第五章 绿色植物与生物圈中的碳—氧平衡
第一节 光合作用吸收二氧化碳释放氧气
新知梳理
知识点一 光合作用利用二氧化碳作为原料
1.海尔蒙特通过“柳树苗生长”的实验,他认为水是合成柳树体内有机物的原料。
2.普利斯特利的实验:小白鼠单独密封在玻璃罩里,很快会死亡。点燃的蜡烛单独密封在玻璃罩里,不久就熄灭了。植物与燃烧的蜡烛密封在玻璃罩里,发现植物能够长时间地活着,蜡烛也没有熄灭。植物与小白鼠封在玻璃罩里,植物和小白鼠都会存活很长的时间。他得出结论:植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸排出的二氧化碳,而且其是绿色植物光合作用的原料;光合作用产生的氧气,能满足动物呼吸或蜡烛燃烧对氧气的需要。
知识点二 光合作用还能产生氧气
在盛金鱼藻的装置中收集的气体,能使将要熄灭的卫生香复燃,说明光合作用产生了氧气。
知识点三 光合作用原理在农业生产上的应用
1.光合作用的公式:二氧化碳+水有机物(储存着能量)+氧气。
2.在农业上,要保证作物有效地进行光合作用的各种条件,尤其是光。
巧记光合作用
光合作用靠叶绿体,生产车间原料简易;
普通水分二氧化碳,制有机物生成氧气;
能量变化是转换器,光变化学存于有机。
合作探究
1.如图是英国科学家普利斯特利的一组实验,请你利用所学的生物学知识来解释相关的实验现象。
(1)该实验中,甲和乙是作为一组对照实验。
(2)在乙组中,植物光合作用为小白鼠呼吸提供了氧气,同时小白鼠呼吸所产生的二氧化碳也为植物光合作用提供了原料。
(3)该对照实验中只有一个变量是绿色植物。
(4)第一次实验后,发现结果与假设不一致时,下列不符合科学探究做法的是A。
A.否定原来的假设,得出与假设相反的结论
B.按照原来的实验方案重复多次,检验实验结果是否一致
C.检查实验方案,并通过实验重新检验假设
2.普利斯特利的实验是在光下进行的,若在暗处进行,还能得出同样的结论吗?说明原因。
答:不会得出同样的结论。在暗处,植物不能进行光合作用产生氧气,还会通过呼吸作用争夺氧气,导致蜡烛快速熄灭,小白鼠快速死亡。
3.在农业生产上,除合理密植能充分利用光能外,还有那些措施来充分利用光照,提高产量?
答:(1)间作套种:将高低不同的植物种在一起。(2)延长光照时间,增大光照强度等。
典例精讲
【例 1】(2018·绵阳)某果农为了提高大棚农作物产量,采取了下列几项措施,其中不能达到目的的是(C)
A.适当提高二氧化碳浓度B.合理密植
C.保持棚内温度恒定D.适当增加光照时间
【分析】此题考查的是植物光合作用和呼吸作用的原理在农业生产上的应用,要想提高作物的产量就要想办法促进光合作用,并抑制呼吸作用。促进光合作用的措施有:增加光照时间、增加原料二氧化碳和水。同时适当提高温度可以促进生物的生命活动,因此适当增加白天的温度可以促进光合作用的进行。而夜晚适当降温则可以抑制其呼吸作用。据此答题。
【解答】解:C、适当增加棚中的昼夜温差,白天气温高,光合作用旺盛,制造的有机物多,到了夜间气温降得比较低的话可有效地抵制蔬菜进行呼吸作用,减少因为呼吸作用过强而分解的有机物,使有机物得到更多地积累,提高产量,所以保持棚内温度恒定不能到达增产的目的。故选:C。
【点评】植物的三大作用是重点内容,是考试的重点,要熟练掌握三大作用的原理,从容应对此类题目。
【例2】关于大气中的碳和氧能够维持平衡,正确的说法是(B)
A.植物的光合作用吸收二氧化碳,释放氧气
B.生物呼吸作用产生的二氧化碳被植物的光合作用利用了
C.植物产生的氧气与动物产生的二氧化碳维持平衡
D.细菌和真菌在碳和氧的平衡中发挥着重要作用
【分析】根据碳氧平衡的定义和光合作用的原理分析解答。
【解答】解:绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物,并且释放出氧气的过程,叫做光合作用;地球上种类繁多的绿色植物,不断地进行着光合作用,消耗大气中的二氧化碳,产生的氧气又以气体的形式进入大气,这样就使生物圈的空气中氧气和二氧化碳的浓度处于相对的平衡状态,简称碳—氧平衡。所以碳和氧能够维持平衡是生物呼吸作用产生的二氧化碳被植物的光合作用利用了。故选:B。
【点评】关于绿色植物能维持生物圈中的碳氧平衡是考查的重点,可结合植物的光合作用掌握。
针对训练
【针对练1】(2018·兰州期末)光合作用的实质是(B)
A.分解有机物,释放氧气,把光能转变成贮存在有机物中的能量
B.合成有机物,释放氧气,把光能转变成贮存在有机物中的能量
C.合成有机物,释放二氧化碳,释放能量
D.分解有机物,释放二氧化碳,释放能量
【针对练2】俄国著名植物生理学家季米里亚捷夫说:它(绿色植物)是窃取天火的普罗米修斯(天神),它所获取的光和热,养育了地球上的其他生物,而且使巨大的涡轮机旋转,使诗人的笔生辉,你认为对这段话最准确的含义是(D)
A.绿色植物能进行光合作用
B.绿色植物是消费者
C.绿色植物能进行吸收作用
D.绿色植物在生物圈中的作用
课时作业
知识点一 光合作用利用二氧化碳作为原料
1.用下列哪种物质检验二氧化碳的存在(D)
A.酒精B.碘液
C.生理盐水D.澄清的石灰水
【解答】二氧化碳能够使澄清的石灰水变浑浊,人们利用二氧化碳的这个特性来检验某种气体是否为二氧化碳,D正确。故选:D。
2.大气中二氧化碳浓度的适当升高可以提高许多农作物的产量,这是因为(B)
A.二氧化碳是光合作用产物,浓度升高能增强光合作用
B.二氧化碳是光合作用原料,浓度升高能增强光合作用
C.二氧化碳是光合作用原料,浓度升高能增强呼吸作用
D.二氧化碳是呼吸作用原料,浓度升高能增强光合作用
知识点二 光合作用还能产生氧气
3.在金鱼缸内放些新鲜的水草,对金鱼的意义是(D)
A.美观
B.为金鱼提供营养
C.增加水中二氧化碳的浓度
D.增加水中氧气的浓度
【解答】绿色水草放在金鱼缸里可以进行光合作用,由分析可知光合作用能够产生氧气,因此能增加鱼缸中氧气的含量,为金鱼提供充足的氧气以促进其长时间地存活。故选:D。
知识点三 光合作用原理在农业生产上的应用
4.农业生产中,为了达到提高农作物产量的目的,可以采取的措施有(B)
①增加二氧化硫浓度②增加二氧化碳浓度③合理密植④延长光照时间
A.①③B.②③④
C.①②③D.①②④
5.下列哪一项能正确表示光合作用的基本过程(D)
【解答】光合作用的基本过程是;二氧化碳+水光能叶绿体有机物(储存能量)+氧气,故选D。
6.(2018·青岛市李沧区期末)下列做法不利于提高大棚栽培蔬菜产量的是(C)
A.保证蔬菜接受充分的光照
B.向大棚内充入一定量的二氧化碳
C.保持大棚内昼夜都有较高的温度
D.夜间可在大棚内开灯补充光照
7.晚上,将金鱼藻放在盛有水的试管中,将试管先后放在离白炽灯不同距离处,观察试管中产生的气泡数。实验中收集到的数据如下表:
(1)从表中数据可以看出,金鱼藻和光源的距离越近,每分钟产生的气泡数越多,这种气体是氧气。产生的气泡数越多,说明光合作用越强。
(2)这个实验可以得出的结论是:在一定范围内,光照越强,光合作用越强。
(3)如果将这支试管放在黑暗中,实验结果可能会是怎样呢?没有气泡产生。
8.(2018·包头)下图是黑藻在二氧化碳浓度为0.03%的条件下,测定的光照强度影响光合作用速率变化的曲线。判断下列叙述错误的是(A)
A.从曲线中看出,限制BC段光合作用速率上升的因素是光照强度
B.黑藻进行光合作用的同时,也进行呼吸作用
C.若增加二氧化碳浓度,m值将会增大
D.从AB段看出,增加光照强度可以提高光合作用速率
9.(2018·山东德州) 地球上种类繁多的植物,可为人类提供赖以生存的两种基本物质,它们是(D)
A.水 二氧化碳B.水 氧气
C.葡萄糖 二氧化碳D.有机物 氧气
10.(2018·湖北十堰)2017年十堰当选魅力中国城,“蓝天白云青山绿水”是十堰特色,夏季走进青山绿水的怀抱,我们感到清新凉爽,这主要与植物的什么生理作用相关(B)
A.光合作用、呼吸作用
B.光合作用、蒸腾作用
C.呼吸作用、蒸腾作用
D.植物的碳-氧平衡
11.某生物兴趣小组的同学为探究植物的生命活动,设计了如图所示实验装置,请分析回答问题:(注:氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳)
(1)首先将甲、乙两个装置放在黑暗处一昼夜,目的是把叶片内原有的淀粉运走耗尽。然后在光下照射几小时,从甲、乙装置中各取一片叶,经酒精脱色后,滴加碘液,变成蓝色的是乙(填“甲”或“乙”)装置中的叶片。此实验现象可以证明二氧化碳是光合作用的原料。
(2)在这个实验过程中,玻璃罩内壁出现的水珠主要来自植物的蒸腾作用,内壁上的水分是通过叶片上的气孔散失的。