高中生物影响光合作用速率的环境因素综合题

有一项实验研究了二氧化碳浓度和光强度对莴苣光合速率的影响。确定光合速率的方法是：每小时每dm²叶面积的二氧化碳固定率。实验用了3个光强度，分别为0.05、0.25和0.45(任意设定的单位)，其中0.45是接近全日光的最高值，整个实验过程保持在22℃，实验结果如下表：

二氧化碳浓度(ppm)	不同光强度下的光合速率(mg dm^-2h^-1)
0.05单位光强度	0.25单位光强度	0.45单位光强度
300	12	25	27
500	14	30	36
700	15	35	42
900	15	37	46
1100	15	37	47
1300	12	31	46

(1)试分析光强度在0.25单位时，二氧化碳浓度对莴苣光合速率的影响： __________________________________________________。
(2)300ppm的二氧化碳浓度大约与空气中浓度相等。此浓度下，当光照强度从0.05增加到0.45单位时，光合速率增加了_______%。
(3)根据上表所给出的数据，综合可以得出如下结论：
①____________________________________；
②____________________________________；
③____________________________________。
(4)为何实验过程必须保持恒定温度__________________________。
(5)温室农作物在使用人工光照时，常常还需加入更多的二氧化碳，请解释：
__________________________________________________。

Ⅰ下图表示温度、光照对铜绿微囊藻和玫瑰拟衣藻光合作用的影响。通过比较不同条件下两种藻的净光合速率，可分析它们对环境的适应性及竞争优势。请分析回答。

（1）运用同位素标记法可证明：暗反应中碳的转移途径是       _（用文字和箭头回答）。
（2）由图1可知，玫瑰拟衣藻和铜绿微囊藻两者在20℃时混合培养时，具有竞争优势的是_    。
（3）图2为30℃时获得的实验结果，则：
①光照强度为630μmol∙m^-2∙s^-1时，限制玫瑰拟衣藻净光合速率上升的环境因素主要是          。
②预测35℃时两种藻类净光合速率与光照强度的关系，并在答题纸相应图中绘制相关曲线。

Ⅱ某国家级自然保护区无严寒天气，主要保护丹霞地层、地貌和珍稀动植物资源。研究人员建构相应的保护区实验模型并对其进行一系列的模拟实验。

（1）图1表示在未受干扰、受到干扰和遭到破坏三种情况下，保护区实验模型中黄腹锦鸡数量随时间的变化曲线。A区表示保护区实验模型在一般情况下或受到一定            的情况下，黄腹锦鸡数量在正常范围内波动。如果对该区的黄腹锦鸡进行保护，应该采取           措施。
（2）对保护区实验模型中甲、乙、丙、丁四个种群能量相对值随时间变化的关系进行研究，结果如图2所示。根据种群之间的关系判断，b—c段甲种群数量上升的原因是
                                                                               

测定透明密闭玻璃罩内某植物在单位时间内CO₂的吸收量或O₂消耗量（相对值）随温度的变化，结果如右图所示，请分析回答下列问题：

（1）植物光合作用有关的酶分布在叶绿体的       。据图推测，该植物的光合酶对温度的敏感度比呼吸酶对温度的敏感度          （填“高”或“低”）。温室栽培该植物，为获得最大经济效益，应控制的最低温度为          ℃。
（2）该植物光反应的产物中，被碳反应利用的物质是             。在供给C¹⁸O₂较长时间后，叶肉细胞线粒体内能够检测出含¹⁸O的物质有              （写出两种）。
（3）图中A点时该植物的叶肉细胞中氧气的扩散方向是                          。
B、D点时植物光合作用制造的有机物        （填“大于”、“小于”或“等于”）细胞呼吸消耗的有机物。

将两株植物放在封闭的玻璃罩内，用全素营养液置于适宜光照下进行培养(如   甲图所示)，假定玻璃罩内植物的生理状态和自然环境中的生理状态相同，且空气湿度对植物蒸腾作用的影响、微生物对CO₂浓度影响均忽略不计。进行如下实验：
实验一：用CO₂浓度测定仪测定了该玻璃罩内CO₂浓度的变化情况，绘制成如乙图所示曲线；

实验二：利用甲装置研究该植物在适宜光照下、不同温度下分别暗处理l h，再光照l h (光照强度相同)，测其有机物变化，得到数据如图丙所示。请据图分析回答：
(1)图甲中在植物的全素营养液中加入H₂¹⁸O，在钟罩内最初检测到的放射性物质是____。在钟罩内的CO₂中检测到放射性的¹⁸O，这是因为水参与了_____过程；植物对全素营养液中矿质元素的吸收具有选择性，这取决于_____________________________________
(2)图乙曲线中AD段CO₂相对含量升高是因为植物______，影响DE段CO₂相对含量下降的主要环境因素是_____，C点时产生ATP的细胞器是____。
(3)由图丙可知，该植物呼吸作用和光合作用的最适温度在所给的四个温度中分别是____、_____；在光合作用的最适温度下，该植物光照l h的真正光合速率为______。

图甲表示水稻细胞内部分代谢活动图解，其中①～⑤表示代谢过程，A～F表示代谢过程中产生的物质；图乙表示用低温处理水稻秧苗过程中，水稻光合速率和色素含量的变化。回答问题：

(1)正常情况下，①～⑤过程中有ATP生成的是_____，过程②需要的条件是______。物质F是__________。
(2)由图乙分析，低温除了能降低色素含量外，还能_____，从而导致光合速率下降。叶绿体中的色素吸收光能的两个用途是______。
(3)若将新鲜叶片放置在某装置内，给予不同强度的光照(其他条件保持相同且适宜)，测得氧气释放速率如下表所示。

当光照强度为8klx时，叶绿体产生氧气的速率是_____mg／100cm²·h，此时，叶绿体中ADP的移动方向是_________。

研究者进行了不同温度和光强度组合处理对某陆地植物叶片光合速率、气孔开度的影响的实验，结果如下甲图所示；乙图表示该陆地植物在某光照强度、适宜温度，叶肉细胞光合作用强度增长率随CO₂浓度的变化的情况。请回答下列问题

（1）由图甲可知，在两种光强度下，随温度升高，叶片光合速率都下降，据图分析可能的原因是：随着温度升高，            ，此时主要影响光合作用的         阶段。
（2）乙图中           点光合速率达到最大，限制D点光合作用速率的主要因素是      ，C点和D点相比，C点叶绿体中RuBP的含量         （填“较低”、“相等”或“较高”）。
（3）该陆地植物通过光合作用所制造的有机物或所固定的能量称为       ，有一部分用于生长和繁殖的是指       ，若该陆地植物所在的生态系统已经演替到顶级群落时，该生态系统的净初级生产量        0（填“＞”、“＜”、“＝”），它们的种子常落在母株附近而形成       （填种群分布型）。对比海洋生态系统，陆地生态系统的次级生产量     （填“多”或“少”）。

(12分)科学家对生长在某区域两个不同地段(水分条件相对较好的沟底和水分条件较差的坡面)的中国酸刺的雌、雄株进行了研究。测得一天中6时至18时的净光合速率(单位时间、单位叶面积吸收CO₂的量)变化曲线如下图所示。

(1)由曲线可知，影响沟底与坡面酸刺净光合速率的主要环境因素是____，在18时影响中国酸刺净光合速率的主要环境因素是_______。
(2)一般情况下，比较曲线1中8时和12时两个时刻，_____时刻暗反应固定的CO₂量   多，原因是______。
(3)分别对比图中两组曲线___以及_______可知，土壤水分含量的变化对中国酸刺___(填“雄株”或“雌株”)净光合速率的影响较大。
(4)从生长状况相同的中国酸刺叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后，置于不同浓度的NaHCO₃溶液(提供CO₂)中，给予相同强度的光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成下列曲线。请据此回答：

从图解分析，b点比a点细胞内的C₃含量_____，随光合作用强度的增强小圆叶片上浮至液面所需时间______，而c点以后曲线上行，其原因可能是______。

下图甲表示某绿色植物细胞中的某一结构，图乙是研究不同浓度CO₂对该植物幼苗各项生理指标的影响的实验结果。据图请回答：

（1）图甲所示的细胞结构名称是______________。其A、B、C、D结构中含磷脂分子的是：___________。图中由F₀、F₁组成的物质最可能是________。图中所示生理过程是    。
（2）根据图乙实验结果，完善实验步骤： 
材料用具：盆栽幼苗100株，设施相同的塑料薄膜温室及供气的CO₂钢瓶若干。
第一步：________________________，编号A、B、C，各置于一个温室中。
第二步：分别向B、C组温室通入CO₂气体至设定值，__________________________。
第三步：在光强、温湿度条件相同且适宜的条件下培养30天。
第四步：每组选取相同部位、相同___________的叶片测量各生理指标，求平均值。
（3）还原糖可用_____________试剂检测。图乙所示结果表明：随着CO₂浓度升高，幼苗中还原糖的含量也有所增加，主要原因是________________________________________。
（4）较高CO₂浓度有利于植物幼苗度过干旱环境，据图分析原因：
__________________________________________________________________________。

请回答植物光合作用的两个问题：
(1)将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。获得实验结果如下图。
　　
①由甲图所示，经过一昼夜之后植物体的有机物含量会____________。
②图甲中的F点对应图乙中的________点，此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的________。

③丙图中的Ⅱ图所反应的生理状态处于甲图中的________阶段(字母表示)。
(2)研究人员对A、B两种作物光合作用特性进行测量，结果如丁图所示：
由丁图可知，________(A、B)植物生长较快，其可能的两个原因是________________________；光补偿点低，__________。

沙棘对干旱缺水的环境有较强的适应性，是治理荒漠化的常用植物。某科研小组在夏季的晴天测定了三种沙棘的光合特性，其结果如下图所示。请据图分析并回答：

(1)从图1和图2看，直接影响碳反应的环境因素是   。除图中的环境因素外，还有  环境因素会影响光合作用。
(2)在严重荒漠化土地上栽种沙棘到形成沙棘林的过程属于   演替，但这种沙棘林易爆发沙棘木蠹蛾引起沙棘林大面积死亡，原因是   。白僵菌能寄生沙棘木蠹蛾致死，引入白僵菌增强了该沙棘林自我调节能力，使沙棘、沙棘木蠹蛾、白僵菌三者通过   调节保持该沙棘林的稳态。
(3)沙棘种子很难萌发，一定浓度的聚乙烯醇和低温共同处理沙棘种子，可显著提高沙棘种子的萌发率，聚乙烯醇和低温的生理作用最可能相当于植物激素中的   。

下面是实验小组在夏季利用某植物进行的有关生理活动实验探究，分析回答：

(1)实验小组在该植物种子吸水萌发过程中，测得的吸收速率、释放速率的变化如图l所示。b点以后，种子细胞的呼吸方式为___________；a点以前，曲线②低于①的原因是________________。
(2)实验小组利用幼苗在不同遮光条件下对叶绿素含量、叶片生长状况进行了检测。实验分三组：A组不遮光、B组遮光50％、C组遮光75％，测定的叶绿素含量及叶片生长的相关数值如图2所示。与A、C组相比，B组的叶绿素________(填‘‘a”或‘‘b”)增长更快，它对光合作用的增强影响更大的原因是____________________。与B组相比，A组光照条件更好，光合作用应该更强，但测定的结果是B组的叶片生长更好，除了上述原因外，还可能是因为 ___________。
(3)研究发现，该植物具有特殊的固定方式：夜间气孔开放，吸收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参与光合作用，如图3所示。

①白天，该植物进行光合作用所需的来源于____________________和苹果酸的分解；如果突然降低环境中的，短时间内三碳化合物的含量变化为__________________。夜晚，该植物不能合成，原因是缺少暗反应所需的____________________。
②根据气孔开、闭的特点，推测该植物生活在_____________________的环境中，从进化角度看，这是_________________的结果。

(8分)观测不同光照条件下生长的柑橘，结果见下表。请回答下列问题：

光照强度	叶色	平均叶面积(cm^2)	气孔密度（个.mm^-2）	净光合速率（μmolCO2.m^2.s^-1）
强	浅绿	13.6(100%)	826（100%）	4.33(100%)
中	绿	20.3(149%)	768（93%）	4.17(96%)
弱	深绿	28.4(209%)	752（91%）	3.87(89%)

注：括号内的百分数以强光照的数据作为参照
（1）CO₂以      方式进入叶绿体后，与      结合而被固定，固定产物的还原需要光反应提供的           。
（2）在弱光条件下，柑橘通过      和      来吸收更多的光能，以适应弱光环境。
（3）与弱光下相比，强光下柑橘平均每片叶的气孔总数        ，单位时间内平均每片叶CO₂吸收量         。对强光下生长的柑橘适度遮阴，持续观测叶色、叶面积和净光合速率，这三个指标中，最先发生改变的是         ，最后发生改变的是          。

下图甲表示某绿色植物的细胞代谢状况，图乙表示在一定条件下测得的该植物光照强度与光合速率的关系，请分析回答。

（1）一分子C02从产生场所到相邻叶肉细胞中被利用，共穿过______层生物膜。图甲所示细胞代谢时期可用图乙的__________点表示。
（2）当植物细胞内的部分代谢活动处于图乙中的b点时，叶绿体中ATP的移动方向是_________________。
（3）图乙条件下，将该植物的叶片置于8klx光照下10小时，每lOOcm²叶片光合作用所消耗的C02的量为_____mg。
（4）适当提高空气中C02浓度，乙图中的c点会向______（“左”或“右”）移动。

最近科学家从甘蓝型油菜中克隆到一个耐热性基因“TR1”，该基因已通过转基因技术应用于农业生产中。若测定A、B两种植物的叶片在不同温度下光合作用和呼吸作用速率结果如下图（一）所示（对照实验在30℃进行），图（二）为植物A叶肉细胞中的部分代谢示意图。请据图回答问题。


（1）当温度超过        ℃后，植物B的呼吸作用会受抑制；这两种植物中，最可能导入了TR1基因的是                     。
（2）基因表达载体通常由启动子、终止子、目的基因和                 等四部分组成。在构建过程中，所需工具酶是                               。
（3）图（二）中C、D（均为细胞器）增加膜面积的方式有何不同：                                     。
（4）图（二）中的物质A是               ，物质A在C内彻底氧化分解需要的物质是                     。
（5）水果在生长季节如果长期处于不致死的高温环境中，甜度会较低。参考本研究的结果，说明产生这一现象的生理基础。                                    

某研究小组为了研究A、B两种植物的光合作用和呼吸作用设计了如图甲所示密闭实验装置，两组实验中所用器材完全相同，装置中A、B植物生长状现相同且质量相等，小烧杯中为足量CO₂缓冲液，阀门1、2处于关闭状态。实验在适宜条件下进行（不考虑光照对呼吸的影响），在有光条件下进行实验，每隔30min测定一次，多次测量后得到结果如图乙所示，请回答下列问题：

（1）实验过程中，突然降低光照强度，则ADP、C₃和C₅中       最先发生量的变化，其中      的量会短时间增加。
（2）在测定两种植物的呼吸作用强度时，需要对实验做出相应的调整是              。
（3）乙图中光照强度为c时，相同时间内A植物制造的O₂量比B植物           （多/少）。当光照强度为d时，每日连续光照12h，一昼夜中B植物有机物积累量（用O₂释放量表示）为         mg，两植物的O₂释放量的差值为          mg。