Question

【題目】某研究人員將某種綠色植物放在溫度適宜的密閉玻璃容器內(nèi)（如圖1所示），經(jīng)黑暗處理后置于恒定光照下并測(cè)量容器內(nèi)氧氣的變化量，測(cè)量的結(jié)果如圖2所示。回答下列問(wèn)題。

（1）將甲、乙、丙三株健壯的生長(zhǎng)狀態(tài)相同且大小相似（假設(shè)干重相同）的該植株幼苗分別置于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)圖1裝置中（Ⅰ、Ⅱ裝置均為無(wú)色玻璃材質(zhì)、Ⅲ裝置為紅色玻璃材質(zhì)）。甲、丙適宜且相同光照處理，乙黑暗處理，其他條件相同且適宜。一段時(shí)間后，將甲、乙、丙三植株烘干稱重，分別記為M甲、M乙、M丙 ，則M甲_______M丙 （填“大于”“小于”或“等于”），若M = M甲 - M乙。則M的準(zhǔn)確含義___________________________________。

（2）圖2中，B點(diǎn)時(shí)葉肉細(xì)胞內(nèi)的光合作用速率_________________（填“大于”“小于”或“等于”）呼吸作用速率。在5~15min內(nèi)，該容器內(nèi)氧氣量增加的速率逐漸減小，這是因?yàn)?/span>_________________________________________________________________________。

（3）如果該植物的呼吸速率始終不變，則在5 ~ 15min內(nèi)，該植物光合作用的平均速率（用氧氣產(chǎn)生量表示）是___________mol/min。

Answer 1

【答案】 大于 甲植株在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中光合作用合成的有機(jī)物總量 大于 密閉容器內(nèi)CO2濃度逐漸降低，使光合速率減慢，產(chǎn)生O2的速率減小 6 x 10-8

【解析】結(jié)合題意和圖示分析，在0-5min之間，密閉容器處于黑暗條件下，此時(shí)植物進(jìn)行呼吸作用，因此氧的減少量表示呼吸作用消耗量，同時(shí)可表示出植物的呼吸速率=（5-4）/5×10-7moL/min=2×10-8 moL/min；5min之后給予光照，此時(shí)植物同時(shí)進(jìn)行光合作用和呼吸作用，因此氧氣的增加量可以表示凈光作用量，同時(shí)可表示出植物的凈光合速率，如5-15min內(nèi)植物的平均凈光合速率=(8-4)/(15-5) ×10-7moL/min=4×10-8 moL/min；達(dá)到15min后，由于氧氣量沒(méi)有增加，此時(shí)植物的凈光合速率=0，說(shuō)明植物的總光合速率=呼吸速率，此時(shí)限制植物光合速率的主要因素是密閉容器內(nèi)CO2濃度的下降。

(1) 據(jù)題意可知：甲、丙植株經(jīng)適宜光照處理，乙植株黑暗處理，經(jīng)過(guò)相同時(shí)間后，分別烘干稱重，分別記為M甲、M乙、M丙 ，假若三株植株起始質(zhì)量為X，則（M甲-X）、（M丙-X）分別是甲組、丙組植株在相同時(shí)間內(nèi)光合作用積累有機(jī)物的量，即凈光合量，X-M乙是乙植株在該時(shí)間內(nèi)呼吸作用消耗有機(jī)物的量。由于三株植株除光照條件不同外，其余條件都相同，說(shuō)明三株植株的呼吸作用消耗有機(jī)物的量相同，都為X-M乙。根據(jù)M = M甲 - M乙=（M甲-X）+（X-M乙），所以M的準(zhǔn)確含義是甲植株在該時(shí)間段內(nèi)(或?qū)嶒?yàn)過(guò)程中)光合作用的凈光合量與呼吸消耗量之和，即甲植株在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中合成的有機(jī)物總量。結(jié)合題意，由于甲和丙株經(jīng)相同光照處理，但甲植株可接受所有單色光照，而丙植株只能接受紅色光照，所以甲植株光合作用合成的有機(jī)物比乙植株多，則M甲 大于 M乙。

(2) 結(jié)合前面的分析可知，圖2中B點(diǎn)時(shí)，容器內(nèi)氧氣量不再變化，就整個(gè)植株而言，其光合速率=呼吸速率，但是植物體有些部位只進(jìn)行呼吸作用如根，故葉肉細(xì)胞內(nèi)的光合作用速率大于呼吸作用速率。在5-15min內(nèi)，由于密閉容器內(nèi)CO2濃度隨光合作用的不斷進(jìn)行而逐漸降低，所以植株的光合速率減慢，產(chǎn)生O2的速率減小，導(dǎo)致容器內(nèi)氧氣量增加的速率逐漸減小。

(3) 結(jié)合前面的分析可知，植株的呼吸速率=2×10-8 moL/min；在5 -15min內(nèi)，該植株的平均凈光合速率=4×10-8 moL/min；所以該植物光合作用的平均速率=呼吸速率+凈光合速率=6×10-8 moL/min。