高中生物第四章光合作用和细胞呼吸第二节光合作用第3课时影响光合作用的环境因素练习苏教版.docx
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高中生物第四章光合作用和细胞呼吸第二节光合作用第3课时影响光合作用的环境因素练习苏教版
第3课时 影响光合作用的环境因素
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1.结合教材P76～77，分析影响光合作用的环境因素。
2.结合教材P77内容概述光合作用原理的实践应用。
影响光合作用的环境因素（阅读P76～78）
1.光照强度低时，植物光合速率低。
光照强度增强，光合速率变大；光照强度进一步提高，光合速率增加幅度逐渐减小；光照强度超过一定值时，光合速率不再增加。
2.CO2是光合作用的原料之一。
在一定范围内，植物光合速率随着CO2浓度的上升而增加，达到某一定值后，增加CO2浓度，光合速率不再增加。
3.温度影响酶活性，因而对光合速率也有明显的影响。
（1）教材表4—3说明，不同植物光合作用的最适温度不同，一般在25～30__℃左右。
（2）低温下植物光合速率变低的原因主要是酶活性降低。
（3）高温下光合速率变低的原因主要是高温使植物失水过多，影响气孔的开闭，减少了CO2进入细胞的量。
4.水和营养元素会直接或间接地影响植物光合速率。
（1）水是光合作用的原料，能直接影响植物光合速率。
（2）氮素可以促进叶片面积的增大和叶片数目的增多，从而增加光合面积，间接地影响植物光合速率。
5.在农业生产中主要通过增加光照面积、延长光照时间等途径提高光能利用率。
一、影响光合作用的环境因素
光合作用受多种环境因素的影响，其中光照强度、CO2浓度和温度等作用较为明显。
1.光照强度对光合速率的影响
（1）光照强度：
单位叶面积上所接收的可见光能量。
（2）光合速率：
单位时间单位叶面积上CO2的固定量。
（3）布莱克曼用黑藻进行实验得到的结果如下：
①光照是植物进行光合作用不可缺少的条件，光照较低时，植物光合速率很低。
②AB段：
随光照强度的逐渐增强，光合速率相应地变大；当光照强度进一步增强时，光合速率增加幅度逐渐减小。
③BC段：
光照强度超过某一定值时，光合速率不再增加，这一定值称为光饱和点（B点对应的光照强度）。
2.CO2浓度对光合速率的影响
（1）AB段：
在一定范围内，植物光合速率随CO2浓度的增大而增加。
（2）BC段：
当CO2浓度达到某一定值后，再增加CO2浓度，光合作用速率也不再增加。
这一定值称为CO2饱和点（B点对应的CO2浓度）。
3.温度对光合速率的影响
（1）温度是通过影响酶活性进而影响光合速率（主要制约暗反应）。
（2）温度与光合速率的关系曲线图
①曲线分析：
在一定温度范围内，随温度的升高而升高；当温度达到一定值后不再增高，而超过一定值后，随温度的升高，光合速率反而降低。
其中图中B点对应的温度即为植物光合作用的最适温度。
一般来说，光合作用的最适温度是25～30℃。
②植物光合作用在最适温度时光合速率最高。
4.矿质元素对光合速率的影响
矿质元素可通过参与构成与光合作用相关的重要化合物，进而对光合作用造成直接或间接影响，如Mg是构成叶绿素的成分之一。
在一定的浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高使植物吸水困难，从而导致光合速率下降。
5.水分对光合作用的影响
（1）水是光合作用原料之一，缺水时可导致叶的气孔关闭，致使CO2供应不足而影响光合速率。
（2）保障水的供应，不仅满足光合作用原料需求，而且可使枝叶挺立、气孔开放，有利于接受光照及CO2进而保障植物的光合作用。
1.将下列生产实例和利用的光合作用原理连起来。
2.叶绿素是叶绿体中重要的色素，若叶绿素的合成受阻，将严重影响光合作用的进行。
那么影响叶绿素合成的主要因素有哪些呢？
试分析解释之。
答案
（1）光照：
光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。
（2）温度：
温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。
低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。
（3）必需元素：
叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶变黄。
另外Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶变黄。
3.各种环境因素，对光合作用并不是单独地发挥作用，而是综合地起作用。
下图为多因子变量对光合速率的影响，试分析之。
P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其不断加强，光合速率不断提高。
当到Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中其他因子的措施。
1.一般来说，光照增强，光合作用增强。
但在夏天光照最强的中午，光合作用反而下降。
其原因是（ ）
A.蒸腾作用太强，体内水分不足
B.酶的活性降低
C.气孔关闭，氧释放不出，抑制光反应
D.气孔关闭，CO2不足
问题导析
（1）炎热中午光照过强时，为了防止植物体内水分过度散失，造成萎蔫、干枯，通常植物进行适应性调节，气孔关闭（此时水分主要通过叶表面表皮细胞直接蒸发散失，降低叶表面温度）。
（2）虽然光反应产生了足够的[H]和ATP，但因气孔关闭，CO2进入叶肉细胞叶绿体中的分子数减少，影响了暗反应中葡萄糖的产生。
答案 D
一题多变
某研究性学习小组的同学研究了在适宜的温度条件下，周围环境中某些因素与植物光合作用的关系，并绘出下面各图。
请据图分析回答下面的问题。
（1）如图甲所示，即使CO2浓度超过B点，光合作用强度也不再增强，此时若增大________________________，光合作用强度还可继续增强。
（2）如图乙所示，B点为光饱和点，它代表的生物学含义是_____________________。
（3）分析比较图丙和图丁，可以得出的结论是_______________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案
（1）光照强度
（2）在此光照强度条件下，光合速率开始达到最大值
（3）在一定范围内，随着N、P元素吸收量的增多，光合速率加快；在同一光合速率条件下，该植物进行光合作用需要N元素的量比P元素多
解析 图甲、乙说明二氧化碳浓度和光照强度影响光合作用强度，甲图中的B点是在一定条件（适宜温度、一定光照强度）下，植物可利用的最大二氧化碳浓度，此时若使植物光合作用强度继续增强，应增大光照强度；图乙中B点的生物学含义是在此光照强度条件下，光合速率开始达到最大值；图丙、丁说明矿质元素影响植物的光合作用强度，但两图反映出N、P对光合速率的影响存在差异。
二、当光照与CO2浓度发生骤变时，C3、C5、[H]和ATP的变化
1.光反应为暗反应提供[H]和ATP；暗反应产生的ADP和Pi为光反应提供原料；二者是光合作用全过程的两个阶段，是相辅相成的。
2.当光照骤然减弱，CO2供应不变时：
光反应生成的[H]和ATP减少；暗反应中三碳化合物被还原的减少，含量上升；生成的糖类减少，含量下降；再生的五碳化合物也减少，含量也下降。
3.当光照不变，减少CO2供应时：
暗反应中五碳化合物消耗减少，含量上升，三碳化合物生成的减少，含量下降；三碳化合物被还原的减少，消耗的[H]和ATP减少，光反应短时间内不变，所以[H]和ATP的含量上升；而暗反应的产物糖类含量也会下降。
分析各种条件变化后相关物质的变化情况
改变
条件
三碳
化合
物
五碳
化合
物
[H]
和
ATP
产生
O2
速率
（CH2O）
合成量
相关曲线
光照强→弱，CO2供应不变
增加
减少
减少
减慢
减少
光照弱→强，CO2供应不变
减少
增加
增加
加快
增加
光照不变，减少CO2供应
减少
增加
增加
减慢
减少
光照不变，增加CO2供应
增加
减少
减少
加快
增加
2.在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如图。
回答问题：
（1）图中物质A是____________（C3化合物、C5化合物）。
（2）在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是____________________________________________________________________________________；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是_______________________________________________________________。
（3）若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________（低、高）。
（4）CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的________（高、低），其原因______________________________________。
问题导析
（1）由CO2浓度降低后，直接影响暗反应中CO2的固定，来确定物质A、B物质成分。
（2）暗反应速率达到稳定时，C3和C5的含量稳定，此时C3的分子数是C5的2倍。
（3）当CO2浓度突然降低时，C5的合成速率不变，消耗速率减慢，导致C5积累。
（4）CO2浓度降低，达到最大光合速率时所需的光照强度降低，因为暗反应减弱，所需的ATP和[H]减少，光反应强度减弱。
答案
（1）C3化合物
（2）暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5化合物的含量稳定，根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍 当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累 （3）高 （4）低 CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需的ATP和[H]少
一题多变
如图所示某阳生植物细胞在夏季晴天某一天内的光合作用过程中三碳化合物、五碳化合物的数量变化。
若第二天中午天气由光照强烈转向阴天时，叶绿体中三碳化合物含量变化、五碳化合物含量变化分别相当于曲线中的（ ）
A.c→d段（X），b→c段（Y）
B.d→e段（X），d→e段（Y）
C.d→e段（Y），c→d段（X）
D.b→c段（Y），b→c段（X）
答案 B
1.番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是（ ）
A.光反应强度升高，暗反应强度降低
B.光反应强度降低，暗反应强度降低
C.光反应强度不变，暗反应强度降低
D.光反应强度降低，暗反应强度不变
答案 B
解析 镁是叶绿素的组成成分，缺镁会导致叶绿素缺少而使光反应强度降低，进而因[H]和ATP合成不足而使暗反应强度降低。
2.温室栽培可不受季节、地域限制，为植物的生长发育提供最适宜的条件，有利于提高作物品质和产量。
在封闭的温室内栽种农作物，以下哪种措施不能提高作物产量（ ）
A.增加室内CO2浓度B.增大室内昼夜温差
C.增加光照强度D.采用绿色玻璃盖顶
答案 D
解析 光合色素几乎不吸收绿光，绿光下光合强度低。
3.严寒冬季，温室大棚种植蔬菜、花卉、水果，能调剂市场，又有高经济效益。
下面列举了与此有关的生产措施，合理的是（ ）
①温室的设计应尽量提高采光效率，尽量减少温度的散失
②若使用简易的塑料大棚，最好能在入冬前给土壤施足有机肥，因为有机肥不但可以源源不断地为植物提供矿质营养，还可以补充大棚内的二氧化碳
③温室蔬菜采用无土栽培技术，不但可以按植物需求配给营养，还可以免除土壤中有毒有害物质的污染
A.①②③合理B.只有①②合理
C.只有②合理D.全都不合理
答案 A
解析 绿色植物的光合作用需要较强的光照强度和适宜的温度，故①正确；有机肥经过微生物的分解作用可以源源不断地生成无机盐和二氧化碳，故②正确；温室中的无土栽培可按植物的需求配给营养，还可以免除土壤中有毒有害物质的污染，有利于温室蔬菜的栽培，故③正确。
综上所述，A正确。
4.如下图所示为光照强度和CO2浓度对某植物光合作用强度的影响。
下列有关叙述中不正确的是（ ）
A.曲线中a点转向b点时，叶绿体中C3含量升高
B.曲线中b点转向d点时，叶绿体中C5含量升高
C.在一定范围内增加光照强度和CO2含量，有利于提高光合作用强度
D.曲线中c点时的限制因素可能是叶绿体中酶的数量
答案 A
解析 当曲线中a点转向b点时，光照强度增加，在其他条件不变时产生的[H]和ATP的量增加，C3的还原加快，CO2的固定不变，所以C3的含量应该下降。
当曲线中b点转向d点时，光照强度不变，CO2浓度下降，CO2的固定减弱，消耗的C5减少，同时C5还在不断地产生，所以C5的含量升高。
从题图中可以看出，在一定范围内，随着光照强度和CO2浓度的增加，光合作用强度增加。
c点时，
CO2浓度较高，增加光照强度后，光合作用强度不变，说明其限制因素可能是叶绿体中酶的数量。
5.为了探究光照强度与光合作用的关系，某兴趣小组将西红柿植株置于密闭装置中进行了相关实验。
结果如下表所示：
组
别
温度
（℃）
光照强度：
普通阳光（%）
开始时的
CO2浓度（%）
12h后的
CO2浓度（%）
1
25
0
0.35
0.368
2
25
20
0.35
0.306
3
25
40
0.35
0.289
4
25
60
0.35
0.282
5
25
80
0.35
0.280
6
25
100
0.35
0.279
根据上表分析下列叙述正确的是（ ）
A.实验的自变量是CO2浓度的变化，因变量是光照强度的变化
B.该实验的对照组是第1组实验
C.若将第6组植株突然移至第4组条件下，短时间内细胞中的五碳化合物将增加
D.通过上述实验，可以确定西红柿生长的最佳光照强度
答案 B
解析 该实验的自变量是光照强度的变化，因变量是CO2浓度的变化，A错误；该实验的第1组没有光照，属于对照组，B正确；若将第6组植株突然移至第4组条件下，光照强度减弱，直接影响光反应，使光反应产生的ATP和[H]减少，进而影响暗反应中三碳化合物的还原，使五碳化合物的生成量减少，而短时间内CO2的固定不受影响，所以细胞中五碳化合物含量将降低，C错误；上述实验中，随着光照强度的增强，光合强度逐渐增强，所以通过上述实验，还不能确定西红柿生长的最佳光照强度，D错误。
基础巩固
1.光合作用过程中，将植物突然从光下移到黑暗中，下图中能表示植物叶绿体中五碳化合物含量变化曲线的是（ ）
答案 D
解析 没有光会影响到光反应的进行，而光反应为暗反应提供ATP和[H]，它是暗反应还原三碳化合物所必不可少的成分，如果缺少ATP和[H]，必然引起三碳化合物还原减弱，但CO2固定仍正常进行，因此三碳化合物含量上升，五碳化合物含量下降。
在五碳化合物没有降低到不能反应之前，CO2的固定一直进行，也就是五碳化合物一直可以形成三碳化合物，但五碳化合物的含量不会降到零。
2.CO2供应不足最终可影响到绿色植物释放O2减少，以下叙述中最直接的原因是（ ）
A.CO2不足使固定形成的三碳化合物减少
B.三碳化合物还原所消耗的ATP和[H]减少
C.ATP和[H]减少使光反应分解水减少
D.ADP、Pi、NADP＋减少使光反应分解水减少
答案 D
解析 根据教材中的光合作用图解可知，CO2供应不足，三碳化合物减少，光反应积累的[H]和ATP的量相对增多，细胞中ADP、Pi、NADP＋相应地减少，光反应能力下降，分解水减少，释放O2减少。
3.取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出若干圆片，圆片平均分成甲、乙、丙三组，每组各置于一个密闭装置内，并分别给予a、b、c三种不同强度的光照，其他条件一致。
光照相同时间后，测得各装置内氧气的增加量如图所示，下列叙述错误的是（ ）
A.装置内增加的氧气来自于水
B.光照强度为a时，光合作用停止
C.丙组装置内的CO2含量照光后比照光前低
D.该图反映了光合作用强度与光照强度的关系
答案 B
解析 光照强度为a时，光合作用的速率等于呼吸作用的速率。
4.在黑暗中放置一段时间的叶片均分4块，置于不同的试管中，按下表进行实验，着色最浅叶片所在的试管是（ ）
试管编号
①
②
③
④
实验
处理
CO2溶液
＋
＋
＋
＋
光照
白光
蓝光
红光
绿光
碘液
＋
＋
＋
＋
注：
“＋”表示具有该条件。
A.①B.②C.③D.④
答案 D
解析 将叶片在黑暗中放置一段时间是进行饥饿处理，消耗掉有机物，然后用不同的光照射，进行光合作用，用碘液处理看有机物产生的多少。
因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，所以着色最浅叶片所在的试管是④号试管。
5.如图是一晴朗夏日某植物光合作用强度随时间变化的曲线图，C点和B点相比较，叶肉细胞内的C3、C5、ATP和[H]的含量发生的变化依次是（ ）
A.升、升、升、升B.降、降、降、降
C.降、升、升、升D.升、升、降、降
答案 C
解析 C点和B点相比由于气温升高，气孔关闭，CO2的吸收量减少，导致叶肉细胞内C3的含量减少（短时间内C3的生成量减少，而被还原消耗的C3的量不变），C5的含量增多（短时间内C5的生成量不变，而与CO2结合消耗的C5的量减少），ATP和[H]的含量相对增多（短时间内ATP和[H]的生成量不变，而还原过程中消耗掉的ATP和[H]减少）。
6.在严寒的冬天，利用温室进行蔬菜种植，可以提高经济效益，但需要调节好温室的光照、温度、气体浓度和湿度，以提高产量。
下列措施及方法正确的是（ ）
①冬季温室内温度尽量维持恒定，有利于有机物的积累
②适当地增加光照，以补充冬季阳光的不足
③尽量增加空气湿度，以降低植物的蒸腾作用
④向温室内定期施放二氧化碳气体，以增加光合作用强度
⑤向温室内定期施放氧气，以降低呼吸作用强度
A.②④B.①②④
C.②③⑤D.②③④
答案 A
解析 温室的最大优势首先在于通过调控温度实现保温，白天光照强时适当升温有利于光合作用，加强有机物的制造，换句话说就是加大昼夜温差，夜间低温使植物呼吸作用减弱，减少有机物的分解，这样植物一昼夜的有机物积累量会增多；其次，因为温室是封闭的，光合作用的原料——CO2和H2O的供应也是可以调控的；再就是，如果光照不是很强，可以利用人工光源增加光照强度。
巩固提升
7.生长旺盛的叶片，剪成5毫米见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理（见下图及图注）。
这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是（ ）
答案 C
解析 光合作用的正常进行需要光、二氧化碳和水的参与。
无光条件下植物的光合作用不能进行，也就不能产生氧气，因而叶片不能上浮，故将选项B和D排除掉；在选项A和C中，A中是煮沸的自来水，其中二氧化碳的含量少，相比之下C中二氧化碳含量多，光合作用相对旺盛，故产生的O2多，所以C中叶片最先上浮。
8.科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一种植物光合速率的影响，得到的实验结果如下图。
请据图判断下列叙述不正确的是（ ）
A.光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合速率差异的原因是CO2浓度不同
B.光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合速率差异的原因是温度不同
C.光照强度为a～b时，曲线Ⅰ、Ⅱ光合速率随光照强度升高而升高
D.光照强度为a～c时，曲线Ⅰ、Ⅲ光合速率随光照强度升高而升高
答案 D
解析 由题目中坐标曲线图信息可知，光照强度为a～c时，曲线Ⅰ光合速率随光照强度升高而升高，而曲线Ⅲ在光照强度为b之前，光合作用速率已达最大值，因此D错误。
光照强度为a时，曲线Ⅱ和曲线Ⅲ的变量是CO2浓度，因此其差异是由CO2浓度造成的。
同理可知，造成曲线Ⅰ和曲线Ⅱ差异的原因是温度，光照强度为a～b时，限制曲线Ⅰ和曲线Ⅱ光合速率的主要因素是光照强度，因此会随光照强度的上升光合作用速率上升。
9.如图所示，图甲为叶绿体结构与功能示意图，图乙表示一株小麦叶片细胞内C3相对含量在一天24h内的变化，请据图分析：
（1）图甲中A、B、C、D分别表示参与光合作用或光合作用生成的物质，则A、B、C、D依次为__________、________、________、__________。
（2）在a中发生的过程称为光反应，a中参与此过程的物质是____________。
光合作用全过程中能量转换过程是____________________________________。
（3）AB段C3含量较高，其主要原因是______________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
（4）E点C3含量极少，其原因是：
气孔关闭，_________________________________
_____________________________________________________________________。
答案
（1）H2O CO2 C3（三碳化合物） C5（五碳化合物）
（2）色素和酶 光能→活跃化学能→稳定化学能
（3）无光不进行光反应，C3（三碳化合物）不能被还原
（4）叶肉细胞内CO2含量低，CO2的固定下降
解析
（1）水参与的是光反应，生成氧气；二氧化碳参与暗反应形成三碳化合物，三碳化合物形成五碳化合物和糖类。
（2）光反应需要色素吸收光能，并转化成ATP中活跃的化学能；同时ATP的合成需要酶的参与。
暗反应中能量是由活跃的化学能转化成稳定的化学能。
（3）无光条件下，不能进行光反应，所以缺少[H]、ATP，C3（三碳化合物）不能被还原。
（4）E点时光照强烈，温度较高，蒸腾作用散失水分较多，导致气孔关闭，气体交换停止。
10.下图中甲、乙、丙三图分别表示几种环境因素对小麦光合速率的影响，除各图中所示因素外，其他因素均控制在适中范围。
请据图回答以下问题：
（1）甲图P点，限制小麦光合作用速率的因素为______；乙图Q点，高CO2浓度条件下，若要进一步提高小麦光合速率，可尝试采取的措施是________________
____________________；预计丙图Q点之后三条曲线的走势为________________
_____________________________________________________________________。
（2）干旱初期，小麦光合速率下降的主要原因可以用________图来说明，其具体解释是_____________________________________________
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