Question

北方香柏自然栖息地的温度为15~25℃，为研究干旱和温度对香柏植株的光合作用和呼吸作用的影响，科学家将生长状况相同的香柏幼苗分别在三种环境下，先用适宜的光照射12小时，随后是12小时的黑暗处理，其结果如图所示。

回答下列问题：

（1）据图分析，对呼吸作用影响较大的环境因素是__________（填“干旱”或“温度”），对光合作用影响更大的环境因素是_____（填“干旱”或“温度”），做出后者判断的依据是________________________。

（2）在高温（35℃）、轻度干旱（土壤含水量约22%）的条件下植株即达到了有机物零积累，植物可能通过哪些生理过程的变化来达到有机物零积累？______________________________（答出两点）。

（3）利用从叶片中提取的完整的叶绿体，如何证明光合作用需要CO₂？写出简单的实验设计思路：_____________________

Answer

温度 干旱 随土壤含水量的下降，光合作用下降的速率快于呼吸作用下降的速率 较高的呼吸速率（或呼吸作用）消耗有机物以及较早关闭的气孔导致光合作用减少（或呼吸作用和光合作用） 分别将离体的叶绿体置于适宜浓度的CO2液和无CO2溶液（或蒸馏水）中（给予光照），在其他相同且适宜的条件下培养，CO2溶液这一组有氧气释放，而无CO2溶液这组无氧气释放，则可证明光合作用需要CO2

【解析】

分析题图：图中自变量为干旱程度与温度，因变量为中总光合作用和呼吸作用，由图可知：随着干旱程度的增加，细胞呼吸速率变化不大，而总光合作用下降明显；而随着温度的升高，细胞呼吸速率逐渐升高，而中光合速率变化不大。

（1）题图反映了土壤含水量和温度对细胞呼吸和光合作用的影响，分析图示可知，温度对细胞呼吸的影响较大，因为随着温度变化细胞呼吸发生了明显改变，对光合作用影响较大的因素是土壤含水量，即干旱情况，因为图中随土壤含水量的下降，光合作用下降速率快于呼吸作用下降速率；
（2）根据分析可知温度对呼吸影响较大，因此在高温（35℃）条件下，植物通过较高的呼吸速率（呼吸作用）消耗有机物增多，同时高温、轻度干旱条件下植物气孔关闭使得光合作用减少，这样在高温（35℃）、轻度干旱（土壤含水量约22%）的条件下植株即达到了有机物零积累；
（3）根据题意，该实验的目的是证明光合作用需要CO2，因此该实验的自变量是CO2的有无，因变量可以观察有无氧气的释放，实验设计遵循对照性原则。因此实验思路：分别将离体的叶绿体置于适宜浓度的CO2溶液和无CO2溶液（蒸馏水）中（给予光照），在其他相同且适宜的条件下培养，CO2溶液这一组有氧气释放，而无CO2溶液这组无氧气释放，则可证明光合作用需要CO2。