2025届高考生物一轮复习：第10讲 光合作用

第10讲 光合作用 05 探究环境因素对光合作用强度的影响 5.探究环境因素对光合作用强度的影响 1.实验原理: 1．利用抽气法排出叶片细胞间隙中的______，使其沉入水中。 2．通过___________________________调节光照强度。 3．光合作用的过程中产生____的多少与光合作用强度密切相关，O2积累在细胞间隙从而使下沉的叶片______。因此可依据一定时间内_________________ _____，来比较光合作用强度。 气体 LED台灯与烧杯之间的距离 O2 上浮 圆形小叶片上浮的数量 2.实验材料: 打孔器、注射器、5W LED台灯、米尺、烧杯、绿叶。 大叶脉部分含有的叶绿体少。该实验中所取的叶片大小和生理状态应该是相同的 3.实验步骤及操作要点: 5.探究环境因素对光合作用强度的影响 ①制备圆形小叶片： ②排出细胞间隙中的气体： ③分装圆形小叶片： ④给予不同的光照强度： ⑤观察并记录： 取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6 cm的打孔器打出圆形小叶片30片(避开大的叶脉) 4 3.实验步骤及操作要点: 5.探究环境因素对光合作用强度的影响 ①制备圆形小叶片： ②排出细胞间隙中的气体： ③分装圆形小叶片： ④给予不同的光照强度： ⑤观察并记录： 将圆形小叶片和适量清水置于注射器，排出注射器内残留的空气；用手指堵住注射器前端的小孔并________________，使圆形小叶片内的气体逸出。重复几次，直到圆形小叶片______________ 缓慢地拉动活塞 全部沉到水底 5 3.实验步骤及操作要点: 5.探究环境因素对光合作用强度的影响 ①制备圆形小叶片： ②排出细胞间隙中的气体： ③分装圆形小叶片： ④给予不同的光照强度： ⑤观察并记录： 将上述处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用；取3只小烧杯，分别倒入富含CO2（NaHCO3溶液）的清水；c.将待用圆形小叶片各10片分别放入3只小烧杯中。 6 3.实验步骤及操作要点: 5.探究环境因素对光合作用强度的影响 ①制备圆形小叶片： ②排出细胞间隙中的气体： ③分装圆形小叶片： ④给予不同的光照强度： ⑤观察并记录： 分别取离LED台灯10 cm、20 cm、30 cm(对应编号为1、2、3)的位置，把3个烧杯分别放在这3个位置上，打开台灯 7 3.实验步骤及操作要点: 5.探究环境因素对光合作用强度的影响 ①制备圆形小叶片： ②排出细胞间隙中的气体： ③分装圆形小叶片： ④给予不同的光照强度： ⑤观察并记录： 观测并记录单位时间内3个烧杯中叶片上浮的数量，或者___________________________ 浮起相同数量的叶片所用时间长短 项目　 　 烧杯　 　 小圆形叶片 加富含CO2 的清水 光照强度 相同时间叶片浮起数量 1 10片 20 mL 强 多 2 10片 20 mL 中 中 3 10片 20 mL 弱 少 8 3.实验步骤及操作要点: 5.探究环境因素对光合作用强度的影响 自变量 控制方法 因变量 观察指标 光照 强度 通过调节LED灯与实验装置间的距离来决定 单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量 光合作用强度 （产氧速率） 4.实验结论: 在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。 9 5.探究环境因素对光合作用强度的影响 本实验中的数值并不代表真正的光合速率，而是光合作用的净积累值，即光合作用与细胞呼吸的差值。 5.注意事项: (1)叶片上浮的原因是： 光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，释放氧气，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。 (2)打孔时要避开大的叶脉，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。 10 (1)在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收O2，产生的CO2较易溶于水，所以叶片沉在水底。细胞生理状态如图1： 6.实验结果的生理状态分析 5.探究环境因素对光合作用强度的影响 (2)在弱光下，此时的光合作用小于或等于细胞呼吸，叶片中仍然没有足够的O2，叶片仍然沉在水底。细胞生理状态如图2和图3： 6.实验结果的生理状态分析 5.探究环境因素对光合作用强度的影响 (3)在中、强光下，光合作用大于细胞呼吸，叶片中会有足够的O2产生，从而充满了细胞间隙并释放到外界一部分，使叶片浮起来。细胞生理状态如图4： 6.实验结果的生理状态分析 5.探究环境因素对光合作用强度的影响 (2022·海南等级考)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是(　　) A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量 B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率\ C．四组实验中，浓度为0.5%的NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高 D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短 5.探究环境因素对光合作用强度的影响 B 本实验的目的是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量为CO2浓度(NaHCO3浓度)，温度和光照为无关变量，A错误；当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸吸收的氧气时，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率，B正确；四组实验中，浓度为0.5%的NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最小，C错误；若在4 ℃条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D错误。 06 光合作用的影响因素及应用 6.光合作用的影响因素及应用 1.内因: （1）植物自身的遗传特性(如植物品种不同)： 以阴生植物、阳生植物为例。 阴生植物光饱和点和光补偿点都低于阳生植物。 光照强度 0 CO2 吸收 CO2 释放 A B C 阳生植物 呼吸速率 阴生植物 A1 B1 C1 D D1 阴生植物呼吸作用较弱，对光的利用能力也不强 光补偿点：B>B1 光饱和点：D>D1 应用：间作套种 6.光合作用的影响因素及应用 1.内因: （2）植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 阳生植物是指在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称阳性植物。 阴生植物是指在弱光条件下比强光条件下生长良好的植物。 6.光合作用的影响因素及应用 1.内因: （3）叶面积指数 在一定范围内，随叶面积不断增大，光合作用实际量不断增加，超过一定范围后，光合作用强度不再增加。 叶面积指数增大，很多叶片相互遮挡而不能获取足够光照，所受光照处于光补偿点下。 ①A点之后光合作用实际量不再增加的原因： 6.光合作用的影响因素及应用 1.内因: （3）叶面积指数 光合作用实际量保持不变， 但是随叶面积指数增加， 呼吸量增加，干物质积累减少 ②B点之后干物质的量下降的原因是： 应用：适当修苗，合理施肥、浇水，避免枝叶徒长，封行过早。温室栽培时可通过合理密植来增加光合作用面积。 6.光合作用的影响因素及应用 1.内因: （4）光合作用产物积累对光合作用强度的影响 光合产物（蔗糖）从叶片中输出的速率会影响叶片的光合速率。 光合产物积累到一定的水平后会影响光合速率的原因有： 韧皮部（筛管） 植株各处 ①反馈抑制。例如蔗糖的积累会反馈抑制合成蔗糖的磷酸蔗糖合成酶的活性，使细胞质以及叶绿体中磷酸丙糖含量增加，从而影响CO2的固定; 6.光合作用的影响因素及应用 1.内因: （4）光合作用产物积累对光合作用强度的影响 光合产物积累到一定的水平后会影响光合速率的原因有： 韧皮部（筛管） 植株各处 ②淀粉粒的影响。叶肉细胞中蔗糖的积累会促进叶绿体基质中淀粉的合成与淀粉粒的形成，过多的淀粉粒一方面会压迫与损伤类囊体，另一方面，由于淀粉粒对光有遮挡，从而直接阻碍光合膜对光的吸收。 6.光合作用的影响因素及应用 2.外因: （1）光照强度 光补偿点 光饱和点 光照强度 CO2吸收量 CO2释放量 A B O C D 呼吸速率 A点：只进行细胞呼吸，CO2释放量表明此时的呼吸强度。 AB段：光合作用<呼吸作用 B点：光补偿点，即光合作用强度=细胞呼吸强度。 呼吸 净光合 总光合 6.光合作用的影响因素及应用 2.外因: （1）光照强度 光补偿点 光饱和点 光照强度 CO2吸收量 CO2释放量 A B O C D 呼吸速率 BC段：光合作用>呼吸作用 C点：光饱和点，之后增加光照强度光合作用强度不再增加。 D点：光合作用强度最大。 6.光合作用的影响因素及应用 2.外因: （1）光照强度 光照强度 CO2吸收量 CO2释放量 A B C A点：只呼吸不光合 光补 偿点 光饱 和点 O c b O2 CO2 AB段：呼吸＞光合 B点： BC段：光合＞呼吸 呼吸＝光合 提醒：注意区分，单个细胞和整个植株的区别 ①温室生产中，适当增强 以提高光合速率，使作物增产； 光照强度 6.光合作用的影响因素及应用 2.外因: （1）光照强度——应用 ②阴生植物光补偿点和光饱和点 ，故间作套种农作物，可合理利用光能。 玉米套种花生 都较低 ③延长光合作用时间，通过轮作或套作。 25 2020年广东省高三上学期联考2（12分） 轮作是指在同一田块上有顺序地季节间和年度间轮换种植不同作物的种植方式。豆科植物苜蓿是优良的牧草，农民将其引入小麦的作物体系形成草田轮作系统，可以减少化肥的使用和增加农作物产量，回答以下问题∶ （2）研究发现，施氮肥对苜蓿--小麦轮作系统的冬小麦光合速率的增强效果并不明显，原因是_________________________________;由此可见，该轮作系统可以减少农田氮肥的使用。 苜蓿是豆科植物，根系共生的固氮生物具有生物固氮作用，增加了土壤中氮含量(3分) 6.光合作用的影响因素及应用 mù xu 26 6.光合作用的影响因素及应用 27 5.如图是大棚番茄在24小时测得CO2含量和CO2吸收速率的变化曲线图，下列有关叙述错误的是( ) A.a点CO2释放量减少可能是由温度降低导致细胞呼吸强度减弱 B.番茄通过光合作用合成有机物的时间是c～e段 C.由P点条件变为d点，C5生成减少 D.植物干重最大的时刻是e点 B 29 CO2影响 阶段,制约C3的形成 暗反应 6.光合作用的影响因素及应用 2.外因: （2）CO2浓度 图1 图2 A点表示 ，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度。 B点对应的CO2浓度表示 。 CO2饱和点 CO2补偿点 A'点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B'点对应的CO2浓度表示 。 CO2饱和点 B点后限制因素为： 光照强度和温度、酶的数量和活性等 30 ①大田中增加空气流动，以增大CO2浓度，如“正其行，通其风” 6.光合作用的影响因素及应用 2.外因: （2）CO2浓度——应用 图1 图2 ②温室中可增施 以增大CO2浓度 有机肥 气孔的开度直接影响CO2,的进入量，生产实践中，可适时喷施植物激素中的 脱落酸，起到调节气孔开度的作用。 脱落酸 31 6.光合作用的影响因素及应用 2.外因: （3）温度 温度通过影响 影响光合作用 酶的活性 AB段：在一定温度范围内，随着温度升高，光合速率增大。 B点：酶的最适温度，光合速率最大。 BC段：在一定温度范围内，随着酶活性的下降，光合速率减小，50℃左右光合速率几乎为0。 温室栽培：白天适当升温(保持光合作用适宜)，晚上适当降温(抑制呼吸作用消耗有机物)，增加昼夜温差，积累有机物。 应用： 6.光合作用的影响因素及应用 2.外因: （4）水分和矿质元素 水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫使光合速率下降。 另外，水分还能影响气孔的开闭,间接影响CO2进人植物体内 矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。 如镁可以影响 的合成从而影响光反应 叶绿素 应用：合理灌溉、合理施肥 6.光合作用的影响因素及应用 2.外因: 多因子变量对光合速率的影响 A点之前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，依次为 、 和光照强度。 B点之后，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的主要因素，此时的主要影响因素依次为温度、 、 。 光照强度 CO2浓度 光照强度 CO2浓度 6.光合作用的影响因素及应用 2.外因: 多因子变量对光合速率的影响 应用：有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成各种矿质元素，增加了土壤的肥力另外还释放出热量和CO2，增加了大棚内的温度和CO2浓度，有利于光合作用的进行 1．生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率未随之增加，主要限制因素是光照强度。 (　　) 2．延长光照时间能提高光合作用强度。 (　　) 提示：延长光照时间只能提高光合作用的产物量，不能提高光合作用强度。 3．植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用。 (　　) 提示：植物体从土壤中吸收的水分主要用于蒸腾作用。 4．停止供水，植物光合速率下降，这是由于水既是光合作用的原料，又是光合产物在植物体内运输的主要介质。 (　　) 5．夏季晴天，植物出现光合“午休”现象的主要原因是环境中CO2浓度过低。 (　　) 提示：出现光合“午休”现象是因为夏季中午温度过高，引起气孔关闭，CO2吸收减少，而不是环境中CO2浓度过低。 × √ × × √ 1．下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答。 (1)7～10时的光合作用强度不断增强的原因是__________________。 (2)10～12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是____________。 (3)14～17时的光合作用强度不断下降的原因是_______________________。 光照强度逐渐增大 此时温度很高，导致气孔大量关闭，CO2进入叶片组织的量减少，致使光合作用暗反应受到限制 光照强度不断减弱 1．(2023·湖北黄冈高三调研)将某植物置于密闭的容器中，测量其单位时间内CO2的吸收量与光照强度、温度等的关系，结果如图所示。下列相关叙述，正确的是(　　) A．与17 ℃相比，22 ℃条件下呼吸速率更大 B．当植物缺镁时，B点向左移，E点向左下方移 C．植物在C、D两点时光合作用合成有机物的量相同 D．限制E点光合速率的主要因素是光照强度和温度 A 当光照强度为0时，不能进行光合作用，即曲线与纵轴的交点，据图可知，与17 ℃相比，22 ℃条件下呼吸速率更大，A正确；植物缺镁时，叶绿素无法合成，光合作用下降，一般不影响呼吸作用，B点时光合速率等于呼吸速率，此时要增大光照强度才能弥补缺镁引起的光合速率下降，因此B点向右移，E是光饱和点，E点向左下方移，B错误；实际光合速率等于净光合速率＋呼吸速率，植物在C、D两点净光合速率相同，但22 ℃条件下呼吸速率更大，因此D点光合作用合成有机物的量较大，C错误；据图可知，E点已经达到光饱和点，光照强度此时不是限制因素，此时限制E点光合速率的主要因素是温度和二氧化碳浓度，D错误 3．(2022·广东选择性考试)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后(图a)，测定相关指标(图b)，探究遮阴比例对植物的影响。 (1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量______，原因可能是_________ ______________________________。 高 遮阴条件下植物合成较多的叶绿素 (2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的_________________，因而生长更快。 糖类等有机物 (3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案： 实验材料：选择前期________________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。 实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以_____为对照，并保证除__________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。 结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。 分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立， 下一步探究实验的思路是_______________ ____________________________。 光照等培养条件 A组 遮阴比例 探究能提高作物 产量的具体的最适遮阴比例 (1)分析图b结果可知，培养10天后，A组叶绿素含量为4.2，C组叶绿素含量为4.7，原因可能是遮阴条件下植物合成较多的叶绿素，以尽可能地吸收光能。(2)由图b可知，B组的净光合速率大于A组和C组，推测B组可能会积累更多的糖类等有机物，因而生长更快。(3)分析题意可知，该实验的目的是探究B组条件下是否提高作物产量。该实验自变量为玉米遮阴比例，因变量为作物产量，可用籽粒重量表示。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、等量原则等，无关变量应保持相同且适宜，故实验设计如下：实验材料：选择前期光照等培养条件一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。实验方法：按图a所示条件，分为A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以A组为对照，并保证除遮阴比例外其他环境条件一致，收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。结果统计：比较各组玉米的平均 单株产量。分析讨论：如果B组遮 阴比例下能提高作物产量，则下一 步需要探究能提高作物产量的具体 的最适遮阴比例。 真题感悟 明确考向 1．(2023·湖北选择性考试)高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃，水稻、小麦等作物减产约3%～8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是(　　) A．呼吸作用变强，消耗大量养分 B．光合作用强度减弱，有机物合成减少 C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少 D 第4讲　细胞膜和细胞核 高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A正确；高温使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C正确；高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。 2．(2023·北京等级考)在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是(　　) A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 C CO2吸收速率代表净光合速率，低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升，需要从外界吸收的CO2减少，A正确；在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高主要原因是光合酶的活性增强，B正确；CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C错误；图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，也就是光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。 $$