總光合速率代表植物真正的光合能力,它是凈光合速率與呼吸速率之和?v觀近幾年高考試題,發(fā)現(xiàn)“總光合”與“凈光合”的判斷問題仍然倍受青睞。筆者經(jīng)過匯總歸類,初步探究解題策略,希望能起到拋磚引玉的作用。
一、根據(jù)數(shù)據(jù)表格中的關(guān)鍵詞作判斷
(1)如果光合強(qiáng)度用葡萄糖的量表示,那么,“產(chǎn)生”、“合成”或“制造”葡萄糖的量是指總光合強(qiáng)度,而“積累”、“增加”或“凈產(chǎn)生”葡萄糖的量則指的是凈光合強(qiáng)度。
(2)如果光合強(qiáng)度用CO2的量表示,那么,“同化”、“固定”或“消耗”CO2的量表示的是總光合強(qiáng)度,而“從環(huán)境(或容器)中吸收”或“環(huán)境(或容器)中減少”CO2的量則指的是凈光合強(qiáng)度。
(3)如果光合強(qiáng)度用O2的量表示,那么“產(chǎn)生”或“制造”O(jiān)2的量指的是總光合強(qiáng)度,而“釋放至容器(或環(huán)境)中”或“容器(或環(huán)境)中增加”O(jiān)2的量則指的是凈光合強(qiáng)度。
例1 將狀況相同的某種綠葉分成四等組,在不同溫度下分別暗處理1h,再光照1h(光強(qiáng)相同),測(cè)其重量變化,得到如下表的數(shù)據(jù)。
組別
一
二
三
四
溫度/℃
27
28
29
30
暗處理后重量變化/mg
-1
-2
-3
-1
光照后與暗處理前重量變化/mg
+3
+3
+3
+1
可以得出的結(jié)論是( )
A.該植物光合作用的最適溫度約是27℃
B.該植物呼吸作用的最適溫度是29℃
C. 27~29℃下的凈光合速率相等
D. 30℃下的真正光合速率為2mg/h
解析:理解光合作用和細(xì)胞呼吸中的相關(guān)量的變化是正確解題的關(guān)鍵。由表中數(shù)據(jù)繪出曲線可知,暗處理后重量的變化表示呼吸速率,29℃暗處理1h后重量變化值最大,故B正確。1h光照后與暗處理前的重量變化表示在這2h內(nèi)的重量?jī)糇兓,真正總光合速?凈光合速率+呼吸速率。27℃、28℃、29℃、30℃總光合速率分別為5、7、9、3mg/h,因此該植物光合作用的最適溫度約為29℃。27℃、28℃、29℃、30℃凈光合速率分別為4、5、6、2mg/h。
答案:B
二、根據(jù)坐標(biāo)系中曲線的起點(diǎn)作判斷
(1)坐標(biāo)系中橫坐標(biāo)是“光照強(qiáng)度”:若縱坐標(biāo)是“光合速率(強(qiáng)度)”時(shí)(圖A),曲線的起點(diǎn)在0點(diǎn),縱坐標(biāo)表示的是“總光合速率”;若縱坐標(biāo)是“CO2吸收速率”或“O2釋放速率”時(shí)(圖B),曲線的起點(diǎn)在橫坐標(biāo)上(a點(diǎn):光補(bǔ)償點(diǎn),此點(diǎn)光合速率等于呼吸速率),縱坐標(biāo)表示的是“凈光合速率”。
(2)坐標(biāo)系中橫坐標(biāo)是“CO2濃度”:若縱坐標(biāo)是“光合速率(強(qiáng)度)”時(shí)(圖D),曲線的起點(diǎn)在橫坐標(biāo)上(a點(diǎn):植物進(jìn)行光合作用的最低二氧化碳濃度),縱坐標(biāo)表示的是總光合速率;若縱坐標(biāo)是“CO2吸收速率”或“O2釋放速率”時(shí)(圖E),曲線的起點(diǎn)在橫坐標(biāo)上(a點(diǎn):二氧化碳補(bǔ)償點(diǎn),此點(diǎn)光合速率等于呼吸速率),縱坐標(biāo)表示的是“凈光合速率”。
(3)坐標(biāo)系中橫坐標(biāo)是“光照強(qiáng)度”或“CO2濃度”:若縱坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值時(shí)(圖C和圖F),縱坐標(biāo)表示的是“凈光合速率”,曲線的起點(diǎn)在縱坐標(biāo)的負(fù)軸上,其對(duì)應(yīng)值表示“呼吸速率”(此點(diǎn)只進(jìn)行呼吸作用 )。
例2 植物的光合作用受CO2濃度、光照強(qiáng)度和溫度的影響。右圖為在一定CO2濃度和適宜溫度條件下,測(cè)定某植物在不同光照強(qiáng)度下的光合作用速率。下列有關(guān)說法正確的是( )
A.在a點(diǎn)所示條件下,該植物細(xì)胞只進(jìn)行呼吸作用,產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所是線粒體
B.b點(diǎn)時(shí)該植物的實(shí)際光合作用速率為0
C.若將該植物置于c點(diǎn)條件下光照9小時(shí),其余時(shí)間置于黑暗中,則每平方米葉片一晝夜中CO2的凈吸收量為15mg
D.適當(dāng)提高CO2濃度,則圖中a點(diǎn)下移,b點(diǎn)左移,c點(diǎn)上移
解析:a點(diǎn)沒有光照,此時(shí)植物細(xì)胞只進(jìn)行呼吸作用,產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體;b點(diǎn)時(shí)光合速率等于呼吸速率,即凈光合速率為0;該葉片一晝夜中CO2的凈吸收量為10×9-5×15=15mg;適宜提高CO2濃度,光合速率增大,呼吸速率減弱,則a點(diǎn)上移,b點(diǎn)左移,c點(diǎn)上移。
答案:C
三、根據(jù)測(cè)定模型的實(shí)驗(yàn)原理作判斷
(1)液滴移動(dòng)法測(cè)定模型:密閉透光小室中放入NaHCO3緩沖液,可維持裝置中的CO2濃度;將裝置放在光照充足、溫度適宜的環(huán)境中,在植物的生長(zhǎng)期,光合作用強(qiáng)度超過呼吸作用強(qiáng)度,表現(xiàn)為凈光合作用釋放O2,致裝置內(nèi)氣體量增加,紅色液滴移動(dòng)。
(2)圓片上浮法測(cè)定模型:利用減壓逐出葉圓片組織間隙中的氣體,葉片會(huì)沉于水底。由于光合作用釋放出的O2多于呼吸作用消耗的O2,葉肉細(xì)胞間隙中的O2增加,葉圓片會(huì)由原來的下沉狀態(tài)而上浮,根據(jù)上浮的快慢,即能比較光合作用的強(qiáng)弱。
(3)半葉法測(cè)定模型:將對(duì)稱葉片左側(cè)遮光右側(cè)曝光,并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠种g的物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射一段時(shí)間后,從兩側(cè)截取同等面積的葉片,烘干稱重,分別記為a和b(單位:g),則b-a所代表的是總光合量。
(4)黑白瓶法測(cè)定模型:黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶,只有呼吸作用,所以呼吸作用量=黑瓶中溶解氧的變化。白瓶既能光合作用又能呼吸作用,所以凈光合作用量=白瓶中溶解氧的變化。真正光合量(總光合量)=白瓶中溶解氧的變化+黑瓶中溶解氧的變化。
例3 從沒有經(jīng)過饑餓處理的植物的同一葉片上陸續(xù)取下面積、厚薄相同的葉圓片,稱其干重。假定在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中溫度不變,葉片內(nèi)有機(jī)物不向其他部位轉(zhuǎn)移。以下分析正確的是:( )
A.三個(gè)葉圓片的質(zhì)量大小關(guān)系一定是z>x>y
B.葉圓片Z在4小時(shí)內(nèi)的有機(jī)物積累量為(z-x-2y)g
C.葉圓片Z在后2小時(shí)內(nèi)的有機(jī)物制造量為(z+x-2y)g
D.整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中呼吸速率可表示為(x-y)g/4h
解析:上午10時(shí)至中午12時(shí),葉片只進(jìn)行呼吸作用,有機(jī)物消耗量(呼吸量)為(x-y)g。中午12時(shí)至下午14時(shí),葉片既進(jìn)行光合作用又進(jìn)行呼吸作用,有機(jī)物積累量(凈光合量)為(z-y)g,故葉圓片Z在后2小時(shí)內(nèi)的有機(jī)物制造量(總光合量)=凈光合量+呼吸量=(z+x-2y)g。
答案:C
例4 一同學(xué)研究某湖泊中X深度生物光合作用和有氧呼吸時(shí),設(shè)計(jì)了如下操作:①取三個(gè)相同的透明玻璃瓶標(biāo)號(hào)a、b、c,并將a用不透光黑布包扎起來;②將a、b、c三個(gè)瓶子均在湖中X深度取滿水,并測(cè)定c瓶中水的溶氧量;③將a、b兩瓶密封后再沉入X深度水體中,24小時(shí)后取出;④測(cè)定a、b兩瓶中水的溶氧量,三個(gè)瓶子的測(cè)量結(jié)果如圖所示。關(guān)于24小時(shí)內(nèi)X深度水體中生物光合作用和有氧呼吸情況的分析正確的是( )
A.光合作用產(chǎn)生的氧氣量為(k-w)mol/瓶
B.光合作用產(chǎn)生的氧氣量為(k-v)mol/瓶
C.有氧呼吸消耗的氧氣量為(k-v)mol/瓶
D.有氧呼吸消耗的氧氣量為v mol/瓶
解析:根據(jù)題意可知,c瓶中的含氧含量即為初始含氧量,a瓶包裹黑膠布則只能進(jìn)行有氧呼吸,不能進(jìn)行光合作用,瓶中氧氣消耗,消耗量為(w-v)mol/瓶;b瓶既進(jìn)行有氧呼吸有進(jìn)行光合作用,a和b兩瓶有氧呼吸強(qiáng)度相等,則光合作用產(chǎn)生氧氣量為(k-v)mol/瓶。
答案:B
鞏固練習(xí)
1 在兩個(gè)相同密閉、透明玻璃室內(nèi)各放置一盆相似的甲、乙兩種植物幼苗,在充足的水分、光照和適宜的溫度等條件下,用紅外線測(cè)量?jī)x定時(shí)測(cè)量玻璃室內(nèi)的CO2含量,結(jié)果如下表(假設(shè)實(shí)驗(yàn)期間光照、水分和溫度等條件恒定不變)。下列有關(guān)分析,錯(cuò)誤的是( )
記錄時(shí)間(min)
0
5
10
20
25
30
35
35
40
45
甲種植物(mg/L)
150
113
83
50
48
48
48
48
48
48
乙種植物(mg/L)
150
110
75
30
18
8
8
8
8
8
A.在0~25min期間,甲和乙兩種植物光合作用強(qiáng)度都逐漸減少
B.在0~25min期間,CO2含量逐漸降低是有氧呼吸減弱的結(jié)果
C.在0~25min期間,影響光合作用強(qiáng)度的主要因素是CO2含量
D.上表數(shù)據(jù)說明,乙植物比甲植物固定CO2的能力強(qiáng)
答案:B
2 右圖曲線表示在適宜溫度、水分和一定的光照強(qiáng)度下,甲、乙兩種植物葉片的CO2凈吸收速率與CO2濃度的關(guān)系,下列說法正確的是( )
A.CO2濃度大于a時(shí),甲才能進(jìn)行光合作用
B.適當(dāng)增加光照強(qiáng)度,a點(diǎn)將左移
C.CO2濃度為b時(shí),甲、乙總光合作用強(qiáng)度相等
D.甲、乙光合作用強(qiáng)度隨CO2濃度的增大而不斷增強(qiáng)
答案:B
3 下面甲圖為研究光合作用的實(shí)驗(yàn)裝置。用打孔器在某植物的葉片上打出多個(gè)葉圓片,再用氣泵抽出氣體直至葉片沉入水底,然后將等量的葉圓片轉(zhuǎn)至含有不同濃度的NaHCO3溶液中,給予一定的光照,測(cè)量每個(gè)培養(yǎng)皿中葉圓片上浮至液面所用的平均時(shí)間(見圖乙),以研究光合作用速率與NaHCO3溶液濃度的關(guān)系。有關(guān)分析正確的是( )
A.在ab段,隨著NaHCO3溶液濃度的增加,光合作用速率逐漸減小
B.在bc段,單獨(dú)增加光照或溫度或NaHCO3溶液濃度,都可以縮短葉圓片上浮的時(shí)間
C.在c點(diǎn)以后,因NaHCO3溶液濃度過高,使葉肉細(xì)胞失水而導(dǎo)致代謝水平下降
D.因配制的NaHCO3溶液中不含氧氣,所以整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中葉圓片不能進(jìn)行呼吸作用
答案:C
作者簡(jiǎn)介:周偉,生物奧賽主教練。主要從事生物教學(xué)與奧賽培訓(xùn)研究,近年來在《生物學(xué)教學(xué)》、《中學(xué)生物教學(xué)》、《吉首大學(xué)學(xué)報(bào)》、《新高考》、《考試報(bào)》、《素質(zhì)教育報(bào)》、《中學(xué)生理化報(bào)》、《中學(xué)生學(xué)習(xí)報(bào)》、《當(dāng)代中學(xué)生報(bào)》等報(bào)刊上發(fā)表文逾100篇。
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