Question

Ⅰ某同学为了探究不同条件对植物光合作用速率和呼吸作用速率的影响，做了如下实验：用8株各有20片叶片、大小和长势相似的天竺葵盆栽植株，分别放在密闭的玻璃容器中，在不同实验条件下，利用传感器定时测定密闭容器中二氧化碳含量的变化．实验结果统计如表，请分析回答下列问题：

编号	1	2	3	4	5	6	7	8
温度（℃）	10	10	20	20	30	30	40	40
光照强度（Lx）	1000	0	1000	0	1000	0	1000	0
开始时CO2量（g）	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0
12h后CO2量（g）	4.5	5.1	3.5	5.4	1.9	5.9	2.0	5.8

（1）表中序号1、3、5、7可构成一个相对独立的实验组合，在该实验组合中，自变量是

 

，无关变量是

 

（至少答两个）．
（2）序号2、4、6、8可构成另一个相对独立的实验组合，则该实验组合研究的主题是

 

．
（3）根据表中实验数据，在如图的坐标上标出光照强度为1000Lx，温度分别为10℃、20℃、30℃和40℃时的光合速率，并请注明横坐标所表示的变量和具体数值．
Ⅱ当植物光合作用消耗的CO₂量与呼吸作用释放的CO₂量相等时，环境中的CO₂浓度为CO₂补偿点；CO₂达到一定浓度时，光合速率不再增加，此时CO₂浓度为CO₂饱和点．育种专家测定了22℃时，某作物A、B两个品种在不同CO₂浓度下CO₂吸收量，以及黑暗条件下的CO₂释放量，结果如表．

	CO2补偿点 （mmol/mol）	CO2饱和点 （mmol/mol）	CO2饱和点时CO2吸收量 [mmol/（m2?h）]	黑暗条件下CO2释放量 [mmol/（m2?h）]
A品种	0.06	1.06	115.20	72.00
B品种	0.05	1.13	86.40	39.60

（1）CO₂饱和点时，A品种的总光合速率为

 

mmol/（m²h）．
（2）若其他条件不变，温度上升至27℃，CO₂补偿点将

 

，原因是

 

．
（3）在植物的无土培养液中加入H₂¹⁸O在温室大棚中的CO₂中检测到放射性的¹⁸O，这是因为水参与了

 

过程．

Answer 1

考点：影响光合作用速率的环境因素,光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化,细胞呼吸的过程和意义

专题：

分析：根据题意和图表分析可知：生物实验的原则是控制单一变量；所以在1、3、5、7实验组合中，影响实验的因素即自变量是温度，无关变量是光照强度、二氧化碳浓度等．序号2、4、6、8可构成另一个相对独立的实验组合，由于没有光照，所以研究的目的是温度对植物呼吸作用强度的影响．在实验中测得的二氧化碳量是净光合作用量，等于植物实际光合作用量-细胞呼吸量．

解答： 解：I（1）表中1、3、5、7对应的数据表明：最初这几个实验组的所提供光照强度和CO₂量是相同的，不同的是温度，故自变量是温度，无关变量是光照强度、二氧化碳浓度．
（2）2、4、6、8对应的数据表明：这几个实验组都在无光照的条件下进行，设置10℃、20℃、30℃和40℃的温度差可探究温度对植物呼吸作用（强度/速率）的影响．
（3）根据2、4、6、8组实验数据可知：光照强度为1000Lx，温度分别为10℃、20℃、30℃和40℃时各组天竺葵的呼吸速率分别是0.1、0.4、0.9、0.8，根据1、3、5、7组实验数据可知：净光合速率分别是12h后各密闭容器减少的CO₂量，依次为0.5、1.5、3.1、3.0，因真光合速率=净光合速率+呼吸速率，所以四个点对应的光合速率对应的数值依次为0.6、1.9、4.0、3.8，横坐标表示温度，坐标图如图．
II（1）CO₂饱和点时，A品种的总光合速率=净光合速率+呼吸速率=CO₂饱和点时CO₂吸收量+黑暗条件下CO₂释放量=115.20+72.00=187.20mmol/（m²h）．
（2）若其他条件不变，温度上升至27℃，呼吸作用和光合作用都增强，CO₂补偿点将升高．
（3）有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，释放少量能量．在植物的无土培养液中加入H₂¹⁸O在温室大棚中的CO₂中检测到放射性的¹⁸O，这是因为水参与了有氧呼吸第二阶段过程．
故答案为：
I（1）温度          光照强度、二氧化碳浓度等
（2）温度对植物呼吸作用（强度/速率）的影响 
（3）

II（1）187.20
（2）升高          温度上升，呼吸作用和光合作用都增强，CO₂补偿点升高
（3）有氧呼吸第二阶段

点评：本题难度中等，以探究不同条件对植物光合作用速率和呼吸作用速率的影响为背景，考查影响光合作用的环境因素、对照实验的原则等知识，要求考生能够从材料中获取信息的能力、对知识的理解迁移能力以及画图能力．