Question

对农作物光合作用和呼吸作用的研究，可以指导我们的农业生产．下面甲、乙、丙是某研究小组以番茄为材料所做的相关实验及其结果．在充满CO₂的密闭容器中，用水培法栽培某植物，得到系统的呼吸速率和光合速率变化曲线如丁图所示．请回答相关问题：

（1）由甲图可推知，与P点相比，Q点限制单株光合强度的外界因素是

 

（写出两种），甲实验给我们的启示是，在栽培农作物时要注意

 

．
（2）种植番茄的密闭大棚内一昼夜空气中的CO₂含量变化如图乙所示．光合作用速率等于呼吸作用速率时对应的是图中的

 

点；C→F段，叶绿体内ADP含量最高的地方是

 

；C点时番茄有没有释放氧气？

 

；与C点相比，F点光反应[H]的产生速率将

 

．在此一昼夜内植株是否显示生长现象？

 

，理由是

 

．因此，长期在密闭大棚中种植作物时要注意

 

．
（3）将对称叶片左侧遮光右侧曝光处理（如图丙），并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和能量的转移．在适宜光照下照射12小时后，从两侧截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为a和b（单位：g）．则b-a代表的是12小时内右侧截取部分

 

．
（4）分析丁图，回答下列问题：
①第5～7h呼吸作用加快的主要原因是

 

；第9-10h光合速率迅速下降，推测最可能发生变化的环境因素是

 

．
②第10h时产生ATP的细胞器是

 

，若此环境因素（第10h时）维持不变，容器内的O₂含量将逐渐下降并完全耗尽，根系对无机盐的吸收速率将

 

，此时

 

成为ATP合成的唯一场所．
③该植物积累有机物速率最大的时刻是第

 

h时，积累有机物总量最多的时刻约在第

 

h．
④在光合速率和呼吸速率曲线相交时，叶绿体中ATP的转移方向

 

．

Answer 1

考点：影响光合作用速率的环境因素,细胞呼吸的过程和意义

专题：

分析：分析题图：图甲中，随种植密度增大，田间的通风、透光条件都变差，故与P点比，限制Q点光合强度的外界因素是光照、CO2浓度．
图乙中，B点和F点为二氧化碳的平衡点，此时光合速率等于呼吸速率；在6～18h之间二氧化碳之所以不断下降，是因为光合作用强度大于呼吸作用强度；比较图中的A点和F点，可以看出一昼夜后即F点的二氧化碳浓度降低，因此表现出生长现象．
图丙第9-10h光合速率迅速下降，推测最可能发生变化的环境因素中，可视为一组对照实验，照光与不照光部分的生理过程中差别是光合作用是否进行．
丁图中，第9-10h光合速率迅速下降，推测最可能发生变化的环境因素是光照强度突然减弱，第5～7h呼吸作用加快，这是光合作用产生氧气，氧气浓度升高促进有氧呼吸．

解答： 解：（1）由图甲可知随种植密度增大，田间的通风、透光条件都变差，故与P点比，限制Q点光合强度的外界因素是光照、CO₂浓度．所以甲实验给我们的启示是，在栽培农作物时要注意合理密植．
（2）图中B点和F点为二氧化碳的平衡点，此时光合速率等于呼吸速率；C→F段，光合作用较强，光反应产生的ATP由类囊体不断向叶绿体基质移动，并在在叶绿体基质中消耗产生ADP，因此在叶绿体基质中ADP含量最高．C点时二氧化碳不断下降，光合作用大于呼吸作用，因此此时存在氧气的释放．与C点相比，F点光照强度减弱，光反应产生的[H]减少．比较图中的A点呵F点，可以看出一昼夜后即F点的二氧化碳浓度降低，该二氧化碳用于合成有机物储存于植物体中，因此表现出生长现象．乙图给我们的启示是，在密闭大棚种植作物时要注意及时补充CO₂．
（3）照光与不照光部分的生理过程中差别是光合作用是否进行，但同时它们都进行呼吸作用，b=叶片原重量+总光合作用-呼吸消耗，a=叶片原重量-呼吸消耗，因此b-a=总光合作用．
（4）①图中可以看出，光合作用在8h前一直进行，因此产生的氧气不断增多，导致第5～7h呼吸作用加快；第9-10h光合速率迅速下降，推测最可能发生变化的环境因素是光照强度减弱．
②第10h时只进行呼吸作用，因此产生ATP的细胞器只有线粒体，若此环境因素（第10h时）维持不变，容器内的O₂含量将逐渐下降并完全耗尽，而根系对无机盐的吸收方式为主动运输，主动运输需要消耗能量，因此无机盐的吸收速率将下降，此时只进行无氧呼吸，因此细胞质基质成为ATP合成的唯一场所．
③2h之后光合速率不变，而呼吸作用还在增强，因此该植物积累有机物速率最大的时刻是第2h时．在第9h，光合速率等于呼吸速率，之后光合速率将小于呼吸速率，因此在9h时积累有机物总量最多．
④在光合速率和呼吸速率曲线相交时，仍在进行光合作用，因此叶绿体中ATP的转移方向由类囊体（薄膜）到叶绿体基质．
故答案为：
（1）光照（强度）、CO₂浓度　　   合理密植
（2）B、F    叶绿体基质　　有　  下降   　是    因为一昼夜内大棚内的CO₂浓度有所下降，说明光合产生的有机物有积累　      经常补充CO₂
（3）光合作用制造的有机物总量
（4）①氧气浓度（含量）升高        光照强度减弱
②线粒体         下降           细胞质基质
③2         9
④由类囊体（薄膜）到叶绿体基质

点评：本题考查了环境因素对光合作用、呼吸作用的影响的有关知识，意在考查考生能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论的能力；从题目所给的图形中获取有效信息的能力．