Question

南通某中学生物研究性学习小组以芒草、韭菜叶片为材料，探究CO₂浓度对植物光合速率的影响，主要实验步骤如下：

步骤1  制备叶圆片  取生长旺盛的2种植物叶片，用打孔器制备直径为l  cm的叶圆片。

步骤2  制备真空叶圆片  向装有10 mL蒸馏水的注射器中加入10片叶圆片（如图1），在排除注射器前端空气后堵住前端小孔，再连续多次拉动活塞，直至叶圆片全部下沉至水底。置于黑暗环境中保存。

步骤3  实验探究  取注射器6个，分别放入10片芒草叶圆片，再依次加入等量不同浓度的NaHCO₃溶液，然后将6个注射器插入实验架上圆盘内圈1—6号小孔中（如图2），置于适宜温度下，开启LED冷光源并计时，记录并计算每组叶圆片上浮到液面的平均时间。再用韭菜叶圆片重复上述实验。

请回答：

（1）步骤2中制备的真空叶圆片保存时，置于黑暗中的原因是_____。

（2）实验中选用“LED冷光源”是为防止______变化影响实验结果，实验过程中叶圆片上浮是由于__，使叶圆片浮力增大。

（3）实验结果如图，CO₂浓度与植物光合速率的关系为____，NaHCO₃溶液浓度小于3.5%时，两种植物叶圆片对CO₂浓度变化更敏感的是____。

（4）该小组还利用内、中、外三圈各三个小孔来探究光照强度对芒草叶片光合速率的影响，观察到各个注射器中叶圆片上浮均较快且差异不明显，其原因可能是 ____、____ 。

Answer

避免叶圆片进行光合作用，影响实验结果 温度 光合速率大于呼吸速率、O2在细胞间隙积累 在一定范围内，CO2浓度与植物光合速率呈正相关 芒草 光照强度过强 光照强度差异不明显（或NaHCO3溶液浓度过高或CO2浓度过高）

【解析】

分析题图及题干信息可知：本实验是探究CO2浓度对植物光合速率的影响，自变量为CO2浓度（通过NaHCO3溶液浓度控制）和植物类型，因变量为O2的产生量（以每组叶圆片上浮到液面的平均时间衡量），据此分析作答。

（1）为避免叶圆片进行光合作用，影响实验结果，故应将步骤2中制备的真空叶圆片保存时置于黑暗中。

（2）因温度也会影响光合作用速率，故为防止温度变化影响实验结果，应选用“LED冷光源”；实验过程光合速率大于呼吸速率，O2会在细胞间隙积累，使叶圆片浮力增大，并造成实验过程中叶圆片上浮。

（3）据实验结果可知：在一定范围内，NaHCO3溶液浓度越高，叶片上浮的时间越短，即CO2浓度与植物光合速率呈正相关；NaHCO3溶液浓度小于3.5%时，芒草随NaHCO3溶液浓度的升高而变化趋势更为明显，故其对CO2浓度变化更敏感。

（4）若利用内、中、外三圈各三个小孔来探究光照强度对芒草叶片光合速率的影响，观察到各个注射器中叶圆片上浮均较快且差异不明显，可从影响光合作用速率的因素考虑，如光照强度、C02浓度等，故原因可能有光照强度过强、光照强度差异不明显（或NaHCO3溶液浓度过高或CO2浓度过高）。