一轮复习人教版影响光合作用的因素及应用课件（104张）天津版

第4课影响光合作用的因素及应用主干知识·多维自查一、影响光合作用强度的环境因素及实验探究1.光合作用强度:(1)概念:是指植物在_________内通过光合作用_______________。(2)表示方法:①单位时间内光合作用制造的_______的量。②单位时间内光合作用利用_____的量。③单位时间内光合作用产生___的量。单位时间制造糖类的数量有机物CO2O22.影响光合作用强度的因素的依据:依据光合作用的反应式______________________原料水土壤含水量CO2CO2浓度、叶片_____________等主要场所叶绿体无机营养、病虫害等通过影响叶绿体的形成和结构进而影响光合作用条件温度___活性光能光质、_________、光照时间等CO2+H2O(CH2O)+O2气孔开闭情况酶光照强度3.影响光合作用的因素的分析:(1)内部因素:植物自身的遗传特性(如阳生植物/阴生植物)、叶龄、叶绿素含量、酶的数量、叶面积指数等。(2)探究__________________对光合作用的强度的影响。①实验原理。抽去圆形小叶片中的气体后,叶片下沉至装置底部,光照下叶片_____________________,充满细胞间隙,叶片又会_____。环境因素(光照强度)进行光合作用产生氧气上浮②实验装置分析:a.自变量的设置:_________是自变量,通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。b.中间盛水的玻璃柱的作用:吸收灯光的热量,避免_____对烧杯内水温产生影响。c.因变量是_____________,可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量。光照强度光照光合作用强度③实验结果分析。a.在黑暗情况下,植物叶片只进行_________,吸收氧气,产生的二氧化碳较易溶于水,所以叶片沉在水底。细胞生理状态如图1:细胞呼吸b.在弱光下,此时的光合作用小于或等于细胞呼吸,叶片中仍然没有足够的_____,叶片仍然沉在水底。细胞生理状态如图2、图3:氧气c.在中、强光下,光合作用大于细胞呼吸,叶片中会有足够的_____产生,从而充满了细胞间隙并释放到外界一部分,使叶片浮起来。细胞生理状态如图4:氧气【思考辨析】1.对探究光照强度对光合作用强度影响的实验改变条件后,能得出其真正光合速率。 ()分析:原实验条件下能测量出其净光合作用速率,仅将光照条件改为黑暗后,可测量出呼吸速率,将两者相加即得其真正光合速率。2.在探究光照强度对光合作用强度的影响中,增加光照强度或温度,都能明显缩短圆形小叶片上浮至液面所用的时间。 ()分析:达到光饱和点后,增加光照强度不会缩短圆形小叶片上浮至液面所用的时间。提高温度,可能会增加圆形小叶片上浮至液面所用的时间。√×3.温度越高,酶活性越高,光合作用强度越大。 ()分析:温度通过影响酶的活性影响光合作用强度,温度过高酶失活,光合作用强度降低甚至会丧失。×二、光合作用与细胞呼吸的关系1.光合作用与有氧呼吸的区别和联系:项目光合作用有氧呼吸发生范围含叶绿体的植物细胞、蓝细菌等___________发生条件在___下进行时刻进行实质合成有机物、储存能量_____________________,供细胞利用所有活细胞光分解有机物、释放能量2.光合作用与有氧呼吸中有关的NADPH、NADH、ATP的来源与去路:项目来源去路NADPH光合作用光反应中H2O的光解为暗反应阶段中___的还原供氢、供能NADH([H])有氧呼吸有氧呼吸_________阶段的物质分解用于第三阶段_____的合成ATP光合作用_______阶段主要用于_______阶段C3的还原有氧呼吸有氧呼吸的各阶段均可产生,来自有机物的氧化分解作为能量“货币”用于各项生命活动(暗反应除外)C3第一、二H2O光反应暗反应【思考辨析】1.不同植物的真正光合速率不相同,那么净光合速率可能相同。 ()分析:植物的净光合速率=真正光合速率-呼吸速率,比如A植物真正光合速率为6,呼吸速率为3,净光合速率为3;B植物真正光合速率为8,呼吸速率为5,净光合速率也为3。2.一天中植物有机物积累量最多的是正午光照最强时。 ()分析:正午光照最强光合速率最快,下午光合速率大于呼吸速率,有机物仍旧积累,有机物积累最多应该在下午光合速率与呼吸速率相等时。√×3.某光照强度下,有机物的积累量与有机物的消耗量相等,该植物在此光照条件下重量不增加。 ()分析:有机物的积累量为净光合作用,该光照条件下植物净光合作用大于0,因此植物的重量增加。×高频考点·通法悟道★考点1探究影响光合作用强度的因素的实验分析【核心·归纳与整合】1.影响光合作用的因素实验步骤模型举例:2.影响光合作用强度的因素实验数据记录表格样例:(1)光照强度影响光合作用强度的实验数据记录表格:光源(100W)距离叶圆片上浮所需的时间/min第1片第2片第3片第4片第5片平均值10cm

20cm

30cm

(2)CO2浓度影响光合作用强度的实验数据记录表格:CO2浓度叶圆片上浮所需的时间/min第1片第2片第3片第4片第5片平均值蒸馏水

2%NaHCO3

2%NaHCO3+吹气

(3)不同光质影响光合作用强度的实验数据记录表格:光源(100W)光质叶圆片上浮所需的时间/min第1片第2片第3片第4片第5片平均值白光

蓝光

红光

绿光

3.影响光合作用强度的因素实验设计的注意事项:(1)打孔时注意避开主叶脉,因为叶脉中没有叶绿体,而且会延长叶圆片上浮的时间,影响实验结果的准确性。(2)给叶片抽气不能抽太多次,易损伤叶片。(3)叶片放进烧杯不能有重叠。(4)实验时间不宜过长,否则易受细胞呼吸干扰,计数5片叶子上浮即可。4.探究影响光合作用强度的因素实验设计:

【高考警示钟】实验装置中的“用”与“不用”(1)所用光源产生热量不应对实验产生影响,可选用冷光源,或在光源和烧杯之间添加盛水玻璃柱。(2)不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验,而应该用一系列装置进行相互对照。【典题·剖析与精练】【典题示范】取生长旺盛的绿叶,用直径为1cm的打孔器打出小圆片若干(注意避开大叶脉),抽出小叶圆片内的气体,并在黑暗处用清水处理使小叶圆片细胞间隙充满水,然后平均分装到盛有等量的不同浓度的富含CO2溶液的小烧杯中,置于光照强度和温度恒定且适宜的条件下,测得各组小叶圆片上浮至液面所需平均时间,将记录结果绘制成曲线如图1。(1)该实验的目的是____________________________。

(2)与a浓度相比,b浓度时小叶圆片叶肉细胞的类囊体薄膜上NADPH的生成速率____________(填“快”“相等”或“慢”),此时小叶圆片的叶肉细胞中能产生ATP的细胞器有_____________________________。

(3)另取若干相同的小叶圆片分别置于温度保持相同且适宜,溶液CO2浓度为a的小烧杯中,选用40W的台灯作为光源,通过改变光源与小烧杯之间的距离进行实验,根据实验结果绘制成图2曲线(X1>0,X是光源与小烧杯的距离)。限制AB段净光合速率的主要外界因素是____________,C点的含义是__________________。

【解析】(1)据题可知实验的自变量是CO2浓度,因变量是净光合作用速率,测量的指标是小叶圆片上浮所需要的时间,所以探究的是CO2浓度对光合作用速率的影响。(2)据图1分析,bCO2浓度高于aCO2浓度,CO2浓度增加能促进光合作用速率的提高,单位时间内产生的氧气量增加,因此小叶圆片上浮时间较短,叶肉细胞的类囊体薄膜上NADPH的生成速率快,此时小叶圆片光合作用与细胞呼吸同时进行,二者都可以产生ATP,所以产生ATP的细胞器有叶绿体和线粒体。(3)该实验探究的是光照强度对光合作用速率的影响,根据图示结果可知AB段的净光合作用速率并没有随着光照强度的减小而下降,因此此时限制光合作用速率的因素不是光照强度,而是光照强度以外的其他因素,主要是CO2浓度等,图中C点时氧气的释放速率为0,即净光合作用速率为0,即叶圆片光合作用速率等于细胞呼吸速率。答案:(1)探究CO2浓度对光合作用速率的影响(2)快叶绿体、线粒体(3)CO2浓度小叶圆片光合作用速率等于细胞呼吸速率(净光合作用速率为零)【解析】选D。ab段,随着水温的增加,叶圆片上浮需要的时间缩短,说明氧气产生速率加快,净光合速率逐渐增大,A错误;根据A项分析可知,上浮至液面的时间可反映净光合速率的相对大小,而真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,由于温度变化也会影响呼吸酶的活性,所以叶片真正光合作用的最适温度不一定位于bc段,B错误;不同温度条件下的实验组中含有等浓度的NaHCO3溶液,所以在cd段不是NaHCO3浓度下降、CO2减少导致上浮时间延长,而是温度过高,导致光合作用酶活性降低,使叶圆片上浮需要的时间延长,C错误;根据叶圆片上浮的原理可知,叶圆片上浮至液面的时间可反映净光合速率的相对大小,D正确。2.光抑制指的是光能超过光合系统所能利用的数量时,光合功能下降的现象,光抑制不一定是光合系统被破坏的结果,是植物本身的保护性反应。在自然条件下,晴天中午植物上层叶片常常发生光抑制,当强光和其他环境胁迫因素如低温、高温和干旱等同时存在时,光抑制加剧,即使在低光强下也会发生。为了探究强光和其他环境胁迫因素对植物光合速率的影响,某同学设计了如下实验:①取外形正常、生长旺盛的绿叶若干,在绿叶上避开大型叶脉用打孔器打出直径为1cm的小圆形叶片50片。②取9只小烧杯,编号A、B、C…H、I,分别倒入富含CO2的清水。③用适当方法使小圆形叶片内部的气体全部逸出,放入黑暗处盛有蒸馏水的烧杯中待用,此时叶片全部沉在水底。④分别在相同距离内对这9只小烧杯给予不同温度和光照处理;⑤观察并记录同一时间内各小烧杯中小圆片浮起的数量。如表所示:分组温度光照小圆片上浮数量A10℃50W3B10℃150W2C10℃250W1D30℃50W8E30℃150W5F30℃250W4G50℃50W0H50℃150W0I50℃250W0(1)若小圆形叶片取自大叶脉处,则所测得的光合作用强度会较当前值偏________________(填“高”或“低”)。

(2)实验中光照强度也是自变量之一,但实验室只有一种300W的灯泡,可以通过改变____________达到目的。

(3)通过对比____________组可以得出强光下低温增加了光抑制,从结果分析得出低温下植物的光饱和点相对于常温____________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(4)由表中数据发现,当温度为50℃时小圆片上浮数量为零,分析原因可能为____________。

(5)为了进一步确定光抑制现象发生过程中有没有使叶绿素破坏,可以取____________(选两组)叶片等量进行色素提取和分离实验,观察第__________条带颜色的深浅。

【解析】(1)叶脉上没有叶绿体,所以若小圆形叶片取自大叶脉处,则所测得的光合作用强度会较当前值偏低。(2)灯泡功率相同,但可改变灯泡与烧杯之间的距离,也能获得不同的光照。(3)由表可知,对比C组和F组,可得强光下低温增加了光抑制;低温条件下,光合作用有关的酶活性较低,由表中结果也可知,低温下植物的光饱和点相对于常温减小。(4)50℃条件下,光照强度无论怎么改变,都没有叶圆片的上浮,很可能原因是温度太高,与光合作用有关的酶变性失活。(5)比较D和F发现,相同温度条件下,F组光照强度越强,光合速率越低,光抑制作用明显,可以取这两组叶片进行色素提取和分离实验,通过观察第三、四条带颜色的深浅来确定叶绿素是否被破坏。答案:(1)低(2)距离(3)C和F减小(4)酶变性失活(5)D和F三、四【加固训练·拔高】某校学生为探究“环境因素对植物光合作用强度的影响”,设计如下实验过程:Ⅰ.取生长旺盛的绿叶,用直径为1cm的打孔器打出小圆形叶片40片。(注意避开大的叶脉)Ⅱ.用适当的实验方法将小圆形叶片内部的气体全部抽出,并放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。这样的叶片因为细胞间隙充满水,所以全部沉入水底。Ⅲ.进行如图所示操作:请回答:(1)本实验的目的是探究____________、____________对光合作用强度的影响。(2)图中的装置中,叶片最先浮起来的是____________组。(3)B组和C组能不能作为一组对照实验?____________。原因是____________。(4)B组和D组相比,自变量是________________________。

【解析】实验中小圆形叶片进行光合作用产生氧气导致叶片密度减小,因而上浮,光合作用越强则单位时间内上浮的叶片数越多。(1)比较A、B或C、D两组,温度相同,自变量是光照有无;对比B、D两组,自变量是温度,所以本实验的目的是探究光照强度、温度对光合作用强度的影响。(2)A、C两组无光照不进行光合作用,叶片不上浮;B、D两组光照强度相同,但B组温度更适于光合作用,所以B组叶片最先浮起来。(3)对照实验应遵循单一变量原则,B、C两组的光照情况和温度都不同,不能作为对照实验进行比较。(4)B、D两组光照强度相同,温度不同,故自变量是温度。答案:(1)光照强度温度(2)B

(3)不能两组光照和温度都不同(4)温度★考点2影响光合作用因素的分析、应用【核心·归纳与整合】一、单因子因素对光合作用的影响1.光质(不同波长的可见光):色素吸收可见光中的红光和蓝紫光最多,吸收绿光最少。2.光照强度:(1)原理分析:光照强度影响光合速率的原理是通过影响光反应阶段,制约ATP和NADPH的产生,进而制约暗反应阶段。(2)曲线分析:光照强度对光合作用的影响如图,图中所示O点为原点、A点位于纵坐标上,B和C点位于横坐标上,S1、S2、S3代表面积。①指出A、B、C点的含义:A:仅存在细胞呼吸,代表呼吸速率。B:光合速率=呼吸速率,此时的光照强度称为光补偿点。C:光合作用达到最强时所需的最低的光强度,称为光饱和点。②在图中如何表示净光合速率和真正光合速率?真正光合速率=净光合速率+呼吸速率③在图中如何表示呼吸消耗量、净积累量和真正光合作用的量?呼吸消耗量:S1+S3;净积累量:S2-S1;真正光合作用的量:S2+S3。④在光饱和点之前和之后,限制光合作用的主要因素分别是什么?光饱和点之前主要限制因素:光照强度,限制光反应;光饱和点之后主要限制因素:CO2和酶,限制暗反应。⑤当改变温度或改变CO2浓度后,曲线会发生什么变化?项目改变温度改变CO2浓度降低光补偿点左移(减小)。光饱和点左移(减小),且达到饱和点时的光合速率也下降。如图1光补偿点右移(增大)。光饱和点左移(减小),且达到饱和点时的光合速率也下降。如图2提高光补偿点右移(增大)。光饱和点右移(增大),且达到饱和点时的光合速率也增大。如图1光补偿点左移(减小)。光饱和点右移(增大),且达到饱和点时的光合速率也增大。如图2⑥如果图中曲线表示的是阳生植物,那么阴生植物的曲线应当怎样?阳生植物:也称“阳性植物”,在强光环境中生长发育健壮,在阴蔽和弱光条件下生长发育不良。阴生植物:也称“阴性植物”,是指在较弱的光照条件下能够生长良好的植物。但并不是阴生植物对光照强度的要求越弱越好,而是必须达到阴生植物的光补偿点,植物才能正常生长。总结:阴生植物的光补偿点、光饱和点<阳生植物(3)应用:控制好光照强度。措施:①大棚种植阴雨天应补充光照,把光强控制在光饱和点,至少要在光补偿点之上;②根据阳生植物和阴生植物对光照的不同要求,控制光照强弱。如间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的搭配等。

③农作物间距合理,即合理密植。(4)光照的间接影响。

①叶绿体发育和叶绿素合成的必要条件;

②影响气孔开闭。2浓度:(1)原理分析:CO2浓度影响光合作用的原理是通过影响暗反应阶段,制约C3生成。(2)曲线分析:①O、A、B三点的含义。O点:仅存在细胞呼吸,代表呼吸速率;A点:光合速率=呼吸速率,称为CO2补偿点;A点之前:光合速率<呼吸速率;A点之后:光合速率>呼吸速率;B点:光合速率达到最大值时,所需的最低CO2浓度称为CO2饱和点;B点之前限制因素:CO2浓度(影响暗反应);B点之后限制因素:光照强度(影响光反应)及温度(影响酶活性)。②当改变温度或改变光照强度后,曲线会发生什么变化?温度上升:补偿点右移,饱和点右移;温度下降:补偿点左移,饱和点左移。光照增强:补偿点左移,饱和点右移;光照减弱:补偿点右移,饱和点左移。(3)应用:在生产上提高CO2的浓度。①大田措施——通风透光(正其行、通其风);②温室措施——施用气体肥,提高CO2浓度;③农田施用农家肥料,可以使土壤中微生物的数量增多,活动增强,分解有机物,放出CO2;④植物的秸秆通过深耕埋于地下,可以通过微生物的分解作用产生CO2。4.温度:(1)原理分析:光合作用是在酶的催化下进行的,温度直接影响酶的活性(主要是制约暗反应)。一般植物在10~35℃下正常进行光合作用。(2)曲线分析:①AB段:在B点之前,随着温度升高,光合速率增大;②B点:酶的最适温度,光合速率最大;③BC段:随着温度升高,酶的活性下降,光合速率减小,50℃左右光合速率几乎为零。(3)应用:温室栽培植物时,白天调到光合作用最适温度,以提高光合速率;晚上适当降低温室内温度,以降低细胞呼吸速率,提高植物有机物的积累量。5.矿质元素:(1)原理分析:矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分,缺乏会影响光合作用的进行。N:酶、NADPH和ATP的重要组分;P:NADPH和ATP的重要组分;维持叶绿体正常结构和功能;K:促进光合产物向贮藏器官运输;Mg:叶绿素的重要组分。(2)曲线分析:在一定浓度范围内,增大必需矿质元素的供应,可提高光合作用强度;但当超过一定浓度后,会因土壤溶液浓度过高,植物发生渗透失水而导致植物光合作用强度下降。(3)应用:合理施肥——少肥高效。根据不同作物的经济器官不同,不同矿质元素的生理作用不同、不同地块的肥力条件不同等进行合理施肥。6.绿叶的叶面积指数:(1)原理分析:叶面积指数=叶片总面积/土地面积。通过影响光合作用强度及细胞呼吸强度来影响干物质的积累,图中阴影部分面积即干物质的积累量。(2)曲线分析。①OB段,随叶面积指数的不断增大,进行光合作用的叶片面积也在增加,总光合作用速率增加;②BA段,随叶面积指数的不断增大,叶片重叠较严重,进行光合作用的叶片面积基本不再增加,总光合作用速率几乎不增加;③OA段,随叶面积指数的增大,进行细胞呼吸的叶片面积增加,总呼吸速率增加。(3)应用:适当间苗,合理密植,适当修剪,避免徒长。7.水分:(1)原理分析。①水分既是光合作用的原料,又是化学反应的介质。②水分是植物蒸腾作用的对象。缺水→气孔关闭→CO2进入受阻→间接影响光合作用。(2)应用:合理灌溉——适时、适量;少水高效。二、多因素对光合作用的影响1.曲线分析:(1)P点前,限制光合速率的因素为横坐标所表示的因素,随该因素的不断加强,光合速率不断提高。(2)当到Q点时,横坐标所表示的因素不再是限制光合速率的因素,要想继续提高光合速率,可适当改变图示中的其他因素。(3)PQ间的主要因素有两个:一是横坐标表示的因素,二是多条曲线上标注的因素。2.应用:温室栽培时,在一定光照强度下,白天可适当提高温度,增加光合酶的活性,提高光合速率;也可同时适当补充CO2,进一步提高光合速率;当温度适宜时,可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率。【高考警示钟】影响光合作用因素的“是”与“不是”(1)题目中的因素仅是考虑一种因素的影响(单一变量),实际中是多因素共同影响。(2)外界因素影响时,仅是考虑短时间内的影响,而实际中影响因素可能持续作用于生物体。【典题·剖析与精练】【典题示范】科研人员用光合速率测定仪测定小麦上层叶片一天中的净光合速率变化,结果如图。回答下列问题:(1)植物叶片的净光合速率可用________________表示。若要测定某一时间段的真正光合速率,应如何处理______________________。

(2)中午时,叶片的净光合速率下降,最可能的原因是______________________________________________________________。

一天内,光照强度的变化主要通过影响光合作用的____________________阶段进而影响光合速率。

(3)检测发现,相同条件下,小麦上层叶片的光合速率大于底层叶片,可能的原因有两个,一是________________________________,二是下层叶片为老叶,光合色素含量较低。请设计实验对第二种可能性进行验证(简要写出实验思路):______________________________________________________________。

【解析】(1)植物叶片的净光合速率可用单位时间内单位面积叶片CO2吸收量(或O2释放量)表示。真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,因此若要测定某一时间段的真正光合速率,需要测定净光合速率和呼吸速率,那么在光照条件下可以测得净光合速率,而呼吸速率需要在黑暗条件下进行,二者相加可得到真正光合速率。(2)中午时,由于温度过高,导致小麦失水过多,引起叶片部分气孔关闭,二氧化碳的吸收量减少,光合速率下降。光合作用过程中光反应需要在有光的条件下进行,因此一天内,光照强度的变化主要通过影响光合作用的光反应阶段进而影响光合速率。(3)根据题意,相同条件下,小麦上层叶片的光合速率大于底层叶片,一是由于小麦上层叶片光照充足,下层叶片光照弱,通过光照强度影响光反应,进而影响光合速率;二是下层叶片为老叶,光合色素含量较低。根据题意,该实验的目的是验证光合色素含量影响上下层叶片的光合速率,因此实验的自变量是上层叶片和下层叶片的不同,因变量为叶片中色素含量的不同,依据色素易溶于有机溶剂可以提取色素,利用不同色素在层析液中的溶解度不同可以分离色素,因此实验设计思路为:分别取等量下层叶片和上层叶片,用无水乙醇提取色素,用纸层析法分离色素,观察滤纸条上色素带的宽窄。答案:(1)单位时间内单位面积叶片CO2吸收量(或O2释放量)光照条件下测得净光合速率,黑暗条件下测得呼吸速率,二者相加可得到真正光合速率(2)温度过高时,小麦失水过多导致叶片部分气孔关闭,二氧化碳的吸收量减少,光合速率下降光反应(3)小麦上层叶片光照充足,下层叶片光照弱分别取等量下层叶和上层叶,用无水乙醇提取色素,用纸层析法分离色素,观察滤纸条上色素带的宽窄【对点训练】1.下列为有关环境因素对植物光合作用影响的关系图,有关描述错误的是(

)A.图1中,若光照强度适当增强,可使a点左移,b点右移B.图2中,若CO2浓度适当增大,可使a点左移,b点右移C.图3中,与b点相比,a点时叶绿体中C3含量相对较少D.图4中,当温度高于25℃时,光合作用积累的有机物的量增加【解析】选C。a为CO2补偿点,b为CO2饱和点,若光照强度适当增强,则光合作用强度也随之增强,所以a点左移,b点右移,A正确;a为光补偿点,b为光饱和点,若CO2浓度适当增大,则光合作用强度也随之增强,则a点左移,b点右移,B正确;在光照未达饱和时,限制光合作用的主要因素是光照强度,由于a点CO2浓度比b点高,所以a点与b点相比,a点时叶绿体中C3含量相对较多,C错误;当温度高于25℃时,净光合速率大于0,光合作用积累的有机物的量增加,D正确。2.如图是研究光照强度和CO2浓度对某水稻光合作用强度影响的实验结果,据图分析并回答下列问题:(lx:勒克斯,光照强度的单位)(1)水稻光合作用暗反应发生的场所是____________。

(2)n点该水稻____________(填“进行”或“不进行”)光合作用。

(3)图中nb段影响光合作用的主要限制因素是__________________。

(4)若将该水稻放置于a点条件下9小时,再移入b点条件下____________小时,理论上,实验前后植物中的有机物含量不变。

(5)在一定条件下进行正常光合作用的水稻叶片,叶绿体中C3的含量相对稳定,若在图中c点时突然停止光照,则短时间内叶绿体中C3的含量变化是________(填“上升”“下降”或“不变”)。

【解析】(1)二氧化碳参与光合作用的暗反应阶段,反应的场所是叶绿体基质。(2)图中n点,水稻进行光合作用和细胞呼吸,并且两者强度相等。(3)图中nb段曲线处于上升阶段,此时限制光合作用的环境因素主要是二氧化碳浓度,bd段已经达到二氧化碳饱和点,此时影响光合作用的主要限制因素是光照强度等。(4)将该水稻放置于a点条件下9小时,植物只进行呼吸作用,有机物的消耗量为20×9=180,b点条件下净光合速率为60,所以放置在b点条件下3小时,实验前后植物中的有机物含量不变。(5)根据光合作用反应过程,若在图中c点时突然停止光照,光反应产生的[H]和ATP的量减少,则三碳化合物的还原受阻,消耗量减少,但是二氧化碳的固定过程未变,则最终C3的含量上升。答案:(1)叶绿体基质(2)进行(3)CO2浓度(4)3

(5)上升3.图1表示该植物固定和还原CO2的过程,图2是外界环境因素对光合作用速率的影响。请据图回答:(1)从图2中可以看出,除了光照强度外影响光合速率的因素还有________________。当图2中的乙图中C点对应的光照强度突然变为D点对应的光照强度,则图1中的物质A在短时间会____________(填“增加”或“减少”),原因是_________________________________________。

(2)如果将某植物在缺乏镁元素的土壤中栽种,____________合成不足,会直接影响图1中的物质____________(填“A”“B”或“C”)的生成。

(3)使用农家肥或合理控制作物的种植密度可以提高产量,请结合图2中的甲图进行解释:___________________________________________________________。

(4)如果30℃是某作物的光合作用的最适温度,则该植株在30℃____________(填“一定”或“不一定”)生长最快,理由是______________________________________________________。

【解析】(1)从图2中可以看出,影响光合速率的因素除光照强度外,还有CO2浓度和温度。物质A为五碳化合物(C5),当图2中的乙图中C点对应的光照强度突然变为D点对应的光照强度时,光照强度突然增强,光反应加快,NADPH和ATP的合成速率加快,在短时间内C3的还原加快,C5的生成速率加快,C5的消耗速率基本不变,所以短时间内C5会增加。(2)叶绿素合成需要镁元素,如果将某植物在缺乏镁元素的土壤中栽种,叶绿素的合成减少,叶绿素在光反应过程中能吸收并转化光能,直接影响图1中ATP和物质C(NADPH)的生成。(3)从图2中的甲图可以看出,两条曲线的差异是由CO2浓度不同引起的,在一定范围内提高CO2的浓度可以提高光合速率。农家肥中的有机物可以被微生物分解产生CO2从而被植株所利用,合理密植可以保持良好的通风状况,增加农田中的CO2浓度。(4)如果30℃是某作物的光合作用的最适温度,由于植物生长速率与净光合速率大小有关,图2乙图中因不能确定30℃时的呼吸速率而不能确定净光合速率是否最大,因此该植株在30℃不一定生长最快。答案:(1)温度、CO2浓度增加光照强度突然增强,光反应加快,NADPH和ATP的合成速率加快,在短时间内C3的还原加快,C5的生成速率加快,C5的消耗速率基本不变,所以短时间内C5会增加(2)叶绿素C

(3)在一定范围内提高CO2的浓度会提高光合作用的速率,使用农家肥和合理控制种植密度可以增加CO2的浓度(4)不一定植物生长速率与净光合速率大小有关,从图2乙中不能确定30℃时净光合速率是否最大高考集训·命题前瞻【考题体验·悟透】1.(2022·全国乙卷)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中,在适宜且恒定的温度和光照条件下培养,发现容器内CO2含量初期逐渐降低,之后保持相对稳定。关于这一实验现象,下列解释合理的是 (

)A.初期光合速率逐渐升高,之后光合速率等于呼吸速率B.初期光合速率和呼吸速率均降低,之后呼吸速率保持稳定C.初期呼吸速率大于光合速率,之后呼吸速率等于光合速率D.初期光合速率大于呼吸速率,之后光合速率等于呼吸速率【解析】选D。本题通过对实验现象的分析考查光合作用与细胞呼吸的关系。据“一株生长正常的小麦置于密闭容器中,在适宜且恒定的温度和光照条件下培养,发现容器内CO2含量初期逐渐降低”推知,初期光合作用利用的CO2量大于细胞呼吸产生的CO2量,即初期光合速率大于呼吸速率;再据“之后保持相对稳定”推知,此时光合作用利用的CO2量等于细胞呼吸产生的CO2量,即之后光合速率等于呼吸速率。因此,D项正确。2.(2021·北京等级考)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后,测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率,结果如图。由图不能得出的结论是 (

)A.两组植株的CO2吸收速率最大值接近B.35℃时两组植株的真正(总)光合速率相等C.50℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能植株表现出对高温环境的适应性【解析】选B。由图可知,CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致,都接近3mmol·cm-2·s-1,A正确;CO2吸收速率代表净光合速率,而总光合速率=净光合速率+呼吸速率。由图可知35℃时两组植株的净光合速率相等,但呼吸速率未知,故35℃时两组植株的真正(总)光合速率无法比较,B错误;由图可知,50℃时HT植株的净光合速率大于零,说明能积累有机物,而CT植株的净光合速率不大于零,说明不能积累有机物,C正确;由图可知,在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零,能积累有机物进行生长发育,体现了HT植株对高温环境较适应,D正确。3.(2021·辽宁选择考)植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统,常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是(

)A.可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度B.应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同C.合理控制昼夜温差有利于提高作物产量D.适时通风可提高生产系统内的CO2浓度【解析】选B。不同植物对光的波长和光照强度的需求不同,可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度,A正确;为保证植物的根能够正常吸收水分,该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度,B错误;适当提高白天的温度可以促进光合作用的进行,让植物合成更多的有机物,而夜晚适当降温则可以抑制其呼吸作用,使其少分解有机物,故合理控制昼夜温差有利于提高作物产量,C正确;适时通风可提高生产系统内的CO2浓度,进而提高光合作用的速率,D正确。4.(经典考题)如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率,下列假设条件中能使图中结果成立的是 (

)A.横坐标是CO2浓度,甲表示较高温度,乙表示较低温度B.横坐标是温度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度C.横坐标是光波长,甲表示较高温度,乙表示较低温度D.横坐标是光照强度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度【解析】选D。若横坐标是CO2浓度,较高温度下,呼吸速率高,较低温度下,呼吸速率低,与图中甲乙曲线不符,A错误;若横坐标是温度,则随着温度的升高光合速率与呼吸速率都会表现为先升高后降低的趋势,B错误;若横坐标是光波长,则净光合速率曲线的变化趋势为先升高后降低,与图中甲乙曲线变化不符,C错误;若横坐标是光照强度,较高浓度的CO2有利于光合作用的进行,因此甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度,D正确。5.(2020·海南等级考)在晴朗无云的夏日,某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化,结果如图。回答下列问题。(1)据图分析,与10时相比,7时蔬菜的光合作用强度低,此时,主要的外界限制因素是________;从10时到12时,该蔬菜的光合作用强度______________________。

(2)为探究如何提高该蔬菜光合作用强度,小组成员将菜地分成A、B两块,10~14时在A菜地上方遮阳,B菜地不遮阳,其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高,主要原因是_______________________________。

(3)小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖,测得棚内温度比B菜地高,一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比,C菜地蔬菜产量低,从光合作用和呼吸作用(细胞呼吸)的原理分析,原因是____________________________________________。

【解析】(1)光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加,与10时相比,7时光照强度弱,此时影响光合作用的主要因素是光照强度强度,10时到12时,光合作用强度降低。(2)由于B菜地不遮阳、A菜地上方遮阳,光合作用强度在一定范围内随光照强度的增加而增加,光照强度持续增加同时温度上升,导致部分气孔关闭,植物从外界吸收二氧化碳受阻,植物暗反应受到限制,结果使B菜地蔬菜光合作用强度降低,这是A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高的主要原因。(3)由于C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖,当温度升高后,与光合作用有关的酶会由于温度过高而活性降低,光合作用强度降低,呼吸作用有关酶的最适温度高于光合作用有关酶的最适温度,呼吸速率上升,最终导致净光合速率降低,所以蔬菜的有机物积累减少,产量降低,即C菜地蔬菜产量低于B菜地。答案:(1)光照强度降低(2)B菜地光照强度过高,导致蔬菜气孔关闭,二氧化碳吸收受阻,光合作用强度降低(3)C菜地温度上升,光合作用有关酶活性下降,呼吸作用有关酶活性增加,C菜地净光合作用强度降低,产量下降,因此C菜地蔬菜产量低于B菜地【金榜原创·预测】【命题·新情境】探究盐胁迫下银杏光合作用的机理我国北方地区的土壤盐渍化比较严重,加上北方地区冬季寒冷,需要大量的融雪剂确保道路的通畅。目前常用盐作为融雪剂,在一定程度上增加了土壤的盐渍化程度。因此,研究盐胁迫下银杏的生长机理,对北方地区进一步增加银杏树的种植面积具有重要意义。研究