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蒋世禄的生物课堂内外

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日志

 
 

【引用】例析影响光合作用的因素  

2011-06-25 15:15:21|  分类: 生物必修1分子与 |  标签: |举报 |字号 订阅

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例析影响光合作用的因素

 

     江苏省江阴市第二中学 金飞宇                

 

 

影响光合作用的因素分成内因和外因。内因主要指植物体的情况,如生长、发育的阶段,水分代谢,遗传特征等。外因主要是指光照强度、CO2浓度、温度、矿质元素和水。光照强度与推动光合作用的能量有关;温度主要与酶的活性有关,它除了影响光合作用的效率,也是决定植物分布的因素之一;CO2浓度和水的多少与光合作用原料供应有关。绿色植物进行光合作用时,需要多种必需的矿质元素。这些环境因子是相互联系,共同通过植物体的内因起作用的。因此要注意分析这些因子的综合作用和主要限制因素。

【例1】一株C3植物和一株C4植物,放在同一钟罩下。钟罩内与外界空气隔绝,并每天照光12h,如此一星期后,C3植物死亡,这是因为______。

    解析:C4途径能把含量很低的二氧化碳以C4的形式固定下来,因而C4植物比C3植物更能耐受利用较低浓度的二氧化碳。常见的C4植物有玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。C4植物叶片结构与C3植物不同。这属于遗传特质的差异。

答案:C4植物的光合作用把C3植物晚上呼吸作用放出的CO2都利用了,时间一长终使C3植物消耗殆尽。

【例2】如图是在一定的CO2浓度和温度条件下,某阳性植物和阴性植物叶受光强度和光合作用合成量(用CO2的吸收量表示)的关系图,请据图回答。

l)曲线B所表示的是        植物的受光强度和光合作用合成量的关系。

2ab点表示       

3)叶面积为25cm2的阳性植物叶片在光强度为Y时每小时的光合作用合成量为         ___mg

4)将该阳性植物叶片先在光强度为X的条件下放置若干时间,然后放于暗处(光强度为Q时)12h,要使此时叶的干物质量与照射前一样,则需光照        h

5)在同等条件下,阳性植物呼吸作用的强度比阴性植物       

解析:此题为光照强度影响光合作用的经典题。在一定范围内,光合作用速率与光照强度几乎呈正相关。但当光照强度达到一定值后,光合作用速率不再随着光照强度提高而提高,这种现象叫光饱和现象,这个光照强度值称为光饱和点。在光饱和点以下,随着光照强度减弱,光合作用速率减慢,当减弱到一定光照强度时,光合吸收二氧化碳量与呼吸释放二氧化碳的量处于动态平衡,这时的光照强度值称为光补偿点,此时植物光合作用速率与呼吸作用速率相等。不同类型植物的光饱和点和补偿点是不同的。阳生植物的光饱和点和补偿点一般都高于阴生植物,并且一般情况下当光照较弱时,阴生植物光合作用效率较高,当光照较强时,阳生植物光合作用效率较高。净光合作用是指在光照下制造的有机物总量扣除在这一时间内植物进行呼吸作用所消耗的有机物后,净增的有机物的量。

答案:⑴阴生植物⑵光补偿点⑶36⑸大

【例3】右图表示某植物在不同温度下,在一定光照条件下,实际的光合作用量(曲线Ⅰ)和呼吸量(曲线Ⅱ)的变化情况(可见光合作用量=实际光合量-呼吸量),试回答:

1)这株植物重量增加最快时,温度约为     ℃。

2)曲线AB段表示                                                        

3)曲线BC段表示                                                        

4)曲线DC段表示                                                           

5)可见光合作用量/实际光合作用量的值,设为0.5是近似     ℃时的比值。

620时的实际光合作用量大致与        ℃的实际光合作用量相等。

7)这个植物的重量在      ℃后开始减少。

解析:温度对光合作用的影响比较复杂,它一方面可以直接影响光合作用中各种酶的活动,另一方面,还通过影响其他相关的代谢活动而影响光合作用。在一定的范围内,提高温度可以提高酶的活性,加快反应速度,有利于光合作用进行,但提高温度也会促进呼吸作用。所以植物净光合作用的最适温度不一定是植物体内酶的最适温度。并且,不同植物对温度反应不同,一般最适温度在25

答案:(120 2)在一定的温度范围内,绿色植物的光合作用率随着温度的升高而提高(3)当温度超过一定的限度时,绿色植物的光合效率反而随温度的升高而降低(4)在40以内,植物的呼吸作用随温度的升高而逐渐提高 530  630 738左右     

        【例4】(2003年江苏省高考试题)光合作用受光照强度、CO2浓度、温度等影响,图中4条曲线(abcd)为不同光照强度和不同CO2浓度下,马铃薯净光合速率随温度变化的曲线。a光照非常弱,CO2很少(远小于0.03%);b适当遮荫(相当于全光照的1/25CO2浓度为0.03%c全光照(晴天不遮荫),CO2浓度为0.03%d全光照,CO2浓度为1.22%。请据图回答:

   1)随着光照强度和CO2浓度的提高,植物光合作用(以净光合速率为指标)最适温度的变化趋势是                        

   2)当曲线b净光合速率降为零时,真光合速率是否为零?为什么?         

   3)在大田作物管理中,采取下列哪些措施可以提高净光合速率?(     )(将正确答案前的字母填在括号里)

       A.通风                          B.增施有机肥

       C.延长生育期               D.施碳酸氢铵

 

 

 

 

 

    解析:CO2是进行光合作用的原料,如果二氧化碳浓度低到0.005%,光合作用就不能正常进行。只有当环境中的CO2达到一定浓度时,植物才能进行光合作用,因此与光照类似,植物光合作用同样存在CO2补偿点和CO2饱和点。环境中的CO2低于的CO2补偿点这一浓度,植物的光合作用就会低于呼吸作用,消耗大于积累,长期如此植物就会死亡。在夏日中午,植物蒸腾作用太剧,往往导致气孔关闭而使得植物无法得到二氧化碳,影响了暗反应,使光合作用减弱。

   答案:(1)逐渐提高(2)不为零,因为在b实验条件下,呼吸速率不为零。

   3ABD

【例5】写出3种与光合作用有关的矿质元素的元素符号及它们在光合作用中的作用。

元素:____,作用:____________________;

    元素:____,作用:____________________;

元素:____,作用:____________________。

解析:绿色植物进行光合作用时,需要多种必需的矿质元素。只有保证植物必需矿质元素的供应,才能使光合作用顺利进行下去。如氮是催化光合作用过程中各种酶以及NADP+ATP的重要组成部分,磷也是NADPH+ATP的重要组成部分。绿色植物通过光合作用合成糖类,以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中,都需要钾。与光合作用有关的矿质元素还有MnKFeSCuCl等。

答案:Mg,叶绿素的成份;PATP的成份;N,叶绿素和各种酶的成份。

   【练习】

    1.如图表示野外松树(阳生植物)光合作用强度与光照强度的关系。其中的纵坐标表示松树整体表现出的吸收CO2和释放CO2量的状况。

请分析回答:

①当光照强度为b时,光合作用强度____________________________________

②光照强度为a时,光合作用吸收CO2的量等于呼吸作用放出CO2的量。如果白天光照强度较长时期为a,植物能不能正常生长?为什么?

③如将该曲线改绘为人参(阴生植物)光合作用强度与光照强度关系的曲线,b点的位置应如何移动,为什么?

   

2.下图曲线表示农田中Ⅰ昼夜温度变化;Ⅱ光照强度;Ⅲ植物吸收CO2的变化,请判断下列说法中不正确的是     )。

A.在Ⅲ曲线与时间轴交点ce时,光合作用吸收的CO2和呼吸作用释放的CO2

相等

B.a点的形成是由夜间的低温造成的

C.在从时间轴上的c点开始合成有机物,到e点有机物的合成终止

D.增大曲线Ⅲ与时间轴所围成的正面积措施包括提高光照强度,CO2浓度和充足的水分供应

3.将某种绿色植物的叶片放在特定的实验装置中,研究在1020的温度下,分别置于5000勒克斯、20000勒克斯光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用,结果如图所示:

1)该叶片的呼吸速率在20下是10下的       倍。

2)该叶片在105000勒克斯的光照下,每小时光合作用所产生的氧气量是        mg

3)该叶片在2020000勒克斯的光照下,如果光合作用合成的有机物都是葡萄糖,每小时产生的葡萄糖为        mg

4)据图,请你解释种在新疆吐鲁番地区的西瓜比种在江苏的甜的原因。

4.下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对CO2的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天,乙图是在盛夏的某一晴天,请据图回答问题:

                                                         

1)甲图曲线中C点和E点(外界环境中CO2浓度变化为零)处,植株处于何种生理活动状态                     

2)根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的         段,其中光合作用强度最高的是      点,植株积累有机物最多的是          点。

3)乙图中FGCO2吸收量逐渐减少是因为                  ,以致光反应产生的                   逐渐减少,从而影响了暗反应强度,使化合物数量减少,影响了CO2固定。

4)乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低,可能是因为           

A.  光照过强,暗反应跟不上,前后脱节,影响整体效率

B . 温度较高,提高了呼吸作用酶的活性,消耗了较多的有机物

C  .温度高,蒸腾作用过强,气孔关闭,影响了CO2原料的供应

D .光照过强,气温过高,植物缺水严重而影响光合作用的进行

5.某同学利用图装置研究CO2含量以及光照强度对某种绿叶光合作用的综合影响。实验过程用同种、状况相同的若干新鲜叶片在室温25下进行,通过缓冲液调节密闭小室空间CO2浓度的相对恒定。对相应装置精确测量的结果如下表。请分析回答:

组别

实验条件

液滴移动(ml

光强(lx

CO2%

1

800

0.03

右移6.0

2

1000

0.03

右移9.0

3

1000

0.05

右移11.2

4

1500

0.05

右移11.2

5

1500

0.03

右移9.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 


(1)3组装置中液滴右移的生理原因是________。该装置在2h内,缓冲液释放到密闭小室空间的CO2约为____mg。第34两组的结果相同,限制4装置光合作用的非生物因素主要是_______

(2)装置虽均置于25环境下,但有同学认为液滴移动的量不一定真正代表光合作用释放O2的量,因为光照引起的______会导致密闭小室内气体的物理性膨胀。因此,实验方案应再作相应完善。

(3)某同学认为本实验不能令人信服地说明光强和CO2浓度的相互作用,使光合作用进一步增强。该同学又增设了一组实验,你认为该组的条件组合是_______________

(4)请您利用该装置研究叶片有氧呼吸强度随时间而变化的趋势。

A.方法步骤:①

    B.预期结果:__________________________________________________

 

 

【练习答案】

1. ①最高,光照强度再增强,光合作用强度不再增加。②不能。光照强度为a时,光合作用形成的有机物和呼吸作用消耗的有机物相等,但晚上只进行呼吸作用。因此,从全天看,消耗大于积累,植物不能正常生长。③左移,与松树比较,人参光合作用强度达到最高点时,所需要的光照强度比松树低。

2.

3. 3   4mg   7.03mg  ⑷新疆吐鲁番是沙漠中的绿洲,属沙漠性气候,昼夜温差比江苏大,有利于有机物的积累,特别是糖的积累,所以特别甜。

4. ⑴呼吸作用释放CO2的量等于光合作用吸收CO2的量时;⑵BF    D    E

  ⑶光照强度逐步减弱    ATP    NADPH   C

5.1)光合作用产生的O2大于呼吸作用消耗的O2    44    CO2浓度  2)温度变化(升高)  3)光强为800lxCO2浓度为0.05%  4A方法步骤:①用同种、状况相同的新鲜叶片 和相应的死叶片分别完成题中装置(各三套),置于温度相同的暗室中  ②每隔一定时间观测毛细刻度管液滴移动的量,取相同处理结果的平均值  ③记录结果  B预期结果:液滴左移,且速度渐慢,直至不再移动

 

 

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