考點(diǎn)一 影響光合作用的因素及應(yīng)用
1．探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響
(1)實(shí)驗(yàn)原理
①在光照下，綠色植物通過光合作用產(chǎn)生O2。
②若葉片中的氣體逸出，細(xì)胞間隙充滿了水，浮力減小，葉片就會(huì)沉到水底；若光合作用產(chǎn)生的O2充斥在葉片的細(xì)胞間隙中，浮力增大，葉片會(huì)從水底浮起。
③光照強(qiáng)度不同，則光反應(yīng)產(chǎn)生O2的速率不同，葉片上浮的時(shí)間也不同。
(2)實(shí)驗(yàn)步驟
①制備圓形小葉片：取生長(zhǎng)旺盛的綠葉，用直徑為1 cm的打孔器打出圓形小葉片30片。
②排氣：將圓形小葉片置于注射器內(nèi)。注射器內(nèi)吸入清水，待排出注射器內(nèi)殘留的空氣后，用手指堵住注射器前端的小孔并緩緩拉動(dòng)活塞，使圓形小葉片內(nèi)的氣體逸出。
③沉水備用：將處理過的圓形小葉片放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用，葉片因細(xì)胞間隙充滿了水，所以全都沉到水底。
④分組：取3只小燒杯，分別倒入富含CO2的清水。
⑤控制自變量(光照強(qiáng)度)：分別向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片，然后分別對(duì)這3個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行強(qiáng)、中、弱三種光照。
⑥觀察并記錄同一時(shí)間段內(nèi)各實(shí)驗(yàn)裝置中圓形小葉片浮起的數(shù)量。
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增強(qiáng)。
2.光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響
(1)原理：光照強(qiáng)度通過影響植物的光反應(yīng)進(jìn)而影響光合速率。光照強(qiáng)度增加，光反應(yīng)速率加快，產(chǎn)生的NADPH和ATP增多，使暗反應(yīng)中C3的還原加快，從而使光合作用產(chǎn)物增加。
(2)曲線解讀
①A點(diǎn)：光照強(qiáng)度為0，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。
②AB段：隨著光照強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)，CO2釋放量逐漸減少。
③B點(diǎn)：細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，此時(shí)的光照強(qiáng)度稱為光補(bǔ)償點(diǎn)。
④BC段：表明隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也不斷增強(qiáng)。
⑤D點(diǎn)：D點(diǎn)后光照強(qiáng)度增加，光合作用不再增強(qiáng)，此時(shí)內(nèi)部的限制因素是光合色素含量、酶的數(shù)量和活性；外部限制因素是CO2濃度等除光照強(qiáng)度之外的環(huán)境因素。D點(diǎn)的光照強(qiáng)度稱為光飽和點(diǎn)。
(3)應(yīng)用
①溫室生產(chǎn)中，適當(dāng)增強(qiáng)光照強(qiáng)度，以提高光合速率，使作物增產(chǎn)。
②陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都較陽(yáng)生植物低，間作套種農(nóng)作物，可合理利用光能。
3．影響光合作用的其他因素及應(yīng)用
(1)CO2濃度
(2)溫度
(3)水分和礦質(zhì)元素
4．化能合成作用
(1)概念：利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物。
(2)實(shí)例：硝化細(xì)菌能利用NH3氧化釋放的化學(xué)能將CO2和H2O合成糖類，供自身利用。
(3)光合作用和化能合成作用的比較
[基礎(chǔ)診斷]
1．探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)中使用的小圓形葉片應(yīng)先排出里面的氣體。(必修1 P105探究)(√)
2．為確保溶液中CO2含量充足，小圓形葉片可以放入NaHCO3溶液中。(必修1 P105探究)(√)
3．在探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響中，往水中吹氣是為了增加水中的溶解氧。(必修1 P105探究)(×)
4．夏季晴天，植物出現(xiàn)光合“午休”現(xiàn)象的主要原因是環(huán)境中CO2濃度過低。(必修1 P106拓展題)(×)
[深度拓展]
1．(必修1 P106拓展題1)如圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強(qiáng)度的曲線圖。分析曲線圖并回答：
(1)7～10時(shí)光合用作強(qiáng)度不斷增強(qiáng)的原因是________________________________
________________________________________________________________________。
(2)12時(shí)左右光合作用強(qiáng)度明顯減弱的原因是___________________________________
________________________________________________________________________。
(3)14～17時(shí)光合作用強(qiáng)度不斷下降的原因是___________________________________。
提示：(1)在一定溫度和二氧化碳供應(yīng)充足的情況下，光合作用的強(qiáng)度是隨著光照加強(qiáng)而增強(qiáng)的
(2)此時(shí)溫度很高，蒸騰作用很強(qiáng)，氣孔大量關(guān)閉，二氧化碳供應(yīng)減少，導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度明顯減弱
(3)此時(shí)光照強(qiáng)度不斷減弱
2．(必修1 P108知識(shí)遷移)農(nóng)田松土是農(nóng)作物栽培的重要措施，給農(nóng)作物自身生長(zhǎng)、當(dāng)?shù)氐乃帘３忠约叭驓夂蜃兣确矫鎺硪欢ǖ挠绊懀?qǐng)分析說明。
提示：①松土可以增加土壤的透氣性，能促進(jìn)土壤中枯枝落葉、動(dòng)物遺體和糞便等有機(jī)物的分解，從而有利于農(nóng)作物生長(zhǎng)。②松土容易造成水土流失，可能成為沙塵暴的一種誘發(fā)因素。③松土促進(jìn)了土壤微生物的有氧呼吸，增加了二氧化碳的分解和排放，從而使溫室效應(yīng)和全球氣候變暖問題變得更加嚴(yán)重。
1．開放環(huán)境中光合作用晝夜變化曲線分析
(1)曲線分析
(2)一晝夜有機(jī)物的積累量的計(jì)算方法(用CO2表示)
一晝夜有機(jī)物的積累量＝白天從外界吸收的CO2量－晚上呼吸作用釋放的CO2量，即S3－(S1＋S2)。
2．密閉玻璃罩內(nèi)CO2濃度與時(shí)間的關(guān)系曲線
(1)曲線分析
(2)植物生長(zhǎng)與否的判斷方法
eq \a\vs4\al(圍繞單因素或多因素對(duì)光合速率的影響，考查科學(xué)思維能力)
1．(2021·北京高考)將某種植物置于高溫環(huán)境(HT)下生長(zhǎng)一定時(shí)間后，測(cè)定HT植株和生長(zhǎng)在正常溫度(CT)下的植株在不同溫度下的光合速率，結(jié)果如圖。由圖不能得出的結(jié)論是( )
A．兩組植株的CO2吸收速率最大值接近
B．35 ℃時(shí)兩組植株的真正(總)光合速率相等
C．50 ℃時(shí)HT植株能積累有機(jī)物而CT植株不能
D．HT植株表現(xiàn)出對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng)性
B [由圖可知，CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致，都接近于3 nml·cm－2·s－1，A正確；CO2吸收速率代表凈光合速率，而總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。由圖可知35 ℃時(shí)兩組植株的凈光合速率相等，但呼吸速率未知，故35 ℃時(shí)兩組植株的真正(總)光合速率無法比較，B錯(cuò)誤；由圖可知，50 ℃時(shí)HT植株的凈光合速率大于零，說明能積累有機(jī)物，而CT植株的凈光合速率不大于零，說明不能積累有機(jī)物，C正確；由圖可知，在較高的溫度下HT植株的凈光合速率仍大于零，能積累有機(jī)物進(jìn)行生長(zhǎng)發(fā)育，體現(xiàn)了HT植株對(duì)高溫環(huán)境較適應(yīng)，D正確。]
2．(2022·漢中模擬)下圖為某植株在不同溫度(最適溫度為25 ℃)、一定光照強(qiáng)度(低于最適光照強(qiáng)度)的環(huán)境中，光合作用強(qiáng)度隨CO2濃度的變化曲線圖。下列相關(guān)敘述正確的是( )
A．M點(diǎn)對(duì)應(yīng)條件下，該植株葉肉細(xì)胞吸收的CO2全部來自其自身線粒體
B．25 ℃時(shí)，若光照強(qiáng)度增強(qiáng)，則N點(diǎn)將向左側(cè)移動(dòng)
C．P點(diǎn)對(duì)應(yīng)條件下，兩種溫度下該植株光合作用固定的CO2的量相等
D．H點(diǎn)和L點(diǎn)對(duì)應(yīng)條件下，限制光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素相同
B [M點(diǎn)植物光合作用與呼吸作用相等，但由于植物還存在一些細(xì)胞不能進(jìn)行光合作用，所以葉肉細(xì)胞光合作用大于呼吸作用，因此葉肉細(xì)胞吸收的CO2來自其自身線粒體和細(xì)胞外，A錯(cuò)誤；25 ℃時(shí)，若光照強(qiáng)度增強(qiáng)，植物光合作用增加，光補(bǔ)償點(diǎn)降低，即N點(diǎn)左移，B正確；P點(diǎn)對(duì)應(yīng)條件下，兩種溫度下該植株光合作用吸收的CO2的量相等，但由于25 ℃的呼吸作用大于10 ℃，所以25 ℃固定的CO2大于10 ℃，C錯(cuò)誤；分析題干信息“低于最適光照強(qiáng)度”，H點(diǎn)限制光合作用的因素是光照強(qiáng)度，但10 ℃限制因素是溫度，D錯(cuò)誤。]
圍繞不同環(huán)境中一晝夜內(nèi)光合速率曲線分析，考查科學(xué)思維能力
3．(2021·清河區(qū)一模)如圖為某植株在夏季晴天一晝夜內(nèi)CO2吸收量的變化情況，以下判斷正確的是( )
A．該植物進(jìn)行光合作用的時(shí)間區(qū)段是bf
B．影響bc段光合速率的外界因素只有光照強(qiáng)度
C．cd段與ef段光合速率下降的原因相同
D．該植物處于生長(zhǎng)時(shí)期
D [當(dāng)二氧化碳釋放減少時(shí)說明出現(xiàn)光合作用，因此該植物進(jìn)行光合作用的時(shí)間區(qū)段是ah，A錯(cuò)誤；影響bc段光合速率的外界因素除了光照強(qiáng)度，還有溫度等，B錯(cuò)誤；cd段光合速率下降的原因是：溫度過高，光照過強(qiáng)，導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，CO2吸收量減少，ef段下降則是因?yàn)楣庹諒?qiáng)度降低，溫度降低，C錯(cuò)誤；圖中可以看出，白天的凈光合作用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于夜間呼吸消耗，因此該植物可能處于生長(zhǎng)時(shí)期，D正確。]
4．(2022·邯鄲模擬)將生長(zhǎng)狀況一致的番茄苗均分為兩組，一組正常培養(yǎng)，一組在缺鎂條件下培養(yǎng)，然后移入相同的兩個(gè)密閉玻璃容器中并置于室外(晴天)，測(cè)定容器中一天CO2濃度的變化，結(jié)果如圖，據(jù)此可推斷( )
A．Ⅰ組為缺鎂培養(yǎng)組、Ⅱ組為正常組
B．番茄苗在A1、A2點(diǎn)開始光合作用
C．B2點(diǎn)時(shí)番茄苗氧氣凈吸收量為0
D．該條件下兩組植物苗能持續(xù)正常生長(zhǎng)
C [根據(jù)題干：將同一生長(zhǎng)狀況的本品種植株均分為兩組，分別培養(yǎng)在完全培養(yǎng)液、只缺鎂的培養(yǎng)液中(鎂是葉綠素的構(gòu)成成分)，置于適宜條件下培養(yǎng)兩周后，再將兩種條件下的植株分別移入兩個(gè)密閉玻璃容器內(nèi)，置于室外(晴天)相同的條件下，測(cè)定密閉容器中一天的CO2濃度變化情況，據(jù)圖分析，Ⅱ組C2時(shí)的CO2濃度比起始濃度高，說明Ⅱ組是在缺鎂條件下培養(yǎng)的植株，Ⅰ為正常組，A錯(cuò)誤；CO2濃度在A1、A2點(diǎn)開始下降，但是其變化率為0，說明此時(shí)既不吸收也不釋放CO2，光合作用和呼吸作用相同，不是此時(shí)才開始光合作用，B錯(cuò)誤；B2點(diǎn)和A1、A2點(diǎn)一樣，變化率為0，說明此時(shí)即不吸收也不釋放CO2，則氧氣凈吸收量為0，C正確；Ⅱ組C2點(diǎn)的CO2濃度高于初始值，說明無法完成有機(jī)物的積累，植物無法正常生長(zhǎng)，D錯(cuò)誤。]
圍繞探究環(huán)境因素對(duì)光合作用影響的原理，考查科學(xué)探究能力
5．(2022·長(zhǎng)沙模擬)某同學(xué)將新鮮金魚藻置于盛有NaHCO3溶液的燒杯中，改變燈泡與燒杯的距離，測(cè)定得到如圖所示結(jié)果。下列敘述正確的是( )
A．本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄緾O2濃度對(duì)光合速率的影響
B．15～45 cm之間，氣泡產(chǎn)生速率代表凈光合速率
C．小于60 cm時(shí)，限制光合速率的主要因素是CO2濃度
D．60 cm時(shí)，光線太弱導(dǎo)致光合作用完全停止
B [分析題圖可知，本實(shí)驗(yàn)改變燈泡與燒杯的距離，改變的是光照強(qiáng)度，所以本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄抗庹諒?qiáng)度對(duì)光合速率的影響，當(dāng)距離小于60 cm時(shí)，限制光合速率的主要因素是光照強(qiáng)度，A、C錯(cuò)誤；在60 cm時(shí)，光線太弱，導(dǎo)致光合作用減弱，但光合作用沒有完全停止，D錯(cuò)誤。]
6．(2022·武漢模擬)某生物興趣小組的同學(xué)在20 ℃和相同的光照強(qiáng)度條件下，以菠菜葉為實(shí)驗(yàn)材料，用不同濃度的NaHCO3溶液控制CO2濃度，進(jìn)行了“探究CO2濃度對(duì)光合作用影響”的實(shí)驗(yàn)，獲得如圖所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(葉圓片大小相同，實(shí)驗(yàn)前葉圓片細(xì)胞間隙中的氣體已抽出；NaHCO3溶液濃度變化對(duì)溶液pH的影響忽略不計(jì))。請(qǐng)回答下列問題：
(1)該小組同學(xué)在進(jìn)行上述正式實(shí)驗(yàn)前，先將NaHCO3溶液濃度梯度設(shè)置為0、1%、2%、3%、4%，每組放入20片葉圓片，其他條件均與上述正式實(shí)驗(yàn)相同，2 min時(shí)得到的結(jié)果如下表。
該實(shí)驗(yàn)是預(yù)實(shí)驗(yàn)，其目的是___________________________________________
________________________________________________________________________。
4 min后，除蒸餾水組葉圓片未見上浮外，其他組葉圓片均有上浮。NaHCO3溶液在常溫下能分解產(chǎn)生CO2，有人認(rèn)為葉圓片上浮是由CO2氣泡附著引起的。為此實(shí)驗(yàn)小組另設(shè)計(jì)了一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，最好選擇上表中濃度為________的NaHCO3溶液進(jìn)行對(duì)照，將20片葉圓片放到溶液中后進(jìn)行遮光處理；若結(jié)果為________________________，則說明NaHCO3溶液產(chǎn)生的CO2不足以引起葉圓片的上浮。
(2)由曲線圖可以看出，20 ℃條件下，NaHCO3溶液濃度為________時(shí)最有利于葉圓片進(jìn)行光合作用，在此濃度下，若適當(dāng)增加光照強(qiáng)度，則4 min時(shí)上浮的葉圓片數(shù)量可能會(huì)________。當(dāng)NaHCO3溶液濃度大于1%時(shí)，上浮的葉圓片數(shù)量減少，其原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)時(shí)，若要使得到的曲線更光滑，變化趨勢(shì)更細(xì)致，則應(yīng)進(jìn)行的操作是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析： (1)預(yù)實(shí)驗(yàn)是為正式實(shí)驗(yàn)摸索條件，檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和可行性，并確定正式實(shí)驗(yàn)時(shí)NaHCO3溶液濃度的大致范圍。根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，當(dāng)NaHCO3溶液為4%時(shí)，上浮葉圓片數(shù)量為0，因此選擇上表中濃度為4%的NaHCO3溶液進(jìn)行對(duì)照，因?yàn)檎诠馓幚?，植物不進(jìn)行光合作用，不產(chǎn)生氧氣。若4 min后未見葉圓片上浮，則說明NaHCO3溶液產(chǎn)生的CO2不足以引起葉圓片的上浮。(2)根據(jù)曲線可知，20 ℃條件下，當(dāng)NaHCO3溶液濃度為1%時(shí)，上浮葉圓片數(shù)量最多，最有利于葉圓片進(jìn)行光合作用。在此濃度下，若適當(dāng)增加光照強(qiáng)度，光合作用增強(qiáng)，則4 min時(shí)上浮的葉圓片數(shù)量可能會(huì)增加。當(dāng)NaHCO3溶液濃度大于1%時(shí)，隨著NaHCO3溶液濃度升高，部分葉圓片細(xì)胞滲透失水過多，光合速率隨之下降，因此上浮的葉圓片數(shù)量減少。(3)當(dāng)把NaHCO3溶液濃度梯度縮小，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，可以使得到的曲線更光滑，變化趨勢(shì)更細(xì)致。
答案： (1)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和可行性，并確定正式實(shí)驗(yàn)時(shí)NaHCO3溶液濃度的大致范圍 4% 4 min后未見葉圓片上浮 (2)1% 增加 隨著NaHCO3溶液濃度升高，部分葉圓片細(xì)胞滲透失水過多，光合速率隨之下降
(3)縮小NaHCO3溶液濃度梯度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)
考點(diǎn)二 光合作用與細(xì)胞呼吸的關(guān)系
1．關(guān)系圖解
(1)物質(zhì)名稱：a：葉綠體中的色素，b：O2，c：ATP，d：ADP，e：NADPH，f：C5，g：CO2，h：C3。
(2)生理過程及場(chǎng)所
2.聯(lián)系
(1)物質(zhì)聯(lián)系
(2)能量聯(lián)系
[基礎(chǔ)診斷]
1．光合作用過程中產(chǎn)生的[H]可用于有氧呼吸的第三階段。(必修1 P103正文)(×)
2．葉綠體產(chǎn)生的O2可進(jìn)入線粒體被直接利用，線粒體產(chǎn)生的H2O可進(jìn)入葉綠體被直接利用。(必修1 P103正文)(√)
3．進(jìn)入葉綠體的CO2不能被[H]直接還原，植物體的凈光合速率長(zhǎng)期為零時(shí)會(huì)導(dǎo)致植物體停止生長(zhǎng)。(必修1 P103正文)(√)
[深度拓展]
1．我們觀測(cè)到的光合作用指標(biāo)，如O2的產(chǎn)生量，不是植物光合作用實(shí)際產(chǎn)生的總O2量，其原因是__________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：植物在進(jìn)行光合作用的同時(shí)，還會(huì)進(jìn)行呼吸作用。用這種方法觀察到的O2的產(chǎn)生量，實(shí)際是光合作用的O2釋放量
2．給密閉玻璃瓶中的植物幼苗提供適宜的水、無機(jī)鹽、光照強(qiáng)度、溫度等條件，幼苗的生存時(shí)間一般不會(huì)太長(zhǎng)，原因可能是________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：隨著植物生長(zhǎng)，土壤的水分會(huì)減少，土壤中的無機(jī)鹽含量會(huì)下降，空氣中CO2含量減少等
1．歸納光合作用與有氧呼吸中有關(guān)的NADPH、NADH、ATP的來源與去路
2．光合作用、呼吸作用的“三率”圖示模型
(1)“三率”的表示方法
①呼吸速率：綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織一定時(shí)間內(nèi)CO2釋放量或O2吸收量，即圖1中A點(diǎn)。
②凈光合速率：綠色組織在有光條件下測(cè)得的一定時(shí)間內(nèi)O2釋放量、CO2吸收量或有機(jī)物積累量，即圖1中的C′C段對(duì)應(yīng)CO2量，也稱為表觀光合速率。
③總(實(shí)際)光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，即圖1中的AD段對(duì)應(yīng)的CO2總量。
(2)圖2中曲線Ⅰ表示總光合量，曲線Ⅲ表示呼吸量，曲線Ⅱ表示凈光合量。交點(diǎn)D對(duì)應(yīng)點(diǎn)E，此時(shí)凈光合量為0，B點(diǎn)時(shí)植物生長(zhǎng)最快。
(3)圖3中曲線c表示凈光合速率，d表示呼吸速率，c＋d表示總光合速率。在G點(diǎn)時(shí)，總光合速率是呼吸速率的2倍。
(4)圖1中B點(diǎn)對(duì)整個(gè)植株而言，光合速率＝呼吸速率，而對(duì)于葉肉細(xì)胞來說，光合速率＞呼吸速率。
eq \a\vs4\al(圍繞細(xì)胞呼吸與光合作用聯(lián)系，考查物質(zhì)與能量觀)
1．(2021·山東高考)關(guān)于細(xì)胞中的H2O和O2，下列說法不正確的是( )
A．由葡萄糖合成糖原的過程中一定有H2O產(chǎn)生
B．有氧呼吸第二階段一定消耗H2O
C．植物細(xì)胞產(chǎn)生的O2只能來自光合作用
D．光合作用產(chǎn)生的O2中的氧元素只能來自于H2O
C [葡萄糖是單糖，通過脫水縮合形成多糖的過程有H2O生成，A正確；有氧呼吸第二階段是丙酮酸和H2O反應(yīng)生成CO2和[H]，所以一定消耗H2O，B正確；有些植物細(xì)胞含有過氧化氫酶(例如土豆)，可以分解過氧化氫生成O2，因此植物細(xì)胞產(chǎn)生的O2不一定只來自光合作用，C錯(cuò)誤；光反應(yīng)階段水的分解產(chǎn)生氧氣，故光合作用產(chǎn)生的O2中的氧元素只能來自于H2O，D正確。]
2．下圖是某植物葉肉細(xì)胞光合作用和呼吸作用的示意圖。
據(jù)圖回答下列問題：
(1)圖中①、②、③、④代表的物質(zhì)依次是________、________、________、________，[H]代表的物質(zhì)主要是________。
(2)B代表一種反應(yīng)過程，C代表細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，D代表線粒體，則ATP合成發(fā)生在A過程，還發(fā)生在________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。
(3)C中的丙酮酸可以轉(zhuǎn)化成酒精，出現(xiàn)這種情況的原因是__________________________
________________________________________________________________________。
解析： (1)由分析可知，圖中①表示光合作用光反應(yīng)階段水光解的產(chǎn)物O2；②是生成還原型輔酶Ⅱ(NADPH)的反應(yīng)物NADP＋；③是生成ATP的原料ADP＋Pi；④代表光合作用暗反應(yīng)階段參與固定CO2的物質(zhì)C5；圖中[H]代表的物質(zhì)是呼吸作用過程中的還原型輔酶Ⅰ(NADH)。(2)細(xì)胞中生成ATP的場(chǎng)所除葉綠體外還有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(C)和線粒體(D)。(3)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的丙酮酸可以轉(zhuǎn)化成酒精的原因是植物細(xì)胞缺氧，導(dǎo)致細(xì)胞進(jìn)行無氧呼吸。
答案： (1)O2 NADP＋ ADP＋Pi C5 NADH(或還原型輔酶Ⅰ) (2)C和D (3)在缺氧條件下進(jìn)行無氧呼吸
eq \a\vs4\al(結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活實(shí)踐，考查解決實(shí)際問題的能力)
3．(2022·臨沂模擬)已知新生的植物組織呼吸速率較高，可以提供能量并把糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為構(gòu)建新生組織所必需的材料，而成熟的組織呼吸速率較低，有利于降低有機(jī)物的消耗。為滿足人類的生產(chǎn)需求，可以改變環(huán)境條件影響植物組織的呼吸強(qiáng)度下列調(diào)節(jié)呼吸強(qiáng)度的措施中不恰當(dāng)?shù)氖? )
A．地窖儲(chǔ)存的水果，最好置于低氧的環(huán)境
B．在種子有機(jī)物的快速積累期，應(yīng)創(chuàng)設(shè)低溫條件
C．種植蔬菜的溫室大棚，夜間應(yīng)適當(dāng)升高CO2濃度
D．當(dāng)淺層土壤缺乏無機(jī)鹽時(shí)，應(yīng)松土提高根部O2濃度
B [蔬菜和水果貯藏保鮮時(shí)的條件：零上低溫(抑制酶的活性)、低氧(抑制無氧呼吸)、適宜的濕度(保證水果、蔬菜中水分的充足)，所以地窖儲(chǔ)存的水果，最好置于低氧的環(huán)境，A正確；在種子有機(jī)物的快速積累期，不應(yīng)創(chuàng)設(shè)低溫條件，B錯(cuò)誤；種植蔬菜的溫室大棚，白天應(yīng)適當(dāng)升高溫度和CO2濃度，夜間應(yīng)適當(dāng)降低溫度和升高二氧化碳濃度可抑制呼吸作用，減少有機(jī)物的消耗，C正確；當(dāng)淺層土壤缺乏無機(jī)鹽時(shí)，應(yīng)松土提高根部O2濃度，促進(jìn)植物的根系進(jìn)行有氧呼吸，從而促進(jìn)其更多地吸收土壤中的無機(jī)鹽，D正確。]
4．(2020·新課標(biāo)Ⅰ)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一些栽培措施可以影響作物的生理活動(dòng)，促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，達(dá)到增加產(chǎn)量等目的?；卮鹣铝袉栴}：
(1)中耕是指作物生長(zhǎng)期中，在植株之間去除雜草并進(jìn)行松土的一項(xiàng)栽培措施，該栽培措施對(duì)作物的作用有__________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
____________________________________________________(答出2點(diǎn)即可)。
(2)農(nóng)田施肥的同時(shí)，往往需要適當(dāng)?shù)臐菜藭r(shí)澆水的原因是_____________
________________________________________________________________________
_______________________________________________________(答出1點(diǎn)即可)。
(3)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常采用間作(同一生長(zhǎng)期內(nèi)，在同一塊農(nóng)田上間隔種植兩種作物)的方法提高農(nóng)田的光能利用率?，F(xiàn)有4種作物，在正常條件下生長(zhǎng)能達(dá)到的株高和光飽和點(diǎn)(光合速率達(dá)到最大時(shí)所需的光照強(qiáng)度)見下表。從提高光能利用率的角度考慮，最適合進(jìn)行間作的兩種作物是________，選擇這兩種作物的理由是___________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析： (1)根據(jù)題干對(duì)中耕松土的描述可知：在植株之間去除雜草并進(jìn)行松土，可避免雜草與農(nóng)作物競(jìng)爭(zhēng)陽(yáng)光、水、無機(jī)鹽，提升作物光合作用強(qiáng)度，保證物質(zhì)與能量更多地流向農(nóng)作物，促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí)松土能增加土壤中氧氣含量，增強(qiáng)根細(xì)胞呼吸作用強(qiáng)度，促進(jìn)根細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)水和無機(jī)鹽的吸收。(2)由于無機(jī)鹽溶于水，農(nóng)田施肥的同時(shí)，往往需要適當(dāng)?shù)臐菜?，使根?xì)胞吸收水分的同時(shí)吸收無機(jī)鹽，促進(jìn)了無機(jī)鹽的吸收。(或根據(jù)植物吸水和失水的原理知，若一次施肥過多，會(huì)使土壤溶液濃度過高，大于植物細(xì)胞溶液的濃度，會(huì)因細(xì)胞失水，導(dǎo)致萎焉，所以在施肥后適當(dāng)澆水，避免燒苗現(xiàn)象。)(3)根據(jù)表格信息可知，AC作物之間株高差最大，且作物A光飽和點(diǎn)高，作物C光飽和點(diǎn)低，而在同一生長(zhǎng)期內(nèi)，同一農(nóng)田上間隔種植兩種作物，高矮植物搭配，更有利于提高光能的利用率，更高的光飽和點(diǎn)能使植物吸收更多的光能，故應(yīng)選擇A和C作物進(jìn)行間作。
答案： (1)避免雜草與農(nóng)作物競(jìng)爭(zhēng)陽(yáng)光、水、無機(jī)鹽，提升作物光合作用強(qiáng)度，保證物質(zhì)與能量更多的流向農(nóng)作物，促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育；松土能增加土壤中氧氣含量，增強(qiáng)根細(xì)胞呼吸作用強(qiáng)度，促進(jìn)根細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)水和無機(jī)鹽的吸收。(減少雜草對(duì)水分、礦質(zhì)元素和光的競(jìng)爭(zhēng)；增加土壤氧氣含量，促進(jìn)根系的呼吸作用)
(2)無機(jī)鹽溶于水，根細(xì)胞吸收水分的同時(shí)吸收無機(jī)鹽，促進(jìn)了無機(jī)鹽的吸收。(或?yàn)楸苊庖蚴┓蕦?dǎo)致溶液濃度升高后，細(xì)胞失水萎焉)
(3)A和C 作物A光飽和點(diǎn)高且長(zhǎng)得高，可利用上層光照進(jìn)行光合作用；作物C光飽和點(diǎn)低且長(zhǎng)得矮，與作物A間作后，能利用下層的弱光進(jìn)行光合作用，提高光能利用率
1．(2018·全國(guó)卷Ⅰ)甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強(qiáng)度的變化趨勢(shì)如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：
(1)當(dāng)光照強(qiáng)度大于a時(shí)，甲、乙兩種植物中，對(duì)光能的利用率較高的植物是________。
(2)甲、乙兩種植物單獨(dú)種植時(shí)，如果種植密度過大，那么凈光合速率下降幅度較大的植物是________，判斷的依據(jù)是_____________________________________________________
______________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)甲、乙兩種植物中，更適合在林下種植的是________。
解析： (1)由曲線圖可知，光照強(qiáng)度大于a時(shí)，甲植物的凈光合速率隨著光照強(qiáng)度的增加而增加的幅度更大，說明甲植物對(duì)光能的利用率較高。(2)當(dāng)種植密度過大時(shí)，植株的葉片會(huì)相互遮擋，植株接受的光照強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致植物凈光合速率下降。由曲線圖可知，光照強(qiáng)度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大。(3)由曲線圖可知，在低光照強(qiáng)度下，乙植物的凈光合速率較高，在高光照強(qiáng)度下，乙植物的凈光合速率明顯低于甲植物，所以乙植物更適合在林下低光照強(qiáng)度的環(huán)境下種植。
答案： (1)甲 (2)甲 光照強(qiáng)度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大，種植密度過大，植株接受的光照強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致甲植物凈光合速率下降幅度比乙大 (3)乙
2．(2018·全國(guó)卷Ⅱ)為了研究某種樹木樹冠上下層葉片光合作用的特性，某同學(xué)選取來自樹冠不同層的A、B兩種葉片，分別測(cè)定其凈光合速率，結(jié)果如圖所示。據(jù)圖回答問題：
(1)從圖可知，A葉片是樹冠________(填“上層”或“下層”)的葉片，判斷依據(jù)是________________________________。
(2)光照強(qiáng)度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，A葉片的凈光合速率開始下降，但測(cè)得放氧速率不變，則凈光合速率降低的主要原因是光合作用的________反應(yīng)受到抑制。
(3)若要比較A、B兩種新鮮葉片中葉綠素的含量，在提取葉綠素的過程中，常用的有機(jī)溶劑是________。
解析： 探究某種樹木樹冠上下層葉片的凈光合速率，給出了來自樹冠不同層的A、B兩種葉片的光照強(qiáng)度與凈光合速率的關(guān)系曲線圖，圖中也顯示出A、B兩種葉片的呼吸速率。(1)根據(jù)題圖中的曲線可知，A葉片凈光合速率最大時(shí)，對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度約為1 200 μml·m－2·s－1，B葉片凈光合速率最大時(shí)，對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度至少為2 000 μml·m－2·s－1，即A葉片的凈光合速率達(dá)到最大時(shí)所需的光照強(qiáng)度低于B葉片，因此A葉片位于樹冠下層。(2)當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，A葉片的放氧速率不變，但凈光合速率下降，原因可能是光合作用的暗反應(yīng)受到抑制。(3)常用的提取葉綠素的有機(jī)溶劑是無水乙醇。
答案： (1)下層 A葉片的凈光合速率達(dá)到最大時(shí)所需光照強(qiáng)度低于B葉片 (2)暗 (3)無水乙醇
光合作用“廠”字圖像及其變式解讀
1．典型“廠”字圖像解讀
(1)真正光合總量為M2＋M3。
(2)呼吸作用消耗量為M1＋M2。
(3)凈光合積累量為M2＋M3－(M1＋M2)＝M3－M1。
2．“廠”字圖像四種變式口訣
(1)陰陽(yáng)植物要分辨
不同植物的光補(bǔ)償點(diǎn)一般不同，這主要取決于該植物的呼吸強(qiáng)度，不同植物的飽和點(diǎn)一般也不同，這主要取決于植物的內(nèi)因，受到植物內(nèi)部與光合作用有關(guān)酶的數(shù)量與活性、葉綠素含量、C3和C5含量等因素的限制。一般來說，陰生植物的補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫軸數(shù)值要比陽(yáng)生植物的補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)小。陰生植物葉綠體大而少，陽(yáng)生植物葉綠體小而多，故陰生植物往往顏色較陽(yáng)生植物深。
(2)圖像顛倒“迷人眼”
有一些題目在考查的時(shí)候，會(huì)將圖像上下顛倒，但解題的本質(zhì)是不變的。
(3)光照強(qiáng)到葉“變臉”
其實(shí)我們?？吹降摹皬S”字圖像并沒有畫完，如果將光照強(qiáng)度繼續(xù)加強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致后期植物光合作用下降。
下降的原因可能有二，需根據(jù)具體題目具體分析。
第一種原因：光照強(qiáng)度過強(qiáng)引起葉綠素降解，進(jìn)而導(dǎo)致光合作用降低。
第二種原因：光照太強(qiáng)引起植物葉片蒸騰作用加快，植物為了避免失水而關(guān)閉氣孔，導(dǎo)致CO2吸收不足，進(jìn)而導(dǎo)致光合速率降低。
(4)細(xì)節(jié)錯(cuò)亂看橫線
在實(shí)際的題目中，一定要看清圖像的變化，尤其是細(xì)微處的調(diào)整，這道題的坐標(biāo)軸原點(diǎn)實(shí)際上就是代表呼吸作用的點(diǎn)，真正的“廠”字圖像的橫軸在虛線的位置。題目中OA的長(zhǎng)度即為呼吸作用強(qiáng)度，而整個(gè)坐標(biāo)曲線代表的就是真光合作用強(qiáng)度。
1．(2021·肇慶三模)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一些栽培措施可以影響作物的生理活動(dòng)，促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，達(dá)到增加產(chǎn)量的目的?；卮鹣铝袉栴}：
(1)光照強(qiáng)度對(duì)玉米、甘蔗和大豆植株凈光合速率的影響如圖1所示，據(jù)圖可知光照強(qiáng)度為A時(shí)玉米植株葉肉細(xì)胞中光合作用產(chǎn)生O2的去向是________________________。光照強(qiáng)度由A增大到B時(shí)，暗反應(yīng)速率增大的原因是_________________________________________
_________________________________________________________________。
(2)間作是指在同一塊田地上同時(shí)分行相間種植兩種或兩種以上的作物，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常將玉米植株和大豆植株間作，這樣做的好處是_________________________________________
_________________________________________________________(要求答出2點(diǎn))。
(3)某研究小組又進(jìn)一步測(cè)定了玉米作物的葉面積與產(chǎn)量的關(guān)系。測(cè)得葉面積系數(shù)(單位土地面積上的葉面積總和)與玉米作物群體光合速率、呼吸速率及干物質(zhì)積累速率之間的關(guān)系如圖2所示。由圖可知：當(dāng)葉面積系數(shù)小于a時(shí)，隨葉面積系數(shù)增加，群體光合速率和干物質(zhì)積累速率均________，當(dāng)葉面積系數(shù)超過b時(shí)，群體干物質(zhì)積累速率降低，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析： (1)據(jù)圖可知光照強(qiáng)度為A時(shí)玉米植株葉肉細(xì)胞中光合作用產(chǎn)生O2的去向有兩個(gè)，一是到線粒體中，二是釋放到外界環(huán)境中。光照強(qiáng)度由A增大到B時(shí)，光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP的含量增加，C3的還原增強(qiáng)，所以暗反應(yīng)速率增大。(2)間作是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常用的方法之一，將玉米植株和大豆植株間作的好處是二者存在明顯高度差，有利于作物的通風(fēng)、透光、提高光能的利用率等，與大豆共生的根瘤菌固定的N2可以肥田。(3)由圖可知，當(dāng)葉面積系數(shù)小于a時(shí)，隨著葉面積系數(shù)增加，群體光合速率與干物質(zhì)積累速率均增加。群體干物質(zhì)積累速率等于群體光合速率與群體呼吸速率之差，當(dāng)葉面積系數(shù)超過b時(shí)，群體呼吸速率依然增加，但群體光合速率不變，導(dǎo)致群體干物質(zhì)積累速率降低。
答案： (1)到線粒體中和釋放到外界 光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP的含量增加，C3的還原增強(qiáng)，暗反應(yīng)速率增大 (2)利于通風(fēng)，利于透光或提高光能的利用率，與大豆共生的根瘤菌固定的N2可以肥田 (3)增加 群體光合速率不變，但群體呼吸速率仍在增加，故群體干物質(zhì)積累速率降低
2．(2022·菏澤模擬)將質(zhì)量和發(fā)育狀況相同的甲、乙兩種植物分別放在光照強(qiáng)度相同且恒定、其他條件相同且適宜的兩密閉容器中培養(yǎng)，一段時(shí)間內(nèi)容器中CO2相對(duì)含量的變化如圖所示。請(qǐng)回答下列問題：
(1)當(dāng)未提供光照時(shí)，植物葉肉細(xì)胞中最先產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所是____________。
(2)實(shí)驗(yàn)過程中植株甲所在的容器中CO2相對(duì)含量保持穩(wěn)定的原因是________________________________________________________________________。
(3)t1時(shí)間后，植株乙所在的容器中CO2相對(duì)含量下降的速率逐漸減慢的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
(4)若改變光照強(qiáng)度重新實(shí)驗(yàn)，使植株乙所在的容器中CO2相對(duì)含量保持不變，則在該光照強(qiáng)度下，植株甲所在的容器中CO2相對(duì)含量的變化趨勢(shì)為________________。
(5)通過該研究________(能/不能)判斷甲植物的光合速率小于乙植物，原因是________________________________________________________________________。
解析： (1)未提供光照的條件下植物葉肉細(xì)胞只能通過呼吸作用產(chǎn)生ATP，最先是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行。(2)植株甲所在的容器中CO2相對(duì)含量保持穩(wěn)定的原因是其光合作用與呼吸作用相等，達(dá)到補(bǔ)償點(diǎn)。(3)t1時(shí)間后，植株乙光合速率大于呼吸速率，不斷吸收容器內(nèi)二氧化碳，使得容器內(nèi)CO2相對(duì)含量降低，使植株乙的凈光合速率下降，從而導(dǎo)致CO2吸收速率下降。(4)在目前光照條件下，植物乙的光合作用大于呼吸作用，如果改變光照強(qiáng)度，植株乙所在的容器中CO2相對(duì)含量保持不變，則是光照減小，因此植物甲的光合作用將小于呼吸作用，CO2相對(duì)含量增加。(5)光合作用速率＝凈光合作用＋呼吸作用，坐標(biāo)曲線中的是凈光合作用，由于不知道植物的呼吸作用大小，因此不能判斷甲乙植物的光合速率大小。
答案： (1)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) (2)光合作用與呼吸作用相等(凈光合作用為零) (3)植株乙光合速率大于呼吸速率，不斷吸收容器內(nèi)二氧化碳，使得容器內(nèi)CO2相對(duì)含量降低，使植株乙的凈光合速率下降 (4)增加(或先增加后穩(wěn)定)
(5)不能 不知道植物甲和乙的呼吸作用大小
一、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
二、要語(yǔ)必記
1．C18O2、18O2、H eq \\al(\s\up1(18),\s\d1(2)) O、14CO2在光合作用和細(xì)胞呼吸中元素轉(zhuǎn)移途徑的分析
(1)葡萄糖參與的有氧呼吸與光合作用反應(yīng)式
①有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O eq \(――→,\s\up7(酶)) 6CO2＋12H2O＋能量
②光合作用：6CO2＋12H2O eq \(――→,\s\up7(光能),\s\d5(葉綠體)) C6H12O6＋6O2＋6H2O
(2)18O和14C的轉(zhuǎn)移過程
2．光合速率與呼吸速率的表示方法
(1)凈光合速率：常用一定時(shí)間內(nèi)O2釋放量、CO2吸收量或有機(jī)物積累量表示。
(2)真正(總)光合速率：常用一定時(shí)間內(nèi)O2產(chǎn)生量、CO2固定量或有機(jī)物產(chǎn)生量表示。
(3)呼吸速率：指將植物置于黑暗環(huán)境中，單位時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)容器中CO2增加量、O2減少量或有機(jī)物減少量。
微專題突破3 光合速率與呼吸速率的模型分析與實(shí)驗(yàn)測(cè)定
模型1 氣體體積變化法——測(cè)定光合作用O2產(chǎn)生的體積或CO2消耗的體積
[實(shí)驗(yàn)原理]
(1)甲裝置在黑暗條件下植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2，所以單位時(shí)間內(nèi)紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。
(2)乙裝置在光照條件下植物進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定，所以單位時(shí)間內(nèi)紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放速率，可代表凈光合速率。
(3)真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。
(4)物理誤差的校正：為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，根據(jù)紅色液滴的移動(dòng)距離對(duì)原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。
(2022·西安模擬)下圖是某生物興趣小組探究不同條件下光合作用和呼吸作用過程中氣體產(chǎn)生情況的實(shí)驗(yàn)示意圖，裝置中的NaHCO3溶液可維持瓶?jī)?nèi)的CO2濃度在恒定水平。下列幾種實(shí)驗(yàn)結(jié)果(給予相同的環(huán)境條件)，不可能出現(xiàn)的是( )
A．甲、乙裝置水滴都左移
B．甲、乙裝置水滴都右移
C．甲裝置水滴不動(dòng)，乙裝置水滴左移
D．甲裝置水滴右移，乙裝置水滴左移
B [根據(jù)題意可知，裝置甲中的NaHCO3溶液可維持瓶?jī)?nèi)的CO2濃度在恒定水平，故甲裝置內(nèi)的氣壓變化是由氧氣含量變化引起的，較強(qiáng)光照條件下(光合速率大于呼吸速率)甲裝置內(nèi)水滴右移，黑暗或較弱光照條件下(光合速率小于呼吸速率)甲裝置內(nèi)水滴左移，適宜光照條件下(光合速率等于呼吸速率)甲裝置內(nèi)水滴不動(dòng)；乙裝置內(nèi)的青蛙只進(jìn)行細(xì)胞呼吸而不進(jìn)行光合作用，故乙裝置內(nèi)水滴只能左移，B錯(cuò)誤。]
模型2 黑白瓶法——測(cè)溶氧量的變化
通過凈光合作用強(qiáng)度和有氧呼吸強(qiáng)度推算總光合作用強(qiáng)度的試題是常見題型，掌握常見的“黑白瓶”問題的測(cè)定原理，是解答此類試題的關(guān)鍵。具體方法如下：
(1)“黑瓶”不透光，測(cè)定的是有氧呼吸量；“白瓶”給予光照，測(cè)定的是凈光合作用量?？偣夂献饔昧?強(qiáng)度)＝凈光合作用量(強(qiáng)度)＋有氧呼吸量(強(qiáng)度)。
(2)有初始值的情況下，黑瓶中O2的減少量(或CO2的增加量)為有氧呼吸量；白瓶中O2的增加量(或CO2的減少量)為凈光合作用量；二者之和為總光合作用量。
(3)在沒有初始值的情況下，白瓶中測(cè)得的現(xiàn)有量－黑瓶中測(cè)得的現(xiàn)有量＝總光合作用量。
(2019·全國(guó)卷Ⅱ)回答下列與生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)的問題。
(1)在森林生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者的能量來自于________，生產(chǎn)者的能量可以直接流向________________(答出2點(diǎn)即可)。
(2)通常，對(duì)于一個(gè)水生生態(tài)系統(tǒng)來說，可根據(jù)水體中含氧量的變化計(jì)算出生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級(jí)生產(chǎn)量(生產(chǎn)者所制造的有機(jī)物總量)。若要測(cè)定某一水生生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級(jí)生產(chǎn)量，可在該水生生態(tài)系統(tǒng)中的某一水深處取水樣，將水樣分成三等份，一份直接測(cè)定O2含量(A)；另兩份分別裝入不透光(甲)和透光(乙)的兩個(gè)玻璃瓶中，密閉后放回取樣處，若干小時(shí)后測(cè)定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。據(jù)此回答下列問題。
在甲、乙瓶中生產(chǎn)者呼吸作用相同且瓶中只有生產(chǎn)者的條件下，本實(shí)驗(yàn)中C與A的差值表示這段時(shí)間內(nèi)____________________________；C與B的差值表示這段時(shí)間內(nèi)________________________；A與B的差值表示這段時(shí)間內(nèi)________________________。
解析： (1)生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者的能量來自其自身光合作用所固定的太陽(yáng)能。生產(chǎn)者的能量可直接流向初級(jí)消費(fèi)者和分解者。(2)若干小時(shí)后，透光的乙瓶中的氧氣含量(C)與水樣中氧氣的初始含量(A)的差值表示這一時(shí)間段內(nèi)生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量；水樣中氧氣的初始含量(A)與不透光的甲瓶中的氧氣含量(B)的差值表示這一時(shí)間段內(nèi)生產(chǎn)者呼吸作用的耗氧量；C與B的差值表示這一時(shí)間段內(nèi)生產(chǎn)者光合作用的總產(chǎn)氧量。
答案： (1)太陽(yáng)能 初級(jí)消費(fèi)者、分解者 (2)生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量 生產(chǎn)者光合作用的總放氧量 生產(chǎn)者呼吸作用的耗氧量
模型3 半葉法——測(cè)定光合作用有機(jī)物的產(chǎn)生量
本方法又叫半葉稱重法，即檢測(cè)單位時(shí)間、單位葉面積干物質(zhì)產(chǎn)生總量，常用于大田農(nóng)作物的光合速率測(cè)定。在測(cè)定時(shí)，葉片一半遮光，一半曝光，分別測(cè)定兩半葉的干物質(zhì)重量，進(jìn)而計(jì)算葉片的真正光合速率、呼吸速率和凈光合速率。
(2021·福州市調(diào)研)某研究小組采用“半葉法”對(duì)番茄葉片的光合速率進(jìn)行測(cè)定。將對(duì)稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做處理，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠值奈镔|(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射6小時(shí)后，在A、B的對(duì)應(yīng)部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，則可計(jì)算出該葉片的光合速率，其單位是mg/(dm2·h)。請(qǐng)分析回答下列問題：
(1)MA表示6 h后葉片初始質(zhì)量－呼吸作用有機(jī)物的消耗量；MB表示6 h后____________________＋____________________－呼吸作用有機(jī)物的消耗量。
(2)若M＝MB－MA，則M表示________________________。
(3)真正光合速率的計(jì)算方法是________________________________。
(4)本方法也可用于測(cè)定葉片的呼吸速率，寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。
解析： 葉片A部分遮光，雖不能進(jìn)行光合作用，但仍可照常進(jìn)行呼吸作用。葉片B部分不做處理，既能進(jìn)行光合作用，又可以進(jìn)行呼吸作用。分析題意可知，MB表示6 h后葉片初始質(zhì)量＋光合作用有機(jī)物的總產(chǎn)量－呼吸作用有機(jī)物的消耗量，MA表示6 h后葉片初始質(zhì)量－呼吸作用有機(jī)物的消耗量，則MB－MA就是光合作用6 h有機(jī)物的總產(chǎn)量(B葉片被截取部分在6 h內(nèi)光合作用合成的有機(jī)物總量)。由此可計(jì)算真光合速率，即M值除以時(shí)間再除以面積。
答案： (1)葉片初始質(zhì)量 光合作用有機(jī)物的總產(chǎn)量 (2)B葉片被截取部分在6 h內(nèi)光合作用合成的有機(jī)物總量
(3)M值除以時(shí)間再除以面積，即M/(截取面積×?xí)r間)
(4)將從測(cè)定葉片的相對(duì)應(yīng)部分切割的等面積葉片分開，一部分立即烘干稱重，另一部分在暗中保存幾小時(shí)后再烘干稱重，根據(jù)二者干重差即可計(jì)算出葉片的呼吸速率。
模型4 葉圓片稱重法——測(cè)定有機(jī)物的變化量
本方法通過測(cè)定單位時(shí)間、單位面積葉片中淀粉的生成量，如圖所示以有機(jī)物的變化量測(cè)定光合速率(S為葉圓片面積)。
凈光合速率＝(z－y)/2S；
呼吸速率＝(x－y)/2S；
總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。
某同學(xué)欲測(cè)定植物葉片葉綠體的光合速率，做如圖所示實(shí)驗(yàn)：在葉柄基部做環(huán)剝處理(僅限制葉片有機(jī)物的輸入和輸出)，于不同時(shí)間分別在同一葉片上陸續(xù)取下面積為1 cm2的葉圓片烘干后稱其重量，測(cè)得葉片葉綠體的光合速率是(3y－2z－x)/6(g·cm－2·h－1)(不考慮取葉圓片后對(duì)葉片生理活動(dòng)的影響和溫度微小變化對(duì)葉片生理活動(dòng)的影響)M處的實(shí)驗(yàn)條件是( )
A．下午4時(shí)后在陽(yáng)光下照射3小時(shí)再遮光3小時(shí)
B．下午4時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光6小時(shí)
C．下午4時(shí)后在陽(yáng)光下照射6小時(shí)
D．下午4時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光3小時(shí)
D [依題意，光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，凈光合作用速率為(y－x)/6(g·cm－2·h－1)，還需測(cè)定呼吸速率，所以遮光3小時(shí)，呼吸速率為(y－z)/3(g·cm－2·h－1)，光合作用速率＝(y－x)/6＋(y－z)/3＝(3y－2z－x)/6(g·cm－2·h－1)。]
1．某生物科研小組，從鴨綠江的某一深度取得一桶水樣，分裝于六對(duì)黑白瓶中，剩余的水樣測(cè)得初始溶解氧的含量為10 mg/L，白瓶為透明玻璃瓶，黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶。將它們分別置于六種不同的光照條件下(a

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