资源简介

课时3　影响光合作用的环境因素及实验探究
一、光合作用受环境因素的影响
1.光合速率(又称光合强度)
(1)含义:一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行的光合作用,如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳。
(2)表观光合速率:在光照条件下植物从外界环境吸收的CO2总量。
(3)真正光合速率:植物在光照条件下,从外界环境中吸收的CO2的量,加上细胞呼吸释放的CO2的量。
2.环境因素对光合速率的影响
(1)光强度。
光合速率随光强度的增加而增加,当光强度升高到一定数值后,光强度再增加,光合速率也不会增加,此时的光强度称为光饱和点。
(2)温度。
光合作用有一个最适温度,和酶促反应有最适温度一样。表现为一定范围内光合速率随温度的升高而加快,超过最适温度,光合速率下降。
(3)CO2浓度。
空气中CO2浓度的增加会使光合速率加快。目前大气中CO2的浓度约为0.035%,CO2浓度在1%以内时,光合速率会随CO2浓度的增加而增加。
(1)真正光合速率是指人们测得的CO2吸收量。(　×　)
提示:真正光合速率是指植物在光照条件下,从外界环境中吸收的CO2量,加上细胞呼吸释放的CO2量,即植物实际同化的CO2的量。
(2)光合速率受到多种环境因素的影响,其中最重要的因素是光强度、温度和空气中的二氧化碳浓度。(　√　)
(3)适宜温度下,增加CO2的浓度,光合速率不再增加,说明限制光合速率增加的环境因素是光强度和温度。(　×　)
提示:由于温度为适宜温度,当增加CO2浓度,光合速率不再增加,说明限制光合速率增加的环境因素最可能为光强度。
(4)“正其行,通其风”可以使空气不断流过叶面,提供较多的CO2,有利于提高农作物的产量。(　√　)
(5)在光合速率为纵坐标,不同光强度为横坐标的坐标曲线中,当外界条件改变有利于光合作用进行时,光饱和点向右上方移动。(　×　)
提示:光饱和点(在横坐标上)向右移动,光饱和点对应的最大光合速率向上方移动。
二、探究环境因素对光合作用的影响
1.实验假设
一定范围内,金鱼藻(或黑藻)的光合速率随光强度的增加而增加。
2.实验原理
不同光强度→有色液滴移动的距离不同→释放的氧气的量不同→光合速率不同→光强度与光合速率的关系
3.实验步骤
(1)组装如图实验装置三套,编号甲、乙、丙。
(2)分别向三支试管内加入等量的金鱼藻(或黑藻)和NaHCO3溶液。
(3)记录有色液滴的起始位置。
(4)取三只100 W聚光灯,分别置于距甲、乙、丙10 cm、20 cm、50 cm处,一段时间后,记录有色液滴的位置。
4.实验结果及结论
(1)实验结果。
组别 有色液滴移动的距离
甲 最大
乙 较大
丙 最小
(2)实验结论。
在一定范围内,随着光强度不断增加,光合作用强度也不断增加。
(1)在探究环境因素对光合速率的影响时,如果光强度是自变量,可采用同一功率的冷光源不同距离照射绿色植物。(　√　)
(2)探究不同温度对光合作用强度的影响,可在室外利用早、中、晚温度的不同分别进行实验。(　×　)
提示:实验时需要使自变量温度为单一变量,室外早、中、晚除了温度不同,光照强度等也不相同。
一、影响光合速率的环境因素分析
[典例1-1](湖州高一期末)紫菜是一种广受欢迎的多细胞藻类,被用于制作食品、药品和化妆品等。现以紫菜为材料进行实验,探究光强度对其光合速率的影响,其他条件均适宜,结果如下图所示。下列叙述错误的是(　D　)
A.单位时间内c点产生O2的量低于b点
B.提高实验温度,b和c点都有可能会下降
C.在一定范围内,光合速率随光强度增加而升高
D.a点时,限制紫菜的光合速率的主要因素是CO2浓度
解析:图中横坐标为光强度,纵坐标为CO2的固定速率,表示的是真正光合速率随光强度变化的曲线,c点低于b点,则c点的光合速率低于b点,单位时间内产生O2的量低于b点,A正确;题干提到“其他条件均适宜”,则实验处于最适温度,继续提高实验温度,光合作用有关酶的活性减弱,光合速率可能下降,B正确;由图可知,a点时,随着光强度增加,光合速率还能不断提高,则a点限制光合速率的主要因素是光强度,D错误。
[典例1-2] (杭州八县区高一期末)高温是制约世界粮食安全的因素之一。科学家将小麦分别置于高温环境(HT)和正常温度环境(CT)下生长一定时间后,测定HT植株和CT植株在不同温度下的光合速率,结果如图所示。下列叙述错误的是(　B　)
A.两组植株的CO2吸收速率的最大值接近
B.35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C.50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D.根据实验结果判断,HT植株更适应高温环境
解析:由图可知,纵坐标为CO2吸收速率,为表观光合速率,CT植株与HT植株的CO2吸收速率的最大值接近,A正确;35 ℃时两植株的表观光合速率相等,但两组植株的呼吸速率未知,故无法比较二者的真正光合速率,B错误;50 ℃时HT植株的净光合速率大于0,能积累有机物,而CT植株的净光合速率为0,光合速率等于呼吸速率,无法积累有机物,C正确;据图判断,HT植株在高温时的净光合速率大于CT植株,更适合高温环境,D正确。
1.单因素对光合速率的影响
(1)光强度。
A点:只进行细胞呼吸。
AB段:随光强度增大,光合速率也逐渐增大,但总体光合速率小于细胞呼吸速率。
B点(光补偿点):光合速率等于细胞呼吸速率。
BC段:光强度不断增加,光合速率不断增加;C点对应的光强度为光饱和点。
(2)CO2浓度。
图1
图2
①图1和图2都表示在一定范围内,光合速率随CO2浓度的增加而增加,但当CO2浓度增加到一定范围后,光合速率不再增加;
②图1中A点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度,即CO2补偿点;图2中的A′点表示进行光合作用所需的CO2最低浓度;
③图1中的B点和图2中的B′点都表示CO2饱和点。
(3)温度。
温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性,进而影响光合速率。
2.多因素对光合速率的影响
(1)曲线解读:P点时,限制光合速率的因素应为横坐标所示的因素,随该因素的不断增强,光合速率不断提高;Q点时,横坐标所示的因素不再是影响光合速率的主要环境因素,若要提高光合速率,可适当提高其他因素的强度。
(2)应用。
①温室栽培植物时,在一定的光强度条件下,白天适当提高温度,可提高与光合作用有关的酶的活性,提高光合速率,也可同时适当补充CO2进一步提高光合速率。
②当温度适宜时,可适当增加光强度和CO2浓度以提高光合速率。
二、光合作用相关曲线中“关键点”的移动
[典例2-1] (浙南名校高一期末)通过研究不同的光强度对不同植物的影响,为植物的合理间种提供依据。研究人员测定了阴生植物和阳生植物的光合速率曲线图如下。下列分析错误的是(　B　)
A.阴生植物的光补偿点较低,与其呼吸速率较小有关
B.C点继续增大光强度会使光饱和点右移
C.B点时,叶片的真正光合速率大于呼吸速率
D.B点时,阴生植物比阳生植物生长得好
解析:光补偿点是真正光合速率=呼吸速率的点,由图可知,阴生植物的光补偿点较低,与其呼吸速率较小有关,A正确;光饱和点指的是最大光合速率所对应的最小光强度,其他环境因素不变的情况下,改变光强度不会改变光饱和点,B错误;B点时,阳生植物位于光补偿点,整株植物的光合速率=呼吸速率,但是植物的根、茎等器官一般无法进行光合作用,只能进行呼吸作用,所以叶片的真正光合速率大于呼吸速率,C正确;B点时,阴生植物的净光合速率大于0,能积累有机物,阳生植物的净光合速率=0,无法积累有机物,故阴生植物比阳生植物生长得好。
[典例2-2] 下列为有关环境因素对植物的光合作用速率影响的关系图。下列有关叙述错误的是(　D　)
图1
图2
图3
图4
A.若图1表示植物阴天时的光合速率,则晴天时,a点左移,b点右移
B.图2中,若适当增大CO2浓度,则a点左移,b点右移
C.图3中,CO2浓度由b点变为a点,短时间内叶绿体中三碳酸分子的含量增加
D.图4中,当温度高于25 ℃时,光合作用制造的有机物的量开始减少
解析:阴天时植物的光合作用强度较低,晴天时光强度增加,光合作用强度增加,故图1中b点(CO2饱和点)右移,a点(CO2补偿点,表示光合作用与呼吸作用强度相等)左移,A正确;图2中a为光补偿点,b为光饱和点,若适当增大CO2浓度,则光合作用强度也随之增强,所以a点左移,b点右移,B正确;图3中由于a点的CO2浓度比b点高,CO2浓度由b点变为a点,浓度增加,碳反应过程中CO2的固定增加,故三碳酸的含量相对增加,C正确;图4中光照下CO2的吸收量为植物的净光合量(植物有机物的积累量),黑暗中CO2的释放量为植物的呼吸量,所以当温度高于25 ℃时,植物单位时间内光合作用积累的有机物的量开始减少,但植物光合作用制造的有机物的量(植物总光合量)还在增加,D错误。
1.表观光合速率、真正光合速率及呼吸速率的表示方法
项目 表示方法
表观光合速率 O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量
真正光合速率 O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量
呼吸速率 (黑暗中测量) CO2的释放量、O2的吸收量、有机物的消耗量
2.有关补偿点和饱和点的移动问题
(1)以光强度对光合作用的影响为例,分析各点的移动方向(见下图)。
①A点:呼吸速率。此点和呼吸速率的大小相关,若呼吸速率增加,A点下移,反之,A点上移。
②B点:光补偿点。此点的含义为光合速率等于呼吸速率,若光合速率增加,B点左移,反之,
B点右移。
③C点:最大光合速率点,与光饱和点相对应。若光合速率增加,C点向右上移动,反之,C点向左下移动。
④D点:光饱和点(最大光合速率所对应的最小光强度)。此点之后,随光强度的增加,光合速率不再增加,即光合作用的限制性因素不再是光强度,而是其他因素(其内因一般为酶的活性、色素的含量、五碳糖的含量等,外因常为温度或CO2浓度等)。若光合速率增加,D点右移,反之,D点左移。
(2)光补偿点对应的两种生理状态。
①整个植株:光合作用强度=呼吸作用强度
②叶肉细胞:光合作用强度>细胞呼吸强度
三、探究环境因素对光合作用的影响
[典例3] 某学习小组为探究不同的光强度对黑藻光合作用的影响,将生长发育状况良好的黑藻分别装入6个含等量的1%NaHCO3溶液的广口瓶中,并连接U形管(管中装入一定量的水),装置如图,用不同瓦数的LED光源进行实验,观察U形管右侧液面的变化,得到下列结果如表所示:
不同的光强度对黑藻光合作用的影响
LED灯瓦数/W 0 3 5 7 9 12
液面上升的 高度/(cm·h-1) -0.21 0.65 1.27 1.67 1.90 1.93
-0.19 0.63 1.30 1.70 1.88 1.92
-0.22 0.67 1.28 1.72 1.87 1.90
液面上升的 高度平均值/(cm·h-1) -0.21 0.65 1.28 1.70 1.88 1.92
注:不考虑实验过程中温度、气压等变化对气体体积的影响。
(1)实验中1%NaHCO3溶液为光合作用提供　　 　　参与碳反应合成三碳糖,光反应为该过程提供　　　　 　　　。
(2)在不同的光强度下U形管液面的变化有差异是因为各组的　　　　　　不同,LED灯为5 W时,黑藻叶肉细胞中叶绿体的光合作用强度为　　　　 cm·h-1(用液面上升的高度平均值表示)。
(3)LED灯为9 W时,　　 　　(填“达到”或“未达到”)黑藻的光饱和点,依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)若要进一步研究NaHCO3溶液浓度对黑藻光合速率的影响,可在瓶中分别加入不同浓度的NaHCO3溶液,相同时间后,记录比较各组的液面高度变化。
①该实验的无关变量有　　　　　　　　　　　　　　　　(至少答出1个)。
②实验结果显示,NaHCO3溶液浓度高于一定值后,液面上升的高度反而随NaHCO3溶液浓度升高而降低,可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析:(1)实验中1%NaHCO3溶液为光合作用提供CO2参与碳反应合成三碳糖,光反应为该过程提供ATP和NADPH。(2)在一定范围内,光强度越大,光合作用越强,光合作用大于呼吸作用时,能向外释放O2,使U形管的液面差增大,所以在不同的光强度下U形管的液面变化有差异是因为各组的净光合速率不同。光合作用强度=呼吸作用强度+净光合作用强度,LED灯为5 W时,黑藻叶肉细胞中叶绿体的光合作用强度为0.21+1.28=1.49(cm·h-1)。(3)从表格中数据可知,LED灯瓦数达到12 W时,液面高度还在上升,所以9 W未达到黑藻的光饱和点。(4)①由实验目的“研究 NaHCO3 溶液浓度对黑藻光合速率的影响”可知,自变量是NaHCO3溶液浓度(CO2浓度),因变量为光合作用强度(液面变化),其余能影响实验结果的因素皆为无关变量,如温度、光强度、黑藻的量、黑藻的生长状态等。②NaHCO3溶液浓度高于一定值后,液面上升的高度反而随NaHCO3溶液浓度升高而降低,可能的原因是NaHCO3溶液超过一定浓度,使黑藻细胞失水,从而使细胞的光合速率减弱。
答案:(1)CO2　ATP和NADPH
(2)净光合速率(或光合速率或O2的释放量或O2的产生量或光合速率与呼吸速率的差值)　1.49
(3)未达到　光强度(或LED灯瓦数)再增加时,光合速率继续增大(或液面上升的高度继续增大)
(4)①温度、光强度、黑藻的量、黑藻的生长状态等　②NaHCO3溶液超过一定浓度,使黑藻细胞失水,从而使细胞的光合速率减弱
1.探究环境因素对光合作用影响实验中的变量处理
探究环境因素对光合作用的影响,解题切入点是把握实验目的及实验的变量处理,结合对光合作用的基本过程的理解进行回答。常见的实验变量设置及检测处理如图所示。
2.表观光合速率和呼吸速率的测定及真正光合速率的计算
(1)表观光合速率的测定。
如图中的左侧装置,用饱和的NaHCO3溶液能维持密闭的空间中CO2浓度不变。装置置于光下,单位时间内液滴的移动距离表示该光照下植物的表观光合速率(用O2的释放速率
表示)。
(2)呼吸速率的测定。
如图中的右侧装置,将装置遮光,单位时间内液滴的移动距离表示植物的呼吸速率(用O2的吸收速率表示)。此实验测定的是需氧呼吸,因为在正常情况下植物厌氧呼吸的速率很低,可以忽略。
(3)真正光合速率的计算。
真正光合速率无法直接测定,但是可以用表观光合速率和呼吸速率的值进行计算。测定的表观光合速率和呼吸速率之和即为真正光合速率。(共40张PPT)
第三章 细胞的代谢
第五节
光合作用将光能转化为化学能
课时3
影响光合作用的环境因素及实
验探究
读教材·相信我能行
一、光合作用受环境因素的影响
1.光合速率（又称光合强度）
（1）含义：一定量的植物（如一定的叶面积）在__________内进行的光
合作用，如释放多少______、消耗多少二氧化碳。
（2）表观光合速率：在光照条件下植物从__________吸收的 总量。
（3）真正光合速率：植物在光照条件下，从外界环境中吸收的 的量，
加上细胞呼吸释放的 的量。
单位时间
氧气
外界环境
2.环境因素对光合速率的影响
（1）光强度。
光合速率随光强度的增加而______,当光强度升高到一定数值后，光强度
再增加，光合速率也__________，此时的光强度称为__________。
（2）温度。
光合作用有一个______温度,和酶促反应有最适温度一样。表现为一定范
围内光合速率随温度的升高而加快,超过最适温度，光合速率下降。
（3） 浓度。
空气中浓度的增加会使光合速率______。目前大气中 的浓度约为
,浓度在____以内时,光合速率会随 浓度的增加而增加。
增加
不会增加
光饱和点
最适
加快
思维点拨
（1）真正光合速率是指人们测得的 吸收量。( )
×
提示：真正光合速率是指植物在光照条件下,从外界环境中吸收的 量,
加上细胞呼吸释放的量,即植物实际同化的 的量。
（2）光合速率受到多种环境因素的影响，其中最重要的因素是光强度、
温度和空气中的二氧化碳浓度。( )
√
（3）适宜温度下,增加 的浓度,光合速率不再增加,说明限制光合速率增
加的环境因素是光强度和温度。( )
×
提示：由于温度为适宜温度,当增加 浓度，光合速率不再增加,说明限
制光合速率增加的环境因素最可能为光强度。
（4）“正其行,通其风”可以使空气不断流过叶面,提供较多的 ,有利于提
高农作物的产量。( )
√
（5）在光合速率为纵坐标,不同光强度为横坐标的坐标曲线中,当外界条件
改变有利于光合作用进行时,光饱和点向右上方移动。( )
×
提示：光饱和点（在横坐标上）向右移动,光饱和点对应的最大光合速率
向上方移动。
二、探究环境因素对光合作用的影响
1.实验假设
一定范围内，金鱼藻（或黑藻）的光合速率随光强度的增加而______。
2.实验原理
增加
3.实验步骤
（1）组装如图实验装置三套，编号甲、乙、丙。
（2）分别向三支试管内加入______的金鱼藻（或黑藻）和 溶液。
（3）记录有色液滴的起始位置。
（4）取三只聚光灯，分别置于距甲、乙、丙、 、
处，一段时间后，记录有色液滴的位置。
等量
4.实验结果及结论
（1）实验结果。
组别 有色液滴移动的距
甲 ______
乙 较大
丙 ______
（2）实验结论。
在一定范围内，随着光强度不断增加，光合作用强度也__________。
最大
最小
不断增加
思维点拨
（1）在探究环境因素对光合速率的影响时,如果光强度是自变量,可采用同
一功率的冷光源不同距离照射绿色植物。( )
√
（2）探究不同温度对光合作用强度的影响，可在室外利用早、中、晚温
度的不同分别进行实验。( )
×
提示：实验时需要使自变量温度为单一变量，室外早、中、晚除了温度不
同，光照强度等也不相同。
攻难点·让我更出色
一、影响光合速率的环境因素分析
［典例1-1］ （湖州高一期末）紫菜是一种广受
欢迎的多细胞藻类,被用于制作食品、药品和化妆
品等。现以紫菜为材料进行实验，探究光强度对
D
A.单位时间内点产生的量低于 点
B.提高实验温度，和 点都有可能会下降
C.在一定范围内，光合速率随光强度增加而升高
D.点时，限制紫菜的光合速率的主要因素是 浓度
其光合速率的影响，其他条件均适宜，结果如下图所示。下列叙述错误的
是( )
解析：图中横坐标为光强度，纵坐标为 的固定速率，表示的是真正光
合速率随光强度变化的曲线，点低于点，则点的光合速率低于 点，
单位时间内产生的量低于 点，A正确；题干提到“其他条件均适宜”，
则实验处于最适温度，继续提高实验温度，光合作用有关酶的活性减弱，
光合速率可能下降，B正确；由图可知， 点时，随着光强度增加，光合速
率还能不断提高，则 点限制光合速率的主要因素是光强度，D错误。
［典例1-2］ （杭州八县区高一期末）高温是制约世界粮食安全的因素之
一。科学家将小麦分别置于高温环境和正常温度环境 下生长一
定时间后，测定植株和 植株在不同温度下的光合速率，结果如图所
示。下列叙述错误的是( )
B
A.两组植株的 吸收速率的最大值接近
B. 时两组植株的真正（总）光合速率相等
C.时植株能积累有机物而 植株不能
D.根据实验结果判断， 植株更适应高温环境
解析：由图可知，纵坐标为吸收速率，为表观光合速率，植株与
植株的吸收速率的最大值接近，A正确； 时两植株的表观光合速率
相等，但两组植株的呼吸速率未知，故无法比较二者的真正光合速率，B错
误；时植株的净光合速率大于0，能积累有机物，而 植株的净光
合速率为0，光合速率等于呼吸速率，无法积累有机物，C正确；据图判
断，植株在高温时的净光合速率大于 植株，更适合高温环境，D正确。
拓展提升
1.单因素对光合速率的影响
（1）光强度。
点：只进行细胞呼吸。
段：随光强度增大,光合速率也逐渐增大，但
总体光合速率小于细胞呼吸速率。
点（光补偿点）：光合速率等于细胞呼吸速率。
段：光强度不断增加,光合速率不断增加；
点对应的光强度为光饱和点。
（2） 浓度。
①图1和图2都表示在一定范围内,光合速率随 浓度的增加而增加,但当
浓度增加到一定范围后,光合速率不再增加；
图1
图2
②图1中点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的浓度,即 补偿点;
图2中的点表示进行光合作用所需的 最低浓度；
③图1中的点和图2中的点都表示 饱和点。
（3）温度。
温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性，进而影响光合速率。
2.多因素对光合速率的影响
（1）曲线解读： 点时，限制光合速率的因素应为横坐标所示的因素，
随该因素的不断增强，光合速率不断提高； 点时，横坐标所示的因素不
再是影响光合速率的主要环境因素，若要提高光合速率，可适当提高其他
因素的强度。
（2）应用。
①温室栽培植物时，在一定的光强度条件下，白天适当提高温度，可提高
与光合作用有关的酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充 进一
步提高光合速率。
②当温度适宜时，可适当增加光强度和 浓度以提高光合速率。
二、光合作用相关曲线中“关键点”的移动
［典例2-1］ （浙南名校高一期末）通过研究不同的
光强度对不同植物的影响,为植物的合理间种提供依
据。研究人员测定了阴生植物和阳生植物的光合速
率曲线图如下。下列分析错误的是( )
B
A.阴生植物的光补偿点较低，与其呼吸速率较小有关
B. 点继续增大光强度会使光饱和点右移
C. 点时，叶片的真正光合速率大于呼吸速率
D. 点时，阴生植物比阳生植物生长得好
解析：光补偿点是真正光合速率 呼吸速率的点，由图可知，阴生植物的
光补偿点较低，与其呼吸速率较小有关，A正确；光饱和点指的是最大光
合速率所对应的最小光强度，其他环境因素不变的情况下，改变光强度不
会改变光饱和点，B错误; 点时，阳生植物位于光补偿点，整株植物的光
合速率 呼吸速率，但是植物的根、茎等器官一般无法进行光合作用，只
能进行呼吸作用，所以叶片的真正光合速率大于呼吸速率，C正确; 点时，
阴生植物的净光合速率大于0，能积累有机物，阳生植物的净光合速率
，无法积累有机物，故阴生植物比阳生植物生长得好。
［典例2-2］ 下列为有关环境因素对植物的光合作用速率影响的关系图。
下列有关叙述错误的是( )
D
图1
图2
图3
图4
A.若图1表示植物阴天时的光合速率，则晴天时，点左移， 点右移
B.图2中，若适当增大浓度，则点左移， 点右移
C.图3中，浓度由点变为 点，短时间内叶绿体中三碳酸分子的含量
增加
D.图4中，当温度高于 时，光合作用制造的有机物的量开始减少
解析：阴天时植物的光合作用强度较低，晴天时光强度增加，光合作用强
度增加，故图1中点饱和点右移，点 补偿点，表示光合作用
与呼吸作用强度相等左移，A正确；图2中为光补偿点， 为光饱和点，
若适当增大浓度，则光合作用强度也随之增强，所以点左移， 点右
移，B正确；图3中由于点的浓度比点高，浓度由点变为 点，
浓度增加，碳反应过程中 的固定增加，故三碳酸的含量相对增加，C
正确；图4中光照下 的吸收量为植物的净光合量（植物有机物的积累
量），黑暗中的释放量为植物的呼吸量，所以当温度高于 时，植
物单位时间内光合作用积累的有机物的量开始减少，但植物光合作用制造
的有机物的量（植物总光合量）还在增加，D错误。
拓展提升
1.表观光合速率、真正光合速率及呼吸速率的表示方法
项目 表示方法
表观光合速率 的释放量、 的吸收量、有机物的积累量
真正光合速率 的产生量、 的固定量、有机物的制造量
呼吸速率 （黑暗中测量） 的释放量、 的吸收量、有机物的消耗量
2.有关补偿点和饱和点的移动问题
（1）以光强度对光合作用的影响为例,分析各点的移动
方向（见下图）。
点：呼吸速率。此点和呼吸速率的大小相关,若呼吸
速率增加,点下移,反之, 点上移。
点：光补偿点。此点的含义为光合速率等于呼吸速
率,若光合速率增加,点左移,反之, 点右移。
点：最大光合速率点,与光饱和点相对应。若光合速率增加, 点向右上
移动,反之, 点向左下移动。
点：光饱和点（最大光合速率所对应的最小光强度）。此点之后,随光
强度的增加,光合速率不再增加,即光合作用的限制性因素不再是光强度,而
是其他因素（其内因一般为酶的活性、色素的含量、五碳糖的含量等,外
因常为温度或浓度等）。若光合速率增加,点右移,反之, 点左移。
（2）光补偿点对应的两种生理状态。
①整个植株：光合作用强度 呼吸作用强度
②叶肉细胞：光合作用强度 细胞呼吸强度
三、探究环境因素对光合作用的影响
［典例3］ 某学习小组为探究不同的光强
度对黑藻光合作用的影响，将生长发育状
况良好的黑藻分别装入6个含等量的
溶液的广口瓶中，并连接 形
管（管中装入一定量的水），装置如图，
用不同瓦数的光源进行实验，观察 形管右侧液面的变化，得到下列
结果如表所示：
不同的光强度对黑藻光合作用的影响
灯瓦数/ 0 3 5 7 9 12
液面上升的高度/ 0.65 1.27 1.67 1.90 1.93
0.63 1.30 1.70 1.88 1.92
0.67 1.28 1.72 1.87 1.90
液面上升的高度平均值/ 0.65 1.28 1.70 1.88 1.92
注：不考虑实验过程中温度、气压等变化对气体体积的影响。
（1）实验中 溶液为光合作用提供_____参与碳反应合成三碳
糖，光反应为该过程提供______________。
和
解析：实验中溶液为光合作用提供 参与碳反应合成三碳糖，
光反应为该过程提供和 。
（2）在不同的光强度下 形管液面的变化有差异是因为各组的_________
________________________________________________________________
_____不同，灯为 时，黑藻叶肉细胞中叶绿体的光合作用强度为
_____ （用液面上升的高度平均值表示）。
净光合速
率（或光合速率或的释放量或的产生量或光合速率与呼吸速率的差
值）
1.49
解析：在一定范围内，光强度越大，光合作用越强，光合作用大于呼吸作
用时，能向外释放，使形管的液面差增大，所以在不同的光强度下
形管的液面变化有差异是因为各组的净光合速率不同。光合作用强度 呼
吸作用强度净光合作用强度，灯为 时，黑藻叶肉细胞中叶绿体
的光合作用强度为 。
（3）灯为 时，________（填“达到”或“未达到”）黑藻的光饱和点，
依据是__________________________________________________________
_____________________________。
未达到
光强度（或灯瓦数）再增加时，光合速率继续增大
（或液面上升的高度继续增大）
解析：从表格中数据可知，灯瓦数达到 时，液面高度还在上升，
所以 未达到黑藻的光饱和点。
（4）若要进一步研究 溶液浓度对黑藻光合速率的影响，可在瓶
中分别加入不同浓度的 溶液，相同时间后，记录比较各组的液面
高度变化。
①该实验的无关变量有__________________________________________
（至少答出1个）。
温度、光强度、黑藻的量、黑藻的生长状态等
解析：由实验目的“研究 溶液浓度对黑藻光合速率的影响”可知，
自变量是溶液浓度浓度 ，因变量为光合作用强度
（液面变化），其余能影响实验结果的因素皆为无关变量，如温度、光强
度、黑藻的量、黑藻的生长状态等。
②实验结果显示， 溶液浓度高于一定值后，液面上升的高度反而
随 溶液浓度升高而降低，可能的原因是______________________
_______________________________________________。
溶液超过一定
浓度，使黑藻细胞失水，从而使细胞的光合速率减弱
解析：溶液浓度高于一定值后，液面上升的高度反而随
溶液浓度升高而降低，可能的原因是 溶液超过一定浓度，使黑藻
细胞失水，从而使细胞的光合速率减弱。
拓展提升
1.探究环境因素对光合作用影响实验中的变量处理
探究环境因素对光合作用的影响,解题切入点是把握实验目的及实验的变
量处理,结合对光合作用的基本过程的理解进行回答。常见的实验变量设
置及检测处理如图所示。
2.表观光合速率和呼吸速率的测定及真正光合速率的计算
（1）表观光合速率的测定。
如图中的左侧装置,用饱和的溶液能维持密闭的空间中 浓度不
变。装置置于光下,单位时间内液滴的移动距离表示该光照下植物的表观
光合速率（用 的释放速率表示）。
（2）呼吸速率的测定。
如图中的右侧装置,将装置遮光,单位时间内液滴的移动距离表示植物的呼
吸速率（用 的吸收速率表示）。此实验测定的是需氧呼吸,因为在正常
情况下植物厌氧呼吸的速率很低,可以忽略。
（3）真正光合速率的计算。
真正光合速率无法直接测定,但是可以用表观光合速率和呼吸速率的值进
行计算。测定的表观光合速率和呼吸速率之和即为真正光合速率。课时3　影响光合作用的环境因素及实验探究
素养测练
对点达标练
知识点1　光合作用受环境因素的影响
1.最大的光合速率对应的最小的光强度称为( )
A.光合速率 B.光补偿点
C.光饱和点 D.全日照
2.下列关于光合作用影响因素的说法,错误的是( )
A.光照通过影响光反应来影响光合作用强度
B.Mg通过影响叶绿素的合成来影响光合作用强度
C.二氧化碳通过影响碳反应来影响光合作用强度
D.温度只通过影响碳反应来影响光合作用强度
3.在夏季晴朗的天气上午10时,科研人员对苹果树某枝条上不同位置的叶片的净光合速率进行了测定,结果如图所示。下列有关分析正确的是( )
A.限制第5片叶的光合速率的主要因素是叶绿素的含量,限制第15片叶的光合速率的主要因素是光强度
B.第10片叶的叶绿体固定的CO2来自线粒体内膜和外界环境
C.第11～15片叶(幼叶)的净光合速率比第10片叶(成熟叶)低,可能是因为叶绿素的含量
较少
D.叶片中有机物的净积累量少于叶片实际制造的有机物量,只是因为叶片自身的呼吸作用消耗
4.下列关于光合作用的叙述,正确的是( )
A.光反应在叶绿体基质中进行
B.光反应为卡尔文循环提供O2和NADPH
C.卡尔文循环只有在黑暗环境中才能进行
D.卡尔文循环中固定CO2的物质是一种五碳化合物
5.睡莲叶片的上表皮上的气孔数目多于下表皮,此特点有利于睡莲与外界环境进行气体交换。气孔关闭会导致睡莲叶片的光合速率下降,短时间内其表现在( )
A.叶绿体内五碳糖的含量太低
B.碳反应中产生的三碳酸数量不足
C.水裂解产生的氧气量减少
D.碳反应所需NADPH的数量不足
6.我国在南极科考站的医生做起了“副业”,他们利用温室种植蔬菜,每天至少能供应一千克新鲜的果蔬。下列有关温室蔬菜光合作用的叙述,正确的是( )
A.对于温室蔬菜这类真核生物而言,叶绿体是其进行光合作用的唯一场所
B.蔬菜的绿色茎秆无法进行光合作用
C.蔬菜可以利用阳光进行光合作用但不能利用灯光
D.南极也能种蔬菜,说明温度对光合作用的影响不大
知识点2　光合作用相关曲线中的“关键点”分析
7.下图甲表示水稻叶肉细胞在光强度分别为a、b、c、d时,单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。下图乙表示水稻叶肉细胞的CO2吸收速率与光强度的关系。下列有关说法正确的是( )
甲
乙
A.图甲中b时的光合速率等于呼吸速率
B.图甲中光强度为d时,叶肉细胞向外界释放3个单位的O2
C.在夏季正中午植物出现“午休”现象时,增大空气中的CO2浓度,光合速率几乎不变
D.图乙中,限制e、f、g点光合速率的因素主要是光强度
8.科学家研究小麦植株在不同的光强度下氧气和二氧化碳的吸收量,得到下图曲线。下列叙述正确的是( )
A.小麦植株在a点释放的氧气量为8 mL/h
B.小麦植株在b点不消耗氧气
C.c点为该条件下小麦植株的光饱和点
D.若长期处于d点,小麦植株的有机物量不再增加
c点以后随着光强度增加,二氧化碳的吸收量不再增加,说明c点为该条件下小麦植株的光饱和点,C正确;处于d点时,植株有二氧化碳的吸收,说明有有机物的积累,只是有机物积累的速率不变,所以若长期处于d点,小麦植株的有机物量会增加,只是增加的速率不变,
D错误。
9.(镇海中学校考)研究者在充足的CO2和30 ℃条件下测定马铃薯和红薯的相关生理指标,结果如下图。下列叙述错误的是( )
A.当光强度为3 klx时,红薯固定CO2的量多于马铃薯
B.当光强度为9 klx时,马铃薯根细胞在细胞溶胶和线粒体中合成ATP
C.该实验条件下,若光强度为9 klx,一天接受光照8小时,马铃薯能正常生长
D.将实验温度设为25 ℃,若图中A点向右上方移动,则说明红薯光合作用的最适温度低于30 ℃
知识点3　探究环境因素对光合作用的影响
10.如下图所示,将对称叶片的左侧遮光,右侧曝光,并采用适当的方法阻止两部分之间物质和能量的转移。在适宜的光照下照射12小时后,从两侧截取同等单位面积的叶片,烘干称重,分别记为a和b(单位:g)。下列相关叙述正确的是( )
A.a/12所代表的是该叶片的呼吸速率
B.b/12所代表的是该叶片的光合速率
C.(b-a)/12所代表的是该叶片的总光合速率
D.(b+a)/12所代表的是该叶片的净光合速率
11.水蕴草原产于南美洲,近年来已成为亚洲地区池塘、溪河等水域中的常见野生植物之一。某生物兴趣小组用长势相近的水蕴草分成甲、乙两组,用如图实验装置进行实验,定时记录倒置的试管顶端的气体量。该实验的目的是( )
A.探究环境温度对光合速率的影响
B.探究光强度对光合速率的影响
C.探究环境温度对呼吸速率的影响
D.探究光强度对呼吸速率的影响
12.(浙江高一联考)为研究光强度对植物光合作用强度的影响,某学习小组设计实验装置如图甲所示(密闭小室内的CO2充足,光照不影响温度变化)。将实验装置放置于室温一段时间后,测量小室中的气体释放量,改变光源的距离,重复实验,得到实验结果如图乙所示。下列叙述正确的是( )
甲
乙
A.光源的距离为b和d时,植物的光合速率相等
B.光源的距离位于c、d之间时,植物叶肉细胞的光合速率小于呼吸速率
C.光源的距离小于c和大于c时释放的气体不同
D.光源的距离为a时,限制光合速率的因素为光强度
综合提升练
13.将某绿藻细胞悬浮液放入密闭容器中,保持适宜的pH和温度,改变其他条件,测定细胞悬浮液中溶解氧的浓度,结果如图所示。下列有关绿藻细胞代谢的说法,正确的是( )
A.黑暗条件下,绿藻的呼吸速率为2.5 μmol/min
B.光照开始后溶解氧增加缓慢,限制因素可能是CO2浓度或温度
C.第7分钟,细胞中NADPH的含量瞬间增加
D.9～12 min,光反应产生O2的速率大于呼吸作用消耗O2的速率
14.在大气CO2浓度和适宜的温度条件下,测定植物甲、乙在不同光照条件下的光合速率,结果如图所示。下列分析正确的是( )
A.A点时,植物甲开始进行光合作用
B.适当提高环境中的CO2浓度,A点和B点均向左移动
C.C点时,植物甲与植物乙的真正光合速率相等
D.D点后,限制植物乙的光合速率增大的主要环境因素是温度
A错误;适当提高CO2浓度,植物甲、乙的光补偿点A、B均会左移,B正确;C点时,植物甲、乙的表观光合速率相等,但植物甲的呼吸速率高于植物乙,因此,植物甲的真正光合速率高于植物乙,C错误;题干中温度是适宜的,因此,D点后限制植物乙的光合速率增大的环境因素不可能是温度,D错误。
15.植物工厂是一种新兴的农业生产模式,可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质的配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示,不同光质的配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下:CK组(白光)、A组(红光∶蓝光=1∶2)、
B组(红光∶蓝光=3∶2)、C组(红光∶蓝光=2∶1),每组输出的功率相同。
甲
乙
丙
回答下列问题:
(1)光为生菜的光合作用提供　　　,又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素的需求,参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与　　　　离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能,用于驱动　　　　的分解以及　　　　 　两种物质的合成。
(2)由图乙可知,A、B、C组的干重都比CK组高,原因是　　　　　　　　　　。由图甲、乙可知,选用红、蓝光的配比为　　　 　　　,最有利于生菜产量的提高,原因是　 　 。
(3)进一步探究在不同的温度条件下,增施CO2对生菜光合速率的影响,结果如图丙所示。由图可知,在25 ℃时,提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳,判断依据是
　。 课时3　影响光合作用的环境因素及实验探究
一、光合作用受环境因素的影响
1.光合速率(又称光合强度)
(1)含义:一定量的植物(如一定的叶面积)在 内进行的光合作用,如释放多少 、消耗多少二氧化碳。
(2)表观光合速率:在光照条件下植物从 吸收的CO2总量。
(3)真正光合速率:植物在光照条件下,从外界环境中吸收的CO2的量,加上细胞呼吸释放的CO2的量。
2.环境因素对光合速率的影响
(1)光强度。
光合速率随光强度的增加而 ,当光强度升高到一定数值后,光强度再增加,光合速率也 ,此时的光强度称为 。
(2)温度。
光合作用有一个 温度,和酶促反应有最适温度一样。表现为一定范围内光合速率随温度的升高而加快,超过最适温度,光合速率下降。
(3)CO2浓度。
空气中CO2浓度的增加会使光合速率 。目前大气中CO2的浓度约为0.035%,CO2浓度在 以内时,光合速率会随CO2浓度的增加而增加。
(1)真正光合速率是指人们测得的CO2吸收量。(　×　)
(2)光合速率受到多种环境因素的影响,其中最重要的因素是光强度、温度和空气中的二氧化碳浓度。(　√　)
(3)适宜温度下,增加CO2的浓度,光合速率不再增加,说明限制光合速率增加的环境因素是光强度和温度。(　×　)
(4)“正其行,通其风”可以使空气不断流过叶面,提供较多的CO2,有利于提高农作物的产量。(　√　)
(5)在光合速率为纵坐标,不同光强度为横坐标的坐标曲线中,当外界条件改变有利于光合作用进行时,光饱和点向右上方移动。(　×　)
二、探究环境因素对光合作用的影响
1.实验假设
一定范围内,金鱼藻(或黑藻)的光合速率随光强度的增加而 。
2.实验原理
不同光强度→有色液滴移动的 不同→释放的 的量不同→ 不同→光强度与光合速率的关系
3.实验步骤
(1)组装如图实验装置三套,编号甲、乙、丙。
(2)分别向三支试管内加入 的金鱼藻(或黑藻)和NaHCO3溶液。
(3)记录有色液滴的起始位置。
(4)取三只100 W聚光灯,分别置于距甲、乙、丙10 cm、20 cm、50 cm处,一段时间后,记录有色液滴的位置。
4.实验结果及结论
(1)实验结果。
组别 有色液滴移动的距离
甲
乙 较大
丙
(2)实验结论。
在一定范围内,随着光强度不断增加,光合作用强度也 。
(1)在探究环境因素对光合速率的影响时,如果光强度是自变量,可采用同一功率的冷光源不同距离照射绿色植物。(　√　)
(2)探究不同温度对光合作用强度的影响,可在室外利用早、中、晚温度的不同分别进行实验。(　×　)
一、影响光合速率的环境因素分析
[典例1-1](湖州高一期末)紫菜是一种广受欢迎的多细胞藻类,被用于制作食品、药品和化妆品等。现以紫菜为材料进行实验,探究光强度对其光合速率的影响,其他条件均适宜,结果如下图所示。下列叙述错误的是(　D　)
A.单位时间内c点产生O2的量低于b点
B.提高实验温度,b和c点都有可能会下降
C.在一定范围内,光合速率随光强度增加而升高
D.a点时,限制紫菜的光合速率的主要因素是CO2浓度
[典例1-2] (杭州八县区高一期末)高温是制约世界粮食安全的因素之一。科学家将小麦分别置于高温环境(HT)和正常温度环境(CT)下生长一定时间后,测定HT植株和CT植株在不同温度下的光合速率,结果如图所示。下列叙述错误的是(　B　)
A.两组植株的CO2吸收速率的最大值接近
B.35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C.50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D.根据实验结果判断,HT植株更适应高温环境
1.单因素对光合速率的影响
(1)光强度。
A点:只进行细胞呼吸。
AB段:随光强度增大,光合速率也逐渐增大,但总体光合速率小于细胞呼吸速率。
B点(光补偿点):光合速率等于细胞呼吸速率。
BC段:光强度不断增加,光合速率不断增加;C点对应的光强度为光饱和点。
(2)CO2浓度。
图1
图2
①图1和图2都表示在一定范围内,光合速率随CO2浓度的增加而增加,但当CO2浓度增加到一定范围后,光合速率不再增加;
②图1中A点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度,即CO2补偿点;图2中的A′点表示进行光合作用所需的CO2最低浓度;
③图1中的B点和图2中的B′点都表示CO2饱和点。
(3)温度。
温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性,进而影响光合速率。
2.多因素对光合速率的影响
(1)曲线解读:P点时,限制光合速率的因素应为横坐标所示的因素,随该因素的不断增强,光合速率不断提高;Q点时,横坐标所示的因素不再是影响光合速率的主要环境因素,若要提高光合速率,可适当提高其他因素的强度。
(2)应用。
①温室栽培植物时,在一定的光强度条件下,白天适当提高温度,可提高与光合作用有关的酶的活性,提高光合速率,也可同时适当补充CO2进一步提高光合速率。
②当温度适宜时,可适当增加光强度和CO2浓度以提高光合速率。
二、光合作用相关曲线中“关键点”的移动
[典例2-1] (浙南名校高一期末)通过研究不同的光强度对不同植物的影响,为植物的合理间种提供依据。研究人员测定了阴生植物和阳生植物的光合速率曲线图如下。下列分析错误的是(　B　)
A.阴生植物的光补偿点较低,与其呼吸速率较小有关
B.C点继续增大光强度会使光饱和点右移
C.B点时,叶片的真正光合速率大于呼吸速率
D.B点时,阴生植物比阳生植物生长得好
[典例2-2] 下列为有关环境因素对植物的光合作用速率影响的关系图。下列有关叙述错误的是(　D　)
图1
图2
图3
图4
A.若图1表示植物阴天时的光合速率,则晴天时,a点左移,b点右移
B.图2中,若适当增大CO2浓度,则a点左移,b点右移
C.图3中,CO2浓度由b点变为a点,短时间内叶绿体中三碳酸分子的含量增加
D.图4中,当温度高于25 ℃时,光合作用制造的有机物的量开始减少
1.表观光合速率、真正光合速率及呼吸速率的表示方法
项目 表示方法
表观光合速率 O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量
真正光合速率 O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量
呼吸速率 (黑暗中测量) CO2的释放量、O2的吸收量、有机物的消耗量
2.有关补偿点和饱和点的移动问题
(1)以光强度对光合作用的影响为例,分析各点的移动方向(见下图)。
①A点:呼吸速率。此点和呼吸速率的大小相关,若呼吸速率增加,A点下移,反之,A点上移。
②B点:光补偿点。此点的含义为光合速率等于呼吸速率,若光合速率增加,B点左移,反之,
B点右移。
③C点:最大光合速率点,与光饱和点相对应。若光合速率增加,C点向右上移动,反之,C点向左下移动。
④D点:光饱和点(最大光合速率所对应的最小光强度)。此点之后,随光强度的增加,光合速率不再增加,即光合作用的限制性因素不再是光强度,而是其他因素(其内因一般为酶的活性、色素的含量、五碳糖的含量等,外因常为温度或CO2浓度等)。若光合速率增加,D点右移,反之,D点左移。
(2)光补偿点对应的两种生理状态。
①整个植株:光合作用强度=呼吸作用强度
②叶肉细胞:光合作用强度>细胞呼吸强度
三、探究环境因素对光合作用的影响
[典例3] 某学习小组为探究不同的光强度对黑藻光合作用的影响,将生长发育状况良好的黑藻分别装入6个含等量的1%NaHCO3溶液的广口瓶中,并连接U形管(管中装入一定量的水),装置如图,用不同瓦数的LED光源进行实验,观察U形管右侧液面的变化,得到下列结果如表所示:
不同的光强度对黑藻光合作用的影响
LED灯瓦数/W 0 3 5 7 9 12
液面上升的 高度/(cm·h-1) -0.21 0.65 1.27 1.67 1.90 1.93
-0.19 0.63 1.30 1.70 1.88 1.92
-0.22 0.67 1.28 1.72 1.87 1.90
液面上升的 高度平均值/(cm·h-1) -0.21 0.65 1.28 1.70 1.88 1.92
注:不考虑实验过程中温度、气压等变化对气体体积的影响。
(1)实验中1%NaHCO3溶液为光合作用提供 参与碳反应合成三碳糖,光反应为该过程提供 。
(2)在不同的光强度下U形管液面的变化有差异是因为各组的 不同,LED灯为5 W时,黑藻叶肉细胞中叶绿体的光合作用强度为 cm·h-1(用液面上升的高度平均值表示)。
(3)LED灯为9 W时, (填“达到”或“未达到”)黑藻的光饱和点,依据是 。
(4)若要进一步研究NaHCO3溶液浓度对黑藻光合速率的影响,可在瓶中分别加入不同浓度的NaHCO3溶液,相同时间后,记录比较各组的液面高度变化。
①该实验的无关变量有 (至少答出1个)。
②实验结果显示,NaHCO3溶液浓度高于一定值后,液面上升的高度反而随NaHCO3溶液浓度升高而降低,可能的原因是 。
(2)净光合速率(或光合速率或O2的释放量或O2的产生量或光合速率与呼吸速率的差值)　1.49
(3)未达到　光强度(或LED灯瓦数)再增加时,光合速率继续增大(或液面上升的高度继续增大)
(4)①温度、光强度、黑藻的量、黑藻的生长状态等　②NaHCO3溶液超过一定浓度,使黑藻细胞失水,从而使细胞的光合速率减弱
1.探究环境因素对光合作用影响实验中的变量处理
探究环境因素对光合作用的影响,解题切入点是把握实验目的及实验的变量处理,结合对光合作用的基本过程的理解进行回答。常见的实验变量设置及检测处理如图所示。
2.表观光合速率和呼吸速率的测定及真正光合速率的计算
(1)表观光合速率的测定。
如图中的左侧装置,用饱和的NaHCO3溶液能维持密闭的空间中CO2浓度不变。装置置于光下,单位时间内液滴的移动距离表示该光照下植物的表观光合速率(用O2的释放速率
表示)。
(2)呼吸速率的测定。
如图中的右侧装置,将装置遮光,单位时间内液滴的移动距离表示植物的呼吸速率(用O2的吸收速率表示)。此实验测定的是需氧呼吸,因为在正常情况下植物厌氧呼吸的速率很低,可以忽略。
(3)真正光合速率的计算。
真正光合速率无法直接测定,但是可以用表观光合速率和呼吸速率的值进行计算。测定的表观光合速率和呼吸速率之和即为真正光合速率。课时3　影响光合作用的环境因素及实验探究
素养测练
对点达标练
知识点1　光合作用受环境因素的影响
1.最大的光合速率对应的最小的光强度称为(　C　)
A.光合速率 B.光补偿点
C.光饱和点 D.全日照
解析:最大的光合速率对应的最小的光强度称为光饱和点,C符合题意。
2.下列关于光合作用影响因素的说法,错误的是(　D　)
A.光照通过影响光反应来影响光合作用强度
B.Mg通过影响叶绿素的合成来影响光合作用强度
C.二氧化碳通过影响碳反应来影响光合作用强度
D.温度只通过影响碳反应来影响光合作用强度
解析:温度是通过影响酶的活性影响光合作用强度的,光反应和碳反应都有酶起催化作用,故温度通过影响光反应和碳反应来影响光合作用强度,D错误。
3.在夏季晴朗的天气上午10时,科研人员对苹果树某枝条上不同位置的叶片的净光合速率进行了测定,结果如图所示。下列有关分析正确的是(　C　)
A.限制第5片叶的光合速率的主要因素是叶绿素的含量,限制第15片叶的光合速率的主要因素是光强度
B.第10片叶的叶绿体固定的CO2来自线粒体内膜和外界环境
C.第11～15片叶(幼叶)的净光合速率比第10片叶(成熟叶)低,可能是因为叶绿素的含量
较少
D.叶片中有机物的净积累量少于叶片实际制造的有机物量,只是因为叶片自身的呼吸作用消耗
解析:第5片是成熟叶且位于枝条下部,限制其光合速率的应该是光强度,第15片接受的光照较强,可能该叶片的气孔关闭导致CO2吸收减少,进而导致叶片的光合速率较低,A错误;图中显示第10片叶的净光合速率最大,且大于零,说明光合速率大于呼吸速率,因此,其叶绿体利用的CO2来自线粒体基质和外界环境,需氧呼吸过程中CO2的产生部位是线粒体基质,B错误;幼嫩的叶片中的叶绿素比成熟的叶片中少,故第11～15片叶(幼叶)的净光合速率比第10片叶(成熟叶)低,可能是因为叶绿素的含量较少,C正确;植物所有的细胞都能进行呼吸作用,但能进行光合作用的只有叶肉细胞等部分细胞,故叶片中有机物的净积累量少于叶片实际制造的有机物量不仅因为叶片自身的呼吸作用,还有根细胞等的呼吸作用,D错误。
4.下列关于光合作用的叙述,正确的是(　D　)
A.光反应在叶绿体基质中进行
B.光反应为卡尔文循环提供O2和NADPH
C.卡尔文循环只有在黑暗环境中才能进行
D.卡尔文循环中固定CO2的物质是一种五碳化合物
解析:光合作用的光反应是在叶绿体的类囊体膜上发生的,A错误;光反应为暗反应提供ATP和NADPH,B错误;卡尔文循环在有光、无光条件下都能进行,只是在无光条件下不能持续进行,C错误;卡尔文循环中CO2的固定是一种五碳化合物与CO2结合生成三碳化合物的过程,D正确。
5.睡莲叶片的上表皮上的气孔数目多于下表皮,此特点有利于睡莲与外界环境进行气体交换。气孔关闭会导致睡莲叶片的光合速率下降,短时间内其表现在(　B　)
A.叶绿体内五碳糖的含量太低
B.碳反应中产生的三碳酸数量不足
C.水裂解产生的氧气量减少
D.碳反应所需NADPH的数量不足
解析:气孔关闭使二氧化碳浓度降低,影响二氧化碳的固定,从而导致短时间内叶绿体内三碳酸的含量降低,五碳糖的含量升高,进而导致光合速率下降,A不符合题意,B符合题意;气孔关闭,短时间内不会影响水的裂解,因此短时间内产生的氧气量基本不变,碳反应所需NADPH的数量充足,C、D不符合题意。
6.我国在南极科考站的医生做起了“副业”,他们利用温室种植蔬菜,每天至少能供应一千克新鲜的果蔬。下列有关温室蔬菜光合作用的叙述,正确的是(　A　)
A.对于温室蔬菜这类真核生物而言,叶绿体是其进行光合作用的唯一场所
B.蔬菜的绿色茎秆无法进行光合作用
C.蔬菜可以利用阳光进行光合作用但不能利用灯光
D.南极也能种蔬菜,说明温度对光合作用的影响不大
解析:只有真核生物的叶绿体上才含有与光合作用有关的光合色素和酶,故对于温室蔬菜这类真核生物而言,叶绿体是其进行光合作用的唯一场所,A正确;蔬菜的绿色茎秆含有叶绿体,可以进行光合作用,B错误;蔬菜可以利用阳光,也能利用灯光进行光合作用,C错误;南极也能种蔬菜,但是在温室里种植,不能说明温度不会影响光合作用的进行,D错误。
知识点2　光合作用相关曲线中的“关键点”分析
7.下图甲表示水稻叶肉细胞在光强度分别为a、b、c、d时,单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。下图乙表示水稻叶肉细胞的CO2吸收速率与光强度的关系。下列有关说法正确的是(　C　)
甲
乙
A.图甲中b时的光合速率等于呼吸速率
B.图甲中光强度为d时,叶肉细胞向外界释放3个单位的O2
C.在夏季正中午植物出现“午休”现象时,增大空气中的CO2浓度,光合速率几乎不变
D.图乙中,限制e、f、g点光合速率的因素主要是光强度
解析:b光照条件下释放的CO2与O2的产生总量相等,说明呼吸作用大于光合作用,A错误。图甲中光强度为a时,O2产生总量为0,只进行细胞呼吸,据此可知,呼吸强度为6;光强度为d时,O2产生总量为8,则光合作用总吸收CO2为8,由于呼吸作用产生的CO2为6,所以单位时间内细胞从周围吸收8-6=2个单位的CO2,叶肉细胞向外界释放2个单位的O2,B错误。在夏季正中午植物出现“午休”现象时,植物的气孔关闭,因此增大空气中的CO2浓度,光合速率几乎不变,C正确。图乙中,限制e、f点光合速率的因素主要是光强度,g点之后光合作用强度不再随光强度的增加而增加,说明限制因素可能为酶的活性、酶的数量、CO2浓度等,D错误。
8.科学家研究小麦植株在不同的光强度下氧气和二氧化碳的吸收量,得到下图曲线。下列叙述正确的是(　C　)
A.小麦植株在a点释放的氧气量为8 mL/h
B.小麦植株在b点不消耗氧气
C.c点为该条件下小麦植株的光饱和点
D.若长期处于d点,小麦植株的有机物量不再增加
解析:小麦植株在a点吸收的氧气量为8 mL/h,A错误;小麦植株在b点既不吸收氧气,又不释放二氧化碳,说明此时光合速率等于呼吸速率,所以小麦植株在b点消耗氧气,B错误;
c点以后随着光强度增加,二氧化碳的吸收量不再增加,说明c点为该条件下小麦植株的光饱和点,C正确;处于d点时,植株有二氧化碳的吸收,说明有有机物的积累,只是有机物积累的速率不变,所以若长期处于d点,小麦植株的有机物量会增加,只是增加的速率不变,
D错误。
9.(镇海中学校考)研究者在充足的CO2和30 ℃条件下测定马铃薯和红薯的相关生理指标,结果如下图。下列叙述错误的是(　C　)
A.当光强度为3 klx时,红薯固定CO2的量多于马铃薯
B.当光强度为9 klx时,马铃薯根细胞在细胞溶胶和线粒体中合成ATP
C.该实验条件下,若光强度为9 klx,一天接受光照8小时,马铃薯能正常生长
D.将实验温度设为25 ℃,若图中A点向右上方移动,则说明红薯光合作用的最适温度低于30 ℃
解析:总光合速率=净光合速率+呼吸速率,当光强度为3 klx时,红薯的总光合速率为11+5=16 mg·100 cm-2叶·h-1,马铃薯的总光合速率为 15 mg·100 cm-2叶·h-1,故红薯固定CO2的量多于马铃薯,A正确;马铃薯根细胞中无叶绿体,合成ATP的场所在线粒体和细胞溶胶中,B正确;若光强度为 9 klx,一天接受光照8小时,马铃薯一天积累的有机物为30×8-15×16=0,故其不能正常生长,C错误;将实验温度改成25 ℃,若所得红薯的曲线中A点向右上方移动,说明在其他条件相同时,红薯的光合速率增大了,则其光合作用的最适温度低于30 ℃,D正确。
知识点3　探究环境因素对光合作用的影响
10.如下图所示,将对称叶片的左侧遮光,右侧曝光,并采用适当的方法阻止两部分之间物质和能量的转移。在适宜的光照下照射12小时后,从两侧截取同等单位面积的叶片,烘干称重,分别记为a和b(单位:g)。下列相关叙述正确的是(　C　)
A.a/12所代表的是该叶片的呼吸速率
B.b/12所代表的是该叶片的光合速率
C.(b-a)/12所代表的是该叶片的总光合速率
D.(b+a)/12所代表的是该叶片的净光合速率
解析:由于叶片的初始质量未知,a/12不能代表该叶片的呼吸速率,A错误;b是截取叶片的总质量,不是光合作用实际增加的质量,故b/12不能代表该叶片的光合速率,B错误;设实验前截取叶片的质量为 x g,则12小时被截取叶片呼吸作用消耗的有机物为(x-a) g,积累的有机物(表观光合作用或净光合作用)为(b-x) g,因此该叶片的总光合速率=呼吸速率+净光合速率=(x-a)/12+(b-x)/12=(b-a)/12,C正确;(b+a)/12代表的不是净光合速率,净光合速率为(b-x)/12,D错误。
11.水蕴草原产于南美洲,近年来已成为亚洲地区池塘、溪河等水域中的常见野生植物之一。某生物兴趣小组用长势相近的水蕴草分成甲、乙两组,用如图实验装置进行实验,定时记录倒置的试管顶端的气体量。该实验的目的是(　A　)
A.探究环境温度对光合速率的影响
B.探究光强度对光合速率的影响
C.探究环境温度对呼吸速率的影响
D.探究光强度对呼吸速率的影响
解析:根据实验装置图分析可知,甲、乙两装置的其他设置相同,且都有光源照射,只有温度不同,因此实验的自变量为温度,因变量为光合作用强度,观察因变量的指标为产生的气体(氧气)量。光强度(灯与装置之间的距离)、植物的种类和大小等均属于无关变量。综上所述,A符合题意。
12.(浙江高一联考)为研究光强度对植物光合作用强度的影响,某学习小组设计实验装置如图甲所示(密闭小室内的CO2充足,光照不影响温度变化)。将实验装置放置于室温一段时间后,测量小室中的气体释放量,改变光源的距离,重复实验,得到实验结果如图乙所示。下列叙述正确的是(　C　)
甲
乙
A.光源的距离为b和d时,植物的光合速率相等
B.光源的距离位于c、d之间时,植物叶肉细胞的光合速率小于呼吸速率
C.光源的距离小于c和大于c时释放的气体不同
D.光源的距离为a时,限制光合速率的因素为光强度
解析:甲图装置液滴的移动实验测的是整个植株的气体释放速率,当光源的距离为c时,整个植株的光合速率等于呼吸速率,光源的距离为b时,光合速率大于呼吸速率,释放的气体是氧气,光源的距离为d时,呼吸速率大于光合速率,释放的气体是二氧化碳,A错误,C正确;当光源的距离为c时,整个植株的光合速率等于呼吸速率,因为相当一部分植物细胞不能进行光合作用但可以进行呼吸作用,所以叶肉细胞中的光合速率应大于呼吸速率,B错误;当光源与密闭小室的距离小于a时,光合速率达到最大,限制光合作用的主要因素不再是光强度,D错误。
综合提升练
13.将某绿藻细胞悬浮液放入密闭容器中,保持适宜的pH和温度,改变其他条件,测定细胞悬浮液中溶解氧的浓度,结果如图所示。下列有关绿藻细胞代谢的说法,正确的是(　A　)
A.黑暗条件下,绿藻的呼吸速率为2.5 μmol/min
B.光照开始后溶解氧增加缓慢,限制因素可能是CO2浓度或温度
C.第7分钟,细胞中NADPH的含量瞬间增加
D.9～12 min,光反应产生O2的速率大于呼吸作用消耗O2的速率
解析:据题图分析可知,黑暗条件下4 min内只进行呼吸作用,溶解氧减少了210-200=10 μmol,则呼吸速率=10÷4=2.5 μmol/min,A正确;根据题干信息可知,实验中温度是适宜的,所以光照开始后溶解氧增加缓慢的限制因素可能是CO2浓度,但不会是温度,B错误;第7分钟时,添加了一定量的CO2,则CO2的固定加快,但由于光强度没变,所以NADPH的含量不会瞬间增加,且一段时间后,NADPH的含量会相应减少,C错误;9～12 min溶解氧几乎不变,说明光反应产生O2的速率与呼吸作用消耗O2的速率几乎相等,D错误。
14.在大气CO2浓度和适宜的温度条件下,测定植物甲、乙在不同光照条件下的光合速率,结果如图所示。下列分析正确的是(　B　)
A.A点时,植物甲开始进行光合作用
B.适当提高环境中的CO2浓度,A点和B点均向左移动
C.C点时,植物甲与植物乙的真正光合速率相等
D.D点后,限制植物乙的光合速率增大的主要环境因素是温度
解析:A点时,植物甲的光合速率等于呼吸速率,因此A点之前植物甲已开始进行光合作用,
A错误;适当提高CO2浓度,植物甲、乙的光补偿点A、B均会左移,B正确;C点时,植物甲、乙的表观光合速率相等,但植物甲的呼吸速率高于植物乙,因此,植物甲的真正光合速率高于植物乙,C错误;题干中温度是适宜的,因此,D点后限制植物乙的光合速率增大的环境因素不可能是温度,D错误。
15.植物工厂是一种新兴的农业生产模式,可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质的配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示,不同光质的配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下:CK组(白光)、A组(红光∶蓝光=1∶2)、
B组(红光∶蓝光=3∶2)、C组(红光∶蓝光=2∶1),每组输出的功率相同。
甲
乙
丙
回答下列问题:
(1)光为生菜的光合作用提供　　　,又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素的需求,参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与　　　　离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能,用于驱动　　　　的分解以及　　　　 　两种物质的合成。
(2)由图乙可知,A、B、C组的干重都比CK组高,原因是　　　　　　　　　　。由图甲、乙可知,选用红、蓝光的配比为　　　 　　　,最有利于生菜产量的提高,原因是　 　 。
(3)进一步探究在不同的温度条件下,增施CO2对生菜光合速率的影响,结果如图丙所示。由图可知,在25 ℃时,提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳,判断依据是
　。
解析:(1)植物进行光合作用需要在光照下进行,光为生菜的光合作用提供能量,又能调控生菜的形态建成。氮与镁离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能,用于驱动水的分解以及ATP和NADPH两种物质的合成。(2)分析图乙可知,与CK组相比,A、B、C组的干重都较高。结合题意可知,CK组使用的是白光照射,而A、B、C组使用的是红光和蓝光,光合色素主要吸收红光和蓝紫光,故A、B、C组吸收的光更充分,其光合速率更高,积累的有机物含量更高,植物干重更高。由图乙可知,当光质配比为B组(红光∶蓝光=3∶2)时,植物的干重最高;结合图甲可知,B组植物的叶绿素和氮含量都比A组(红光∶蓝光=1∶2)、C组(红光∶蓝光=2∶1)高,有利于植物充分吸收光能用于光合作用,即B组植物的光合速率大于A组(红光∶蓝光=1∶2)、C组(红光∶蓝光=2∶1)两组,有机物的积累量最高,植物的干重最大,最有利于生菜产量的提高。(3)由图可知,在25 ℃时,提高CO2浓度时的光合速率增幅最高,因此,在25 ℃时,提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。
答案:(1)能量　镁　水　ATP和NADPH
(2)光合色素主要吸收红光和蓝紫光　红光∶蓝光=3∶2　该光照下叶绿素和含氮物质的含量最高,光合作用最强
(3)25 ℃时,高CO2浓度下的光合速率最大且增加值最高　

展开更多......

收起↑