Question

31．（10 分）某植物A 有一个很特殊的CO₂ 同化方式，夜间气孔开放，吸收的CO₂生成苹果酸储存在液泡中，如图一所示，白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO₂ 用于光合作用，如图二所示。另一种植物B 的CO₂ 同化过程如图三所示，请回答下列问题：

   （1）白天，影响植物A 光合作用强度的环境因素有（至少填一项）           。

   （2）植物A 夜晚能吸收CO₂，却不能合成C₆H₁₂O₆的原因是           ，白天植物A 进行光合作用所需的CO₂的来源有        和         。

   （3）在上午10：00 点时，突然降低环境中CO₂ 浓度后的一小段时间内，植物A 和植物B 细胞中C₃含量变化的差异分别是是         和        （升高、下降、基本不变）。

   （4）植物A气孔开闭的特点， 与其生活的环境是相适应的， 推测植物A 生活的环境最可能是          。（填“炎热干旱”或“温暖潮湿”）

   （5）实验室探究光照强度对植物B 生理代谢的影响时，测得相关代谢数据为：黑暗条件下，CO₂释放量为0．4 mol/cm² 叶·小时；光饱和时的光照强度为2．5 千勒克司；光照强度为3．0 千勒克司时光合作用释放O₂量是1．0 mol/cm² 叶·小时。当光照强度为2．5 千勒克司时，B 植物光合作用固定的CO₂量是     （mol/cm² 叶·小时）； 如果光照强度不变， 需要进一步提高光合速率， 可采取的措施是          和          。

Answer 1

【答案】  

【解析】光合作用的暗反应中CO2的固定是CO2与C5结合形成C3的过程，这一过程不需要光，但由于暗反应需要光反应提供的［H］与ATP，在没有光的情况下暗反应是不能持续进行的。因此，植物白天有光时进行光合作用，包括CO2的固定。这是我们学习过的经典光合作用的类型。题中植物B光合作用的类型符合这种情形。

但植物A的光合作用就明显与之不同了。从题中信息可知，植物A的光合作用特点是：环境中的CO2于晚间被固定到苹果酸储存于液泡中，白天苹果酸通过脱羧释放出CO2，释放的CO2再被C5固定。我们知道，植物叶片的气孔既是吸收CO2的通道，也是水分蒸腾的通道。A植物白天关闭气孔，说明这种植物是在炎热干旱的环境中生存的，白天关闭气孔是它保存水分的生存策略。但白天气孔闭后需要解决光合作用所需的CO2的获得问题，在进化中这类植物形成了夜间将其固定在液泡中，白天再释放的迂回策略。看似这样的光合作用方式成本高了，效率也低了，但却是植物在极端环境中进化形成的与环境相适应的光合方式。由此可见，“特殊”的光合作用其实并不特殊。

（1）影响光合强度的环境因素包括光照强度、CO2浓度、温度、水分等，但对A植物来讲白天气孔是关闭的，CO2浓度对其没有影响。

    （2）暗反应对光反应的依赖是在C3还原的阶段，如果没有光反应的进行，C3的还原就停止，当然也就无法合成C6H12O6了。通常，白天光合作用所需要的CO2来自于细胞呼吸以及环境中吸收，但A植物白天气孔关闭不能利用大气中的CO2，而是来自于苹果酸的脱羧。

    （3）上午10时突然降低CO2的浓度，对A植物光合作用利用CO2不会产生影响，因此对C3的含量也不产生影响；但B植物可利用的CO2下降，将导致C3合成量的减少。

    （4）A植物气孔开闭的特点说明其是适应炎热干旱环境的，前面已作分析。

（5）因为光饱和时的光照强度为2．5 千勒克司，且光照强度为3．0 千勒克司时光合作用释放O₂量是1．0 mol/cm² 叶·小时，所以光照强度为2．5 千勒克司的时候光合作用释放O₂量是1．0 mol/cm² 叶·小时，B 植物光合作用固定的CO₂量是1+0.4（呼吸作用强度）=1.4（mol/cm² 叶·小时）。如果光照强度不变， 需要进一步提高光合速率， 可采取的措施是适当提高温度和二氧化碳的浓度。