影响光合作用的环境因素 及相关曲线分析
小题对点练
1．如图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系。下列分析正确的是
( )
A．CO2浓度大于A时，甲才能进行光合作用 B．适当增加光照强度，A点将左移
C．CO2浓度为B时，甲、乙总光合作用强度相等 D．甲、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强
解析 对于甲植物而言，A点时CO2净吸收速率为0，说明此时光合作用强度等于呼吸作用强度，故在A点之前，甲植物已经开始进行光合作用；适当增加光照强度，光合速率增大，A点将左移；CO2浓度为B时，甲、乙的净光合作用强度相等，而总光合作用强度＝净光合作用强度＋呼吸作用强度，由图可知，甲的呼吸作用强度大于乙，故B点时，甲的总光合作用强度大于乙；在一定范围内随CO2浓度的增大，甲、乙的光合作用强度增强，超过这一范围，随CO2浓度的增大，光合作用强度不再增强。 答案 B
2．将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。获得实验结果如下图。下列有关说法不正确的是
( )
丙
A．图乙中的C点对应图甲中的C点，此时细胞内的气体交换状态对应图丙
中的①
B．图甲中的F点对应图乙中的H点，此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的③
C．到达图乙中的D点时，玻璃罩内CO2浓度最高，此时细胞内气体交换状态对应图丙中的③
D．经过这一昼夜之后，植物体的有机物含量会增加
解析 图乙中C、D分别表示光合作用即将开始、光合作用速率等于呼吸作用速率，分别对应图甲的B点和C点，细胞内的气体交换状态分别为图丙的①、③。到达图乙中D点时，玻璃罩内的CO2浓度最高。图甲中的F点是一天中第二次光合速率等于呼吸速率，对应图乙中的H点、图丙中的③。经过一昼夜后玻璃罩内的CO2浓度降低，说明植物体内的有机物含量增加。 答案 A
3．已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃。如图表示该植物在25 ℃时光合强度与光照强度的关系。若将温度提高到30 ℃(原光照
强度和CO2浓度等不变)，从理论上分析图中相应点的移动应该是
( )
A．A点上移，B点左移，m值增加 B．A点不移，B点左移，m值不变 C．A点下移，B点右移，m值下降 D．A点下移，B点不移，m值上升
解析 明确曲线图中各字母所代表的含义是解答本题的关键。分析题图曲线，A点表示植物在一定温度下的呼吸速率，B点表示植物的光补偿点即此时光合作用强度等于呼吸作用强度，m表示在一定条件下的最大光合强度。由于细胞呼吸的最适温度为30 ℃，因此当温度由25 ℃提高到30 ℃时，呼吸速率增大，A点下移；而光合作用的最适温度为25 ℃，当温度提高到30 ℃时，超过了最适温度，因此植物的光合作用强度降低，m值下降，光补偿点应右移。 答案 C
4．(2014·安徽示范性高中联考)下面为几种环境因素对植物光合作用影响的关系图，有关描述错误的是
( )
A．图1中，若光照强度适当增强至最适状态，A点左移，B点右移 B．图2中，若CO2浓度适当增大至最适状态，A点左移，B点右移 C．图3中，A点与B点相比，A点时叶绿体中C3含量相对较多 D．图4中，当温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少 解析 图1和图2中的A点代表光合作用和呼吸作用相等时光合作用的强度，在曲线达到最高点之前，光照强度和CO2浓度都是光合作用强度的因素，当其中一个因素增强，要达到相同的生理状态，另一个因素在其相对较弱时即可满足，故图1中光照强度适当增大至最适状态时，A点会左移；图2中CO2浓度适当增大至最适状态时，A点也会左移；图1和图2中的B点代表光合作用的饱和点，因素光照强度和CO2浓度适当增强时，光合作用强度也会增大，所需的CO2浓度和光照强度也会增强，B点右移；图4中“光照下CO2的吸收量”为植物净光合量(植物有机物积累量)，“黑暗中CO2的释放量”为植物呼吸量，故当温度高于25 ℃时，植物光合作用积累的有机物的量开始减少，而不是植物光合作用制造的有机物的量(植物总光合量)开始减少。 答案 D
5．如图表示叶片的光合作用强度与植物周围空气中二氧化碳含量的关系。图示中，CE段是增大了光照强度后测得的曲线。下列有关叙述中，正确的是
( )
A．植物体鲜重增加量是光合作用强度的重要指标
B．出现BC段的因素主要是温度
C．叶绿体内的三碳化合物含量A点时大于B点 D．在E点后再次增大光照强度，曲线有可能为EG
解析 植物鲜重的增加主要是水分，不能代表光合作用的强度。在C点增加光照强度，光合作用强度增加，说明出现BC段的因素主要是光照强度。AB段CO2含量增加，三碳化合物含量B点时大于A点。在一定范围内光合速率随着光照强度的增加而加快，但超过一定范围之后，光合速率的增加转慢；当达到某一光照强度时，光合速率就不再增加，这种现象称为光饱和现象。在E点后再次增大光照强度，曲线有可能为EG。 答案 D
6．如图甲为25 ℃时小麦光合作用速率随光照强度变化的曲线，图乙为小麦细胞内光合作用和呼吸作用相关酶的活性与温度的关系，下列说法不正确的是
( )
A．A点可代表小麦呼吸作用的强度
B．C点时光合速率的因素不再是光照强度，很可能是CO2浓度 C．光合作用酶的最适温度与呼吸作用酶的最适温度不相同 D．当温度从25 ℃升高到30 ℃时，B点将左移
解析 A点时光照强度为0，小麦只进行呼吸作用，故A点可代表小麦呼吸作用的强度，A项正确。C点为光饱和点，因素可能是温度和CO2浓度，由于此时温度为光合作用的最适温度，故因素应该是CO2浓度，B项正确。由图乙可知，光合作用的最适温度为25 ℃，呼吸作用的最适温度为30 ℃，C项正确。B点时光合速率＝呼吸速率，当温度从25 ℃升高到30 ℃时，呼吸速率加快，而光合速率减弱，故只有提高光照强度光合速率才能与呼吸速率相等，B点将右移，D项错误。 答案 D
7．如图表示不同二氧化碳浓度下温度对某植物光合速率影响的曲线。分析曲线并判断下列说法，错误的是
( )
A．光合作用同时受温度、二氧化碳浓度的影响
B．曲线a在20 ℃和45 ℃左右时光合速率相近的原因相同
C．温度对曲线a影响大的原因是较高二氧化碳浓度有利于暗反应进行 D．适宜光照和温度下曲线b的主要因素是二氧化碳浓度
解析 从题图坐标中可以看到影响光合作用的两大因素：温度和二氧化碳浓度。温度是通过影响相关酶的活性来影响光合速率的。曲线a在20 ℃和45 ℃左右时光合速率相近的原因不相同，20 ℃时酶的活性较低，而45 ℃时部分酶可能已失活，B项错误。 答案 B
大题冲关练
8．(2015·东北名校联考)有人对农田中甲、乙两植物做了有关光合作用的研究，图1是它们单位时间内吸收与释放二氧化碳的量随光照强度变化的曲线，图2表示甲植物叶肉细胞中两种细胞器在图1中四种不同光照强度(O、B2、B1、C)下的生理状态。请据图分析回答问题。
(1)药用植物细辛适宜在密林下潮湿背阴处生活，蒲公英则适宜生长在旷野路边。图1中，能代表蒲公英的曲线是________；当光照强度为B1时，甲植物叶肉细胞内产生ATP的场所有____________。
(2)图2中细胞器①利用CO2的场所和细胞器②产生CO2的场所分别是________、________；Ⅳ状态下影响O2消耗速率的环境因素主要是________。 (3)对甲植物来说图1四种不同光照强度(O、B1、B2、C)对应图2中的状态依次是________。
(4)生产实践中经常在大棚中栽培乙植物。若图1表示大棚内乙植物在温度、水分适宜的条件下测得的曲线，则D点之后增产的主要外界因素最可能是________。
(5)以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如表所示：
温度/℃ 光照条件下CO2吸收量/(mg·h) 黑暗条件下CO2释放量/(mg·h) －1－15 1 10 1.8 20 3.2 25 3.7 30 3.5 35 3 0.5 0.75 1 2.3 3 3.5 温度在25～30 ℃间光合作用制造的有机物总量逐渐________(填“增加”或“减少”)。假设呼吸作用昼夜不变，植物在25 ℃时，一昼夜中给植物光照15 h，则一昼夜CO2吸收量为________mg。
解析 (1)由题干分析可知，蒲公英生活在旷野路边，因此蒲公英需要较强的光照才可达到光饱和点，可判断甲植物为蒲公英；当光照强度为B1时，甲植物叶肉细胞既可进行光合作用也可进行呼吸作用，因此此时产生ATP的场所有叶绿体、线粒体、细胞质基质。(2)Ⅳ状态时叶肉细胞只进行呼吸作用，此时影响O2消耗速率的环境因素主要是温度。细胞器①为叶绿体，光合作用暗反应阶段利用CO2，其场所为叶绿体基质，细胞器②为线粒体，有氧呼吸第二阶段产生CO2，其场所为线粒体基质。(3)对甲植物来说，光照强度为0时，只进行呼吸作用；光照强度为B1时，光合作用强度＝呼吸作用强度；光照强度为B2时，光合作用强度<呼吸作用强度；光照强度为C时，光合作用强度>呼吸作用强度，分别对应图2中的Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ状态。(5)25 ℃时光合作用制造的有机物总量为6 mg/h，30 ℃时光合作用制造的有机物总量为 6.5 mg/h，因此温度在25～30 ℃间光合作用制造的有机物总量逐渐增加。若呼吸作用昼夜不变，植物在25 ℃时，一昼夜中给植物光照15小时，则一昼夜CO2吸收量为15×3.7－9×2.3＝34.8(mg)。
答案 (1)甲 叶绿体、线粒体、细胞质基质 (2)叶绿体基质 线粒体基质 温度 (3)Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ (4)CO2浓度 (5)增加 34.8
9．(2015·河南郑州质检)某学校研究小组利用叶面积相等的a、b两种植物的叶片分别进行了以下两组实验(假设两组实验在相同且适宜的温度下进行，且忽略光照对呼吸作用的影响)。
实验一 将a、b两种植物的叶片分别放置在相同的密闭小室中，给予充足的光照，利用红外测量仪每隔5 min测定小室中的CO2浓度，结果如图1所示。
实验二 给予不同强度的光照，测定a、b两种植物叶片的CO2吸收量和CO2释放量，结果如图2所示。
请据图分析回答问题。
(1)在低浓度CO2时，固定CO2能力较强的植物是____。0～25 min影响b植物光合作用强度的主要因素是________。
(2)实验一从开始经过10 min，通过光合作用制造的有机物总量：a植物________(填“大于”、“等于”或“小于”)b植物，原因是_____________。 (3)若在第5 min时，光照强度突然降低，a植物C5含量在短时间内将________。 (4)25～40 min两个密闭小室内CO2含量相对稳定的原因是______________。 (5)实验二中，若给予的光照强度为x klx(A＜x＜C)，每日光照12 h，一昼夜中a植物的干重将________。
解析 (1)在0～25 min内，CO2浓度逐渐下降导致光合作用速率下降，故影响b植物光合作用强度的主要因素是CO2浓度。(2)结合图2可知，a植物呼吸作用强度小于b植物，10 min内，两植物吸收的CO2量相同，即净光合作用量相同，所以a植物通过光合作用制造的有机物总量小于b植物。(3)当光照强度突然降低时，光反应产生的ATP和[H]减少，导致暗反应形成的C5减少，而此时C5消耗不变，故短时间内C5含量将下降。(4)由图1知，25～40 min内，由于植物呼吸作用释放的CO2量与其光合作用消耗的CO2量相等，导致两个密闭小室内CO2含量相对稳定。(5)当光照强度为A时，a植物一昼夜中有机物积累量为0，故当光照强度为x klx时，a植物干重将增加。 答案 (1)B CO2浓度 (2)小于 10 min内，两植物从环境中吸收的CO2量是相同的，但A植物的呼吸作用强度小于B植物的呼吸作用强度，所以A植物通过光合作用制造的有机物总量小于B植物 (3)下降 (4)植物呼吸作用释放的CO2量与其光合作用消耗的CO2量相等 (5)增加
10．将一长势良好的健壮植株在密闭玻璃罩内培养，并置于室外，用CO2测定仪测定玻璃罩内CO2浓度某一天的变化情况，绘成曲线如图甲所示。图乙表示该植株处于光照下的一个叶肉细胞，a表示该细胞的线粒体进行细胞呼吸放出的CO2量，b表示该细胞的叶绿体进行光合作用吸收的CO2量。请据图回答下列问题。(不考虑这一天内植株生长对细胞呼吸和光合作用的影响)
（1）如图甲所示，从16时到18时，叶绿体内ATP合成速率的变化
是 。若D点和E点所对应时刻的温度相同，则D点时的光照强度 （填“＞”、“=”或“＜”）E点时的光照强度。
（2）如图乙所示，适宜光照条件下，光反应产生的能够为暗反应所利用的物质是 ，暗反应中C3转变成葡萄糖的场所是叶绿体 （填“内”或“外”）。
（3）假设密闭玻璃罩内植株所有进行光合作用的细胞的光合作用强度一致，图
乙表示该植株的一个进行光合作用的细胞，那么，当在图甲中D点时，图乙中a （填“＞”、“=”或“＜”）b。
（4）若先将该植物的叶片在同温度下暗处理1 h，暗处理后重量减少3 mg，随后立即再光照1 h，光照后比处理前重量增加3 mg。则该植物叶片光照1 h的真正光合速率为 。
解析 （1）从16时到18时，光照强度逐渐减小，光反应强度逐渐减弱，因此叶绿体内ATP合成速率逐渐减小；D点和E点时的光合速率与呼吸速率相等，若D点和E点所对应时刻的温度相同，则D点和E点时的呼吸速率相等，而D点时的二氧化碳浓度大于E点时的二氧化碳浓度，因此D点时的光照强度小于E点时的光照强度。（2）光反应产生的ATP和［H］在暗反应中被利用；C3在叶绿体基质中转化成葡萄糖。（3）图甲中D点表示植物体光合速率与呼吸速率相等，而在植物体内只有部分细胞能进行光合作用，因此就每一个能进行光合作用的细胞来说，其光合速率必定大于呼吸速率，即图乙中a小于b。（4）暗处理1 h后重量减少3 mg，说明呼吸速率为3 mg/h，光照1 h积累的有机物为3+3=6（mg），表示净光合速率，真正光合速率=净光合速率+呼吸速率=3+6= 9（mg/h）。
答案（1）逐渐减小 ＜ （2）ATP和［H］ 内 （3）＜（4）9 mg/h