Question

【題目】溫度對植物光合作用的不利影響包括低溫和高溫，低溫又可分為冷害和凍害兩種。冷害通常是指在1℃~12℃以下植物所遭受的危害；凍害是指溫度在0以下，引起細(xì)胞結(jié)冰而使植物受到傷害。大豆植株光合作用，呼吸作用與溫度的關(guān)系如圖，A~D點(diǎn)分別表示曲線中不同的交點(diǎn)。回答下列問題。

（1）凈光合速率是指____________________。圖中A點(diǎn)和____點(diǎn)對應(yīng)，在0~25℃范圍內(nèi)，光合速率明顯比呼吸速率升高得快，說明____________________。

（2）在0~10℃，大豆植株的光合速率明顯下降，可能原因是（______）。

A．低溫引起葉片的部分氣孔關(guān)閉，造成二氧化碳供應(yīng)不足

B．低溫降低酶的活性，使二氧化碳的固定和還原速率顯著下降

C．暗反應(yīng)過程受阻，不能為光反應(yīng)及時供應(yīng)原料，阻礙了光反應(yīng)進(jìn)行

D．低溫環(huán)境使植物接收更多光能維持體溫，光合作用利用的光能減少

E．光合產(chǎn)物運(yùn)輸速率下降，致使在葉肉細(xì)胞積累，反過來抑制光合作用

F．低溫使細(xì)胞質(zhì)流動性減弱，不利于葉綠體調(diào)整方向充分接受光照

G．低溫降低了生物膜的流動性，影響物質(zhì)運(yùn)輸使光合作用減弱

（3）當(dāng)溫度高于30℃時，大豆植株光合速率隨溫度升高明顯下降的主要原因是_________________（至少答出兩點(diǎn)）。

（4）在其他條件適宜情況下，探究適合大豆植株生長的最適溫度。請簡要寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路和預(yù)期結(jié)果__________________。

Answer 1

【答案】單位時間內(nèi)綠色植物有機(jī)物的積累量（或單位時間內(nèi)光合作用成有機(jī)物的量與呼吸作用消耗有機(jī)物的量之差） B 此溫度范圍內(nèi)隨溫度的升高，光合作用酶的活性比呼吸作用酶的活性增加的更快、活性更高，對光合作用的影響更大 ABCEFG 高溫引起催化暗反應(yīng)的酶鈍化，甚至變性破壞；高溫下蒸騰速率增高，導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，使CO2供應(yīng)不足；高溫導(dǎo)致葉綠體結(jié)構(gòu)變化，甚至受損等 實(shí)驗(yàn)思路：取生長狀況相同的健壯大豆植株若干，均分成5~6個實(shí)驗(yàn)組，分別置于20℃~30℃范圍內(nèi)的一系列溫度梯度下、其他條件適宜的環(huán)境中培養(yǎng)，測量不同溫度下的CO2吸收量（或干物質(zhì)的增加量），根據(jù)測量結(jié)果判斷最適溫度所在的溫度區(qū)間，然后縮小度梯度范圖繼續(xù)重復(fù)實(shí)驗(yàn)

預(yù)期結(jié)果：測得CO2吸收量最高值對應(yīng)的溫度即為適合大豆植株生長的最適溫度

【解析】

凈光合速率是指植物單位時間內(nèi)有機(jī)物的積累量，凈光合速率=真光合速率-呼吸速率，一般植物的真光合速率與呼吸速率相等時，植物達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn)，即凈光合速率為零。影響光合速率的環(huán)境因素主要有光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度、溫度、水和礦質(zhì)元素等，影響光合作用的內(nèi)在因素主要有與光合作用有關(guān)的色素和酶。理解并能分析光合作用的影響因素是本題的解題關(guān)鍵。

（1）凈光合速率可以用單位時間內(nèi)綠色植物有機(jī)物的積累量或單位時間內(nèi)光合作用成有機(jī)物的量與呼吸作用消耗有機(jī)物的量之差來表示；圖中的A點(diǎn)表示凈光合速率為零，表示真光合速率與呼吸速率相等，和B點(diǎn)相對應(yīng)；光合作用需要的酶和呼吸作用需要的酶并不相同，它們的最適溫度也不一樣，在該溫度范圍內(nèi)，光合速率明顯比呼吸速率升高得快，說明此溫度范圍內(nèi)隨溫度的升高，對光合作用的酶更適宜，光合作用酶的活性比呼吸作用酶的活性增加的更快、活性更高，對光合作用的影響更大；

（2）根據(jù)光合作用的影響因素可以推測：

A、低溫可以引起葉片的部分氣孔關(guān)閉，從而導(dǎo)致二氧化碳的供應(yīng)量不足，使得光合速率下降，A正確；

B、低溫可以影響酶的活性，使酶的活性降低，而二氧化碳的固定和還原都需要酶的催化，因此可能導(dǎo)致暗反應(yīng)過程速率降低，B正確；

C、酶的活性受到抑制，二氧化碳供應(yīng)不足都可以影響暗反應(yīng)的速率，從而影響光反應(yīng)速率，使得光合作用整體下降，C正確；

D、低溫環(huán)境影響了植物生存的溫度，但并不直接決定光照的強(qiáng)弱，植物的體溫維持并不是由光能的分配來決定的，D錯誤；

E、低溫可能會影響細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸，光合產(chǎn)物積累會抑制光合作用的進(jìn)行，E正確；

F、葉綠體是橢球型的結(jié)構(gòu)，正常情況下可以通過調(diào)整方向來改變接受光的面積，低溫可以影響細(xì)胞質(zhì)的流動，可能會影響葉綠體接受光能，F正確；

G、低溫可以影響膜的流動性，從而影響物質(zhì)的運(yùn)輸，例如光合產(chǎn)物淀粉無法運(yùn)出會抑制光合作用的進(jìn)行，G正確；

故選ABCEFG；

（3）高溫環(huán)境對植物光合作用的影響很有多原因的可能，可能是影響了與暗反應(yīng)有關(guān)的酶使其鈍化，甚至變性破壞，或者高溫造成氣孔關(guān)閉，影響二氧化碳的供應(yīng)，或者直接破壞了葉綠體的結(jié)構(gòu)，使其受損；

（4）首先明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑?/span>“探究適合大豆植株生長的最適溫度”，所以設(shè)置自變量為溫度，因變量可以用單位時間內(nèi)二氧化碳的吸收量或者有機(jī)物的積累量來表示，所以可以設(shè)計實(shí)驗(yàn)思路為：取生長狀況相同的健壯大豆植株若干，均分成5~6個實(shí)驗(yàn)組，分別置于20℃~30℃范圍內(nèi)的一系列溫度梯度下、其他條件適宜的環(huán)境中培養(yǎng)，測量不同溫度下的CO2吸收量（或干物質(zhì)的增加量），根據(jù)測量結(jié)果判斷最適溫度所在的溫度區(qū)間，然后縮小度梯度范圖繼續(xù)重復(fù)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的預(yù)期結(jié)果為測得CO2吸收量最高值對應(yīng)的溫度即為適合大豆植株生長的最適溫度。