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【題目】某研究人員將某綠色植物放在溫度適宜的密閉容器內(如圖1所示),經黑暗處理后置于恒定光照下并測量容器內氧氣的變化量,測量的結果如圖2所示。回答下列問題:

(1)圖1中通過變換光源可研究_____________、_____________對光合作用的影響。

(2)將多株健壯的生長狀態(tài)相同且大小相似(假設干重相同)的該植株幼苗均分為甲、乙兩組,置于圖1的裝置中。甲組適宜光照處理,乙組黑暗處理,其他條件相同且適宜。10小時后,將甲、乙兩組中的植株烘干稱重,分別記為M、M。若M=M-M,則M的準確含義是__________________________

(3)圖2中,A點以后的短時間內,葉肉細胞的葉綠體內C3的量將_____________。B點時,葉肉細胞內的光合作用速率_____________(填“大于”“小于”或等于”)呼吸作用速率。在5—15mm內,該容器內氧氣量增加的速率逐漸減小,這是因為__________________________。如果該植物的呼吸速率始終不變,則在5—15min內,該植物光合作用的平均速率(用氧氣產生量表示)是_____________mol/min。

【答案】 光照強度 光質(或波長) 甲組植株在10小時內(或實驗過程中)光合作用合成的有機物總量 減少 大于 光合作用使密閉容器內的CO2濃度逐漸降低,光合作用速率減弱,凈光合作用速率降低 6×10-8

【解析】【試題分析】

本題考查影響光合速率的環(huán)境因素、光合作用于呼吸作用的綜合計算的相關知識,需要考生具備一定的識圖能力和獲取信息的能力。根據題意和圖示分析可知,在0-5min之間,容器處于黑暗條件下,此時植物只進行呼吸作用,因此氧氣的減少量可表示呼吸作用消耗量,同時也可以計算出呼吸速率;5min之后,給予光照,此時植物同時進行光合作用和呼吸作用,因此氧氣的增加量可以表示凈光合作用量。

(1)圖1中通過變換光源可研究光照強度、光質(或波長)對光合作用的影響。

(2)據題意可知:甲組適宜光照處理,乙組黑暗處理,10小時后,甲乙植株烘干稱重,分別記為M、M,設實驗前甲、乙植株的干重均為a,則甲組植株在10小時內光合作用積累有機物的量=M-a,即凈光合量,甲組植株在10小時內呼吸作用消耗有機物的量=a-M,那么,甲組植株在10小時內光合作用合成的有機物總量凈光合作用量呼吸作用量=(M-a) +(a-M) =M-M。因此,若M=M-M,則M的準確含義是甲組植株在10小時內(或實驗過程中)光合作用合成的有機物總量,即總光合量。

(3)圖2中,A點表示實驗裝置由黑暗變?yōu)橛泻愣ü庹眨珹點以后光反應產生的[H]和ATP增多,使暗反應中C3的還原加快,消耗的C3的量增加,但CO2的固定速率即C3的生成速率基本不變,所以A點以后的短時間內,葉肉細胞的葉綠體內C3的量將減少;圖2B點時,容器內氧氣量不再變化,就整個植株而言光合速率呼吸速率,但是植物體有些部位只進行呼吸作用如根,故葉肉細胞內的光合作用速率大于呼吸作用速率;在5—15min內,由于光合作用使密閉容器內的CO2濃度逐漸降低,光合作用速率減弱,則凈光合作用速率降低,所以該容器內氧氣量增加的速率逐漸減。粨䦂D可知,0—5分鐘之間,植物在暗室中只進行呼吸作用,所以呼吸作用每分鐘消耗氧氣量=(5-4) ÷5=0.2×10-7mol/min。5—15min之間,植物的凈光合作用釋放氧氣的速率=(8-4) ÷10=0.4×10-7mol/min。因此,如果該植物的呼吸速率始終不變,則在5—15min內,該植物光合作用的平均速率(用氧氣產生量表示)=凈光合速率+呼吸速率=0.4×10-70.2×10-7=6×10-8mol/min。

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