Question

CO₂浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作为实验材料，分别进行三种不同实验处理，甲组提供大气CO₂浓度(375µmol・mol^-1)，乙组提供CO₂浓度倍增环境(750 µmol・mol^-1)，丙组先在CO₂浓度倍增的环境中培养60d，测定前一周恢复为大气CO₂浓度。整个生长过程保证充足的水分供应，选择晴天上午测定各组的光合作用速率。结果如图所示。回答下列问题。

（1）CO₂浓度增加，作物光合作用速率发生的变化是___。因为CO₂参与光合作用____，在光照充足的情况下，CO₂增加，其单位时间内与五碳化合物结合形成的_______碳化合物也会增加，形成的葡萄糖也增加。

（2）在CO₂浓度倍增时，光合作用速率并未倍增，此时限制光合作用速率增加的因素可能是____。

（3）丙组的光合作用速率比甲组_____。请推测可能是因为作物长期处于高浓度CO₂环境而降低了_____。

（4）有人认为:化石燃料开采和使用能升高大气CO₂浓度，这有利于提高作物光合作用速率，对农业生产是有好处的。对此观点请你作简要评述_____。

Answer

随着C02浓度增加，作物光合作用速率随之提高 暗反应 三 NADPH和ATP的供应限制；固定C02酶活性不够高；C5的再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多等，都是限制因素。（答出一点即可） 低 固定C02酶的含量或活性 提示:回答本题的关键是摒弃简单的线性思维方式，要从生命活动的复杂性角度去回答。首先，不能只从光合作用效率可能提高的角度来看待温室效应，而必须全面分析温室效应可能产生的环境问题。其次，仅从大气中CO2比例增加是否提高光合作用速率的角度看，也不能以线性思维来看待。植物光合作用受到温度、水分等外部因素的影响，也受到内部的酶的活性等因素的影响。长期高CO2浓度可能使某些活性降低、高温也可能引起植物其他的变化、如色素降低；同时温室效应导致气温升高、引起蒸发率升高而影响水分供应，高温环境增强呼吸作用消耗的有机物也增多。因此，温室效应不一定会提高作物产量。

【解析】

题图甲组和乙组之间进行比较可知，CO2浓度升高有利于光合作用，甲组和丙组比较可知，作物长期处于高CO2浓度条件下有可能会使固定CO2的酶的活性降低或者是数量减少，进而表现光合速率降低的现象。

（1）CO2是光合作用（暗反应阶段）的原料，在光照充足的情况下，在一定范围内CO2浓度越高，其单位时间内与五碳化合物结合形成的三碳化合物也会增加，暗反应速度加快，光合作用速率也加快。
（2）光合作用光反应为暗反应提供ATP和[H]，暗反应为光反应提供ADP和Pi；当CO2浓度倍增时，光合作用的限制因素，可能是光反应为暗反应提供的ATP和[H]不足，或者暗反应中固定CO2的酶活性低（或数量不足），从而影响CO2的固定，进而影响了光合速率。
（3）由图一可以看出，丙组的光合作用速率比甲组低，推测可能是作物长期处于高CO2浓度环境引起固定CO2的酶的活性降低，并非由气孔导度的降低引起的。
（4）此观点不合理。首先，不能只从光合作用效率可能提高的角度来看待温室效应，大气CO2浓度升高后造成温室效应，会导致大气温度升高、冰川融化、海平面上升等环境问题。其次，影响光合作用的因素不只是CO2浓度，还有光照强度、温度、水分和酶活性等其他因素。大气CO2浓度升高及温度升高，可能使某些酶的含量和活性降低；高温会引起蒸腾作用增强从而影响水分供应，还会引起细胞呼吸增强而消耗更多的有机物。因此温室效应不一定能提高作物的产量。（回答该问题注意全面分析。）