Question

15．某生物兴趣小组的同学利用下列装置研究CO₂含量和光照强度对大豆光合作用的综合影响．实验时用生长发育状况一致的大豆植株在室温25℃下进行，通过缓冲液调节保持密闭空间内CO₂浓度的相对恒定．对各组实验装置精确测量的液滴移动数值记录于下表．根据图表分析回答：

组别	实验条件		液滴移动 （mm/h）
	光照（lx）	CO2（%）
…	…	…	…
6	800	0.03	右移60
7	1000	0.03	右移90
8	1000	0..05	右移112
9	1500	0.05	右移112
10	1500	0.05	右移90
…	…	…	…

（1）在较强光照下，每组装置中液滴右移的生理原因是光合作用产生的O₂量大于呼吸作用消耗的O₂量．第8、9组的结果相同，限制第9组装置光合作用的主要因素是CO₂浓度．
（2）根据表中数据可以看出，当装置中CO₂浓度为0.03%时，光照强度增大到1000lx时，光合作用速度不再增加．
（3）若给大豆苗添加H₂¹⁸O，一段时间后，密闭装置内能否出现¹⁸O₂？能并请说明理由光反应水分解产生¹⁸O₂．
（4）若将该装置放置于黑暗条件下，则装置中毛细刻度管内的液滴应向左方向移动，为什么？因为黑暗条件下只能进行呼吸作用，消耗装置内的O₂，产生的CO₂被缓冲溶液吸收，气体减少，气压降低
（5）若在第6、7组之间增加一组实验，光强为800lx，CO₂为0.05%，预期这一条件下装置中液滴向右移动的范围是60～112 mm/h之间．

Answer 1

分析 据图分析：实验中植物既进行呼吸作用也进行光合作用．当呼吸作用强度大于光合作用强度时，氧气减少而二氧化碳增多，但多余的二氧化碳会被缓冲液吸收，所以气体总量减少，液滴会左移；当呼吸作用强度小于光合作用强度时，氧气增多而二氧化碳减少，但缓冲液能维持环境中二氧化碳的浓度，所以气体总量增加，液滴会右移．表格中可以看出，通过改变光照强度和二氧化碳浓度来观察液滴的移动距离．

解答 解：（1）当光合作用大于呼吸作用时，产生的氧气大于呼吸作用消耗，而二氧化碳量由缓冲液进行调节，因此使表格中每组装置中液滴均右移．6、7两组实验可为一组对照实验，实验的自变量为光照强度，二氧化碳浓度相同；8、9两组可视为一组对照实验，自变量为光照强度，但是液滴移动的距离相等，说明已经达到光饱和点，因此限制因素为CO₂浓度．
（2）图中第6、7组的二氧化碳浓度不变，光照强度不同，因此此时限制光合作用的主要因素是光照强度；第7、8两组的光照强度相同，二氧化碳浓度不同，因此此时限制光合作用速度的主要因素是二氧化碳浓度．当装置中CO₂浓度为0.03%时，光照强度增大到1000klx 时，光合作用速度不再增加．
（3）若给植株添加H₂¹⁸O，该水将会用于光合作用的光反应，光反应中水发生光解产生氧气和[H]，因此一段时间后空气中能检测到¹⁸O₂．
（4）若将该装置放置于黑暗条件下，则短时间内装置中毛植物只能进行呼吸作用．由于呼吸作用过程中吸收氧气，释放二氧化碳，CO₂被缓冲液吸收，因此导致装置中气体总量减少，使细刻度管内的液滴向左方向移动．
（5）图中第6组的二氧化碳浓度为0.03%，光照强度800klx时，液滴右移60mm/h；比较第8、9组，发现二氧化碳浓度为0.05%时，光照强度为1000klx或1500klx时，液滴都右移112mm/h，说明了光强为800lx，CO₂为0.05%，液滴右移最小值为60mm/h、最大值为112mm/h．
故答案为：
（1）光合作用产生的O₂量大于呼吸作用消耗的O₂量  CO₂浓度
（2）1000
（3）能   光反应水分解产生¹⁸O₂
（4）左   因为黑暗条件下只能进行呼吸作用，消耗装置内的O₂，产生的CO₂被缓冲溶液吸收，气体减少，气压降低
（5）60～112

点评 本题具有一定的难度，考查影响光合作用的环境因素、光合作用和呼吸作用过程中水中氧元素的转移途径、主动运输等相关知识，本题将两种重要代谢作用的关系设计在一个密闭的装置中，同时又用缓冲液来调节装置中二氧化碳量，在解题时能够运用单一变量的原则分析实验表格．