二氧化碳．
分析乙图：图乙为种植番茄的密闭大棚内一昼夜空气中的CO₂含量变化．图中AB段和DE段，呼吸速率大于光合速率，所以大棚内CO₂含量逐渐升高；BD段，光合速率大于呼吸速率，因此大棚内CO₂含量逐渐降低；B点和D点，光合速率等于呼吸速率．
分析图2：图2表示采用“半叶法”测定番茄叶片的光合作用强度．相同时间段内遮光部分只进行了细胞呼吸，而曝光部分细胞呼吸和光合作用同时进行．
分析图一：图一表示在一定浓度的CO₂和适当温度条件下，测定番茄叶片在不同光照条件下的光合作用速度与光照强度的关系．a点时，光合强度为0，此时植物细胞只进行呼吸作用；ab段，呼吸作用强度大于光合作用强度；b点时，呼吸作用强度等于光合作用强度；b点之后，呼吸作用强度小于光合作用强度．
分析图二：图二表示细胞呼吸与环境中O₂浓度关系．实线表示有氧呼吸强度与环境中O₂浓度关系，虚线表示总的细胞呼吸强度与环境中O₂浓度关系．

解答： 解：（1）合理密植有利于植物合理的利用光照，同时能保证植物周围环境中有充足的二氧化碳．N点与M点相比较，N点的种植密度过大，植株间的相互影响会导致光照减弱，同时也会导致植物周围环境中的二氧化碳浓度降低，进而导致单株植物光合作用强度降低．
（2）图乙中，二氧化碳浓度的变化是由光合作用和细胞呼吸共同作用的结果，其变化趋势取决于两者间的相对强度．B→C段，大棚内二氧化碳浓度不断降低，直接影响了暗反应中二氧化碳的固定过程，因此C₃合成量减少，含量降低．叶绿体内的ADP是暗反应阶段C₃还原过程中产生的，进而可作为光反应阶段ATP合成的原料，因此其移动方向是由叶绿体基质向类囊体片层；B、D两点时，曲线的斜率为0，即二氧化碳浓度不变，此时光合作用和呼吸作用强度相等．
（3）①在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取相等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据（假设实验选定叶片数目为3）并取其平均值，则相应的实验数据记录表格如下：

叶片编号	MA	MB
1
2
3
平均值

②相同时间段内遮光部分只进行了细胞呼吸，而曝光部分细胞呼吸和光合作用同时进行．实验开始时两者的起始质量相同（可设为a），则两者的重量差M=M_B-M_A=（a+6小时内光合作用合成量-6小时内细胞呼吸消耗量）-（a-6小时内细胞呼吸消耗量）=6小时内光合作用合成量．
（4）①b点时，光合作用强度等于呼吸作用强度．Mg²⁺是合成叶绿素的重要成分，若将该植物放置在缺Mg²⁺的培养液中，会导致叶绿素合成受阻，进而导致光合作用强度降低，因此在其他条件不变时，理论上b点向右移动；CO₂的固定量代表真光合速率，由图可知该植物的呼吸速率为8mg/100cm²，c点时的净光合速率为12mg/100cm²，则c点时的真光合速率=呼吸速率+净光合速率=18mg/100cm²，因此该植物100cm²叶片3小时固定CO₂总量=18×3=54mg．
②由于光合作用也能吸收和释放气体，因此图二中细胞呼吸的有关曲线需在黑暗条件下测得；由图二可知，当O₂浓度为5%时，总的呼吸强度大于有氧呼吸强度，因此细胞呼吸的方式为无氧呼吸和有氧呼吸；由图二可知，氧气浓度达到15%时细胞呼吸速率达到最大值，若图一中a点是在氧气充足条件下测得的，则氧气浓度应大于15%．
故答案为：
（1）光照强度   　CO₂浓度   
（2）由叶绿体基质向类囊体片层　    减少　     B、D
（3）①

叶片编号	MA	MB
1
2
3
平均值

②B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量
（4）①向右    54
②黑暗（或无光、遮光）    无氧呼吸和有氧呼吸    15

点评：本题以实验为背景，以坐标曲线为载体，考查影响光合作用的因素及光合作用和细胞呼吸的综合计算，要求考生识记光合作用和细胞呼吸的过程，掌握影响光合作用速率的因素，能准确判断曲线图中各点或各区段的含义，能分析题图提取有效信息答题．