Question

【題目】某研究人員將某種綠色植物放在溫度適宜的密閉玻璃容器內（如圖1所示），經黑暗處理后置于恒定光照下并測量容器內氧氣的變化量，測量的結果如圖2所示。回答下列問題。

（1）將甲、乙、丙三株健壯的生長狀態相同且大小相似（假設干重相同）的該植株幼苗分別置于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個圖1裝置中（Ⅰ、Ⅱ裝置均為無色玻璃材質、Ⅲ裝置為紅色玻璃材質）。甲、丙適宜且相同光照處理，乙黑暗處理，其他條件相同且適宜。一段時間后，將甲、乙、丙三植株烘干稱重，分別記為M甲、M乙、M丙 ，則M甲_______M丙 （填“大于”“小于”或“等于”），若M = M甲 - M乙。則M的準確含義___________________________________。

（2）圖2中，B點時葉肉細胞內的光合作用速率_________________（填“大于”“小于”或“等于”）呼吸作用速率。在5~15min內，該容器內氧氣量增加的速率逐漸減小，這是因為_________________________________________________________________________。

（3）如果該植物的呼吸速率始終不變，則在5 ~ 15min內，該植物光合作用的平均速率（用氧氣產生量表示）是___________mol/min。

Answer 1

【答案】 大于 甲植株在實驗過程中光合作用合成的有機物總量 大于 密閉容器內CO2濃度逐漸降低，使光合速率減慢，產生O2的速率減小 6 x 10-8

【解析】結合題意和圖示分析，在0-5min之間，密閉容器處于黑暗條件下，此時植物進行呼吸作用，因此氧的減少量表示呼吸作用消耗量，同時可表示出植物的呼吸速率=（5-4）/5×10-7moL/min=2×10-8 moL/min；5min之后給予光照，此時植物同時進行光合作用和呼吸作用，因此氧氣的增加量可以表示凈光作用量，同時可表示出植物的凈光合速率，如5-15min內植物的平均凈光合速率=(8-4)/(15-5) ×10-7moL/min=4×10-8 moL/min；達到15min后，由于氧氣量沒有增加，此時植物的凈光合速率=0，說明植物的總光合速率=呼吸速率，此時限制植物光合速率的主要因素是密閉容器內CO2濃度的下降。

(1) 據題意可知：甲、丙植株經適宜光照處理，乙植株黑暗處理，經過相同時間后，分別烘干稱重，分別記為M甲、M乙、M丙 ，假若三株植株起始質量為X，則（M甲-X）、（M丙-X）分別是甲組、丙組植株在相同時間內光合作用積累有機物的量，即凈光合量，X-M乙是乙植株在該時間內呼吸作用消耗有機物的量。由于三株植株除光照條件不同外，其余條件都相同，說明三株植株的呼吸作用消耗有機物的量相同，都為X-M乙。根據M = M甲 - M乙=（M甲-X）+（X-M乙），所以M的準確含義是甲植株在該時間段內(或實驗過程中)光合作用的凈光合量與呼吸消耗量之和，即甲植株在實驗過程中合成的有機物總量。結合題意，由于甲和丙株經相同光照處理，但甲植株可接受所有單色光照，而丙植株只能接受紅色光照，所以甲植株光合作用合成的有機物比乙植株多，則M甲 大于 M乙。

(2) 結合前面的分析可知，圖2中B點時，容器內氧氣量不再變化，就整個植株而言，其光合速率=呼吸速率，但是植物體有些部位只進行呼吸作用如根，故葉肉細胞內的光合作用速率大于呼吸作用速率。在5-15min內，由于密閉容器內CO2濃度隨光合作用的不斷進行而逐漸降低，所以植株的光合速率減慢，產生O2的速率減小，導致容器內氧氣量增加的速率逐漸減小。

(3) 結合前面的分析可知，植株的呼吸速率=2×10-8 moL/min；在5 -15min內，該植株的平均凈光合速率=4×10-8 moL/min；所以該植物光合作用的平均速率=呼吸速率+凈光合速率=6×10-8 moL/min。