Question

14．为探究不同条件对天竺葵光合速率和呼吸速率的影响，某研究小组做了如下实验：取8株各有20片叶片、大小长势相似的天竺葵盆栽植株，分别放在密闭的玻璃容器中，在不同条件下分别测定各密闭容器中12小时后二氧化碳的含量．实验结果统计如表，请分析：

实验编号	1	2	3	4	5	6	7	8
温度（℃）	10	10	20	20	30	30	40	40
光照强度（lX）	1000	0	1000	0	1000	0	1000	0
12小时后CO2变化量（g）	-0.5	+0.1	-1.5	+0.4	-3.0	+1.0	-3.1	+0.8

（注：“+”表示环境中二氧化碳增加；“-”表示环境中二氧化碳减少）
（1）用编号为2、4、6、8的装置可构成一个相对独立的实验组合，该实验组合的目的是探究温度对天竺葵呼吸作用速率的影响，得出的结论是天竺葵在30℃温度条件下细胞呼吸较强，欲探究其细胞呼吸的最适温度，实验改进思路是在20℃--40℃之间缩小温度梯度做平行试验．
（2）由表可知，植物光合作用最强的是第5组实验．如继续定时测定编号为1、3、5、7等装置中二氧化碳含量，会出现到达一定数值后不再变化的现象，原因是植物光合作用消耗的CO₂量等于呼吸作用产生的CO₂量．
（3）该研究小组利用上述实验的方法对大棚内天竺葵一昼夜CO₂含量变化和单株光合强度与种植密度之间的关系进行研究，得到甲、乙两坐标图，据图分析：

①种植天竺葵的密闭大棚内一昼夜空气中的CO₂含量变化如图甲所示．B点产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体．B、C、F、E四点中，天竺葵内有机物比A点增多的点是F、E．
②由图乙可推知，与P点相比，Q点限制单株光合强度的外界因素有CO₂浓度、光照强度，由此给我们的启示是合理密植．

Answer 1

分析 影响光合作用的环境因素包括：光照强度、温度、二氧化碳浓度等．
本实验的研究目的是“探究不同条件对植物光合作用速率和呼吸作用速率的影响”，根据表格中设置的条件可以看出，②④⑥⑧四组实验的自变量为温度不同，并且光照强度为0，因此此组实验可探究了温度对植物呼吸作用速率的影响；①③⑤⑦四组实验的自变量亦为温度，并且光照强度均为1000Lx，此组实验可探究了温度对植物光合作用速率的影响．

解答 解：（1）编号为2、4、6、8的装置光照强度为0，自变量为温度，因变量为二氧化碳变化量，二氧化碳的变化量即为呼吸速率，因此该组合的目的是探究温度对天竺葵细胞呼吸速率的影响．根据表中数据在温度为30时，释放的二氧化碳的量最多，欲探究其细胞呼吸的最适温度，还应该进一步在20-40之间设置温度梯度进行实验，才能获得最适温度．
（2）根据表中数据在同一温度下，当光照强度为0时表示呼吸速率，光照强度为1000时表示净光合作用，真正的光合作用强度等于呼吸速率+净光合作用强度，经数据分析在温度为30时，真正的光合作用速率为3.0+1.0=4.0（最大）；在密闭的容器中二氧化碳的浓度是由光合作用强度和呼吸作用强度共同决定的，当光合作用强度等于呼吸作用强度时，外界二氧化碳的变化量为0．
（3）①种植天竺葵的密闭大棚内一昼夜空气中的CO₂含量变化由光合作用强度和呼吸作用强度共同决定的，呼吸作用强度大于光合作用强度时，大棚内二氧化碳的量增多，当呼吸作用强度小于光合作用强度时，大棚内二氧化碳的量会减少，所以图中BF两点表示光合作用强度等于呼吸作用强度，产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体；与A点相比在A点上面的点有机物都比A点时多，与A点相等的点表示有机物与A点相等，在A点下面的点表示有机物含量比A点少．
②图乙表示随种植密度的增加，单株光合强度下降，种植密度的增加影响了二氧化碳的量和光照强度，因此Q点限制单株光合强度的外界因素有二氧化碳和光照强度，合理密植才能使得收益最大．
故答案为：
（1）温度对天竺葵呼吸作用速率的影响     30℃在20℃--40℃之间缩小温度梯度做平行试验
（2）5    植物光合作用消耗的CO₂量等于呼吸作用产生的CO₂量
（3）①线粒体和叶绿体     F、E
②CO₂浓度、光照强度    合理密植

点评 本题难度中等，以探究不同条件对植物光合作用速率和呼吸作用速率的影响为背景，考查影响光合作用的环境因素、对照实验的原则等知识，要求考生能够从材料中获取信息的能力、对知识的理解迁移能力．