總光合速率代表植物真正的光合能力,它是凈光合速率與呼吸速率之和?v觀近幾年高考試題,發(fā)現(xiàn)“總光合”與“凈光合”的判斷問題仍然倍受青睞。筆者經過匯總歸類,初步探究解題策略,希望能起到拋磚引玉的作用。
一、根據(jù)數(shù)據(jù)表格中的關鍵詞作判斷
(1)如果光合強度用葡萄糖的量表示,那么,“產生”、“合成”或“制造”葡萄糖的量是指總光合強度,而“積累”、“增加”或“凈產生”葡萄糖的量則指的是凈光合強度。
(2)如果光合強度用CO2的量表示,那么,“同化”、“固定”或“消耗”CO2的量表示的是總光合強度,而“從環(huán)境(或容器)中吸收”或“環(huán)境(或容器)中減少”CO2的量則指的是凈光合強度。
(3)如果光合強度用O2的量表示,那么“產生”或“制造”O(jiān)2的量指的是總光合強度,而“釋放至容器(或環(huán)境)中”或“容器(或環(huán)境)中增加”O(jiān)2的量則指的是凈光合強度。
例1 將狀況相同的某種綠葉分成四等組,在不同溫度下分別暗處理1h,再光照1h(光強相同),測其重量變化,得到如下表的數(shù)據(jù)。
組別
一
二
三
四
溫度/℃
27
28
29
30
暗處理后重量變化/mg
-1
-2
-3
-1
光照后與暗處理前重量變化/mg
+3
+3
+3
+1
可以得出的結論是( )
A.該植物光合作用的最適溫度約是27℃
B.該植物呼吸作用的最適溫度是29℃
C. 27~29℃下的凈光合速率相等
D. 30℃下的真正光合速率為2mg/h
解析:理解光合作用和細胞呼吸中的相關量的變化是正確解題的關鍵。由表中數(shù)據(jù)繪出曲線可知,暗處理后重量的變化表示呼吸速率,29℃暗處理1h后重量變化值最大,故B正確。1h光照后與暗處理前的重量變化表示在這2h內的重量凈變化,真正總光合速率=凈光合速率+呼吸速率。27℃、28℃、29℃、30℃總光合速率分別為5、7、9、3mg/h,因此該植物光合作用的最適溫度約為29℃。27℃、28℃、29℃、30℃凈光合速率分別為4、5、6、2mg/h。
答案:B
二、根據(jù)坐標系中曲線的起點作判斷
(1)坐標系中橫坐標是“光照強度”:若縱坐標是“光合速率(強度)”時(圖A),曲線的起點在0點,縱坐標表示的是“總光合速率”;若縱坐標是“CO2吸收速率”或“O2釋放速率”時(圖B),曲線的起點在橫坐標上(a點:光補償點,此點光合速率等于呼吸速率),縱坐標表示的是“凈光合速率”。
(2)坐標系中橫坐標是“CO2濃度”:若縱坐標是“光合速率(強度)”時(圖D),曲線的起點在橫坐標上(a點:植物進行光合作用的最低二氧化碳濃度),縱坐標表示的是總光合速率;若縱坐標是“CO2吸收速率”或“O2釋放速率”時(圖E),曲線的起點在橫坐標上(a點:二氧化碳補償點,此點光合速率等于呼吸速率),縱坐標表示的是“凈光合速率”。
(3)坐標系中橫坐標是“光照強度”或“CO2濃度”:若縱坐標出現(xiàn)負值時(圖C和圖F),縱坐標表示的是“凈光合速率”,曲線的起點在縱坐標的負軸上,其對應值表示“呼吸速率”(此點只進行呼吸作用 )。
例2 植物的光合作用受CO2濃度、光照強度和溫度的影響。右圖為在一定CO2濃度和適宜溫度條件下,測定某植物在不同光照強度下的光合作用速率。下列有關說法正確的是( )
A.在a點所示條件下,該植物細胞只進行呼吸作用,產生ATP的場所是線粒體
B.b點時該植物的實際光合作用速率為0
C.若將該植物置于c點條件下光照9小時,其余時間置于黑暗中,則每平方米葉片一晝夜中CO2的凈吸收量為15mg
D.適當提高CO2濃度,則圖中a點下移,b點左移,c點上移
解析:a點沒有光照,此時植物細胞只進行呼吸作用,產生ATP的場所是細胞質基質和線粒體;b點時光合速率等于呼吸速率,即凈光合速率為0;該葉片一晝夜中CO2的凈吸收量為10×9-5×15=15mg;適宜提高CO2濃度,光合速率增大,呼吸速率減弱,則a點上移,b點左移,c點上移。
答案:C
三、根據(jù)測定模型的實驗原理作判斷
(1)液滴移動法測定模型:密閉透光小室中放入NaHCO3緩沖液,可維持裝置中的CO2濃度;將裝置放在光照充足、溫度適宜的環(huán)境中,在植物的生長期,光合作用強度超過呼吸作用強度,表現(xiàn)為凈光合作用釋放O2,致裝置內氣體量增加,紅色液滴移動。
(2)圓片上浮法測定模型:利用減壓逐出葉圓片組織間隙中的氣體,葉片會沉于水底。由于光合作用釋放出的O2多于呼吸作用消耗的O2,葉肉細胞間隙中的O2增加,葉圓片會由原來的下沉狀態(tài)而上浮,根據(jù)上浮的快慢,即能比較光合作用的強弱。
(3)半葉法測定模型:將對稱葉片左側遮光右側曝光,并采用適當?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠种g的物質和能量的轉移。在適宜光照下照射一段時間后,從兩側截取同等面積的葉片,烘干稱重,分別記為a和b(單位:g),則b-a所代表的是總光合量。
(4)黑白瓶法測定模型:黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶,只有呼吸作用,所以呼吸作用量=黑瓶中溶解氧的變化。白瓶既能光合作用又能呼吸作用,所以凈光合作用量=白瓶中溶解氧的變化。真正光合量(總光合量)=白瓶中溶解氧的變化+黑瓶中溶解氧的變化。
例3 從沒有經過饑餓處理的植物的同一葉片上陸續(xù)取下面積、厚薄相同的葉圓片,稱其干重。假定在整個實驗過程中溫度不變,葉片內有機物不向其他部位轉移。以下分析正確的是:( )
A.三個葉圓片的質量大小關系一定是z>x>y
B.葉圓片Z在4小時內的有機物積累量為(z-x-2y)g
C.葉圓片Z在后2小時內的有機物制造量為(z+x-2y)g
D.整個實驗過程中呼吸速率可表示為(x-y)g/4h
解析:上午10時至中午12時,葉片只進行呼吸作用,有機物消耗量(呼吸量)為(x-y)g。中午12時至下午14時,葉片既進行光合作用又進行呼吸作用,有機物積累量(凈光合量)為(z-y)g,故葉圓片Z在后2小時內的有機物制造量(總光合量)=凈光合量+呼吸量=(z+x-2y)g。
答案:C
例4 一同學研究某湖泊中X深度生物光合作用和有氧呼吸時,設計了如下操作:①取三個相同的透明玻璃瓶標號a、b、c,并將a用不透光黑布包扎起來;②將a、b、c三個瓶子均在湖中X深度取滿水,并測定c瓶中水的溶氧量;③將a、b兩瓶密封后再沉入X深度水體中,24小時后取出;④測定a、b兩瓶中水的溶氧量,三個瓶子的測量結果如圖所示。關于24小時內X深度水體中生物光合作用和有氧呼吸情況的分析正確的是( )
A.光合作用產生的氧氣量為(k-w)mol/瓶
B.光合作用產生的氧氣量為(k-v)mol/瓶
C.有氧呼吸消耗的氧氣量為(k-v)mol/瓶
D.有氧呼吸消耗的氧氣量為v mol/瓶
解析:根據(jù)題意可知,c瓶中的含氧含量即為初始含氧量,a瓶包裹黑膠布則只能進行有氧呼吸,不能進行光合作用,瓶中氧氣消耗,消耗量為(w-v)mol/瓶;b瓶既進行有氧呼吸有進行光合作用,a和b兩瓶有氧呼吸強度相等,則光合作用產生氧氣量為(k-v)mol/瓶。
答案:B
鞏固練習
1 在兩個相同密閉、透明玻璃室內各放置一盆相似的甲、乙兩種植物幼苗,在充足的水分、光照和適宜的溫度等條件下,用紅外線測量儀定時測量玻璃室內的CO2含量,結果如下表(假設實驗期間光照、水分和溫度等條件恒定不變)。下列有關分析,錯誤的是( )
記錄時間(min)
0
5
10
20
25
30
35
35
40
45
甲種植物(mg/L)
150
113
83
50
48
48
48
48
48
48
乙種植物(mg/L)
150
110
75
30
18
8
8
8
8
8
A.在0~25min期間,甲和乙兩種植物光合作用強度都逐漸減少
B.在0~25min期間,CO2含量逐漸降低是有氧呼吸減弱的結果
C.在0~25min期間,影響光合作用強度的主要因素是CO2含量
D.上表數(shù)據(jù)說明,乙植物比甲植物固定CO2的能力強
答案:B
2 右圖曲線表示在適宜溫度、水分和一定的光照強度下,甲、乙兩種植物葉片的CO2凈吸收速率與CO2濃度的關系,下列說法正確的是( )
A.CO2濃度大于a時,甲才能進行光合作用
B.適當增加光照強度,a點將左移
C.CO2濃度為b時,甲、乙總光合作用強度相等
D.甲、乙光合作用強度隨CO2濃度的增大而不斷增強
答案:B
3 下面甲圖為研究光合作用的實驗裝置。用打孔器在某植物的葉片上打出多個葉圓片,再用氣泵抽出氣體直至葉片沉入水底,然后將等量的葉圓片轉至含有不同濃度的NaHCO3溶液中,給予一定的光照,測量每個培養(yǎng)皿中葉圓片上浮至液面所用的平均時間(見圖乙),以研究光合作用速率與NaHCO3溶液濃度的關系。有關分析正確的是( )
A.在ab段,隨著NaHCO3溶液濃度的增加,光合作用速率逐漸減小
B.在bc段,單獨增加光照或溫度或NaHCO3溶液濃度,都可以縮短葉圓片上浮的時間
C.在c點以后,因NaHCO3溶液濃度過高,使葉肉細胞失水而導致代謝水平下降
D.因配制的NaHCO3溶液中不含氧氣,所以整個實驗過程中葉圓片不能進行呼吸作用
答案:C
作者簡介:周偉,生物奧賽主教練。主要從事生物教學與奧賽培訓研究,近年來在《生物學教學》、《中學生物教學》、《吉首大學學報》、《新高考》、《考試報》、《素質教育報》、《中學生理化報》、《中學生學習報》、《當代中學生報》等報刊上發(fā)表文逾100篇。
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