5.4 能量之源 光与光合作用
【学习目标】
1.掌握绿叶中色素的种类和作用、叶绿体的结构和功能、光合作用的原料、产物、条件和场所，以及光合作用的实质和意义。
2.自主学习，小组合作，学会提取和分离色素的方法。
3.感悟绿色植物光合作用的重要性，养成热爱大自然、热爱生物的情感态度。
【重点难点】
重点：绿叶中色素的种类和作用；叶绿体的结构和功能；光合作用的探究历程；影响光合作用的环境因素。
难点：绿叶中色素的提取和分离实验；光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系；影响光合作用的环境因素。
【学法指导】
1．预习案由每位同学在课前自学独立完成；探究案在课堂合作交流进行（小组长及具备能力的同学要先预习）；训练案是课后作业，同学们在充分复习的基础上独立限时完成。
2．依据预习案通读教材，进行知识梳理，勾画课本并写上提示语、标注序号。学会抓住关键词进而掌握关键句。
3．将预习中遇到的疑难点标识出来并填写到预习案“我的疑问”处，待课堂小组讨论或老师点拨予以解决。
预习案（限时20分钟，课前独立完成）
◆教材梳理(通读教材,夯实基础)
一、捕获光能的色素和结构
（一）捕获光能的色素
1.色素的种类、颜色及作用：
叶绿体中的色素包括 、 、 和 四种，其颜色分别为 、 、 和 。
叶绿素主要吸收 和 ，类胡萝卜素主要吸收 。
2.绿叶中色素的提取和分离
提取原理：相似相溶――有机溶剂（如 、 等）
分离原理： 法――四种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散快，反之则慢。
分离结果：四条色素带从上往下依次为 、 、 、 。
（二）叶绿体的结构
1．活细胞所需的能量最终来自 。
2．叶绿体的外表有 ，内部有许多 ，基粒与基粒之间充满了 。每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为 ，吸收光能的 ，就分布在 上。
3．叶绿体是进行 的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收学能的 ，还有许多进行光合作用所必需的 。
二、光合作用的原理
1．光合作用的探究历程
（1）普利斯特利将蜡烛（小鼠）与绿色植物一起放在密闭玻璃罩内不熄灭（死亡），证明植物可以 空气。
（2）英格豪斯做了植物更新空气的实验，证明绿叶只有在 下才可以更新空气。
（3）萨克斯把饥饿处理过的绿色叶片一半曝光，另一半遮光，一段时间后碘蒸气处理，曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半无颜色变化。证明光合作用产生了 。
（4）恩格尔曼利用水棉和好氧性细菌做实验，证明氧由 释放出来，叶绿体是光合作用的场所。
（5）鲁宾和卡门用同位素标18Ｏ分别标记H2O和CO2，追踪18O的去向，证明光合作用释放的氧全部来自 。
（6）卡尔文用14CO2供小球藻进行光合作用，追踪检测放射性。探明碳在光合作用中转化成有机物中碳的循环途径－卡尔文循环： 。
2．概念：绿色植物通过 ，利用光能，把CO2和H2O转化成储存着能量的 ，并且释放出 的过程。?
3．反应式： 。
4．影响光合作用速率的环境因素有： 、 、 等。
◆我的疑问：请将预习中不能解决的问题写下来，待课堂解决。
探究案（课堂交流合作完成）
◆合作探究（讨论、展示、点评、点拨时记好笔记，完善答案）（限时：分钟）
【探究点一】绿叶中色素的提取和分离（难点）
问题1：研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的作用是什么？
问题2：滤纸上的滤液细线，为什么不能触及层析液？
问题3：滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？
【探究点二】光合作用的过程（重点）
问题1：仔细研究光合作用过程的示意图，光反应的和暗反应的场所分别在哪里？
问题2：光合作用过程中ATP在哪个阶段中产生，又用于做什么？
问题3：光反应为暗反应提供什么原料？
问题4: 光合作用过程中产生的02中O来自于H2O还是CO2？
问题5：光反应和暗反应的比较
项目
光反应
暗反应
场所
条件
物质变化
能量变化
光能→ATP中活跃的化学能→葡萄糖中化学能
联系
【探究点三】光合作用原理的应用及影响因素
问题1：仔细研究光合作用的过程，说出影响光合作用各阶段的外界因素分别有哪些？
问题2:如图为光照强度影响光合作用的示意图，说出A、B、C三点的含义分别是什么？光照强度怎样影响光合作用？
问题3：温度是怎样影响光合作用的？在生产中应怎样利用温度来增加农作物产量？
问题4：二氧化碳是怎样影响光合作用的？在生产中应怎样利用二氧化碳来增加农作物产量？
◆展示提升 取长补短
（各组派学生代表上台展示上述“探究成果”，其他组学生可以就发言者的观点提问、质疑，发言者应回答质疑；确实完成不了的教师协助启发、点拨、回答）（限时： 分钟）
【构建知识体系】（学生自主完成）（限时）
训练案（限时20分钟，课后独立完成）
选择题
1．经纸层析后，滤纸条上最窄的色素带（用新鲜菠菜叶作材料）是（ ）
A．叶绿素a B．叶绿素b C．叶黄素 D．胡萝卜素
2．叶绿体中色素的提取和分离实验主要证明了（ ）
A．色素分布在叶绿体片层结构薄膜上 B．叶绿素含量是类胡萝卜素的四倍
C．叶绿体中色素的种类和各种色素的颜色 D．四种颜色扩散速度不同
3．在进行叶绿素提取和分离的实验时，不能让层析液没及滤液细线的原因是（ ）
A．滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响结果 B．滤纸条上滤液细线会变粗而使色素太分散
C．色素会溶解在层析液中而使结果不明显 D．滤纸条上的几种色素会混合起来
4．阳光透过三棱镜照在丝状绿藻上，好氧细菌主要聚集的光谱区域是 ( )
A．红光区和蓝紫光区 B．黄光区和蓝紫光区
C．红光区和绿光区 D．蓝紫光区和绿光区
5. 叶绿体是进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体的叙述正确的是( )
A．叶绿体中的色素分布在类囊体结构的薄膜上
B．叶绿体中的色素分布在内膜和外膜上
C．光合作用的酶只分布在叶绿体的基质中
D．光合作用的酶分布在外膜、内膜和基粒上
6．在做植物实验的暗室中，为了尽可能地降低光合作用的强度，最好安装( )
A．红光灯 B．绿光灯 C．白炽灯 D．蓝光灯
7．在光合作用实验中，如果所用的水中有0.20%的水分子含18O，二氧化碳中有0.68%的二氧化碳分子含18O，那么，植物进行光合作用释放的氧气中，含18O的比例为（ ）
A．0.20% B．0.44% C．0.64% D．0.88%
8．光合作用实质是 ( )
A．把二氧化碳转变成ATP
B．产生化学能，贮藏在ATP中
C．把光能转变成化学能，贮藏在ATP中
D．无机物转变成有机物，光能转变成化学能
9．在光反应阶段的物质变化是( )
①水在光下分解 ②ADP与Pi发生反应形成ATP③ATP水解 ④二氧化碳的固定
⑤三碳化合物的还原
A．①② B．③④ C．①③ D．④⑤
10．植物固定二氧化碳的场所是( )
A．细胞质基质 B．叶绿体囊状结构 C．叶绿体基质 D．质网膜上
11．光合作用过程中，C元素的转移途径依次是( )
①二氧化碳 ②三碳化合物 ③五碳化合物 ④有机物
A．①②④ B．④③② C．①③② D．③①②
心得感悟：
带领全班学生解读学习目标，让学生明确本节课任务，提高学习效率。
多媒体展示小组任务。
分配小组到黑板展示。
其余学生对桌互查，安排人员进行点评，教师对整个过程进行监督，确保全班学生认真参与。
多媒体展示探究要求及各小组任务
教师巡视，并参与小组讨论，善于倾听，及时找出存在的问题。
展示方式学生可灵活处理，结合材料、图、原理等对题目进行解答。
TP
学生先独立完成：当堂检测
接着以抢答方式进行答题。
5.4能量之源—— 光与光合作用
教学目标：
说明光合作用以及对它的认知过程
尝试探究光合作用的发现过程
教学重点
光合作用的发现及研究过程
教学过程
导入：由魔术师刘谦的魔术引出阳光下最大的魔术是什么？
告诉学生最大的魔术是光合作用。在幻灯片上的你第三张图片有2个例子可以证明。
有这个导入后就让学生思考什么是光合作用，并告诉学生今天这节课就是来探究光合作用。
由此，接着让学生回忆探究的一般步骤。
紧接着就让学生先看投影仪上的图片及内容并分组讨论，然后以探究的一般步骤为模型，说出海尔门特实验的具体实验方案。并让他们自己分析结果并得出结论，教师在相应的细节上作一些补充与改正，最后得出第一个结论：植物生长的原料来自水。
过渡：让学生思考植物生长的原料是不是仅仅是水呢？
从而引出普利斯特利的实验。
这里穿插了一个视频，看完后让学生也是以探究的一般步骤为模型，把这个实验设计出来，并让学生以小组为单位说出自己得出的结论，教师总结各个小组的结论，最后得出第二个结论：植物可以更新空气。
过渡：根据第二个结论植物可以更新空气，在投影仪上展示幻灯片10的资料，让学生思考植物到底把空气中的什么更新了？
通过学生的回答得出第3个结论：植物在光下可以放出氧气，并吸收二氧化碳。并且把光能可以转化成化学能储存起来。
过渡：根据上面的结论说植物可以把光能转化成化学能储存起来，让学生思考他把化学能储存在哪里了，从而引出萨克斯的实验。
同样分组，根据视频和资料让学生把这个实验设计完成，并相互展示，最后得出第四个结论：植物在光合作用中产生淀粉，并把化学能储存在里面。
过渡：根据前面的4个结论已经很清楚的知道光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是氧气和淀粉，然后让学生思考光合作用产物中氧气的氧到底是来自原料中的水还是二氧化碳呢？从而引出鲁宾和卡门的实验。
在这个实验中，用到了同位素标记法，为了形象的描述这个过程，同样借助视频演示，把这个过程演示一遍，在学生看完以后，还是分组完成实验设计，最后相互展示实验结论，最后得出第五个结论：光合作用产物中氧气的氧来自水而不是二氧化碳。
过渡：那么在光合作用的过程中，碳元素又是怎么传递的呢。
根据卡尔文循环的资料很容易得出第六个结论：有机物中的C来自二氧化碳。
最后让学生根据前面探究得出的所有结论总结出光合作用的总反应式。
5.4能量之源——光与光合作用
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(每小题6分，共60分)
1．植物光合作用离不开色素，下列关于高等植物细胞内色素的叙述，正确的是( )
A．植物细胞内的色素有4种
B．植物细胞内的色素都可以参与光合作用
C．植物细胞内的色素都可以吸收和传递光能
D．植物细胞内的色素与植物的颜色也有关系
解析：植物细胞中的色素，从功能上可分为光合色素和非光合色素。光合色素主要分布在叶绿体中，包括叶绿素和类胡萝卜素两大类，共4种(叶绿素a、b，胡萝卜素和叶黄素)；非光合色素如花青素，全部分布在液泡的细胞液中。光合色素都可以吸收、传递光能，只有极少数的处于特殊状态的叶绿素a可以将光能转换为电能。光合色素和非光合色素的颜色导致植物不同的器官呈现不同的颜色。
答案：D
2．某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分条件保持适宜，实验结果如下图所示。下列有关分析不正确的是( )
A．叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势
B．叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降
C．实验2～4天，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的
D．实验2～4天，光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起的
解析：由图示曲线信息可知，实验条件下，随干旱时间的延长叶片的光合速率呈下降趋势；对比甲、乙图示可知，叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降；由于2～4天光合速率下降早于叶绿素含量下降，因此，光合速率的下降不是叶绿素含量下降引起的；实验条件下，随时间推移，植物缺水严重、叶片失水、气孔关闭，导致CO2吸收减少，使光合速率下降。
答案：C
3．(2014·山东潍坊一模)如图曲线Ⅰ表示黄豆在适宜温度、CO2浓度为0.03%的环境中光合作用速率与光照强度的关系。在y点时改变某条件，结果发生了如曲线Ⅱ的变化。下列分析合理的是
A．与y点相比较，x点时叶绿体中C3化合物含量低
B．在y点时，适当升高温度可导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ
C．制约x点时光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量
D．制约z点时光合作用的因素可能是二氧化碳浓度
解析：x点时，光照强度较弱，光反应提供的[H]和ATP较少，C3化合物的浓度较y点时高，A项不正确；题目中提到已是在适宜温度下，如果再提高温度，会降低光合作用速率，B项不正确；制约x点的光合作用因素是光照强度，C项不正确；在适宜温度下和同等光照强度条件下，提高CO2浓度可大幅度提高光合作用速率，D项正确。
答案：D
4．(2014·济南二模)将生长状况相同的轮藻叶片分成4等份，在不同的温度下分别暗处理1h，再光照1 h(光照强度相同)，测其重量变化，得到如下的数据。以下说法错误的是( )
组别
1
2
3
4
温度(℃)
27
28
29
30
暗处理后的重量变化(mg)
－1
－2
－3
－1
光照后和暗处理前的重量变化(mg)
＋3
＋3
＋3
＋1
A.轮藻细胞内呼吸酶的最适温度约为29℃
B．第三组轮藻光合作用产生的氧气量最多
C．第四组轮藻2 h合成的有机物总量为2 mg
D．四个组中的轮藻光合作用强度都大于呼吸作用强度
解析：暗处理后重量变化代表1 h呼吸消耗有机物量，光处理后和暗处理前的重量变化值加2 h的呼吸消耗等于光处理1 h合成的有机物总量，故轮藻细胞内呼吸酶的最适温度约为29℃；第三组轮藻合成有机物总量最多，光合产氧量也最大；第四组轮藻2 h合成有机物总量为3mg；四个组中的轮藻的光合作用强度都大于呼吸作用强度。
答案：C
5．(2014·海淀区期末)Calvin等人研究光合作用时进行了以下实验：在某种绿藻培养液中通入14CO2，再给予不同的光照时间后从培养液中提取并分析放射性物质。预测实验结果是( )
A．光照时间越长，固定产生的三碳化合物越多
B．在一定时间内光照时间越长，产生的放射性物质的种类越多
C．无论光照时间长短，放射性物质都会分布在叶绿体的类囊体膜上
D．只要给予光照，放射性就会出现在[H]中
解析：本题利用放射性同位素标记考查光合作用过程。光合作用的暗反应过程中固定产生的三碳化合物会被还原。放射性物质应分布在叶绿体的基质中。[H]是光反应阶段产生的，而二氧化碳是用于暗反应阶段的。
答案：B
6．下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是( )
A．光合作用和细胞呼吸的第一阶段都有丙酮酸的产生
B．光合作用产生的ATP有一部分用于细胞呼吸
C．光合作用进行的同时不一定都伴随着细胞呼吸的进行
D．光合作用和细胞呼吸都有水分的参与
解析：光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，而丙酮酸的形成在细胞呼吸的第一阶段，与光合作用无关；光反应阶段产生的ATP只能用于暗反应；生物体生命活动的每一时刻都需要能量，其能量来自于细胞的呼吸作用，因此光合作用进行的同时一定伴随着细胞呼吸的进行；水作为原料参与光合作用的光反应阶段，而细胞呼吸中水参与有氧呼吸的第二阶段。
答案：D
7．若下图Ⅰ中装置甲与装置乙敞口培养相同数量的小球藻，光照强度对小球藻产生氧气量的影响绘制成曲线如图Ⅱ(净氧量＝光合作用产生的氧气量－细胞呼吸消耗的氧气量)。据图分析，下列叙述不正确的是( )
A．P处净氧量为负值，是因为小球藻不进行光合作用，且细胞呼吸消耗氧气
B．Q处净氧量为零，是因为Q处小球藻不进行光合作用
C．甲与乙两管净氧量差异的原因是乙管小球藻叶绿素合成受阻，影响光合作用
D．由图Ⅱ可知，光照强度可影响光合作用强度
解析：由图可知：Q处的光强条件下，小球藻的光合作用释放出的氧气等于小球藻有氧呼吸消耗的氧气。
答案：B
8．(2014·苏北四市二次联考)如图是[H]随化合物在生物体内转移的过程，下面对其分析不正确的是( )
A．①产生的[H]可在②过程中将三碳化合物还原
B．[H]经⑤转移到水中，其过程需氧气参与
C．能形成ATP的过程有①②④⑤⑥⑦
D．长在向阳坡上的小麦比背阳坡上的小麦①过程旺盛
解析：①是光反应过程中水的光解，产生的[H]可在②过程即暗反应中将三碳化合物还原；⑤是有氧呼吸过程中[H]与氧生成水的过程，故[H]经⑤转移到水中，其过程需氧气参与；能形成ATP的过程为呼吸作用过程和光反应过程，故图中①⑤⑥能形成ATP；长在向阳坡上的小麦比背阳坡上的小麦光反应即①过程旺盛。
答案：C
9．(2014·海淀模拟)将某种绿色植物的叶片，放在特定的实验装置中，研究在10℃、20 ℃的温度条件下，分别置于5 klx、10 klx光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用。结果如下图所示(横坐标为时间，单位：小时)。
对以上结果分析正确的是，该叶片( )
A．20 ℃时的呼吸速率是10 ℃时的4倍
B．在10 ℃、5 klx的光照下，每小时光合作用产生的氧气量是3 mg
C．在5 klx光照下，10 ℃时积累的有机物比20 ℃时少
D．在20 ℃、10 klx光照下，每小时光合作用产生的氧气量是6 mg
解析：20 ℃时的呼吸速率是10 ℃时的2倍；在10 ℃、5 klx的光照下，每小时光合作用产生的氧气量是3 mg＋0.5 mg＝3.5 mg；在5 klx光照、10 ℃条件时放出的氧气量为3 mg，而在5 klx光照、20 ℃条件时放出的氧气量仅为2 mg，说明在5 klx光照、10 ℃条件时积累的有机物比20 ℃时要多；在20 ℃、10 klx光照下，每小时光合作用产生的氧气量是5 mg＋1 mg＝6 mg。
答案：D
10．在环境中CO2浓度一定、温度适宜的情况下，测定某植物叶片在不同光照条件下的光合作用速率，结果如表。(表中负值表示CO2释放量，正值表示CO2吸收量)
光照强度(klx)
2.0
4.0
6.0
8.0
9.0
10.0
光合作用速率
(CO2 mg·100 cm－2·h－1)
－2.0
2.0
6.0
10.0
12.0
12.0
下列叙述中正确的是( )
A．光照强度在8.0～9.0 klx之间时，单位时间细胞内反应ADP＋Pi→ATP的速率逐渐减小
B．光照强度在8.0～9.0 klx之间时，反应ATP→ADP＋Pi只发生在细胞的叶绿体基质
C．光照强度在8.0 klx时，细胞既释放二氧化碳又释放氧气
D．超过9 klx时，光合作用速率主要受外界CO2浓度因素的影响
解析：光照强度在8.0～9.0 klx之间时，虽然细胞呼吸不变，但光合作用增强，所以单位时间内ATP合成速率会加快；细胞的各个部位生命活动都需要能量，ATP→ADP＋Pi的过程在细胞内是普遍存在的；光照强度在8.0 klx时，光合作用速率大于呼吸作用速率，故细胞只释放氧气；光照强度超过9 klx时，CO2浓度成为光合作用的主要限制因素。
答案：D
二、非选择题(共40分)
11．(10分)(2013·江苏单科)为探讨盐对某生物燃料树种幼苗光合作用的影响，在不同浓度NaCl条件下，对其净光合速率、胞间CO2浓度、光合色素含量等进行测定，结果如下图。检测期间细胞的呼吸强度没有显著变化。请参照图回答下列问题：
(1)叶绿体中色素的功能是_______________________________。
(2)大气中的CO2可通过植物叶片表面的________进入植物体内。光合作用产生的有机物(C6H12O6)中的氧来源于原料中的________，有机物(C6H12O6)中的氧经细胞有氧呼吸后到终产物________中。
(3)当NaCl浓度在200～250 mmol/L时净光合速率显著下降，自然条件下该植物在夏季晴朗的中午净光合速率也会出现下降的现象。前者主要是由于_______________，后者主要是由于_____________。
(4)总光合速率可用单位时间内单位叶面积上________表示。请在下面空白处绘制该实验中总光合速率变化趋势的曲线图。
解析：本题考查光合色素、光合作用及其影响因素等相关知识。(1)吸收、传递、转换光能是叶绿体中色素的功能。(2)气孔是气体进出植物细胞的门户，白天植物光合作用强，消耗大量CO2，大气中的CO2可通过气孔进入植物体内，光合作用过程中反应物是CO2和H2O，H2O中的氧变成O2，故光合作用产生的有机物中的氧来自CO2，有氧呼吸生成CO2和H2O，H2O中的氧来自O2，CO2中的氧来自C6H12O6和H2O。(3)NaCl浓度在200～250 mmol/L时，胞间CO2浓度很高，叶绿素和类胡萝卜素的含量较低，推知是光合色素含量降低引起了光合速率下降；夏季晴朗的中午，植物为降低蒸腾作用而使气孔关闭，致使吸收的CO2减少，引起光合速率下降。(4)总光合速率可用单位时间内单位叶面积上光合作用消耗的CO2量或光合作用产生的O2量或光合作用产生的有机物的量表示。总光合速率等于净光合速率和呼吸速率之和，检测期间细胞的呼吸强度不变，净光合速率的变化趋势即可反映总光合速率的变化趋势。
答案：(1)吸收、传递、转换光能
(2)气孔 CO2 CO2
(3)光合色素含量降低 胞间CO2浓度降低
(4)光合作用消耗的CO2量(光合作用产生的O2量或光合作用产生的有机物的量)
绘图
12．(14分)(2012·浙江卷)某植物在停止供水和恢复供水条件下，气孔开度(即气孔开放程度)与光合速率的变化如下图所示。请回答：
(1)停止供水后，光合速率下降。这是由于水是________的原料，又是光合产物在植物体内________的主要介质。
(2)在温度、光照相同的条件下，图中A点与B点相比，光饱和点低的是________点，其主要原因是________。
(3)停止供水一段时间后，叶片发黄，原因是________。此时类囊体结构破坏，提供给暗反应的________减少。
(4)生产实践中，可适时喷施植物激素中的________，起到调节气孔开度的作用。
解析：此题考查光合作用的相关知识。(1)水是光合作用光反应阶段的原料，又是光合产物在植物体内运输的主要介质，停止供水，植物光合速率下降。(2)光饱和点是指达到最大光合速率时的光照强度，在一定CO2浓度范围内，CO2浓度越低，光饱和点越低。停止供水后，植物蒸腾作用降低，气孔开度变小，CO2吸收减少，故B点的光饱和点较A点低。(3)停止供水一段时间后，细胞内自由水减少，叶绿素合成速度变慢或停止，类胡萝卜素的颜色显露出来，故叶片发黄。此时类囊体结构破坏，光反应减弱，提供给暗反应的[H]和ATP减少。(4)脱落酸具有调节叶片气孔开度的作用，生产实践中，可适时喷施脱落酸以增强光合作用。
答案：(1)光合作用 运输
(2)B 气孔开度降低，CO2吸收减少(答出一项即可)
(3)叶绿素合成速度变慢或停止(或叶绿素分解)，类胡萝卜素的颜色显露出来(答出一项即可) [H]和ATP
(4)脱落酸
13．(16分)(2014·沈阳六校联诊)为研究CO2浓度及氮素肥料对植物光合作用的影响，某科研小组以小麦为研究对象，在盆栽条件下，利用人工气候室分别设置两种CO2浓度和两种施氮量的实验处理，实验材料分为四组，每一组种植10盆。在小麦抽穗期选择晴天，用光合作用测定仪于上午8：30～11：30连续7天进行光合速率的测定。结果如图所示，请回答相关问题。
(1)从本实验的结果可知，最有利于小麦光合作用的条件组合是________。CO2主要通过影响光合作用的______过程来影响光合速率。N是光合作用中许多重要物质的组成成分，如果某同学要测定施氮后叶片的叶绿素含量， 可取叶片1克放入研钵中，加入二氧化硅研磨，同时加入一定量的________用于提取色素，提取色素后用一定方法测定。
(2)本实验过程中测定光合速率每天选定8：30～11：30这一时间段是为了控制__________________等无关变量，题意中可减少实验误差的措施还有________________。
(3)若要利用该装置研究施氮量为200 mg·kg－1的氮肥对植物呼吸作用的影响，该装置需要在________条件下测定。
(4)从上述实验分析，在大气CO2浓度增大的条件下，若想更有效地提高小麦的产量，可以采取的措施是______________________。目前温室效应问题产生的主要原因是人类过多使用化石燃料，从物质循环角度看，化石燃料中的碳首先是通过生态系统中________的光合作用而进入生物群落的，从能量流动角度看，化石燃料中的能量是各营养级中不能被下一个营养级利用、也不被__________利用的能量。
解析：(1)从图中不难看出，最佳组合是高大气CO2浓度和200 mg·kg－1施氮量。CO2浓度主要影响光合作用的暗反应过程中CO2的固定。叶绿体中的色素难溶于水易溶于有机溶剂，提取时所用的试剂是丙酮或无水乙醇。(2)影响光合作用的因素有很多，为了使该实验结果更加准确，应控制其他条件相同且适宜，如光照强度和温度。每一组种植10盆是为了减少实验误差。(3)研究植物的呼吸作用，一般在黑暗条件下测定。(4)该实验研究的是CO2的浓度和氮肥对光合作用的影响，增大CO2浓度的条件下，适量施用氮肥，能更有效地提高小麦产量。大气中的碳元素先通过生产者的光合作用进入生物群落，动植物的遗体变成化石燃料，再通过燃烧回到大气。每一营养级都有一部分未被利用的能量，这部分能量不会被下一营养级利用，也不会被分解者利用，储存在化石燃料中。
答案：(1)高大气CO2浓度和200 mg·kg－1施氮量 暗反应 丙酮(或无水乙醇)
(2)光照强度、温度 每一组种植10盆
(3)黑暗
(4)适当施用氮肥 生产者 分解者
课件95张PPT。第5章 细胞的能量供应和利用第4节 能量之源——光与光合作用
