Question

拟柱胞藻是一种水华蓝藻，其色素分布于光合片层上。拟柱胞藻优先利用水体中的CO₂，也能利用水体中的HCO₃^-（胞外碳酸酐酶催化HCO₃^-分解为CO₂）。科研人员用不同浓度的CO₂驯化培养拟柱胞藻，20天后依次获得藻种1、2、3。测定藻种1、2、3胞外碳酸酐酶活力并探究不同浓度NaHCO₃溶液对藻种1、2、3生长的影响，结果如下图。请回答：

（1）拟柱胞藻细胞产生O₂的场所是_________，产生O₂来自于_________ （过程）。

（2）经过20天的驯化培养，藻种1、2、3中种群数量最大的是_________。

（3）据图1分析，在低浓度CO₂水体中，拟柱胞藻能保持一定的竞争优势，这是因为_________。

（4）图2中，B点净光合速率比A点高的原因是_________。A点之前藻种1、2、3净光合速率相等的原因是_________。

Answer

光合片层 水的光解 藻种3 碳酸酐酶的活力高，充分利用水体中的HCO3- NaHCO3溶液浓度较高，分解产生的CO2多 HCO3-浓度过低，分解产生的CO2过少，成为光合作用的限制因子

【解析】

分析图1可知，藻种生活水体中CO2浓度越低，胞外碳酸酐酶活性越高，能更加充分地分解水体中的HCO3-离子分解得到CO2；分析图2可得，拟柱胞藻生活环境中的NaHCO3溶液浓度较高，其净光合速率越高，且在相同NaHCO3溶液浓度环境中，经过低浓度CO2水体驯养的拟柱胞藻净光合速率更高。

（1）由题意得，拟柱胞藻细胞为原核生物，没有叶绿体结构，故产生O2的场所是光合色素所在的光合片层中；光合作用中产生水的过程为水的光解（光反应）。

（2）由题图1中可得，藻种1、2、3的驯养环境中的CO2含量依次升高，则环境中的CO2含量最高的藻种3光合速率高，有机物积累量多，繁殖速度快，种群数量最大。

（3）根据图1分析可得，藻种1、2、3的驯养环境中的CO2含量依次升高，碳酸酐酶的活力依次降低，故低浓度CO2水体中，拟柱胞藻能保持一定的竞争优势是因为低浓度的CO2含量环境中，碳酸酐酶的活力高，能够充分利用水体中的HCO3-离子分解得到CO2。

（4）分析图2可得，A、B两点的净光合速率差异主要是由于NaHCO3离子的含量不同导致，B点NaHCO3浓度高，分解产生的CO2多，净光合速率高；A点之前三种藻类净光合速率相等同样也是由于HCO3-浓度过低，分解产生的CO2过少，限制了光合作用速率。