高中生物第四章第18课时影响光合作用的环境因素课时作业苏教版必修1.docx

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高中生物第四章第18课时影响光合作用的环境因素课时作业苏教版必修1

第18课时影响光合作用的环境因素

[目标导读]　1.结合教材展示的实例，分析影响光合作用的环境因素。

2.结合实例概述光合作用原理的实践应用。

[重难点击]　影响光合作用的环境因素以及光合作用原理的实践应用。

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）光照是植物进行光合作用不可缺少的条件，下图是布莱克曼用黑藻实验得到的结果。

请结合教材P76～77的相关内容，分析回答：

①图中显示出光照强度与光合速率的关系是怎样的？

答案　在光照强度较低时，植物光合速率也很低。

随着光照强度的逐渐增强，光合速率也相应地变大；当光照强度进一步提高时，光合速率的增加幅度逐渐减小；当光照强度超过某一定值时，光合速率就不再增加。

②光照强度是通过影响光合作用哪一阶段来达到影响光合速率的？

并说明理由。

答案　光照强度是通过影响光反应阶段来影响光合作用速率的。

光照减弱，光反应速率减弱，产生的[H]和ATP的量减少，从而使三碳化合物的还原速率减小，进而使光合速率减小；光照增强，产生的[H]和ATP的量增多，从而使三碳化合物的还原加快，进而使光合速率增加。

2．CO2是光合作用的原料之一。

下图是布莱克曼用黑藻实验得到的结果。

请结合教材P76～77的相关内容，分析回答：

（1）图中显示出CO2浓度与光合速率的关系是怎样的？

答案　在一定范围内，植物光合速率随着CO2浓度的上升而增加，在达到某一定值后，再增加CO2浓度，光合速率不再增加。

（2）图中曲线上B点的含义是什么？

答案　B点的含义是指达到最大光合速率时，所需的最小CO2浓度。

（3）请思考CO2浓度是通过影响光合作用哪一阶段来达到影响光合速率的？

并说明理由。

答案　CO2浓度是通过影响光合作用暗反应阶段来达到影响光合速率的。

CO2浓度降低，暗反应中CO2固定速率减弱，从而导致光合速率减小；CO2浓度增加，暗反应中的CO2固定速率增加，从而导致光合速率提高。

3．结合教材P76～77的内容，分析回答温度对光合速率的影响问题

（1）温度通过影响酶活性来影响光合作用速率，教材P76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）下图为温度和光合速率的关系曲线，请分析：

①低温下植物光合速率变低的原因主要是酶活性降低。

②高温下光合速率变低的原因除了酶活性降低外，主要还是由于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．结合教材P77相关内容，分析水和营养元素对光合速率的影响问题

（1）水是光合作用的原料，能直接影响光合速率。

（2）营养元素一般间接地影响光合速率，如氮元素能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。

小贴士　内部因素对光合作用也有着重要的影响，主要包括色素的种类和含量、酶的数量、五碳化合物的含量等。

如叶龄对叶片光合能力的影响就是内部因素综合作用的结果（如图所示）。

5．提高光能利用率

（1）在农业生产中主要通过增加光照面积、延长光照时间等提高光能利用率。

（2）将下列生产实例和利用的光合作用原理连接起来。

方法技巧

多因素对光合速率的影响

（1）图甲中，当光照强度低于P点时，三条曲线重合，说明此时限制光合速率的因素是光照强度；当光照强度高于Q点时，限制光合速率的因素主要是温度。

（2）综合上述坐标曲线可知：

P点之前时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素，随其不断加强，光合速率不断提高。

当到Q点之后时，要想提高光合速率，可采取适当提高除横坐标之外的其他因素。

活学活用

1．一般说来，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供应不足

问题导析　

（1）分析题干中信息，“夏季光照最强的中午”说明光照强度已不再是限制因素，此时间段内温度也最高，蒸腾作用过强导致植物失水过多，从而引起气孔关闭。

（2）气孔关闭导致CO2吸收困难，从而使光合作用缺乏原料CO2，光合速率下降。

答案　D

解析　光照增强，蒸腾作用随之增强，从而避免叶片灼伤，但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，降低叶表温度）。

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。

2．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

问题导析　

（1）比较曲线Ⅱ、Ⅲ，在光照强度为a时，在影响光合作用的因素中唯一不同的是CO2浓度。

（2）比较曲线Ⅰ、Ⅱ，在光照强度为b时，在影响光合作用的因素中唯一不同的是温度。

（3）在光照强度为a～b时，比较曲线Ⅰ、Ⅱ的光合速率的变化，二者在a～b范围内，都随光照强度升高而升高。

（4）在光照强度为a～c时，曲线Ⅰ、Ⅲ的光合速率的变化不同：

曲线Ⅰ的光合速率随光照强度升高而升高，而曲线Ⅲ在a～c段不受光照强度的影响。

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速率升高。

二　光照和二氧化碳骤变对光合作用影响的分析

光反应要在光下进行，暗反应需要二氧化碳，请结合光反应和暗反应的关系图解，分析光照和二氧化碳的变化对叶绿体中各种物质的含量的影响。

1．光反应为暗反应提供[H]和ATP；暗反应产生的ADP和Pi、NADP＋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，三碳化合物的生成减少，含量下降；三碳化合物被还原减少，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。

4．结合上述分析，完成下表：

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

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，

CO2供应增加

增加

减少

减少

加快

增加

知识拓展

1．光反应停止时，暗反应没有立即停止，还可以维持很短的时间，较长时间没有光反应，暗反应也无法进行，所以晚上植物只进行呼吸作用，不进行光合作用；没有暗反应，有机物无法合成，生命活动也就不能持续进行。

2．若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用，甲：

一直光照10分钟；乙：

光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：

甲＜乙（暗反应时间长）。

3．色素只存在于光反应部位——叶绿体的类囊体膜上，但光反应和暗反应都需要酶参与，所以光合作用有关酶存在于两个部位——叶绿体的类囊体膜上和基质中。

活学活用

3．离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应，短暂时间内叶绿体中三碳化合物与五碳化合物相对含量的变化是（　　）

A．三碳化合物增多、五碳化合物减少

B．三碳化合物增多、五碳化合物增多

C．三碳化合物减少、五碳化合物增多

D．三碳化合物减少、五碳化合物减少

问题导析　

（1）突然中断CO2供应，CO2固定速率下降，生成三碳化合物减少，五碳化合物被利用减少，五碳化合物相对增多。

（2）短时间内，三碳化合物的还原仍正常进行，使得三碳化合物更少，五碳化合物相对更多。

答案　C

解析　叶绿体在光照条件下进行的光反应为暗反应提供ATP和[H]。

三碳化合物在[H]的还原作用下形成有机物或五碳化合物。

此时中断CO2供应，五碳化合物不能与CO2结合成三碳化合物，必然使三碳化合物减少，五碳化合物增多。

当堂检测

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．冬季修一些温室大棚可为居民提供新鲜蔬菜，下列说法正确的是（　　）

A．为提高产量，在阴雨天可适当提高大棚内的温度

B．增施农家肥可提高大棚内二氧化碳浓度，促进晚上暗反应进行，有利于有机物的积累

C．一般情况下，大棚内蔬菜进行光合作用利用的光是自然光

D．蔬菜中的叶绿素对光的吸收率与光波长呈正相关

答案　C

解析　为提高产量，在阴雨天可适当降低大棚内的温度，减少有机物的消耗，A错误；增施农家肥可提高大棚内二氧化碳浓度，促进暗反应进行，有利于有机物的积累，但是暗反应需要光反应提供[H]和ATP，B错误；一般情况下，大棚内蔬菜进行光合作用利用的光是自然的白光，C正确；蔬菜中的叶绿素对光的吸收主要是红光和蓝光，D错误。

3．植物的光合作用受温度（T）和光照强度（L）的影响。

如图表明植物在3种不同的光照强度下消耗CO2的情况。

分析在－5～0℃和20～30℃温度范围内，光合作用的限制因素分别是（　　）

A．L、TB．T和L都不是

C．T、LD．T、T

答案　C

解析　此类曲线的特点是在一个坐标系中自变量不只是横坐标一个，分析时一定要注意先把两个自变量割裂开来，分别看它与因变量的关系，然后再综合两种因素对因变量的共同影响。

在－5～0℃范围内，CO2的消耗量和几倍光强无关，只是随温度的升高而增加，所以其限制因素是温度。

在20～30℃的范围内CO2的消耗量达到最大值，不再变化。

温度已不再是限制因素，而随着光照增强，CO2的消耗量在增多，所以此时光照强度是其限制因素。

4．“茶宜高山之阴，而喜日阳之早”，安徽盛产茶叶，科技人员为提高茶叶品质和产量，对茶进行了如图所示的有关研究。

请据图回答下列问题：

（1）植物的光合速率受光照强度、CO2浓度和温度等因素的影响，其中光照强度直接影响光合作用的__________过程，CO2浓度直接影响光合作用的________________过程。

（2）如图所示，从8：

00开始到10：

00左右，净光合速率不断升高并出现第一个高峰。

影响的主要环境因素是光照强度逐渐增加、_________