一、探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響
1．光合作用的強度
(1)概念：植物在單位時間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量。
(2)表示方法
單位時間內(nèi)光合作用eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(制造有機物的量,消耗CO2的量,產(chǎn)生O2的量))
2．探究光照強弱對光合作用強度的影響
(1)實驗流程
打出圓形小葉片(30片)：用打孔器(直徑為0.6 cm)在生長旺盛的綠葉上打出圓形小葉片
↓
抽出葉片內(nèi)氣體：用注射器(內(nèi)有清水、圓形小葉片)抽出葉片內(nèi)氣體(O2等)
↓
圓形小葉片沉到水底：將抽出內(nèi)部氣體的圓形小葉片放入黑暗處盛有清水的燒杯中，圓形小葉片全部沉到水底
↓
強、中、弱三種光照處理：取3只小燒杯，分別倒入富含CO2的清水，各放入10片圓形小葉片，用強、中、弱三種光照分別照射
↓
觀察并記錄同一時間段內(nèi)各實驗裝置中圓形小葉片浮起的數(shù)量
(2)實驗現(xiàn)象與結果分析：光照越強，燒杯內(nèi)圓形小葉片浮起的數(shù)量越多，說明在一定范圍內(nèi)，隨著光照強度的不斷增強，光合作用強度不斷增強。
二、影響光合作用的因素
光合作用的原料——水、CO2，動力——光能，都是影響光合作用強度的因素。因此，只要影響到原料、能量的供應，都可能是影響光合作用強度的因素。
(1)隨著光照強度的增加，光合作用強度逐漸增大。( × )
(2)與夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照時間縮短。( × )
(3)大棚栽培蔬菜時，可通過適當增加CO2濃度來提高產(chǎn)量。( √ )
知識點一 探究光照強度對光合作用強度的影響
1．實驗原理
葉片含有空氣，上浮eq \(――→,\s\up9(抽氣))葉片下沉eq \(――→,\s\up9(光合作用),\s\d9(產(chǎn)生O2))充滿細胞間隙，葉片上浮。
2．實驗裝置
(1)變量分析
(2)盛水玻璃柱的作用：吸收熱量，排除溫度等無關變量的影響。
[溫馨提醒] (1)打孔時避開大葉脈是因為大葉脈部分含有的葉綠體少。
(2)用注射器排出圓形小葉片內(nèi)的氣體是為了防止細胞內(nèi)原本存在的氣體影響實驗結果。
(3)該實驗中所取的葉片大小和生理狀態(tài)應是相同的，打孔時要取葉片的相同部位。
1．(2020·天津武清高一期中)下圖所示的玻璃容器中，注入一定濃度的NaHCO3溶液并投入少量的新鮮綠葉碎片，密閉后，設法減小液面上方的氣體壓強，會看到葉片沉入水中。然后再用光照射容器，又會發(fā)現(xiàn)葉片重新浮出液面。光照后葉片重新浮出液面的原因是( )
A．葉片吸水膨脹，密度減小
B．溶液內(nèi)產(chǎn)生的CO2大量附著在葉面上
C．葉片進行光合作用所產(chǎn)生的O2附著在葉面上
D．NaHCO3溶液因放出CO2而密度增大
解析：選C。葉片浮出水面的原因是葉片進行光合作用，產(chǎn)生的氣體使葉片密度減小而浮在水面上，A錯誤；溶液內(nèi)不會產(chǎn)生過多的CO2，NaHCO3溶液的作用是保持容器內(nèi)CO2的濃度穩(wěn)定，葉片上浮是細胞光合作用產(chǎn)生O2的結果，B、D錯誤；葉片浮出水面的原因是葉片進行光合作用，產(chǎn)生的O2積累在細胞間隙導致葉片密度減小而上浮，C正確。
2.(2020·湖北重點中學高一期末)取某種植物生長狀態(tài)一致的新鮮葉片，用打孔器打出若干圓片，圓片平均分成甲、乙、丙三組，每組各置于一個密閉裝置內(nèi)，并分別給予a、b、c三種不同強度的光照，其他條件一致。照光相同時間后，測得各裝置內(nèi)O2的增加量如上圖所示，下列敘述錯誤的是( )
A．裝置內(nèi)增加的O2來自H2O
B．光照強度為a時，光合作用停止
C．丙組裝置內(nèi)的CO2含量照光后比照光前低
D．該圖反映了光合作用強度與光照強度的關系
解析：選B。O2是光反應階段水的光解產(chǎn)生的，因此裝置內(nèi)增加的O2來自水，A正確；光照強度為a時，裝置內(nèi)O2的增加量為0，說明此光照強度下光合作用強度與呼吸作用強度相等，B錯誤；丙裝置O2增加量最多，說明光合作用最強，光合作用強度大于呼吸作用強度，裝置內(nèi)的CO2含量照光后比照光前低，C正確；該圖反映了光合作用強度與光照強度的關系，D正確。
知識點二 影響光合作用的因素
1．光照強度對光合作用強度的影響
2．CO2濃度對光合作用強度的影響
3．溫度對光合作用的影響
4．含水量及無機營養(yǎng)對光合作用的影響
(1)N、Mg、Fe等是葉綠素合成的必需元素，若這些元素缺乏，會影響葉綠素的合成從而影響光合作用。
(2)水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學反應的介質(zhì)，水還會影響氣孔的開閉，從而影響CO2進入植物體。
發(fā)展素養(yǎng)
光合作用的各種影響因素在實踐中的應用
分析：土壤中缺乏Mg2＋時植物減產(chǎn)的原因是什么？(社會責任——水平二)
提示：缺乏Mg2＋，影響葉綠素的合成，從而影響光反應階段。
1．下圖表示某種植物在最適溫度和0.03%的CO2濃度條件下，光合作用速率隨光照強度變化的曲線，若在B點時改變某種條件，結果發(fā)生了如曲線b的變化，則改變的環(huán)境因素是( )
A．適當提高溫度B．增大光照強度
C．適當增加CO2濃度D．增加酶的數(shù)量
解析：選C。此時溫度已經(jīng)是最適溫度，所以再提高溫度會使酶的活性降低，光合作用速率會降低；B點對應的光照強度是光飽和點，此時光照強度不是限制光合作用的因素；CO2濃度為0.03%，相對較低，所以增加CO2濃度會提高光合作用速率；酶的數(shù)量屬于內(nèi)因。
2．下圖表示將某植物放在不同CO2濃度環(huán)境條件下，其光合速率受光照強度影響的變化曲線。a、b、c三點所對應的葉肉細胞中C3含量由高到低的順序是( )
A．a(chǎn)＞b＞c B．a(chǎn)＜b＜c
C．a(chǎn)＞b＝c D．a(chǎn)＝b＜c
解析：選A。a點與b點的CO2濃度相同，但a點的光照強度比b點低，被還原的C3少；b點與c點相比較光照強度是相同的，但b點的CO2濃度高于c點，所以b點產(chǎn)生的C3要高于c點。
3．將某種綠色植物的葉片放在特定的實驗裝置中，研究其在10 ℃、20 ℃的溫度條件下，分別置于5 klx、10 klx光照和黑暗條件下的光合作用強度和呼吸作用強度，結果如下圖。下列據(jù)圖所作的推測中，正確的是( )
A．該葉片在20 ℃、10 klx的光照下，每小時光合作用固定的CO2量約是8.25 mg
B．該葉片在5 klx光照下，10 ℃時積累的有機物比20 ℃時少
C．該葉片在10 ℃、5 klx的光照下，每小時光合作用所產(chǎn)生的O2量是3 mg
D．通過實驗可知，葉片的凈光合速率與溫度和光照強度均成正比
解析：選A。葉片在20 ℃、10 klx時，每小時光合作用固定的CO2量是(10＋2)/2×(44/32)＝8.25 mg；在5 klx光照強度下，10 ℃時積累的有機物比20 ℃時的多；在10 ℃、5 klx的光照強度下每小時光合作用所產(chǎn)生的O2量是(6＋1)/2＝3.5 mg；僅就圖中曲線而言，不能得出凈光合速率與溫度和光照強度的關系。
eq \a\vs4\al()
光合速率與呼吸速率的計算
(1)綠色植物組織在黑暗條件下測得的數(shù)值表示呼吸速率。
(2)綠色植物組織在有光的條件下，光合作用與細胞呼吸同時進行，測得的數(shù)值表示凈光合速率。
(3)真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下：
①光合作用產(chǎn)生的O2量＝實際測得的O2釋放量＋細胞呼吸消耗的O2量。
②光合作用固定的CO2量＝實際測得的CO2吸收量＋細胞呼吸釋放的CO2量。
③光合作用產(chǎn)生的葡萄糖量＝葡萄糖的積累量(增重部分)＋細胞呼吸消耗的葡萄糖量。
[隨堂檢測]
1．影響植物進行光合作用的因素有很多，下列選項中，對光合作用影響最小的是( )
A．葉綠體色素的含量
B．五碳化合物的含量
C．CO2的含量
D．氮氣的含量
答案：D
2．將生長旺盛的葉片，剪成5 mm見方的小塊，抽去葉內(nèi)氣體，做下列處理(見下圖)。這4個處理中，沉入底部的葉片小塊最先浮起的是( )
解析：選C。光合作用的正常進行需要光、CO2和H2O的參與，無光條件下植物的光合作用不能進行，也就不能產(chǎn)生O2，因而葉片不能上浮，故將選項B和D排除掉；在選項A和C中，A中是煮沸過的自來水，其中CO2的含量少，相比之下C中CO2含量多，光合作用相對旺盛，故C產(chǎn)生的O2比A多，所以C中葉片最先上浮。
3．為提高溫室栽培的番茄和黃瓜的產(chǎn)量，可采取的措施不包括( )
A．增施氮肥和磷肥，促進莖葉生長，以增大光合作用面積
B．增加溫室中CO2濃度，以提高光合作用效率
C．適當增加光照時間，提高光能利用率
D．制作溫室的薄膜改成綠色薄膜
解析：選D。增施氮肥和磷肥，促進莖葉生長，這樣可以增大光合作用面積，提高產(chǎn)量；在一定范圍內(nèi)，增加CO2濃度可以提高光合作用效率，因此為了增產(chǎn)可適當增加溫室中CO2濃度；適當增加光照時間，可提高光能利用率，提高產(chǎn)量；植物葉片對綠光的吸收量最少，因此制作溫室的薄膜不能改成綠色薄膜，否則會減產(chǎn)。
4．某實驗小組為探究光照強度對植物光合速率的影響，組裝如下圖所示實驗裝置，下列說法正確的是( )
A．NaHCO3溶液濃度、溫度都為無關變量
B．光照強度由0不斷增大的過程中，毛細管中水滴不斷右移直至不動
C．當毛細管中水滴不動時，葉肉細胞中葉綠體所需CO2全部來自同一細胞的線粒體
D．NaHCO3水解產(chǎn)生的CO2需穿過3層磷脂分子才能進入葉肉細胞參與光合作用
解析：選A。本實驗的自變量為光照強度，因此，NaHCO3溶液濃度、溫度都為無關變量，A正確；光照強度由0不斷增大的過程中，當光照強度較弱時，光合速率小于呼吸速率，毛細管中水滴將向左移，隨光照強度增大，當光合速率大于呼吸速率時，水滴將向右移直至不動，B錯誤；當毛細管中水滴不動時，即光合速率等于呼吸速率，無O2釋放到瓶中，這時葉肉細胞中葉綠體所需CO2全部來自該植物細胞的線粒體，并非同一細胞的線粒體，C錯誤；NaHCO3水解產(chǎn)生的CO2需穿過細胞膜和葉綠體內(nèi)外膜，共3層生物膜，即穿過6層磷脂分子才能進入葉肉細胞參與光合作用，D錯誤。
5．如下圖表示，將三株脫淀粉(經(jīng)充分“饑餓”處理)的長勢相同的同種植物放在透光的不同鐘罩內(nèi)，以下關于本實驗目的的敘述，正確的是( )
A．證明光合作用的必需條件是CO2
B．證明光合作用的速率隨CO2濃度增高而增大
C．證明過多的CO2會阻礙光合作用
D．證明NaOH能促進光合作用
解析：選B。NaHCO3濃度越高，則鐘罩內(nèi)CO2的濃度越高，NaOH的作用是吸收鐘罩內(nèi)的CO2，所以三組實驗的變量是鐘罩內(nèi)CO2濃度，從大到小依次為Ⅱ、Ⅰ、Ⅲ，故本實驗的目的是證明不同CO2濃度對光合作用強度的影響。
6．下圖表示葉片的光合作用強度與植物周圍空氣中CO2含量的關系。圖示中，CE段是增大了光照強度后測得的曲線。下列有關敘述正確的是( )
A．植物體鮮重的增加量是光合作用強度的重要指標
B．出現(xiàn)BC段的限制因素主要是溫度
C．葉綠體內(nèi)的C3含量，C點時大于B點
D．在E點后再次增大光照強度，曲線有可能為EG
解析：選D。光合作用合成有機物，光合作用強度的重要指標是植物干重的增加量，A錯誤；據(jù)圖可知，出現(xiàn)BC段的限制因素主要是光照強度，B錯誤；C點時增大光照強度，光反應產(chǎn)生的NADPH和ATP增多，C3的還原加快，而CO2的固定速率不變，故C點時C3的含量小于B點，C錯誤；在E點后再次增大光照強度，光合作用強度可能會增加，但由于CO2含量過大也可能抑制光合作用，曲線有可能為EG，D正確。
7．下圖是適宜條件下光照強度對某植物光合作用速率的影響曲線?；卮鹣铝袉栴}：
(1)該植物葉片中光合色素分布在葉綠體的________上。提取葉綠體中的色素時，為使研磨充分可加入________。
(2)光照強度直接影響光合作用的________階段，該階段產(chǎn)生的________和________可參與三碳化合物的還原。
(3)光照強度為B時，該植物的光合作用速率________(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用速率。長期處于該光照強度下，植物________(填“能”或“不能”)正常生長。
(4)光照強度為D時，葉肉細胞中產(chǎn)生ATP的細胞器有________________。該光照強度下，適當降低CO2的濃度，C點將________(填“向上”或“向下”)移動。
答案：(1)類囊體薄膜 二氧化硅
(2)光反應 NADPH ATP
(3)等于 不能
(4)葉綠體和線粒體 向下
[課時作業(yè)]
A 合格性考試
1．將某植物的葉肉細胞放在含低濃度NaHCO3的培養(yǎng)液中，并用石蠟油覆蓋液面。先照光一段時間，然后在相同光照強度下的不同時間測定葉肉細胞的光合作用強度。下列示意圖中能正確反映測定時間與光合作用強度關系的是( )
解析：選C。用石蠟油覆蓋液面，即隔絕了空氣(無CO2進入)，在含低濃度NaHCO3的培養(yǎng)液中，隨著光合作用的進行，培養(yǎng)液中的CO2越來越少，阻礙了光合作用中暗反應的進行，出現(xiàn)C圖所示的曲線。
2．下圖甲表示A植物光合速率受光照強度影響的變化曲線。圖乙表示A植物在不同光照強度條件下，光合速率受CO2含量影響的變化曲線。a點與c點相比較，c點時葉肉細胞中C3的含量；b點與c點相比較，b點時葉肉細胞中C5的含量依次是( )
A．高、高 B．低、基本一致
C．低、高 D．高、基本一致
解析：選A。由圖甲可知，光照強度m比n大，在圖乙中當光照強度為n時，a點與c點相比較，c點CO2含量高，則葉肉細胞中C3的含量高；b點與c點相比較，CO2含量相同，但b點光照強度高，則葉肉細胞中還原生成的C5含量高。
3．將單細胞綠藻置于25 ℃、適宜的光照和充足的CO2條件下培養(yǎng)，經(jīng)過一段時間后，突然停止光照，發(fā)現(xiàn)綠藻體內(nèi)的C3含量突然上升，這是由于( )
①光反應停止，不能形成NADPH和ATP
②光反應仍進行，形成ATP和NADPH
③暗反應仍進行，CO2與C5結合，繼續(xù)形成C3
④C3的還原停止，由于缺少NADPH和ATP，不能繼續(xù)將C3還原成糖類等有機物，因此積累了許多C3
A．②③④ B．①②③
C．①③④ D．①③
解析：選C。當突然停止光照時，光反應會突然停止。由于停止光照前光反應產(chǎn)生了一定量的NADPH和ATP，因此，暗反應仍能進行一段時間。但當NADPH和ATP被耗盡以后，C3就不能繼續(xù)被還原成糖類等有機物，而CO2仍能與C5結合生成C3，從而使C3大量積累，含量突然上升。
4．(2020·南京高一檢測)《齊民要術》中，要求栽種農(nóng)作物要“正其行，通其風”的原理是( )
A．確保通風透光，從而有利于提高光合作用強度
B．通風透光，可以增強農(nóng)作物的呼吸作用
C．可以增強農(nóng)作物的抗性
D．增強農(nóng)作物的蒸騰作用
解析：選A?！罢湫校ㄆ滹L”是做到了合理密植，有利于植株合理利用光照和CO2，從而提高光合作用強度。
5.(2020·河北卓越聯(lián)盟高一月考)右圖表示某植物的一個葉肉細胞及其相關生理過程示意圖，下列說法不正確的是( )
A．圖中的葉肉細胞呼吸作用釋放的CO2量大于光合作用固定的CO2量
B．M中NADPH的運動方向是從葉綠體的類囊體到葉綠體基質(zhì)
C．M、N既能進行DNA復制又能產(chǎn)生ATP
D．真核細胞中都含有M、N，原核細胞中都不含M、N
解析：選D。圖中的葉肉細胞呼吸作用釋放的CO2量大于光合作用固定的CO2量，A正確；葉綠體中NADPH的運動方向是由葉綠體的類囊體(光反應)到葉綠體基質(zhì)(暗反應)，B正確；線粒體和葉綠體中含有DNA，既能進行DNA復制又能產(chǎn)生ATP，C正確；蛔蟲細胞中不含線粒體(N)，葉綠體(M)只分布在植物的綠色細胞中，根細胞中沒有葉綠體(M)，D錯誤。
6．科學家研究CO2濃度、光照強度和溫度對同一植物光合作用強度的影響，得到實驗結果如下圖。請據(jù)圖判斷，下列敘述不正確的是( )
A．光照強度為a時，造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強度差異的原因是CO2濃度不同
B．光照強度為b時，造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強度差異的原因是溫度的不同
C．光照強度為a～b時，曲線Ⅰ、Ⅱ光合作用強度隨光照強度升高而升高
D．光照強度為a～c時，曲線Ⅰ、Ⅲ光合作用強度隨光照強度升高而升高
解析：選D。光照強度為a時，曲線Ⅱ、Ⅲ的溫度、光照強度相同，而CO2濃度不同。光照強度為b時，曲線Ⅰ、Ⅱ的CO2濃度和光照強度相同，而溫度不同。在光照強度為a～b時，曲線Ⅰ、Ⅱ都未達到光飽和點，光合作用強度隨光照強度升高而升高。光照強度在a～c時，曲線Ⅲ已達到光飽和點，隨光照強度增加，光合作用強度不再增加。
7.如圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強度的曲線圖。據(jù)圖分析回答下列問題：
(1)18時，該植物的光合作用強度較弱，其主要限制因素是______________。
(2)13時光合作用強度明顯減弱的原因是__________________。
答案：(1)光照強度 (2)溫度較高，氣孔關閉，固定的CO2減少
8.影響綠色植物光合作用的因素是多方面的，其外界因素有光照強度、CO2含量、溫度等，其內(nèi)部因素有酶的活性、色素的數(shù)量、C5等。請據(jù)圖回答下列問題：
(1)如果橫軸代表光照強度，光照強度影響光合作用強度，主要是影響____________階段，該階段發(fā)生的部位是__________________。一天內(nèi)光合作用強度隨光照強度的變化可用曲線______來表示。
(2)如果橫軸代表溫度，溫度主要通過影響__________來影響光合作用強度。
(3)如果橫軸代表CO2含量，CO2含量影響光合作用強度，主要是影響________的產(chǎn)生。
解析：(1)類囊體薄膜上的色素吸收光能，所以光照強度主要影響的是光反應；一天內(nèi)光照強度是由弱到強再到弱的過程，所以對應的光合速率如曲線d所示。(2)溫度主要是通過影響酶的活性而影響光合作用強度的。(3)在光合作用的暗反應中，CO2與C5結合形成C3，所以CO2含量影響光合作用強度，主要是影響C3的產(chǎn)生。
答案：(1)光反應 類囊體薄膜 d
(2)酶的活性
(3)C3
B 等級性考試
9. (2020·河北辛集中學高一月考)已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25 ℃和30 ℃。如圖表示該植物在25 ℃時光合作用強度與光照強度的關系。若將溫度提高到30 ℃的條件下(其他條件不變)，從理論上講，圖中相應點的移動應該是( )
A．a(chǎn)點上移，b點左移，m點上移
B．a(chǎn)點不移，b點左移，m點不移
C．a(chǎn)點下移，b點右移，m點下移
D．a(chǎn)點下移，b點不移，m點上移
解析：選C。溫度由25 ℃升高到30 ℃，對于呼吸作用而言，達到最適溫度，呼吸速率增大；對于光合作用而言，超過最適溫度，光合速率下降。因此，a點因呼吸作用加強而下移。b點為光補償點，一方面呼吸作用加強，需較強的光照強度才能產(chǎn)生與呼吸作用消耗量相當?shù)挠袡C物，另一方面光合速率下降，產(chǎn)生有機物的速率也下降，也需較強的光照強度才能產(chǎn)生與原來等量的有機物，所以b點右移；因溫度超過光合作用最適溫度，酶活性下降，光合作用強度降低，m點下移，故選C。
10.如右圖所示，若甲表示CO2和H2O，則( )
A．Ⅰ是光合作用，乙是糖類和O2，Ⅱ是細胞呼吸
B．Ⅰ是光合作用，乙是細胞呼吸，Ⅱ是糖類和O2
C．Ⅰ是化能合成作用，乙是細胞呼吸，Ⅱ是葡萄糖
D．Ⅰ是化能合成作用，乙是糖類和氧氣，Ⅱ是細胞呼吸
解析：選D。圖中甲代表CO2和H2O，則圖中Ⅰ的生理過程是利用無機物被氧化釋放的能量，將CO2和H2O合成乙(乙代表糖類和O2)，糖類和O2又通過Ⅱ產(chǎn)生CO2和H2O，所以Ⅰ和Ⅱ分別代表化能合成作用與呼吸作用。
11．下圖表示在最適溫度和光照強度下，測得甲、乙兩種植物的光合速率隨環(huán)境中CO2濃度的變化情況，下列說法錯誤的是( )
A．植物乙比植物甲對CO2濃度變化更敏感
B．當CO2吸收量為c點對應的CO2濃度時，植物甲與植物乙合成有機物的量相等
C．d點植物甲細胞內(nèi)的C3含量比b點高
D．適當降低光照強度，b點將向右移動
解析：選B。環(huán)境中CO2濃度升高到一定程度后，植物乙CO2吸收量降低幅度大，植物甲CO2吸收量保持不變，因此植物乙對CO2濃度變化更敏感；當CO2吸收量為c點對應的CO2濃度時，植物甲與植物乙的凈光合速率相等，由于植物甲比植物乙的呼吸速率大，根據(jù)實際光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，因此植物甲合成有機物的量比植物乙多；CO2濃度由b點增加到d點時，甲植物細胞內(nèi)C3的合成量增加而消耗量不變，因此細胞內(nèi)C3的含量增加；圖中曲線是在最適的光照強度條件下測得的，因此光照強度減弱，CO2的吸收量降低，b點時光合作用強度與呼吸作用強度相等，降低光照強度后，在較高濃度的CO2條件下才能使CO2吸收量與CO2釋放量相等，因此b點將右移。
12．將一植株放在密閉玻璃罩內(nèi)，置于室外一晝夜，獲得的實驗結果如下圖所示。下列有關說法錯誤的是( )
A．圖甲中的光合作用開始于C點之前，結束于F點之后
B．到達圖乙中的d點時，玻璃罩內(nèi)的CO2濃度最高
C．圖甲中的F點對應圖乙中的g點
D．經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機物含量會增加
解析：選C。圖甲中的光合作用開始于C點之前，結束于F點之后，C點、F點時，光合速率與呼吸速率相等；圖乙中的d點對應圖甲中的C點，此時玻璃罩內(nèi)的CO2濃度最高；圖甲中的F點對應圖乙中的h點；從圖甲中G點在虛線之下或從圖乙中曲線與橫坐標軸圍成的面積可以看出，經(jīng)過這一晝夜，植物體內(nèi)的有機物含量增加了。
13．下圖所示為某植物光合作用速率與環(huán)境因素之間的關系。
請據(jù)圖分析回答下列問題：
(1)圖甲中，溫度為30 ℃時，光合作用速率不斷增加時，可以認為光合作用速率是受________的影響，其主要影響光合作用的________________階段。
(2)B點時限制光合作用速率的環(huán)境因素，主要有________、______________等。
(3)圖乙中光合作用速率的限制因素主要是溫度，此外還有______________、________________等。
(4)請在圖甲中繪制50 ℃時植物光合作用速率的變化曲線。
解析：(1)從圖甲看，溫度為30 ℃時，一定范圍內(nèi)光合作用速率是隨光照強度的增加而增加，光照強度主要影響光合作用的光反應階段。(2)B點時，光照強度不是限制光合作用速率的因素，溫度、CO2濃度等是限制光合作用速率的因素。(3)溫度是限制光合作用速率的因素，除此之外還有CO2濃度、必需礦質(zhì)元素供應、光照強度等。(4)從圖乙看，50 ℃時光合作用速率應介于20 ℃和30 ℃之間，因此在圖甲中20 ℃和30 ℃之間畫出曲線即可。
答案：(1)光照強度 光反應
(2)溫度 CO2濃度
(3)CO2濃度 必需礦質(zhì)元素供應(光照強度)
(4)如圖
14．某轉基因作物有很強的光合作用能力。某中學生物興趣小組在暑假開展了對該轉基因作物光合作用強度測試的研究課題，設計了如下圖所示裝置。請你利用這些裝置完成光合作用強度的測試實驗，并分析回答有關問題：
(1)先測定植物的呼吸作用強度，方法步驟如下：
①甲、乙兩裝置的D中都放入____________，裝置乙作為對照。
②將甲、乙裝置的玻璃鐘罩進行________處理，放在溫度等相同且適宜的環(huán)境中。
③30 min后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水滴移動的方向和距離。
(2)測定植物的凈光合作用強度，方法步驟如下：
①甲、乙兩裝置的D中放入______________，裝置乙作為對照。
②把甲、乙裝置放在________________________________________。
③30 min后分別記錄甲、乙兩裝置中紅墨水滴移動的方向和距離。
(3)實驗進行30 min后，記錄的甲、乙裝置中紅墨水滴移動情況如下表：
(4)假設紅墨水滴每移動1 cm，植物體內(nèi)的葡萄糖增加或減少1 g，那么該植物的呼吸速率是________g/h；白天光照15 h，一晝夜葡萄糖的積累量是________g(不考慮晝夜溫差的影響)。
解析：(1)要測定光合作用強度必須先測定呼吸作用強度，在測定呼吸作用強度時一定要將實驗裝置置于黑暗條件下，使植物只進行呼吸作用。用NaOH溶液除去玻璃鐘罩內(nèi)的CO2，植物進行呼吸作用消耗一定量的O2，釋放等量的CO2，而CO2被NaOH溶液吸收，根據(jù)一定時間內(nèi)玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的減少量即可計算出呼吸作用強度。(2)在測定凈光合作用強度時要滿足光合作用所需的條件：充足的光照、一定濃度的CO2(由NaHCO3 溶液提供)，光合作用過程中消耗一定量的CO2，產(chǎn)生等量O2，而NaHCO3溶液可保證裝置內(nèi)CO2濃度的恒定，因此，玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的變化只受O2釋放量的影響，而不受CO2氣體減少量的影響。(4)對照實驗裝置乙中紅墨水滴右移是環(huán)境因素(如氣壓等)對實驗產(chǎn)生影響的結果，實驗裝置甲同樣也受環(huán)境因素的影響，因此，植物呼吸作用消耗O2量等于玻璃鐘罩內(nèi)氣體體積的改變量，即該植物的呼吸速率為(1.5＋0.5)×2＝4 g/h；凈光合速率為(4.5－0.5)×2＝8 g/h，白天光照15 h的凈光合作用量是8×15＝120 g，一晝夜葡萄糖的積累量等于15 h的光合作用實際產(chǎn)生量減去24 h的呼吸作用消耗量，等同于15 h的凈光合作用量減去9 h的呼吸作用消耗量，即120－4×9＝84 g。
答案：(1)①NaOH溶液 ②遮光 (2)①NaHCO3溶液
②光照充足、溫度等相同且適宜的環(huán)境中 (3)左 右
(4)4 84
課標要求
核心素養(yǎng)
素養(yǎng)對接
素養(yǎng)水平
1.嘗試探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響。
2．舉例說出光合作用原理的應用。
科學探究：根據(jù)實驗目的，設計實驗探究光合作用強度的影響因素。
水平三
社會責任：能夠根據(jù)光合作用原理指導生產(chǎn)實踐。
水平三
變量
內(nèi)容
操作及觀察
自變量
光照強度
調(diào)節(jié)臺燈與燒杯之間的距離
因變量
光合作用強度
單位時間內(nèi)葉片浮起的數(shù)量
影響因素
分析及應用
光照強度
光照強度主要影響光反應。合理密植也是對光照合理利用的充分體現(xiàn)
CO2濃度
CO2濃度主要影響暗反應。在農(nóng)田生產(chǎn)時，可以通過合理使用有機肥來提高CO2濃度；大棚中適當增加CO2濃度，如投放干冰等
溫度
溫度通過影響光合作用中酶的活性來影響光合作用強度。溫室栽培時，白天適當提高溫度，夜間適當降低溫度
核心知識小結
[要點回眸]
[答題必備]
光照強度：直接影響光反應速率，光反應產(chǎn)物NADPH與ATP的數(shù)量多少會影響暗反應速率，這是最主要的因素。
溫度：影響光合作用過程，特別是暗反應中酶的催化效率，從而影響光合作用強度。
CO2濃度：CO2是暗反應的原料，CO2的濃度高低直接影響暗反應速率。
無機營養(yǎng)：例如Mg是葉綠素的組成成分，N是光合酶的組成成分，P是ATP分子的組成成分。
水分：水分是光合作用的原料之一，缺少時可使光合作用強度下降。
30 min后紅墨水滴移動情況
測定植物呼吸作用強度
甲裝置
____(填“左”或“右”)移1.5 cm
乙裝置
右移0.5 cm
測定植物凈光合作用強度
甲裝置
____(填“左”或“右”)移4.5 cm
乙裝置
右移0.5 cm

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高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細胞》電子課本

二 光合作用的原理和應用

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修1《分子與細胞》

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