高考生物易失分题型及其解题技法指导：第4讲 图示、表格类试题发散思维—图(表)文转换、图(表)文互补

高考生物易失分题型及其解题技法指导
第4讲 图示、表格类试题发散思维—图(表)文转换、图(表)文互补
坐标曲线、柱形图和数据表格类试题，能简洁、形象地反映生物之间、生物与某些因素之间的内在联系或反映某项生理指标随某些因素的变化而发生的规律性变化，能较为全面地考查学生获取信息、处理信息和运用信息等多种能力，具有较高的区分度，因而在高考中比较常见。对于此类题目，由于解题信息比较“隐晦”，需要考生充分运用发散思维、迁移思维，将图(表)中的信息转化为文字信息，将文字信息与图(表)信息进行相互补充印证，尽可能地发掘完善出更多解题信息。
(一) 坐标曲线类
[思维建模]
　　
[模型应用]
[典例1]　(2021·海南高考，节选)植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系。生菜是植物工厂常年培植的速生蔬菜。回答下列问题。
(1)生菜成熟叶片在不同光照强度下光合速率的变化曲线如图1，培植区的光照强度应设置在________点所对应的光照强度；为提高生菜产量，可在培植区适当提高CO2浓度，该条件下B点的移动方向是__________。
(2)将培植区的光照/黑暗时间设置为14 h/10 h，研究温度对生菜成熟叶片光合速率和呼吸速率的影响，结果如图2，光合作用最适温度比呼吸作用最适温度________；若将培植区的温度从T5调至T6，培植24 h后，与调温前相比，生菜植株的有机物积累量________。
[解析]　(1)分析图1可知，B点为光饱和点对应的最大光合速率，因此培植区的光照强度应设置在B点所对应的光照强度；为提高生菜产量，可在培植区适当提高CO2浓度，该条件下光合速率增大，则B点向右上方移动。(2)根据图2可知，在此曲线中光合速率的最适温度为T5，而在该实验温度范围内呼吸速率的最适温度还未出现，所以光合作用最适温度比呼吸作用最适温度低；若将培植区的温度从T5调至T6，此温度下光合速率等于呼吸速率，培植区的光照/黑暗时间设置为14 h/10 h，则培植24 h后，生菜植株的有机物积累量将减少。
[答案]　(1)B　右上方　(2)低　减少　
[思维建模]
(二)柱形图解类
　　
[模型应用]
[典例2]　(2021·浙江1月选考，改编)现以某种多细胞绿藻为材料，研究环境因素对其叶绿素a含量和光合速率的影响。实验结果如下图。回答下列问题：
(1)实验中用无水乙醇提取光合色素，经处理后，可用光电比色法测定色素提取液的光密度值，计算叶绿素a的含量。由甲图可知，与高光强组相比，低光强组叶绿素a的含量较________，以适应低光强环境。由乙图分析可知，在________条件下温度对光合速率的影响更显著。
(2)叶绿素a的含量直接影响光反应的速率。从能量角度分析，光反应是一种________反应。光反应的产物有____________和O2。
(3)图乙的绿藻放氧速率比光反应产生O2的速率____，理由是___________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)绿藻在20 ℃、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30 μmol·g－1·h－1，则在该条件下每克绿藻每小时光合作用消耗CO2生成______μmol的3磷酸甘油酸。
[解析]　(1)叶绿体色素的提取和分离实验中，用无水乙醇作为提取光合色素的溶剂，经处理后，可用光电比色法测定色素提取液的光密度值，计算叶绿素a的含量。由甲图可知，与高光强组相比，低光强组的叶绿素a的含量在20 ℃、25 ℃、30 ℃时都较高，以适应低光强环境，以便能吸收较多的光能。由乙图分析可知，不同温度条件下，高光强对绿藻放氧速率的影响比低光强条件下对绿藻放氧速率的影响更显著，25 ℃时，高光强对绿藻放氧速率的影响远高于低光照的影响。(2)叶绿素a的含量直接影响光反应的速率，一般来说，叶绿素a含量越多，光反应速率越大。光反应是一种吸收光能的吸能反应，光反应包括水光解和ATP合成，光反应的产物包括O2、NADPH、ATP。(3)图乙的绿藻放氧速率为绿藻的净光合速率，光反应产生O2的速率为总光合速率，净光合速率＝总光合速率－细胞呼吸速率，故绿藻放氧速率等于光反应产生氧气的速率减去细胞呼吸消耗氧气的速率。(4)绿藻在20 ℃、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30 μmol·g－1·h－1，净光合速率为150 μmol·g－1·h－1，绿藻此时O2的产生速率为30＋150＝180(μmol·g－1·h－1)，故该条件下每克绿藻每小时光合作用消耗CO2量为180 μmol，180 μmol CO2固定形成的3磷酸甘油酸(C3)量为180×2＝360(μmol)。
[答案]　(1)高　高光强　(2)吸能　ATP、NADPH　(3)小　绿藻放氧速率等于光反应产生氧气的速率减去细胞呼吸消耗氧气的速率　(4)360
[思维建模]
(三)表格数据类
　　
[模型应用]
[典例3]　(2021·河北高考)为探究水和氮对光合作用的影响，研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三组，在限制水肥的条件下做如下处理：(1)对照组；(2)施氮组，补充尿素(12 g·m－2)；(3)水＋氮组，补充尿素(12 g·m－2)同时补水。检测相关生理指标，结果见下表。
注：气孔导度反映气孔开放的程度
回答下列问题：
(1)植物细胞中自由水的生理作用包括__________________________________等(写出两点即可)。补充水分可以促进玉米根系对氮的________，提高植株氮供应水平。
(2)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____________两种物质的合成以及____________的分解；RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到______________分子上，反应形成的产物被还原为糖类。
(3)施氮同时补充水分增加了光合速率，这需要足量的CO2供应。据实验结果分析，叶肉细胞CO2供应量增加的原因是_________________________________________________
________________________________________________________________________。
[解析]　(1)细胞内的水以自由水与结合水的形式存在，结合水是细胞结构的重要组成成分，自由水是细胞内良好的溶剂，能够参与细胞内的许多生物化学反应，为细胞提供液体环境，还能运送营养物质和代谢产生的废物；根据表格分析可知，水＋氮组的气孔导度大大增加，增强了植物的蒸腾作用，有利于植物根系吸收并向上运输氮，所以补充水分可以促进玉米根系对氮的主动吸收，提高植株氮供应水平。(2)参与光合作用的很多分子都含有氮，叶绿素的元素组成有C、H、O、N、Mg，其中氮与镁离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于光反应，光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，在反应过程中，水光解产生NADPH和O2，同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中，其中ATP和NADPH两种物质含有氮元素；暗反应包括CO2的固定和C3还原两个过程，其中RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到C5(RuBP)分子上，反应形成的C3被还原为糖类。(3)分析表格数据可知，施氮同时补充水分使气孔导度增加，CO2吸收量增多，同时RuBP羧化酶活性增大，使叶肉细胞固定CO2的效率增大，植物有足量的CO2供应，从而增加了光合速率。
[答案]　(1)细胞内良好的溶剂，能够参与细胞内的许多生物化学反应，能为细胞提供液体环境，还能运送营养物质和代谢产生的废物 　主动吸收　(2)镁　ATP和NADPH　水　 C5(或RuBP)
(3)气孔导度增加，CO2吸收量增多，同时RuBP羧化酶活性增大，使叶肉细胞固定CO2的效率增大
[图示、表格类试题强化训练]
一、选择题
1．(2022·济宁一模)如图为某山区不同垂直高度上七种昆虫的分布曲线，其中a、c、f、g是叶蝉，b、d是啮虫，e是芫菁。下列分析正确的是(　 )
A．图中显示出群落具有垂直结构，没有水平结构
B．不同种的昆虫只局限在一定的高度范围内存活，可能与其食物来源有关
C．图示影响群落中动物分布的主要因素是光照
D．同一海拔高度分布的昆虫之间无竞争关系
解析：选B　不同海拔高度的种群分布不同，不属于群落的水平结构和垂直结构，A错误；不同种的昆虫只局限在一定的高度范围内存活，可能与其食物来源有关，B正确；图示影响群落中动物分层的主要因素是食物，C错误；同一海拔高度分布的昆虫种类和数量有所不同，为了争夺资源和空间等会有竞争，D错误。
2．(2022·德州三模)为研究水稻中的PLA3基因在参与脱落酸(ABA)调控水稻种子萌发中的作用，研究人员以野生型水稻(WT)种子和PLA3基因突变体(pla3)种子为材料进行了实验，结果如图所示。此外，研究人员对种子中相应基因的表达量进行检测，发现pla3种子中ABA合成酶基因的表达量与WT种子中相同，而ABA降解酶基因和ABA作用抑制因子基因的表达量分别为WT种子的15倍和32倍。下列分析不正确的是(　 )
A．在WT种子中，PLA3基因的作用是抑制种子萌发
B．综合四组实验结果可知，pla3种子对ABA的敏感性降低
C．在pla3种子中，PLA3基因的突变促进了赤霉素的合成
D．在WT种子中，PLA3基因抑制了ABA作用抑制因子基因的表达
解析：选C　pla3种子中ABA合成酶基因的表达量与WT种子中相同，而ABA降解酶基因和ABA作用抑制因子基因的表达量分别为WT种子的15倍和32倍，因此在WT种子中，PLA3基因的作用是通过抑制ABA的分解和抑制ABA作用抑制因子基因的表达来抑制种子萌发，A、D正确；综合四组实验结果可知，在有ABA情况下，pla3种子的萌发率高于WT种子，因此pla3种子对ABA的敏感性降低，B正确；题中没有提到赤霉素的合成情况，C错误。
3．图1表示正常生长条件下水稻野生型和光受体缺失突变体的幼苗中脱落酸(ABA)的含量，图2表示一定的光照、黑暗以及不同ABA浓度条件处理下水稻种子的萌发率。下列有关叙述正确的是(　 )
A．光信号和水稻体内的ABA都属于物理信息
B．光信号可能会抑制水稻体内ABA的合成
C．光照条件下种子萌发受外源ABA的影响比黑暗条件下更大
D．光信号通过激活光受体以降低ABA对种子萌发的促进效果
解析：选B　光信号属于物理信息，ABA属于化学物质，其传递的信息属于化学信息，A错误；图1中野生型植株ABA含量相对值低于光受体缺失突变体，由此可知光可能抑制植物体内ABA的合成，B正确；据图2分析，与对照组(ABA浓度为0)相比，不同浓度的外源ABA处理明显抑制黑暗和光照下生长的水稻种子的萌发，但黑暗条件下对光受体缺失突变体种子萌发的抑制效果更明显(下降更多)，C错误；ABA对于种子萌发有抑制作用，D错误。
4．研究发现，冷空气过境前后心脑血管疾病患者(病例组)与健康人(对照组)体内多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素含量有如下变化。这几种物质均可以加速心脏跳动、增强心脏收缩、促进小动脉和静脉收缩使人体应对寒冷环境。下列说法不正确的是(　 )
A．这三种物质均可用于神经调节
B．冷空气过境前后，两组去甲肾上腺素差异说明病例组对寒冷的调节能力更强
C．多巴胺含量对气温变化的反应最敏感，肾上腺素含量反应最迟钝
D．极寒天气会加重心脑血管疾病患者的病情
解析：选B　这三种物质都可以作为神经递质，均可用于神经调节，A正确；冷空气过境前后，病例组去甲肾上腺素上升后一直处于较高水平，而对照组去甲肾上腺素上升后又下降，由此说明对照组对寒冷的调节能力更强，B错误；分析数据可知，过境前和过境后相比，多巴胺含量变化明显，肾上腺素含量变化不明显，说明多巴胺含量对气温变化的反应最敏感，肾上腺素含量反应最迟钝，C正确；极寒天气会导致患者体内多巴胺增多，加速心脏跳动、增强心脏收缩、促进小动脉和静脉收缩，加重心脑血管疾病患者的病情，D正确。
5．[多选](2022·长沙一模)为研究气候变暖对农田生态系统的影响，研究者对某区域甲、乙农田进行增温，对照组保持环境温度，检测田间增温对小麦麦蚜及其天敌的影响。与对照组相比，增温组相关指标如表所示。下列说法正确的是(　 )
区域 小麦生物量 (干重) 麦长管蚜 发生量 禾谷缢管蚜 发生量 瓢虫数量
甲 ＋ ＋＋ ＋＋ －
乙 ＋ ＋＋ NS NS
(注：＋表示相对值增加，－表示相对值减少，NS表示无显著差异)
A．增温有利于小麦生物量的积累，可抵消麦蚜种群增加导致的小麦减产
B．气候变暖背景下，该区域农田可适当减少农药的使用，以减少环境污染
C．甲地增温降低了天敌对麦蚜的控制力是造成麦蚜发生量上升的原因之一
D．为维持该农田生态系统的稳定性，麦蚜同化的能量不超过小麦同化量的20%即可
解析：选ABC　麦蚜发生量增加，理论上应导致小麦减产，但增温使得小麦干重增加，可抵消麦蚜种群增加导致的小麦减产，A正确；据表可知，气温变暖背景下，虽然麦蚜发生量有所增加，但小麦生物量并未减少，则可以适当减少农药的使用，以减少环境污染，B正确；据表可知，甲地增温使麦蚜的天敌瓢虫的数量减少，造成禾谷缢管蚜发生量上升，即甲地增温降低了天敌对麦蚜的控制力是造成麦蚜发生量上升的原因之一，C正确；该农田生态系统中的每个营养级可能都包含了多种生物，无法得出“为维持该农田生态系统的稳定性，麦蚜同化的能量不超过小麦同化量的20%即可”这个结论，D错误。
6．[多选](2022·青岛一模)研究人员对塞罕坝林地中的土壤动物群落进行了调查，动物类群按食性分为4类，依次为A类(19种)、B类(18种)、腐食性(11种)、杂食性(7种)，每个类群的个体数所占的比例及在各土壤层中的平均密度如表。下列说法正确的是(　 )
林地 类型 每个类群的个体数占比 平均密度(只/m2)
A类 B类 腐食性 杂食性 凋落物层 1～10 cm层 10～20 cm层
落叶松 人工林 5% 20% 13% 2.5% 15.68 19.21 13.92
针阔混 交林 8% 27% 20% 4.5% 23.20 62.31 33.96
A.根据能量逐级递减的原理，代表植食性动物类群的最可能是A类
B．不同深度的土壤层中动物类群不同，这属于群落的垂直结构
C．针阔混交林的凋落物及土壤结构能为更多的动物提供食物和栖息环境
D．土壤动物对改良土壤的重要意义，体现了生物多样性的间接价值
解析：选BCD　能量沿食物链逐级递减，一般情况下，植食性动物数量比肉食性动物多，每个类群的个体数占比数据显示，B类个体占比为47%，A类个体占比为13%，因此，推测植食性动物为B类，A错误；不同深度的土壤层中动物类群和密度不同，这是在垂直方向上对群落空间结构的描述，属于群落的垂直结构，B正确；针阔混交林中的植物种类繁杂，凋落物及土壤结构更复杂，能为更多的动物提供食物和栖息环境，C正确；土壤动物对改良土壤的重要意义，体现了生物多样性的间接价值，D正确。
二、非选择题
7．某种海藻能分泌一种催化海水中HCO形成CO2的酶。研究小组分别在2.2 mol/L和8.8 mol/L两种HCO浓度的海水中培养生长状态一致的该海藻，测定其在不同温度条件下的净光合速率，结果如图所示。请回答问题：
(1)据图分析，在2.2 mol/L的HCO浓度条件下，温度从20 ℃升至30 ℃时，海藻的最大净光合速率________(填“增大”“减小”或“基本不变”)，该条件下，达到最大净光合速率后限制光合速率的环境因素主要是____________________，判断依据是___________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)在HCO浓度为2.2 mol/L的环境中，海藻在30 ℃条件下的光饱和点(达到最大光合速率时的最小光照强度)高于20 ℃条件下的，原因是____________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)将在8.8 mol/L的HCO环境中培养的海藻移入2.2 mol/L的环境中，重新进行上述实验，则海藻的光补偿点(光合速率等于呼吸速率时的光照强度)将______(填“左”“右”或“不”)移，图中可证明该观点的依据是__________________________________________。
(4)若将该海藻密闭在无O2，但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸加强，原因是___________________________________________________。
解析：(1)在HCO浓度为2.2 mol/L、温度为20 ℃时，该海藻的最大净光合速率约为400，而在HCO浓度为2.2 mol/L、温度为30 ℃时，该海藻的最大净光合速率约为530，说明在HCO浓度为2.2 mol/L，温度从20 ℃升至30 ℃时，该海藻的最大净光合速率升高。HCO浓度从2.2 mol/L升至8.8 mol/L时，该海藻的最大净光合速率升高，因此限制光合速率的环境因素主要是HCO浓度。(2)在HCO浓度为2.2 mol/L的环境中，酶的活性随着温度(从20 ℃升至30 ℃)的升高而升高，催化HCO形成的CO2增多，叶绿体固定CO2产生的C3也更多，所以需要光反应产物ATP、NADPH也随之增多，对光照强度要求更高，导致30 ℃条件下的光饱和点高于20 ℃条件下的光饱和点。(3)根据题图，在温度保持一致的情况下，净光合速率为0时所对应的光照强度没有改变。(4)原因见答案。
答案：(1)增大　HCO浓度　升高HCO浓度后，该海藻的最大光合速率升高　(2)随温度升高，酶活性升高，催化HCO形成CO2多，叶绿体固定CO2产生的C3更多，需要光反应产物ATP、NADPH增多，所以对光照强度要求更高　(3)不　在温度不变的情况下，改变HCO浓度，净光合速率为0所对应的光照强度相同　(4)无O2时该海藻不能进行有氧呼吸，照光培养后，该海藻光合作用强于呼吸作用，释放的O2使密闭的小室内O2增加，有氧呼吸会增强
8．在无土栽培生产实践中，氧不足已成为困扰无土栽培技术大规模应用于生产的限制性因子。低氧逆境下，植物体内发生一系列生理变化，如矿质元素吸收降低、光合作用受到抑制等。钾是植物光合作用必需的矿质元素，科研工作者为研究南瓜植株对低氧胁迫适应的生理机制和钾离子的生理调节功能，采用营养液水培法进行了实验研究，数据如表所示。请回答下列相关问题：
处理 净光合速率/[μmol/(m2·s)] 光补偿点/ [μmol/(m2·s)] 气孔导度/ [mol/(m2·s)] 胞间CO2浓度(μmol/mol)　
通气 对照 19.58 20.9 0.34 266
低氧 缺钾 8.96 28.7 0.24 226
低氧 胁迫 13.17 25.3 0.29 248
低氧 高钾 19.06 22.5 0.37 270
(1)在无土栽培生产中，若要维持南瓜植株的光合作用与呼吸作用的平衡，需要的光照强度______(“较高”或“较低”)，你认为可采取何种措施来缓解低氧胁迫造成的影响？____________________________________________。
(2)与其他组对比分析，低氧缺钾组南瓜植株净光合速率下降的主要原因是__________________________________________。研究表明，钾离子还能促进叶肉细胞中光合产物的运出，说明______________也是低氧缺钾组净光合速率的限制因素。
(3)兴趣小组的同学查阅文献得知淀粉和蔗糖是光合作用的主要末端产物，基因M能指导细胞膜上蔗糖转运蛋白的合成。请以南瓜为实验材料设计实验，探究光合产物是否能以蔗糖的形式转运出叶片(简要写出实验思路)____________________________________________
__________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)由通气对照的光补偿点可以看出，在无土栽培生产中，若要维持南瓜植株的光合作用与呼吸作用的平衡，需要的光照强度较高；由题表可知，低氧逆境下，营养液钾离子的浓度是影响植株净光合速率的重要因素，所以适当增加营养液中钾离子的浓度，可降低光的补偿点所需要的光照强度，增大气孔导度及胞间CO2浓度，促进暗反应中有机物的生成，提高净光合速率，从而利于缓解低氧胁迫造成的影响。(2)与其他组对比，低氧缺钾组气孔导度下降，胞间CO2浓度降低，暗反应受到抑制而导致植株净光合速率下降。由题意可知钾离子能促进叶肉细胞中光合产物的运出，低氧缺钾组缺钾离子使得光合产物无法及时运出，导致光合产物积累
而限制了其净光合速率。(3)本实验的课题是探究光合产物是否能以蔗糖的形式转运出叶片，自变量是细胞膜上是否有蔗糖转运蛋白，因变量是植株的光合速率，无关变量是培养条件。所以实验思路是设置两组实验，实验组敲除M基因(或抑制M基因表达)，对照组不作处理；将两组南瓜植株置于相同且适宜的条件下培养，一段时间后测定并比较植株的光合速率。
答案：(1)较高　可在营养液中适当增加钾离子的浓度　(2)气孔导度下降，胞间CO2浓度降低　光合产物的积累　(3)设置两组实验，实验组敲除M基因(或抑制M基因表达)，对照组不作处理；将两组南瓜植株置于相同且适宜的条件下培养，一段时间后测定并比较植株的光合速率