题目内容
【题目】光合作用与细胞呼吸是绿色植物重要的生命活动。某科研小组在夏季7:00-17:00每隔2小时测定2个品种海棠叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率等指标变化,各品种在日变化的每个时间点测5~8个重复,连续7天,其实验结果如表所示。
类型 | A品种 | B品种 | ||||||
时间 | 净光合速率 (μmol·m-2·s-1) | 蒸腾速率 (mmol·m-2·s-1) | 气孔导度 (mol·m-2·s-1) | 胞间CO2浓度 (μmol·m-2·s-1) | 净光合速率 (μmol·m-2·s-1) | 蒸腾速率 (mmol·m-2·s-1) | 气孔导度 (mol·m-2·s-1) | 胞间CO2浓度 (μmol·m-2·s-1) |
7:00 | 14.3 | 1.6 | 180 | 270 | 16.2 | 2.0 | 148 | 280 |
9:00 | 23.0 | 2.2 | 210 | 100 | 18.3 | 2.9 | 200 | 115 |
11:00 | 16.5 | 3.0 | 90 | 120 | 16.5 | 3.4 | 100 | 130 |
13:00 | 14.8 | 3.7 | 70 | 145 | 12.5 | 3.8 | 60 | 145 |
15:00 | 17.2 | 3.3 | 100 | 110 | 15.0 | 2.7 | 80 | 120 |
17:00 | 13.0 | 1.6 | 60 | 135 | 14.3 | 1.8 | 50 | 140 |
(注:气孔导度越大,气孔开放程度越高)
(1)由表格分析可知,海棠光合指标的变化因__________(答全)而异。每次测量进行5~8个重复的目的是______________________________。
(2)在11:00测定的A、B两品种海棠叶片净光合速率相等,其总光合速率___________(填“是”“不是”或“不一定”)相同,理由是___________________。
(3)引起叶片光合“午休”的原因有气孔因素和非气孔因素。气孔因素的光合速率下降由气孔导度下降导致CO2吸收减少造成;非气孔因素的光合速率下降与气孔导度无明显关系。上述海棠的光合“午休”为非气孔因素,请根据表中数据说明判断的理由是____________________。
(4)研究表明,高浓度的乙烯利溶液会引起细胞死亡导致叶片脱落。若只考虑乙烯利浓度的影响,请你以生长发育基本相同的A品种带叶海棠枝条和高浓度的乙烯利溶液为材料,设计实验验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果__________________。
【答案】海棠品种、光照强度、温度 排除偶然因素对实验的影响,减少实验误差,使实验结果更科学、准确 不一定 总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和,不清楚测定的两种海棠叶片呼吸速率大小,无法确定其总光合速率是否相同 海棠光合“午休”时,净光合速率和气孔导度均下降,但胞间CO2浓度较高,说明叶片对CO2吸收没有减少(必须强调叶片在净光合速率和气孔导度都下降条件下,胞间CO2浓度仍然较高) 实验思路:将生长发育基本相同的带叶海棠枝条平均分为A、B两组,A组用高浓度的乙烯利溶液处理海棠枝条,B组用等量的蒸馏水处理海棠枝条,其他培养条件相同且适宜,一段时间后观察两组枝条叶片脱落情况。预期结果:A组海棠叶片脱落,B组海棠叶片不脱落
【解析】
1、温度对光合作用的影响:在最适温度下酶的活性最强,光合作用强度最大,当温度低于最适温度,光合作用强度随温度的增加而加强,当温度高于最适温度,光合作用强度随温度的增加而减弱。
2、二氧化碳浓度对光合作用的影响:在一定范围内,光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值,光合作用强度不再增强。
3、光照强度对光合作用的影响:在一定范围内,光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值,光合作用强度不再增强。
(1)根据表中信息,两种海棠的光合指标存在差异,光合指标具有日变化,受到光照强度和温度的影响,每次测量进行5~8个重复的目的是排除偶然因素对实验的影响,减少实验误差,使实验结果更科学、准确。
(2)表中显示,在上午11:00,测定的A、B两品种海棠叶片净光合速率相等,但其总光合速率不一定相等,原因是不清楚此时测定的两种海棠叶片呼吸速率大小,无法确定其总光合速率是否相同。
(3)根据题干信息提示,引起光合“午休”现象有两种因素,即气孔因素和非气孔因素,气孔因素是由于高温导致气孔关闭,使叶肉细胞吸收CO2减少,光合作用因CO2供应不足而下降。从表中分析可知两个品种净光合速率出现了双峰现象,在11:00-13:00间出现了波谷,且气孔导度也下降,但是胞间CO2浓度却没有降低,反而比之前上升了,故可以判断两个品种的海棠光合“午休”现象不是由气孔因素引起的。
(4)要求设计实验验证“高浓度的乙烯利溶液会引起细胞死亡导致叶片脱落”这一结论,需要设计两组实验,一组枝条用高浓度的乙烯利溶液处理,另一组用等量的蒸馏水处理,如果高浓度的乙烯利溶液处理组的叶片发生脱落,而蒸馏水处理组不发生脱落,说明高浓度的乙烯利溶液会引起细胞死亡导致叶片脱落。