Question

8．某研究性學(xué)習(xí)小組探究光合作用的影響因素．甲圖為測定光合作用速率的裝置，在密閉的玻璃鐘罩中放一株植株和CO₂緩沖液，鐘罩內(nèi)氣體體積的變化可根據(jù)毛細(xì)刻度管內(nèi)紅色液滴的移動距離測得．在不同強(qiáng)度的光照條件下測得氣體體積如圖乙中的A曲線所示．植物葉片的呼吸速率不變，請據(jù)圖回答：
（1）在較強(qiáng)光照條件下，甲裝置中的液滴向右移動，若將裝置放置于黑暗條件下，則裝置中毛細(xì)刻度管內(nèi)紅色液滴的移動方向與強(qiáng)光照射下的相反，其原因是植物有氧呼吸消耗O₂，釋放出的CO₂被緩沖液吸收，氣壓降低．為了防止無關(guān)因素的干擾，還應(yīng)設(shè)置對照組，即將植株換成大小相同的死植株，其他條件與甲相同．
（2）由圖乙可知，A植物在光照強(qiáng)度為15千勒克斯時，1小時光合作用產(chǎn)生的氣體量為200毫升．此時的呼吸商（放出CO₂，與吸收O₂的比值）為0.8，那么A植物光合作用除自身呼吸提供的CO₂外，還需從外界吸收160 毫升CO₂．
（3）為研究植株的呼吸商，設(shè)置A、B兩個裝置．A裝置如上圖的甲．B裝置將CO₂緩沖液換成等量的蒸餾水（清水），其他條件與A相同．
①與圖裝置的處理不同，A、B兩個裝置必須置于黑暗中．
②一定時間后，A裝置的液滴向左移動，該距離記為a．同時B裝置的液滴移動距離記為b．
③根據(jù)B裝置中液滴移動情況進(jìn)行適當(dāng)討論
若液滴向左移動，則植株的呼吸底物中應(yīng)該有脂肪物質(zhì)，此時呼吸商為$\frac{a-b}{a}$；
若液滴不移動，并且假定呼吸底物為葡萄糖，則說明植株只進(jìn)行有氧呼吸，此時呼吸商為1或a/a．
若液滴向右移動，原因是植株進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸，此時呼吸商為$\frac{a+b}{a}$．
④實驗過程中同樣也可能遇到外界氣壓等因素所引起的干擾，為此還要設(shè)置對照組C，C組設(shè)置辦法為將植株換成大小相同的死植株，其他條件與A相同．

Answer 1

分析 分析圖1裝置可知，大大豆苗既進(jìn)行光合作用（吸收二氧化碳釋放氧氣），又進(jìn)行呼吸作用（吸收氧氣釋放二氧化碳），而緩沖液可以為植物的光合作用提供穩(wěn)定的二氧化碳，因此容器中氣體量變化為光合作用氧氣的凈釋放量．
圖2中，光照強(qiáng)度為0時對應(yīng)的值為呼吸速率；而縱軸所對應(yīng)的值為凈光合速率．

解答 解：（1）在較強(qiáng)光照條件下，光合速率大于呼吸速率，而光合作用消耗的二氧化碳由緩沖液補充，因此釋放出氧氣導(dǎo)致密閉裝置內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大，使裝置中的液滴向右移動．若將裝置放置于黑暗條件下，植物有氧呼吸消耗O₂，釋放出的CO₂被緩沖液吸收，氣壓降低，則裝置中毛細(xì)刻度管內(nèi)紅色液滴的向左移動．為了防止無關(guān)因素的干擾，還應(yīng)設(shè)置對照組，即將植株換成大小相同的死植株，其他條件與甲相同．
（2）由于總光合量=凈光合量+呼吸量，圖乙植物光照強(qiáng)度為15千勒克斯時，1小時氣體體積為150毫升，所以光合作用產(chǎn)生的氣體量為150+50=200毫升．植物呼吸作用消耗50ml氧氣，根據(jù)呼吸商0.8，植物呼吸作用釋放40ml二氧化碳，而一共需要200ml二氧化碳，所以植物還需從外界吸收二氧化碳160ml．
（3）①呼吸商為二氧化碳的釋放量與氧氣吸收量的比值．圖甲裝置如在黑暗條件下能夠測定氧氣的吸收量，作為A裝置；還必須測定計算CO₂的釋放量，因此B裝置不設(shè)緩沖液，換成等量的蒸餾水（清水），其他與A裝置相同，并且也放在黑暗條件下．
②一定時間后，A裝置進(jìn)行光合作用和呼吸作用，在黑暗條件下能夠測定氧氣的吸收量，液滴向左移動，該距離記為a．同時B裝置中測定的值為氧氣吸收量和二氧化碳釋放量的差值，B裝置的液滴移動距離記為b．因此可由裝置A中的氧氣的釋放量計算出B裝置中二氧化碳的釋放量，進(jìn)行計算呼吸商．
③由于脂肪的碳?xì)浔壤�高，呼吸作用消耗的氧氣多，而釋放的二氧化碳少，�?dǎo)致裝置B紅色液滴向左移動．若液滴不移動，并且假定呼吸底物為葡萄糖，則說明植株只進(jìn)行有氧呼吸，產(chǎn)生的二氧化碳和消耗的氧氣量相同，此時呼吸商為1或a/a．若液滴向右移動，植株進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸，產(chǎn)生的二氧化碳大于消耗的氧氣量，其中有部分來自于無氧呼吸產(chǎn)生的二氧化碳，此時呼吸商為   $\frac{a+b}{a}$．
④實驗過程中同樣也可能遇到外界氣壓等因素所引起的干擾，為此還要設(shè)置對照組C，C組設(shè)置辦法為將植株換成大小相同的死植株，其他條件與A相同．
故答案為：
（1）右     植物有氧呼吸消耗O₂，釋放出的CO₂被緩沖液吸收，氣壓降低      將植株換成大小相同的死植株，其他條件與甲相同
（2）200      160
（3）將CO2緩沖液換成等量的蒸餾水（清水），其他條件與A相同
①置于黑暗中
②左
③脂肪       $\frac{a-b}{a}$      植株只進(jìn)行有氧呼吸        1或a/a    植株進(jìn)行有氧呼吸和無氧呼吸   $\frac{a+b}{a}$
④將植株換成大小相同的死植株，其他條件與A相同

點評 本題考查了光合作用的過程、以及光合速率、呼吸速率實驗的測定等知識，意在考查考生分析實驗裝置的能力，并能夠自主設(shè)計實驗，對考生的能力要求較高，難度適中．