(共21张PPT)
微专题2
1.总光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的模型分析
(1)“三率”间的内在关系(以光合速率大于呼吸速率为例)。
总光合速率(真正光合速率)=净(表观)光合速率+细胞呼吸速率。
(2)判断方法。
①根据坐标曲线判定。
a.当光照强度为0时,若CO2吸收量为负值,该值的绝对值代表细胞呼吸速率,该曲线代表净光合速率,如图甲。
b.当光照强度为0时,光合速率也为0,该曲线代表总光合速率,如图乙。
②根据关键词判定。
检测
指标 细胞呼
吸速率 净(表观)
光合速率 总(真正)
光合速率
CO2 释放量
(黑暗) 吸收量(植物)、减少量(环境) 利用量、固定量、消耗量
O2 吸收/消耗量
(黑暗) 释放量(植物)、增加量(环境) 产生量、生成量
有机物 消耗量
(黑暗) 积累量、
增加量 产生量、制造量、合成量
2.“三率”的常考曲线分析
(1)叶面积指数与光合速率的关系。
图1
(2)以“测定的CO2吸收量与释放量”为指标。
图2
3.光合速率与呼吸速率的测定方法
(1)利用装置图法测定植物光合速率与呼吸速率。
①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算呼吸速率。
②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算净光合速率。
③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。
(2)叶圆片称重法。
测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量,如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。
净光合速率=(z-y)/2S;
呼吸速率=(x-y)/2S;
总光合速率=净光合速率+呼吸速率=(x+z-2y)/2S。
(3)黑白瓶法。
“黑白瓶”法中“黑瓶”不透光,测定的是有氧呼吸量;“白瓶”给予光照,测定的是净光合作用量,二者的和即为总光合作用量,可分为有初始值与没有初始值两种情况,规律如下:
规律1:有初始值的情况下,黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量;白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量;二者之和为总光合作用量。
规律2:没有初始值的情况下,白瓶中测得的O2现有量与黑瓶中测得的O2现有量之差即总光合作用量。
(4)半叶法。
将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处,另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理),并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后,在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片,分别烘干称重,记为MA、MB,光合作用产物的量为MB-MA,再通过计算得出光合速率。
1.(2024·辽宁朝阳联考)植物的叶面积与产量关系密切,叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)和植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率如图。下列说法正确的是( )
[A] 图中A点时呼吸速率为光合速率的1/2,且已达到光饱和点
[B] 图中Ⅲ曲线可表示总光合速率
[C] 若夏日晴天中午12:00 B点明显下降,则可能是保卫细胞吸水导致的
[D] 在该植物生长期中松土将促进根系呼吸作用,不利于其有机物积累
A
【解析】 由题图可知,Ⅰ曲线为总光合速率,Ⅲ曲线为干物质积累速率,Ⅱ曲线为呼吸速率。Ⅲ曲线干物质积累速率表示净光合速率,总光合速率=净光合速率+呼吸速率,A点呼吸速率等于净光合速率,故图中A点时呼吸速率为光合速率的1/2,A点之后光合速率不再变化,说明已达到光饱和点;若夏日晴天中午12:00 B点明显下降,则可能是因为中午温度太高,保卫细胞失水导致气孔关闭,吸收CO2的量减少,暗反应速率减慢;在该植物生长期中松土将增加土壤氧气含量促进根系呼吸作用,有利于根系吸收营养,则利于其有机物积累。
2.某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组,室温25 ℃下进行了一系列的实验,对实验过程中装置条件及结果的叙述错误的是( )
[A] 若X溶液为CO2缓冲液并给予光照,液滴移动距离可表示净光合作用强度大小
[B] 若要测总光合作用强度,需另加设一装置遮光处理,X溶液为NaOH溶液
[C] 若X溶液为清水并给予光照,光合作用大于细胞呼吸时,呼吸作用产生的CO2全部被光合作用所用
[D] 若X溶液为清水并遮光处理,消耗的底物为淀粉时,液滴右移
D
【解析】 若X溶液为CO2缓冲液并给予光照,则密闭小室中气压的变化不会由CO2引起,此时光合作用将吸收CO2、释放O2,导致液滴向右移动,液滴移动的距离代表的是O2的变化,可表示净光合作用强度大小;若要测总光合作用强度,而总光合作用强度=净光合作用强度(释放的O2量)+呼吸作用强度(吸收的O2量),则X溶液为CO2缓冲液并给予光照,此时测出的是净光合作用强度大小,若X溶液为NaOH溶液并遮光处理,在有氧呼吸过程中吸收O2并产生CO2,而CO2被NaOH溶液吸收,进而导致密闭小室中气体体积减小,
此时液滴移动的距离可表示呼吸作用强度,即另加设一装置遮光处理,X溶液为NaOH溶液,可测出呼吸作用强度,进而可测出总光合作用强度;清水既不吸收和释放O2,也不吸收和释放CO2,若X溶液为清水并给予光照,当光合作用大于呼吸作用时,呼吸作用产生的CO2全部被光合作用所用;若X溶液为清水并遮光处理,消耗的底物为淀粉时,有氧呼吸消耗的O2和产生的CO2量相等,因而密闭小室中气体体积不变,液滴不移动。
3.(2024·黑龙江佳木斯模拟)黑白瓶法多用于研究浮游植物生产量,所用白瓶完全透光,黑瓶不透光。用若干个黑白瓶,装入某湖泊一定水层的1 L湖水后密闭,进行实验测试,结果如图所示。下列相关说法正确的是( )
[A] 白瓶中的生物白天只进行光合作用
[B] 瓶中生物24 h呼吸消耗氧气量为7 mg
[C] a光照强度下,不能满足瓶中生物对氧气所需量
[D] a光照强度下,白瓶中植物24 h氧气净释放量为7 mg
B
【解析】 白瓶中的生物白天既可以进行光合作用,也能进行呼吸作用;黑瓶中生物只进行呼吸作用,所以瓶中生物呼吸消耗氧气量只看黑瓶即可,即瓶中生物24 h呼吸消耗氧气量为10-3=7(mg);a光照强度下,瓶中生物24 h后溶解氧的含量还是为10 mg,说明净光合作用等于0,即a光照强度下,刚好满足瓶中生物对氧气所需量,瓶中生物光合作用释放氧气量为0。
4.(2024·河南周口月考)某兴趣小组测定了不同温度条件下,棉花植株在黑暗中单位时间内O2的消耗速率以及光照条件下单位时间内O2的释放速率,结果如图所示。下列说法正确的是( )
[A] O2产生的场所是叶肉细胞的类囊体薄膜,消耗的场所是线粒体基质
[B] 20 ℃时棉花植株的总光合速率最大
[C] 30 ℃时棉花植株固定CO2的量是其产生CO2量的2倍
[D] 40 ℃时棉花叶肉细胞光合作用酶的活性丧失,光合作用停止
C
【解析】 O2产生的场所是叶肉细胞的类囊体薄膜,消耗的场所是线粒体内膜;由曲线图可知,20 ℃时棉花植株的净光合速率最大,但呼吸速率较低,总光合速率不是最大(25 ℃时棉花植株的总光合速率大于20 ℃时);题图中O2的消耗速率表示呼吸速率,O2的释放速率表示净光合速率,两条曲线的交点表示净光合速率等于呼吸速率,故30 ℃时,棉花植株的总光合速率是呼吸速率的2倍,此时棉花植株固定CO2的量是其产生CO2量的2倍;40 ℃时棉花植株净光合速率为0,光合作用并未停止。
5.(多选)(2024·辽宁大连月考)某科研小组,从鸭绿江的某一深度取得一桶水样,分装于六对黑白瓶中,剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10 mg·L-1,白瓶为透明玻璃瓶,黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下,温度保持不变,24 h 后,实测获得六对黑白瓶中溶解氧的含量,请根据其记录数据(如下表)判断下列选项中正确的是( )
[A] 黑瓶中的生物呼吸消耗氧气,但没有光照,植物不能进行光合作用产生氧气
[B] 光照强度为a时,白瓶中溶氧量与初始溶氧量相等,说明此光照强度下植物仍然不能进行光合作用
[C] 当光照强度为c时,白瓶中植物产生的氧气量为21 mg
[D] 当光照强度为d时,再增加光照强度,白瓶中植物的光合速率不会增加
ACD
光照强度/klx 0(黑暗) a b c d e
白瓶溶氧量/(mg·L-1) 3 10 16 24 30 30
黑瓶溶氧量/(mg·L-1) 3 3 3 3 3 3
【解析】 黑白瓶法常用于水中生物光合速率的测定,白瓶就是透光瓶,瓶内植物可进行光合作用和呼吸作用,黑瓶就是不透光瓶,瓶中的生物呼吸消耗氧气,但没有光照,植物不能进行光合作用产生氧气;光照强度为a时,白瓶中溶氧量与初始溶氧量相等,说明植物光合作用产生的氧刚好用于所有生物的呼吸作用消耗;当光照强度为c时,白瓶中植物光合作用产生的氧气量即为总光合作用量=净光合作用量+呼吸作用消耗量=(24-10)+7=21(mg);当光照强度为d时,再增加光照强度,瓶中溶解氧的含量也不会增加,即白瓶中植物的光合速率不会增加。微专题2 植物“三率”的判断与测定
【知识·方法】
1.总光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的模型分析
(1)“三率”间的内在关系(以光合速率大于呼吸速率为例)。
总光合速率(真正光合速率)=净(表观)光合速率+细胞呼吸速率。
(2)判断方法。
①根据坐标曲线判定。
a.当光照强度为0时,若CO2吸收量为负值,该值的绝对值代表细胞呼吸速率,该曲线代表净光合速率,如图甲。
b.当光照强度为0时,光合速率也为0,该曲线代表总光合速率,如图乙。
②根据关键词判定。
检测 指标 细胞呼 吸速率 净(表观) 光合速率 总(真正) 光合速率
CO2 释放量 (黑暗) 吸收量 (植物)、 减少量 (环境) 利用量、 固定量、 消耗量
O2 吸收/消耗量 (黑暗) 释放量 (植物)、 增加量 (环境) 产生量、 生成量
有机物 消耗量 (黑暗) 积累量、 增加量 产生量、 制造量、 合成量
2.“三率”的常考曲线分析
(1)叶面积指数与光合速率的关系。
图1
(2)以“测定的CO2吸收量与释放量”为指标。
图2
3.光合速率与呼吸速率的测定方法
(1)利用装置图法测定植物光合速率与呼吸速率。
①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算呼吸速率。
②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算净光合速率。
③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。
(2)叶圆片称重法。
测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量,如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片
面积)。
净光合速率=(z-y)/2S;
呼吸速率=(x-y)/2S;
总光合速率=净光合速率+呼吸速率=(x+z-2y)/2S。
(3)黑白瓶法。
“黑白瓶”法中“黑瓶”不透光,测定的是有氧呼吸量;“白瓶”给予光照,测定的是净光合作用量,二者的和即为总光合作用量,可分为有初始值与没有初始值两种情况,规律如下:
规律1:有初始值的情况下,黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量;白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量;二者之和为总光合作用量。
规律2:没有初始值的情况下,白瓶中测得的O2现有量与黑瓶中测得的O2现有量之差即总光合作用量。
(4)半叶法。
将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处,另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理),并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后,在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片,分别烘干称重,记为MA、MB,光合作用产物的量为MB-MA,再通过计算得出光合速率。
【类题·精练】
1.(2024·辽宁朝阳联考)植物的叶面积与产量关系密切,叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)和植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率如图。下列说法正确的是( )
[A] 图中A点时呼吸速率为光合速率的1/2,且已达到光饱和点
[B] 图中Ⅲ曲线可表示总光合速率
[C] 若夏日晴天中午12:00 B点明显下降,则可能是保卫细胞吸水导致的
[D] 在该植物生长期中松土将促进根系呼吸作用,不利于其有机物积累
【答案】 A
【解析】 由题图可知,Ⅰ曲线为总光合速率,Ⅲ曲线为干物质积累速率,Ⅱ曲线为呼吸速率。Ⅲ曲线干物质积累速率表示净光合速率,总光合速率=净光合速率+呼吸速率,A点呼吸速率等于净光合速率,故图中A点时呼吸速率为光合速率的1/2,A点之后光合速率不再变化,说明已达到光饱和点;若夏日晴天中午12:00 B点明显下降,则可能是因为中午温度太高,保卫细胞失水导致气孔关闭,吸收CO2的量减少,暗反应速率减慢;在该植物生长期中松土将增加土壤氧气含量促进根系呼吸作用,有利于根系吸收营养,则利于其有机物积累。
2.某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组,室温25 ℃下进行了一系列的实验,对实验过程中装置条件及结果的叙述错误的是( )
[A] 若X溶液为CO2缓冲液并给予光照,液滴移动距离可表示净光合作用强度大小
[B] 若要测总光合作用强度,需另加设一装置遮光处理,X溶液为NaOH溶液
[C] 若X溶液为清水并给予光照,光合作用大于细胞呼吸时,呼吸作用产生的CO2全部被光合作用所用
[D] 若X溶液为清水并遮光处理,消耗的底物为淀粉时,液滴右移
【答案】 D
【解析】 若X溶液为CO2缓冲液并给予光照,则密闭小室中气压的变化不会由CO2引起,此时光合作用将吸收CO2、释放O2,导致液滴向右移动,液滴移动的距离代表的是O2的变化,可表示净光合作用强度大小;若要测总光合作用强度,而总光合作用强度=净光合作用强度(释放的O2量)+呼吸作用强度(吸收的O2量),则X溶液为CO2缓冲液并给予光照,此时测出的是净光合作用强度大小,若X溶液为NaOH溶液并遮光处理,在有氧呼吸过程中吸收O2并产生CO2,而CO2被NaOH溶液吸收,进而导致密闭小室中气体体积减小,此时液滴移动的距离可表示呼吸作用强度,即另加设一装置遮光处理,X溶液为NaOH溶液,可测出呼吸作用强度,进而可测出总光合作用强度;清水既不吸收和释放O2,也不吸收和释放CO2,若X溶液为清水并给予光照,当光合作用大于呼吸作用时,呼吸作用产生的CO2全部被光合作用所用;若X溶液为清水并遮光处理,消耗的底物为淀粉时,有氧呼吸消耗的O2和产生的CO2量相等,因而密闭小室中气体体积不变,液滴不移动。
3.(2024·黑龙江佳木斯模拟)黑白瓶法多用于研究浮游植物生产量,所用白瓶完全透光,黑瓶不透光。用若干个黑白瓶,装入某湖泊一定水层的1 L湖水后密闭,进行实验测试,结果如图所示。下列相关说法正确的是( )
[A] 白瓶中的生物白天只进行光合作用
[B] 瓶中生物24 h呼吸消耗氧气量为7 mg
[C] a光照强度下,不能满足瓶中生物对氧气所需量
[D] a光照强度下,白瓶中植物24 h氧气净释放量为7 mg
【答案】 B
【解析】 白瓶中的生物白天既可以进行光合作用,也能进行呼吸作用;黑瓶中生物只进行呼吸作用,所以瓶中生物呼吸消耗氧气量只看黑瓶即可,即瓶中生物24 h呼吸消耗氧气量为10-3=7(mg);a光照强度下,瓶中生物24 h后溶解氧的含量还是为10 mg,说明净光合作用等于0,即a光照强度下,刚好满足瓶中生物对氧气所需量,瓶中生物光合作用释放氧气量为0。
4.(2024·河南周口月考)某兴趣小组测定了不同温度条件下,棉花植株在黑暗中单位时间内O2的消耗速率以及光照条件下单位时间内O2的释放速率,结果如图所示。下列说法正确的是( )
[A] O2产生的场所是叶肉细胞的类囊体薄膜,消耗的场所是线粒体基质
[B] 20 ℃时棉花植株的总光合速率最大
[C] 30 ℃时棉花植株固定CO2的量是其产生CO2量的2倍
[D] 40 ℃时棉花叶肉细胞光合作用酶的活性丧失,光合作用停止
【答案】 C
【解析】 O2产生的场所是叶肉细胞的类囊体薄膜,消耗的场所是线粒体内膜;由曲线图可知,20 ℃时棉花植株的净光合速率最大,但呼吸速率较低,总光合速率不是最大(25 ℃时棉花植株的总光合速率大于20 ℃时);题图中O2的消耗速率表示呼吸速率,O2的释放速率表示净光合速率,两条曲线的交点表示净光合速率等于呼吸速率,故30 ℃时,棉花植株的总光合速率是呼吸速率的2倍,此时棉花植株固定CO2的量是其产生CO2量的2倍;40 ℃时棉花植株净光合速率为0,光合作用并未停止。
5.(多选)(2024·辽宁大连月考)某科研小组,从鸭绿江的某一深度取得一桶水样,分装于六对黑白瓶中,剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10 mg·L-1,白瓶为透明玻璃瓶,黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下,温度保持不变,24 h 后,实测获得六对黑白瓶中溶解氧的含量,请根据其记录数据(如下表)判断下列选项中正确的是( )
光照强度/klx 0(黑暗) a b c d e
白瓶溶氧量/(mg·L-1) 3 10 16 24 30 30
黑瓶溶氧量/(mg·L-1) 3 3 3 3 3 3
[A] 黑瓶中的生物呼吸消耗氧气,但没有光照,植物不能进行光合作用产生氧气
[B] 光照强度为a时,白瓶中溶氧量与初始溶氧量相等,说明此光照强度下植物仍然不能进行光合作用
[C] 当光照强度为c时,白瓶中植物产生的氧气量为21 mg
[D] 当光照强度为d时,再增加光照强度,白瓶中植物的光合速率不会增加
【答案】 ACD
【解析】 黑白瓶法常用于水中生物光合速率的测定,白瓶就是透光瓶,瓶内植物可进行光合作用和呼吸作用,黑瓶就是不透光瓶,瓶中的生物呼吸消耗氧气,但没有光照,植物不能进行光合作用产生氧气;光照强度为a时,白瓶中溶氧量与初始溶氧量相等,说明植物光合作用产生的氧刚好用于所有生物的呼吸作用消耗;当光照强度为c时,白瓶中植物光合作用产生的氧气量即为总光合作用量=净光合作用量+呼吸作用消耗量=(24-10)+7=21(mg);当光照强度为d时,再增加光照强度,瓶中溶解氧的含量也不会增加,即白瓶中植物的光合速率不会增加。
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