Question

8．分析以下关于光合作用和呼吸作用的资料，回答问题．
某同学为了探究不同条件对植物光合作用速率和呼吸作用速率的影响，做了如下实验：用8株有20片叶片、大小和长势相似的天竺葵盆栽植株，分别放在密闭的玻璃容器中，在不同实验条件下，利用传感器定时测定密闭容器中二氧化碳含量的变化．实验结果统计如下表，请分析回答下列问题：

编号	1	2	3	4	5	6	7	8
温度（℃）	10	10	20	20	30	30	40	40
光照强度（LX）	1000	0	1000	0	1000	0	1000	0
开始时CO2量（单位）	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0
12h后CO2量（单位）	4.5	5.1	3.5	5.4	1.9	5.9	2.0	5.8

（1）序号1、3、5、7可构成一个相对独立的实验组合，在该实验组合中，实验因子是温度，需控制的干扰因素是光照强度、二氧化碳浓度等．
（2）序号2、4、6、8可构成另一个相对独立的实验组合，则该实验组合研究的主题是：温度对植物呼吸作用（强度/速率）的影响．
（3）序号1、3、5、7在实验前后二氧化碳含量的变化值表示净光合作用所消耗的二氧化碳量．
（4）根据表中实验数据，在坐标图里绘制出不同实验条件（表中所示实验条件）下该植物的光合作用速率变化曲线（①光合作用速率用光合作用时对二氧化碳的吸收量表示；②请在横坐标上注明所表示的变量和具体数值）．

从曲线图一中可以分析并得出的结论是在一定的温度范围内，随着温度的升高，光合作用速率增强；但超过一定的温度范围，随着温度的进一步升高，光合作用速率反而降低．（适度提高温度可以提高光合作用的强度）．

（5）如果该同学针对本实验研究的条件希望找到最适值，请你为他改进这一探究试验提出建议：在20-40℃之间再设置多个梯度进行实验．
（6）如果用图（二）所示的装置来探究光照强度和光合作用速率的关系，且测量指标为装置中氧气含量的变化．则该装置需要作适当修改，具体修改措施是将蒸馏水改为二氧化碳缓冲液（碳酸氢钠），并设置对照组．
若给该密闭装置通入C¹⁸O₂，一段时间后，装置内是否可能出现¹⁸O₂？并说明理由？有可能，C¹⁸O₂→H₂¹⁸O→¹⁸O₂．

Answer 1

分析 影响光合作用的环境因素包括：光照强度、温度、二氧化碳浓度等．
本实验的研究目的是“探究不同条件对植物光合作用速率和呼吸作用速率的影响”，根据表格中设置的条件可以看出，②④⑥⑧四组实验的自变量为温度不同，并且光照强度为0，因此此组实验可探究了温度对植物呼吸作用速率的影响；①③⑤⑦四组实验的自变量亦为温度，并且光照强度均为1000Lx，此组实验可探究了温度对植物光合作用速率的影响．

解答 解：（1）从表格中实验设置可以看出，表中序号①③⑤⑦可构成一个相对独立的实验组合，在该实验组合中，自变量是温度，而光照强度均为1000Lx，开始时CO₂量均为5.0g，包括叶片的数目、大小、长势等，它们均属于实验的无关变量．
（2）序号②④⑥⑧可构成另一个相对独立的实验组合，该实验的自变量为温度不同，并且光照强度为0，因此此组实验可探究了温度对植物呼吸作用速率的影响．
（3）1、3、5、7组在实验前后二氧化碳含量的变化值表示净光合作用所消耗的二氧化碳量．
（4）由表中实验数据可知：光照强度为1000 Lx，温度分别为10℃、20℃、30℃和40℃时各组的呼吸速率分别是0.1、0.4、0.9、0.8，净光合速率分别是12h后各密闭容器减少的CO₂量，依次为0.5、1.5、3.1、3.0，因真光合速率=净光合速率+呼吸速率，所以四个点对应的光合速率对应的数值依次为0.6、1.9、4.0、3.8，横坐标表示温度，坐标图如图：．由于温度会影响酶的活性，在最适温度条件下，酶活性最强，低于或高于该温度，酶的活性均有所下降．因此通过实验可以得出：在一定范围内，植物呼吸作用（强度/速度）随温度的提高而增加；超过一定温度范围，植物呼吸作用（强度/速度）随温度的提高而降低．
（5）根据题意可知，需要在20-40℃之间再设置多个梯度进行实验．
（6）探究光照强度和光合作用速率的关系，且测量指标为装置中氧气含量的变化．则该装置需要作适当修改，将蒸馏水改为二氧化碳缓冲液（碳酸氢钠）并设置对照，保证充足的二氧化碳供应，并且使变量唯一．该密闭装置通入C¹⁸O₂，一段时间后，装置内有可能出现¹⁸O₂．原因是一段时间后，
二氧化碳中的¹⁸O₂会转变为水中会有放射性的¹⁸O₂，再经光合作用会出现在氧气中．
故答案为：
（1）温度   光照强度、二氧化碳浓度等    
（2）温度对植物呼吸作用（强度/速率）的影响  
（3）净光合作用所消耗的二氧化碳量
（4）见右图（四个点正确，横坐标含义正确，不得连线，四个点对应的数值依次为0.6、1.9、4.0、3.8）
    
在一定的温度范围内，随着温度的升高，光合作用速率增强；但超过一定的温度范围，随着温度的进一步升高，光合作用速率反而降低．（适度提高温度可以提高光合作用的强度）
（5）在20-40℃之间再设置多个梯度进行实验 
（6）将蒸馏水改为二氧化碳缓冲液（碳酸氢钠），并设置对照组   有可能       C¹⁸O₂→H₂¹⁸O→¹⁸O₂

点评 本题同时通过实验探究考查了影响光合作用和呼吸作用的环境因素等方面的知识，意在考查考生的实验分析能力和理解能力，难度适中．在分析表格时，利用单一变量的原则进行分析，并且无关变量要保持相同且适宜；同时，考生要明确：②④⑥⑧组中12h后CO₂变化量表示呼吸作用消耗，①③⑤⑦组中12h后CO₂变化量表示净光合作用量，即净积累量．