Question

12．不同植物生活的环境不同，其生活习性和生理过程与环境相适应．图1中a、b、c代表三种植物叶片光合作用速度的日变化．

（1）①在12时左右，a植物光合作用速度明显减弱，是因为此时温度很高，蒸腾作用很强，为防止水的过度丧失，气孔大量关闭，但二氧化碳供应减少，导致光合作用速度明显减弱．
②在12时左右，b植物的气孔也大量关闭以适应高温环境，但其光合作用强度并没有减弱，其光合作用过程原理如图2所示．从图中可以看出，b植物叶肉细胞与维管束鞘细胞分工合作完成碳的同化过程．在叶肉细胞中有一种酶，通过系列反应将CO₂“泵”入维管束鞘细胞，导致高光强下，气孔大量关闭，使CO₂不致成为光合作用限制因子．这种酶被形象地称为“CO₂泵”．而a植物缺乏类似的“CO₂泵”．“CO₂泵”与卡尔文循环中固定CO₂酶相比，对CO₂的亲和力更高（更高或更低）．
③植物一般都存在光呼吸现象，如图3所示．从图中可以发现，光呼吸之所以称为“呼吸”是因为在物质上其与一般呼吸一样消耗/分解有机物．但在能量上其与一般呼吸不同的是其不能
合成ATP储存能量．光呼吸之所以发生的根本原因是因为卡尔文循环中催化CO₂固定的酶是一种双功能酶，该酶用同一活性部位结合CO₂或O₂，当结合O₂时导致光呼吸的发生．所以一般光呼吸的强度随光强增强而增强
（增强、减弱、不变）．“CO₂泵”导致b植物的光呼吸比a植物的光呼吸弱（强或弱） 
④结合以上分析，b所代表的植物类型比a所代表的植物类型在高光强/高光强、高温环境条件下竞争优势明显．
（2）c植物有一个特殊的CO₂同化方式：夜间气孔开放，利用“CO₂泵”固定CO₂最后形成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO₂，用于卡尔文循环形成有机物，如图4所示．
①图1中是用c植物CO₂吸收速率（CO₂吸收速率或有机物积累速率）表示光合作用速度．
②c植物白天进行光合作用的CO₂来源有苹果酸脱羧和呼吸作用释放
③图1所示三种植物叶片一天内有机物积累量多少的顺序是b＞a＞c
④根据c植物光合作用的特点，可以推测：相比a所代表的植物类型，c所代表的植物类型在高温/炎热干旱环境条件下竞争优势明显．

Answer 1

分析 本题中的切入点为“图2中：叶肉细胞低CO₂→“CO₂泵”→维管束鞘细胞高CO₂→卡尔文循环”、“c植物有一个特殊的CO₂同化方式：夜间气孔开放，利用“CO₂泵”固定CO₂最后形成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO₂，用于卡尔文循环形成有机物”等，联想所学的相关知识即可对相关问题作出综合分析判断．

解答 解：（1）①大气中的CO2是通过气孔进入绿叶的．若气孔大量关闭，会导致CO₂供应减少，进而使光合作用速度明显减弱．
②图2显示：叶肉细胞中被称为CO₂“泵”的一种酶，可以将叶肉细胞中低浓度的CO₂“泵”入维管束鞘细胞，以维持维管束鞘细胞中高浓度的CO₂，从而保证卡尔文循环的顺利进行，因此“CO₂泵”与卡尔文循环中固定CO₂酶相比，对CO₂的亲和力更高．
③光呼吸是指植物的绿色组织以光合作用的中间产物为底物而发生的吸收氧、释放二氧化碳的过程，是在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程．分析图3可知：光呼吸也消耗（或分解）有机物，但不能合成ATP储存能量．一般光呼吸的强度随光强增强而增强．图1显示：12h左右，b植物的光合作用速率明显高于a植物，说明“CO₂泵”导致b植物的光呼吸比a植物的光呼吸弱．
④结合以上分析，b所代表的植物类型比a所代表的植物类型在高光强（或高光强、高温）环境条件下竞争优势明显．
（2）①已知c植物夜间利用“CO₂泵”固定的CO₂以苹果酸的形式储存在液泡中，白天则气孔关闭，利用液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO₂合成有机物，而图1却显示：在10～15h时间段内，光合作用速度为负值，据此可推知：图1中是用c植物的CO₂吸收速率来表示光合作用速度．
②图4显示：c植物白天进行光合作用的CO₂来源有苹果酸脱羧和呼吸作用释放．
③通过图1中三条曲线与横坐标的交点所围成面积的大小可推知：三种植物叶片一天内有机物积累量多少的顺序是b＞a＞c．
④依题意可知：c植物夜间气孔开放以吸收CO₂，白天关闭以减少蒸腾失水，这些特征与干旱、炎热环境相适应，据此可推测：相比a所代表的植物类型，c所代表的植物类型在炎热干旱（或高温）环境条件下竞争优势明显．
故答案为：
（1）①CO₂   
②更高   
③消耗/分解   合成ATP储存能量   增强  弱  
④高光强/高光强、高温
（2）①CO₂吸收速率  
②苹果酸脱羧   呼吸作用释放 
 ③b  a c  
④高温/炎热干旱

点评 解答此类问题的关键是：①从题干和题图中获取有效信息．如本题中有关“CO₂泵”的叙述、图3中隐含的“暗反应”与“光呼吸”的关系等；②运用题图中信息，联想所学相关知识，找准解题的切入点，运用所学相关知识及获取的有效信息进行综合分析判断．