Question

14．芦荟具有一种特殊的CO₂同化方式：夜间气孔开放，吸收CO₂转化成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸分解释放CO₂参与光合作用，如图一、图二．芥兰的CO₂利用过程如图三，请据图回答问题：

（1）芦荟夜晚不能合成C₆H₁₂O₆，原因是缺少碳反应必需的ATP、NADPH．白天芦荟和芥兰进行光合作用所利用的CO₂的来源区别在于白天芦荟进行光合作用所利用的CO2一部分来源苹果酸分解
（2）在白天10：00点时，突然升高环境中CO₂的浓度，短时间内芦荟和芥兰细胞中C₃酸含量的变化分别是芦荟基本不变、芥兰上升．若白天在某时刻忽然发现芦荟植物细胞中C₆H₁₂O₆含量增加，则可能是由1于温度更接近最适温度或光照增加（环境因素）造成的．
（3）芦荟气孔开、闭的特点是对环境的适应，推测其生活环境的特点是炎热干旱．从进化角度看，这种特点的形成是自然选择的结果．
（4）科学家研究了芥兰在某温度下光合作用强度与光照强度的关系并绘制成曲线，如图四中OD段表示在一个单位时间内光照强度从零开始均速增加并达到光饱和点，图中S₁、S₂、S₃表示所在部位的面积，请用图中的S₁、S₂、S₃回答以下问题：

①一个单位时间内芥兰呼吸作用消耗的有机物总量是S1+S3．
②一个单位时间内芥兰光合作用产生的有机物总量是S2+S3．

Answer 1

分析 分析题图：芦荟的光合作用特点是：环境中的CO₂于晚间被固定到苹果酸储存于液泡中，白天苹果酸通过脱羧释放出CO₂，释放的CO₂再被C₅固定．芥兰光合作用的特点是：吸水环境中的CO₂后，直接用于光合作用暗反应．
分析曲线图：S₁代表无光照时，呼吸作用消耗的有机物；S₃代表有光照时，呼吸作用消耗的有机物；S₂代表光合作用积累的有机物，即净光合作用量．

解答 解：（1）芦荟在夜晚不能进行完整的光合作用，因为虽然能吸收二氧化碳，但没有光反应提供的ATP、NADPH；白天芦荟进行光合作用的CO₂来源是苹果酸分解释放CO₂和自身进行呼吸作用释放的二氧化碳．
（2）芦荟的光合作用特点是：环境中的CO₂于晚间被固定到苹果酸储存于液泡中，白天苹果酸通过脱羧释放出CO₂，释放的CO₂再被C₅固定．所以升高环境中CO₂浓度后，芦荟由于气孔关闭，不吸收二氧化碳，叶肉细胞中C₃含量基本不变；芥兰光合作用的特点是：吸水环境中的CO₂后，直接用于光合作用暗反应，所以升高环境中CO₂浓度后，芥兰暗反应固定的CO₂增多，导致C₃含量上升．若白天在某时刻忽然发现芦荟植物细胞中C₆H₁₂O₆含量增加，则可能是由于温度更接近最适温度或光照增加造成的．
（3）芦荟白天关闭气孔，说明其是生存在炎热干旱的环境中的，白天关闭气孔是它保存水分的生存策略．
（4）从图可知，呼吸消耗的有机物为呼吸速率与时间乘积，即S₁+S₃，光合作用产生的有机物等于净光合作用量+呼吸消耗量，即S₂+S₃．
故答案为：
（1）ATP、NADPH     白天芦荟进行光合作用所利用的CO2一部分来源苹果酸分解    
（2）芦荟基本不变   芥兰上升     温度更接近最适温度或光照增加
（3）炎热干旱     自然选择
（4）①S1+S3     ②S2+S3

点评 本题芦荟和芥兰为素材，结合题图，考查光合作用和呼吸作用的综合应用及影响因素，要求考生能分析题图得出芦荟和芥兰光合作用特点，再结合光合作用过程，解答问题，特别是第（2）题．还要考生明确曲线图中S₁、S₂、S₃的含义，再结合所学知识回答第（4）题．