Question

【题目】光合作用过程如图甲所示。科研人员以西瓜为对象，研究温度和CO2浓度对西瓜光合速率（即光合作用合成有机物的速率减去呼吸作用消耗有机物的速率）的影响，结果如图乙。

【1】图甲中反应①进行的场所是____________，外界温度主要通过影响____________来影响反应②的反应速度。光合速率可以用图甲中____________的释放量或____________的吸收量来衡量。

【2】据图乙分析西瓜光合速率并不与环境温度始终正相关，做出分析的依据是：在温度高于____________℃后，西瓜光合速率开始下降。

【3】一般而言，光合作用酶的最适温度比呼吸作用酶低，据此解释图乙中26℃、CO2浓度为1．2-1．6 ml/L时，光合速率显著上升的原因________________________。

【4】依据图乙中的研究结果，有人提出两种可能的控制方案以提高西瓜产量：

方案一：CO2浓度设定为1．4-1．6 ml/L，温度设定为30℃

方案二：CO2浓度设定为大于1．6 ml/L，温度设定为26℃

写出这两种方案各自的合理和局限之处_______________________________。

Answer 1

【答案】

【1】 类囊体或基粒 酶 O2 CO2

【2】36℃

【3】26℃时尚未达到光合作用的最适温度，此温度与呼吸作用最适温度的差距更大，所以此时很有可能光合酶已有较高活性而呼吸酶活性仍较低。随着CO2浓度从1．2升至1．6的过程中，光合作用逐渐增强，而呼吸作用可能还会受到CO2浓度升高的抑制，所以测得的净光合速率表现为显著上升

【4】方案一：合理之处：图中显示，已有研究表明该条件下的光合速率在研究的所有条件中是最高的；

局限之处：因为26℃的曲线比30℃的曲线在CO2浓度1．4ml/L以后，上升趋势更为明显，所以有可能方案二的光合速度比方案一中来得高；并且CO2浓度设定为1．4-1．6ml/L这么窄的一个区间，可能难度较高。

方案二：合理之处：26℃的曲线比30℃的曲线在CO2浓度1．4ml/L以后，上升趋势更为明显，所以有可能方案二的光合速度比方案一中来得高；CO2浓度大于1．6ml/L的设定难度较低；

局限之处：虽然有此趋势，但是只是根据曲线趋势进行的预测，并没有实际数据的支撑

【解析】

分析题图甲，图中反应①表示光反应阶段、反应②表示暗反应将段。

分析题图乙，西瓜光合速率并不与环境温度始终正相关，在温度高于36℃后，西瓜光合速率开始下降。

【1】图1中反应①表示光反应将段，发生在叶绿体类囊体或基粒中；外界温度主要通过影响酶的活性来影响反应②暗反应的反应速度。光合作用利用CO2和水，合成有机物并生成O2，故光合速率可以用图甲中的O2释放量或 CO2的吸收量来衡量。

【2】据图乙分析，西瓜光合速率并不与环境温度始终正相关，在温度高于36℃后，西瓜光合速率开始下降。

【3】CO2是光合作用的原料，温度影响光合作用的酶的活性，温度为26℃、CO2浓度为1.2-1.6mo/L时，由于26℃时尚未达到光合作用的最适温度，此温度与呼吸作用最适温度的差距更大，所以此时很有可能光合酶已有较高活性而呼吸酶活性仍较低；随着CO2浓度从1.2上升至1.6的过程中，光合作用逐渐增强，而呼吸作用可能还会受到CO2浓度升高的抑制，所以测得的净光合速率表现为显著上升。

【4】依据图乙中的研究结果，提高西瓜产量的方案有：方案一中CO2浓度设定为1.4-1.6 ml/L，温度设定为30℃，图中显示，CO2浓度为1.4-1.6 ml/L，温度为30℃时，已有研究表明该条件下的光合速率在研究的所有条件中是最高的，光合速率大且稳定，这是它的合理之处；但也有局限：因为26℃的曲线比30℃的曲线在CO2浓度1．4ml/L以后，上升趋势更为明显，所以有可能方案二的光合速度比方案一中来得高；并且CO2浓度设定为1．4-1．6ml/L这么窄的一个区间，可能难度较高，不好设置相对稳定的二氧化碳浓度范围。
方案二中CO2浓度设定为大于1．6 ml/L，温度设定为26℃，由于26℃的曲线比30℃的曲线在CO2浓度1．4ml/L以后，上升趋势更为明显，所以有可能方案二的光合速度比方案一中来得高，CO2浓度大于1．6ml/L的设定难度较低，这是它的合理之处；局限在于虽然有此上升趋势，但是只是根据曲线趋势进行的预测，并没有实际数据的支撑。

本题主要考查学生对光合作用、细胞呼吸、酶活性等细胞代谢相关知识的理解与应用，能够从所学理论的角度出发，解释实际所观察到的实验现象，同时利用已有知识对农业生产提出合理化建议，这是一项重要的能力。