Question

16．（Ⅰ）把载有水绵和好氧细菌临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后用极细的光束照射水绵，通过光学显微镜观察．恩格尔曼的实验发现，好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果上述临时装片完全暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位的周围（图1）．

（1）恩格尔曼的实验证明：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所．
（2）恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？材料：水绵----水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察
好氧细菌----可以确定释放氧气多的部位
环境：没有空气----排除了氧气的干扰
黑暗环境中----排除了光的干扰
对比实验：极细的光束----使叶绿体上可分为有光和无光部位形成对照实验
还可使叶绿体上分为光多和光少的部位形成对比实验
临时装片要重新暴露在光下----反过来再一次验证实验结论（任答两点）．
（Ⅱ）当其他条件最适宜时，北沙参在不同温度和光照强度条件下的光合速率如图2所示，光合速率以干重增加速率（mg/单位面积h）表示．请回答下列问题：
（1）20℃条件下，C点以后北沙参光合速率不再增大的限制因素是温度．若将CO₂浓度降低为大气中CO₂浓度值，则叶绿体中[H]合成速率将会变小（变大、不变、变小），C点向左下方向移动．
（2）30℃条件下，5klx光照强度时的总光合速率等于（大于、等于、小于）B点代表的总光合速率．
（3）在研究30℃条件下光照强度对北沙参叶片净光合速率的影响时，除了光照强度外，其他条件均保持相同的目的是排除光照强度外的其他因素对实验产生的影响（或：排除无关变量的干扰）．
（4）由图2可知，光照强度为16klx时，温度对北沙参净光合速率的影响表现为一定范围内，随温度升高，净光合速率升高，超过一定范围，随温度升高，净光合速率降低．

Answer 1

分析 1、进行光合色素有四种：叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素．不同色素吸收不同的波长的光．由于用不同波长光照射，好氧细菌大量聚集在红光和蓝紫光区域，说明叶绿体进行光合作用主要吸收红光和蓝紫光．用极细的光束照射水绵，好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中，说明氧气的释放需要光照、产生氧气的场所是叶绿体．
2、据图2分析：光照强度为0时，植物只进行呼吸作用，图中可以看出，20℃条件下，植物呼吸速率为2，30℃条件下，植物呼吸速率为4，40℃条件下，植物呼吸速率为6．实际光合速率=净光合速率+呼吸速率．

解答 解：（Ⅰ）（1）恩格尔曼的实验中，用极细的光束照射水绵，好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中，说明氧气的释放需要光照、产生氧气的场所是叶绿体．
（2）恩格尔曼的实验设计精巧，主要表现在：材料：水绵----水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；好氧细菌----可以确定释放氧气多的部位；环境：没有空气----排除了氧气的干扰；黑暗环境中----排除了光的干扰；对比实验：极细的光束----使叶绿体上可分为有光和无光部位形成对照实验；还可使叶绿体上分为光多和光少的部位形成对比实验；临时装片要重新暴露在光下----反过来再一次验证实验结论．
（Ⅱ）（1）20℃条件下，C点为北沙参光饱和点，此时限制光合作用的因素不再是自变量光照强度，而是温度．将CO₂浓度降低为大气中CO₂浓度值，其固定减弱，三碳化合物合成减少，消耗ATP和[H]的量减少，进而抑制光反应，则叶绿体中[H]合成速率将会变小．此时，光补偿点减小，C点向左下方移动．
（2）实际光合速率=净光合速率+呼吸速率，30℃条件下，呼吸速率为4，5klx光照强度时净光合速率为6，真正的光合作用速率=4+6=10，B点为20℃条件下，8klx光照强度时的一点，此时呼吸作用速率为2，净光合速率为8，所以这种的光合作用速率=2+8=10，故二者的总光合速率相等．
（3）研究30℃条件下光照强度对北沙参叶片净光合速率的影响时，除了光照强度外，为排除光照强度外的其他因素对实验产生的影响（或：排除无关变量的干扰）其他条件均保持相同．
（4）据图2分析，光照强度为16klx时，一定范围内，随温度升高，净光合速率升高，超过一定范围，随温度升高，光合作用的酶的活性降低，净光合速率降低．
故答案为：
（Ⅰ）（1）氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
（2）材料：水绵----水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察
好氧细菌----可以确定释放氧气多的部位
环境：没有空气----排除了氧气的干扰
黑暗环境中----排除了光的干扰
对比实验：极细的光束----使叶绿体上可分为有光和无光部位形成对照实验
还可使叶绿体上分为光多和光少的部位形成对比实验
临时装片要重新暴露在光下----反过来再一次验证实验结论
（Ⅱ）（1）温度      变小    左下
（2）等于
（3）排除光照强度外的其他因素对实验产生的影响（或：排除无关变量的干扰）
（4）一定范围内，随温度升高，净光合速率升高，超过一定范围，随温度升高，净光合速率降低

点评 本题考查了恩格尔曼的经典实验和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．