第3单元 6 第12讲 光合作用的影响因素及应用(课件PPT)-【金版新学案】2026年高考生物高三总复习大一轮复习讲义(人教版 广东专版)
2025-11-07
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 生物学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 课件 |
| 知识点 | 光合作用 |
| 使用场景 | 高考复习-一轮复习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 广东省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | PPTX |
| 文件大小 | 5.49 MB |
| 发布时间 | 2025-11-07 |
| 更新时间 | 2025-11-07 |
| 作者 | 山东正禾大教育科技有限公司 |
| 品牌系列 | 金版新学案·高考大一轮复习讲义 |
| 审核时间 | 2025-11-07 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/54746919.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该高中生物学高考复习课件聚焦“光合作用的影响因素及应用”专题,紧扣课标要求的实验探究与实践联系,对接高考评价体系,通过2023广东卷、2024新课标卷等真题分析,明确实验探究(占比约30%)、因素分析(占比约50%)、原理应用(占比约20%)的考点权重,归纳出实验分析、曲线解读、表格数据处理等常考题型,构建系统备考框架。
课件亮点在于“真题体验+情境命题+规范答题”三位一体策略,以科学思维和探究实践素养为核心,如结合2024新课标卷密闭装置O₂浓度实验题,用“因果搭桥法”解析净光合速率与呼吸速率关系,通过“光补偿点移动规律”等模型突破曲线分析题。特设“易错陷阱警示”和“规范答题模板”,助力学生掌握实验变量控制、长句表达等技巧,教师可据此精准定位学情,实现高效复习冲刺。
内容正文:
第12讲 光合作用的影响因素及应用
第三单元 细胞的能量供应和利用
高三一轮复习讲义 广东专版
课标要求
1.实验:探究环境因素对光合作用强度的影响。
2.关注光合作用与农业生产及生活的联系。
考情分析
1.探究环境因素对光合作用强度的影响
(2024·新课标卷T7;2022·海南卷T3)
2.光合作用影响因素分析
(2023·广东卷T18;2022·广东卷T18;2024·湖北卷T21;2023·北京卷T3;2023·湖北卷T11;2023·重庆卷T19;2023·山东卷T21;2022·辽宁卷T22;2022·江苏卷T20)
3.光合作用原理的实践意义
(2024·安徽卷T17;2022·北京卷T2;2021·福建卷T17)
考点一 实验:探究光照强度对光合作用强度的影响
考点二 光合作用的影响因素及其应用
知识小结
真题体验
课时测评
情境命题
内容索引
规范答题
实验:探究光照强度对光合作用强度的影响
考点一
返回
必备知识 整合
1.实验原理
(1)
(2)通过LED灯与烧杯之间的距离控制光照强度,依据一定时间内________
______________,来比较光合作用强度。
充满细胞间
隙,叶片_____
上浮
片上浮的数量
圆形小叶
叶片
下沉
叶片含有气
体,上浮
2.实验流程
CO2
圆形小叶片
浮起的数量
3.实验结果与结论
在一定范围内,台灯与小烧杯的距离越近,单位时间内浮起的圆形小叶片也越多。说明在一定范围内,______________________________________
_____。
4.注意事项
(1)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。
(2)为确保溶液中CO2含量充足,圆形小叶片可以放入__________溶液中。
随着光照强度不断增强,光合作用强度也
增强
NaHCO3
考教衔接
1.正误判断
(1)(必修1 P105 正文)延长光照时间能够提高光合作用强度。( )
(2)(必修1 P105“探究·实践”)在探究光照强度对光合作用强度的影响中,增加光照强度或温度,都能明显缩短圆形小叶片上浮至液面所用的时间。( )
(3)(必修1 P105“探究·实践”)NaHCO3溶液浓度过高会导致叶片上浮缓慢是因为在高浓度的无机盐溶液中植物细胞失水。( )
(4)(2021·湖南卷)弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用。( )
(5)(2021·湖南卷)在暗反应阶段,CO2不能直接被还原。( )
(6)(2023·湖北卷)高温导致作物减产,其原因是叶绿素降解,光反应生成的NADH和ATP减少。( )
×
×
√
×
√
×
2.情境分析
(1)如图是多因素变量对光合速率
影响的三种曲线,请分析:
(1)该实验的自变量是_____,
因变量是__________
____。
(2)加入NaHCO3溶液是为了________________________。
(3)拆去滤光片,单位时间内,氧气传感器测到的O2浓度_____ (填“高于”或“低于”)单色光下O2浓度,判断理由是_______________________
________________________。
不同单色光
释放的O2浓度(光合作
用强度)
提供光合作用需要的CO2
高于
相同条件下,自然光下比
单色光下的光合作用要强
关键能力 提升
考向 探究光合作用的影响因素实验
(2024·深圳联考)某实验小组利用菠菜
幼叶和成熟叶的叶圆片,在适宜条件
下探究NaHCO3溶液浓度对光合作用
强度的影响,结果如图。下列说法正
确的是
A.叶圆片上浮情况只与光合作用强
度有关,与呼吸作用强度无关
B.②~⑤组幼叶叶圆片上浮的速度比成熟叶叶圆片上浮的速度快
C.若适当加大光照强度,⑥⑦组的叶圆片也会上浮
D.取叶圆片时应避开大的叶脉,以减少无关变量对实验的干扰
√
叶圆片的沉浮取决于气体是否在细
胞间隙积累,与净光合速率有关,
因此叶圆片上浮情况与光合作用强
度和呼吸作用强度都有关,A错误;
据图可知,②~⑤组幼叶叶圆片上
浮时间大于成熟叶叶圆片,说明②
~⑤组幼叶叶圆片上浮的速度较慢,B错误;⑥⑦组叶圆片不上浮的原因可能是NaHCO3溶液浓度过高,导致细胞渗透失水过多而死亡,因此若适当加大光照强度,⑥⑦组的叶圆片也不会上浮,C错误;叶脉上没有叶绿体,取叶圆片时应避开大的叶脉,以减少无关变量对实验的干扰,D正确。
返回
光合作用的影响因素及其应用
考点二
返回
必备知识 整合
1.外部环境因素
(1)光照强度
①原理:光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加,光反应速率加快,产生的_______________增多,使暗反应中C3还原过程加快,从而使光合作用产物增加。
②曲线分析
NADPH和ATP
项目 生理过程 气体交换 生理状态模型
A点 只进行呼吸作用 吸收O2、释放CO2
AB段 呼吸作用速率______光合作用速率 吸收O2、释放CO2
B点 呼吸作用速率______光合作用速率 不与外界进行气体交换
B点以后 呼吸作用速率______光合作用速率 吸收CO2、释放O2
大于
等于
小于
③应用:温室生产中,适当增强光照强度,以提高光合速率,使作物增产;阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,__________农作物,可合理利用光能。
间作套种
(2)CO2浓度
①原理:CO2影响________阶段,制约C3的形成。
②曲线分析
图1中A点表示_____________,即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度,图2中A'点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B点和B'点都表示_____________。
③应用:在农业生产上可以通过“正其行,通其风”、增施农家肥等_______________,提高光合速率。
暗反应
CO2补偿点
CO2饱和点
增大CO2浓度
(3)温度
①原理:温度通过影响光合作用相关酶的活性影响光合作用强度。
②曲线分析
光合作用强度和细胞呼吸强度都受温度的影响,但呼吸作用相关酶的__________较高。
③应用:温室栽培植物时,白天调到光合作用最适温度,以提高光合速率;晚上适当_____温室内温度,以降低细胞呼吸速率,保证植物有机物的积累。
最适温度
降低
(4)水分
①原理: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进入植物体内。
②曲线分析
③应用:在农业生产中,可根据作物的需水规律,合理灌溉。
(5)矿质元素(如图)
①原理:N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素,若这些元素缺乏,会影响________的合成,从而影响光合作用。
②应用:在农业生产上,根据植物的需肥规律,适时、适量地增施肥料,可以提高作物的光合作用效率。
叶绿素
2.内部因素
(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
<
<
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
活性
活性
(3)植物叶面积指数
不再增加
合理密植
考教衔接
1.正误判断
(1)(必修1 P105 正文拓展)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,主要是光反应受到限制。( )
(2)(必修1 P105 正文拓展)干旱条件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少。( )
(3)(2021·湖南卷)合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度。( )
√
√
√
2.情境分析
(1)如图是多因素变量对光合速率影响的三种曲线,请分析:
①P点之前:限制光合速率的因素分别为_________________________,随着因素的不断加强,光合速率不断提高。
②Q点之后:横坐标所表示的因素______(填“是”或“不是”)影响光合速率的主要因素,影响因素分别为__________________________。
光照强度、光照强度、温度
不是
温度、CO2浓度、光照强度
(2)(经典高考题情境)甲、乙两种植物净光合速率
随光照强度的变化趋势如图所示。甲、乙两种植
物单独种植时,如果种植密度过大,那么净光合
速率下降幅度较大的植物是___,判断的依据是
__________________________________________
__________________________________________
____________________________________________________________________________________________。
甲
根据曲线图可知,甲种植物的光饱和点较高,
对光照的需求大。当甲、乙两种植物单独种植
时,如果种植密度过大,植株接受的光照强度减弱,导致甲种植物净光合速率下降幅度比乙种植物大
关键能力 提升
考向1 光合作用影响因素的相关数学模型
1.(2025·甘肃模拟)如图表示植物光合作用速率随
光照强度改变的曲线,请分析并选出错误的一项
A.若适当提高温度,光合速率的增加值小于呼吸
速率的增加值,则补偿点B应相应地向右移动
B.若增加CO2浓度,B点左移,C点左移,D点向
右上方移动
C.D点时,ATP从类囊体薄膜向叶绿体基质移动
D.若图为阳生植物,则换为阴生植物时,B点向左移动,D点向左下方移动
√
B点为光补偿点,此时光合作用与呼吸作用强度相
等,若适当提高温度,光合速率的增加值小于呼吸
速率的增加值,则补偿点B应相应地向右移动,A
正确;若增加CO2浓度,则光合作用强度增加,B
点左移,C点右移,D点向右上方移动,B错误;D
点时的光合作用强度最大,其光反应产生的ATP从
类囊体薄膜移向叶绿体基质,参与暗反应过程中三碳化合物的还原,C正确;阴生植物的光补偿点和光饱和点都要低于阳生植物,因此,若图为阳生植物,换为阴生植物时,B点向左移动,D点向左下方移动,D正确。
题后总结
2.(2024·新课标卷)某同学将一种高等植物幼苗分
为4组(a、b、c、d),分别置于密闭装置中照光培
养,a、b、c、d组的光照强度依次增大,实验过
程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2
浓度,结果如图所示,其中M为初始O2浓度,c、
d组O2浓度相同。回答下列问题。
(1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成,其中高等植物光合作用利用的光主要是______________,原因是__________________________________
______________________________________________________。
红光和蓝紫光
光合色素分为叶绿素和类胡萝卜素,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
光合色素分为叶绿素和类胡萝卜两大类,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,属于可见光。
(2)光照t时间时,a组CO2浓度______(填“大于”
“小于”或“等于”)b组。
大于
植物会进行光合作用和呼吸作用,光合作用消耗CO2产生O2,呼吸作用消耗O2产生CO2。分析图可知,光照t时间时,a组中的O2浓度少于b组,说明b组产生的O2更多,光合速率更大,消耗的CO2更多,即a组CO2浓度大于b组。
(3)若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加,则光照t时间时a、b、c中光合速率最大的是____组,判断依据是_________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
b
再延长光照时长,c和d组O2的浓度不再增加,说明此时受CO2浓度的影响,光合速率等于呼吸速率,由于温度保持恒定,所以a、b、c三组的呼吸速率都是一样的,a、c两组的光合速率都等于呼吸速率,说明a、c两组的光合速率都相等且都等于呼吸速率,而b组的由于光照较弱,消耗的CO2较少,所以t时光合速率仍然大于呼吸速率
再延长光照时长,c和d组O2的浓度不再增加,说
明此时受CO2浓度的影响,光合速率等于呼吸速
率,由于温度保持恒定,所以a、b、c三组的呼
吸速率都是一样的,a、c两组的光合速率都等于
呼吸速率,说明a、c两组的光合速率都相等且都
等于呼吸速率,而b组的由于光照较弱,消耗的
CO2较少,所以t时光合速率仍然大于呼吸速率。
(4)光照t时间后,将d组密闭装置打开,并以c组光照强度继续照光,其幼苗光合速率会______(填“升高”“降低”或“不变”)。
升高
光照t时间后,c、d组O2浓度相同,即c、d组光合速率不再变化,c组的光照强度为光饱和点。将d组密闭装置打开,会增加CO2浓度,并以c组光照强度继续照光,其幼苗光合速率会升高。
考向2 光合作用原理的实践应用
3.(2024·湖北卷)植物甲的花产量、品质(与叶黄素含量呈正相关)与光照长短密切相关。研究人员用不同光照处理植物甲幼苗,实验结果如下表所示。下列叙述正确的是
A.第①组处理有利于诱导植物甲提前开花,且产量最高
B.植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长呈负相关
C.综合考虑花的产量和品质,应该选择第②组处理
D.植物甲花的叶黄素含量与花的产量呈正相关
√
组别 光照处理 首次开
花时间 茎粗
(mm) 花的叶黄素
含量(g/kg) 鲜花累计平均产量(kg/hm2)
① 光照8 h/黑暗16 h 7月4日 9.5 2.3 13 000
② 光照12 h/黑暗12 h 7月18日 10.6 4.4 21 800
③ 光照16 h/黑暗8 h 7月26日 11.5 2.4 22 500
与其他组相比,第①组处理首次开花时间最早,说明第①组处理有利于诱导植物甲提前开花,但其鲜花累计平均产量小于第②、③组,A错误;植物甲花的品质与叶黄素含量呈正相关,据表中信息可知,随着光照处理中的黑暗时长减小,植物甲花的叶黄素含量先升高后降低,B错误;第②组处理植物甲花的叶黄素含量最高,鲜花累计平均产量明显大于第①组,略小于第③组,综合考虑花的产量和品质,应该选择第②组处理,C正确;比较第②组和第③组的结果可知,第②组植物甲花的叶黄素含量较第③组高,但第③组的鲜花累计平均产量高于第②组,说明植物甲花的叶黄素含量与花的产量不呈正相关,D错误。
组别 光照处理 首次开
花时间 茎粗
(mm) 花的叶黄素
含量(g/kg) 鲜花累计平均
产量(kg/hm2)
① 光照8 h/黑暗16 h 7月4日 9.5 2.3 13 000
② 光照12 h/黑暗12 h 7月18日 10.6 4.4 21 800
③ 光照16 h/黑暗8 h 7月26日 11.5 2.4 22 500
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知 识 小 结
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真 题 体 验
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1.(2023·北京卷)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
√
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。
2.(2022·湖南卷,改编)在夏季晴朗无云的白天,10时左右某植物光合作用强度达到峰值,12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是
A.叶片蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少
B.光合酶活性降低,呼吸酶不受影响,呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量
C.叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏,吸收和传递光能的效率降低
D.光反应产物积累,产生反馈抑制,叶片转化光能的能力上升
√
夏季中午叶片蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少,暗反应减慢,光合作用强度明显减弱,A正确;夏季中午气温过高,导致光合酶活性降低,呼吸酶不受影响(呼吸酶最适温度高于光合酶),光合作用强度减弱,但此时光合作用强度仍然大于呼吸作用强度,即呼吸释放的CO2量小于光合固定的CO2量,B错误;光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上而非叶绿体内膜上,C错误;夏季中午叶片蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少,暗反应减慢,导致光反应产物积累,产生反馈抑制,使叶片转化光能的能力下降,光合作用强度明显减弱,D错误。
3.(2022·北京卷)光合作用强度受环境
因素的影响。车前草的光合速率与叶
片温度、CO2浓度的关系如图。据图
分析不能得出
A.低于最适温度时,光合速率随温度
升高而升高
B.在一定的范围内,CO2浓度升高可
使光合作用最适温度升高
C.CO2浓度为200 μL·L-1时,温度对光合速率影响小
D.10 ℃条件下,光合速率随CO2浓度的升高会持续提高
√
分析题图可知,当CO2浓度一定时,光
合速率会随着温度的升高而增大,达到
最适温度时,光合速率达到最高值,后
随着温度的继续升高而减小,A正确。
分析题图可知,当CO2浓度为200 μL·L-1
时,最适温度为25 ℃左右;当CO2浓度
为370 μL·L-1时,最适温度为30 ℃;当
CO2浓度为1 000 μL·L-1时,最适温度大
于35 ℃,可以表明在一定范围内,CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高,B正确。
分析题图可知,当CO2浓度为200 μL·L-1
时,光合速率随温度的升高而改变的程度
不大,光合速率在温度的升高下,持续在
数值为10处波动,而CO2浓度为其他数值
时,光合速率随着温度的升高变化程度较
大,曲线有较大的变化趋势,表明CO2浓
度为200 μL·L-1时,温度对光合速率影响
小,C正确。分析题图可知,10 ℃条件
下,CO2浓度为200 μL·L-1至370 μL·L-1时,光合速率有显著提高,而370 μL·L-1至1 000 μL·L-1时,光合速率无明显的提高趋势,所以不能表明10 ℃条件下,光合速率随CO2浓度的升高会持续提高,D错误。
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光抑制与非光化学淬灭(NPQ)
情境
命题12
返回
情境素材
光能超过光合系统所
能利用的数量时,光合功
能会下降,这种现象称为
光抑制。光抑制主要表现
为光系统Ⅱ光化学效率以
及饱和光强下光合速率的
降低,光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)可用来表示光抑制程度。当光系统从环境中吸收的光能超出其光能利用能力时,光能以热能的形式耗散,称为非光化学淬灭(NPQ)。植物通过“非光化学淬灭(NPQ)”的机制来保护自身,在NPQ的作用下,多余的光能会以热能的形式散失。该机制的启动、关闭特点如图所示。
命题角度
角度一 考查对教材基本知识的理解应用能力
(1)在正常情况下,叶绿体中光合色素吸收的光能有两个方面的用途:一是_________;二是在有关的酶作用下,提供能量促使______________________
______________。
(2)处在状态____(填图中数字序号)时,可通过启动NPQ避免叶绿体受创,NPQ直接作用于光合作用的________(填“光反应”或“暗反应”)阶段。
(3)引发NPQ机制开启、关闭的环境因素是__________,在光照开始一段时间后,叶绿体中光反应、暗反应能够同时、快速、稳定进行的原因,除有稳定的能量来源及物质供应外,还与叶肉细胞中_____________________________
_____________________________________________(从物质转化角度分析)有关。
水的光解
ADP与Pi反应形成ATP
(或ATP形成)
②
光反应
光照强度
ADP和Pi与ATP之间、 NADP+
与NADPH之间不断迅速转化,且处于动态平衡中
角度二 考查实验探究与长句表达能力
(4)当植物吸收的光能过多时,过剩的光能
会对光反应阶段的PSⅡ复合体(PSⅡ)造成
损伤,使PSⅡ活性降低,进而导致光合作
用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭
(NPQ)将过剩的光能耗散,减少多余光能
对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能:修复损伤的PSⅡ;参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验,结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同,且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。
①根据本实验,______(填“能”或“不
能”)比较出强光照射下突变体与野生型
的PSⅡ活性强弱,理由是____________
___________________________________
____________________。
②据图分析,与野生型相比,强光照射下突变体中流向光合作用的能量____(填“多”或“少”)。若测得突变体的暗反应强度高于野生型,根据本实验推测,原因是______________________________________________
___________________。
不能
突变体PSⅡ系统光损伤小但不能修复,野生型PSⅡ系统损伤大但能修复
少
突变体NPQ强度高,PSⅡ系统损伤小,PSⅡ活性
高,光反应产物多
据图分析,强光照射下突变体的NPQ强
度相对值比野生型的高,能减少强光对
PSⅡ复合体造成损伤。但是野生型含有
H蛋白,能对损伤后的PSⅡ进行修复,
故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。据图分析,强光照射下突变体中NPQ强度相对值高,而NPQ能将过剩的光能耗散,从而使流向光合作用的能量减少;突变体的NPQ强度大,能够减少强光对PSⅡ的损伤且减少作用大于野生型H蛋白的修复作用,这样导致突变体的PSⅡ活性高,能为暗反应提供较多的NADPH和ATP促进暗反应进行,因此突变体的暗反应强度高于野生型。
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“搭桥法”解决原因分析题
规范
答题3
返回
解题支招
植物代谢是高考非选择题命题的重点,其中原因分析类问题是常见的命题形式,也是这部分的难点之一。解决此类问题使用“因果搭桥法”可以得全分、得高分。首先审题,找出因和果,也就是在什么条件下出现了什么现象,然后利用生物学知识进行推理,完成逻辑链条,如图:
组织答案:常用句式“因为……,所以……;又因为……,所以……”。
真题演示
(2023·全国乙卷,节选)植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开①,反之关闭,保卫细胞含有叶绿体,在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。有研究发现,用饱和红光(只用红光照射时,植物达到最大光合速率所需的红光强度②)照射某植物叶片时,气孔开度可达最大开度的60%左右。红光可通过光合作用促进气孔开放,其原因是________
________________________________________________________________
_____________________________。
在红光照射下,保卫细胞进行光合作用制造有机物增多,使保卫细胞的渗透压升高,细胞吸水膨大,气孔开放
思维路径
阅读题干可知,“因”是“红光照射”,“果”是“气孔开放”。由关键信息①可知,保卫细胞吸水时气孔打开,而吸水需要提高细胞内的渗透压;再结合关键信息②推断是红光促进了光合作用,产生了更多的有机物导致的保卫细胞渗透压上升。“因果搭桥”构建思维链条如下:
跟踪演练
1.(经典高考题)植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制,光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中,适宜条件下照光培养,培养后发现两种植物的光合速率都降低,原因是______________
________________________________________________________________
__________________________________________________________。
植物在适宜光照下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量,使密闭小室中CO2浓度降低,影响了光合作用的暗反应,光合速率也随之降低
“因”是“适宜条件下照光培养”,“果”是“植物的光合速率都降低”,结合“密闭小室”的条件,组织思路进行搭桥:
2.(2024·安徽卷,节选)盐生杜氏藻(甲)和米氏凯伦藻(乙)在单独培养及混合培养下。实验中发现,培养液的pH值会随着藻细胞密度的增加而升高,原因可能是__________________________________________________
___________________________________(答出1点即可)。
3.(2023·全国甲卷,节选)某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中,给该叶绿体悬浮液照光后有糖产生。将叶绿体的内膜和外膜破坏后,加入缓冲液形成悬浮液,发现黑暗条件下悬浮液中不能产生糖,原因是______________________________________________________________
____________________________。
藻细胞密度增加,光合作用强度增大,吸收培养液中的CO2增多,从而导致培养液的pH升高
在黑暗条件下,光反应无法进行,暗反应没有光反应提供的ATP和NADPH,所以无法形成糖类
4.(2021·全国甲卷,节选)细胞外的K+可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下,根细胞对K+的吸收速率降低,原因是______________________________________________________
_____________________________________________________。
细胞逆浓度梯度吸收K+是主动运输过程,需要能量,呼吸抑制剂会影响细胞呼吸供能,故使细胞主动运输速率降低
5.(2023·重庆卷,节选)水稻是我国重要的粮食作物,光合能力是影响水稻产量的重要因素。通常情况下,叶绿素含量与植物的光合速率呈正相关。但有研究发现,叶绿素含量降低的某一突变体水稻,在强光照条件下,其光合速率反而明显高于野生型。为探究其原因,有研究者在相同光照强度的强光条件下,测定了两种水稻的相关生理指标(单位省略),结果如下表。
注:RuBP羧化酶:催化CO2固定的酶;Vmax:RuBP羧化酶催化的最大速率。
据表分析,突变体水稻光合速率高于野生型的原因是_______________________
___________________________________________________________________________________________________________。
光反应 暗反应
光能转化效率 类囊体薄膜电子传递速率 RuBP羧化酶含量 Vmax
野生型 0.49 180.1 4.6 129.5
突变体 0.66 199.5 7.5 164.5
突变体水稻的光能转化效率和类囊体薄膜电子传递速率高,光反应速率比野生型水稻快;RuBP羧化酶的含量高,暗反应速率比野生型水稻快
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1.(2025·宁夏模拟)如图所示装置可用来探究光照强度
对光合作用强度的影响。根据该图的材料及设置,下列
说法错误的是
A.叶圆片上浮说明叶肉细胞的光合作用强度等于细胞
呼吸强度
B.实验前将各叶圆片内的气体排出,其目的是排除原有气体对实验结果的干扰
C.最直接的净光合速率观测指标是相同时间内叶圆片上浮的数量
D.此装置也可以用于探究CO2浓度对光合作用强度的影响
√
叶圆片上浮说明叶肉细胞的光合作用强度大于细胞呼吸强度,A错误。
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2.(2024·梅州期末)小明家想建一个绿色蔬菜大棚,他结合所学知识给出若干建议,其中包括在大棚内安装太阳能灯和增加供暖装置以确保昼夜温度均高于室外。下列有关小明的建议和对应原理的叙述正确的是
A.太阳能灯能在阴天时增加光照强度,增强光反应,为暗反应提供更多的ATP和NADPH
B.光反应在光下进行,暗反应在暗处进行,夜晚要关闭太阳能灯让植物进行暗反应
C.大棚内最好安装绿色的太阳能灯
D.延长光照时间能提高光合作用的速率
√
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阴天时光照不足,可用太阳能灯增加光照强度,进而增强光反应,为暗反应提供更多的NADPH和ATP,A正确;光反应必须在光下进行,而暗反应有光、无光都能进行,夜晚为了更好地提高产量,需要打开太阳能灯(延长光照时间),让植物进行光合作用,因为暗反应需要光反应提供ATP和NADPH,B错误;绿叶中的光合色素主要吸收蓝紫光和红光,几乎不吸收绿光,不宜在大棚内安装绿色的太阳能灯,可安装蓝紫色或红色的太阳能灯,C错误;光合作用速率指的是单位时间内的光合作用强度,延长光照时间不能提高光合作用的速率,D错误。
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3.(2024·湖北孝感中学模拟)将如图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述正确的是
A.黑暗条件下,①④减小
B.光照强度低于光补偿点时,①③增大
C.光照强度等于光补偿点时,②③保持不变
D.光照强度等于光饱和点时,②④增大
√
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黑暗条件下,细胞只有呼吸作用,呼吸作用消
耗O2产生的CO2扩散至细胞外,因此①增大、
④减小,A错误;光照强度低于光补偿点时,
光合作用强度小于呼吸作用强度,此时①增大、
③减小,B错误;光照强度等于光补偿点时,
光合作用强度等于呼吸作用强度,②、③保持
不变,C正确;光照强度等于光饱和点时,光
合作用强度大于呼吸作用强度,②减小、④增大,D错误。
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4.(2024·广东七校联考)甲植物和乙植物
的净光合速率随CO2浓度变化的曲线如图
所示。下列叙述正确的是
A.CO2浓度为200 μL·L-1时,限制两种植
物光合速率的主要因素均为光照强度或温
度
B.CO2浓度为400 μL·L-1时,甲、乙植物的总光合速率相等
C.CO2浓度为500 μL·L-1时,甲植物水的光解能力强于乙
D.与甲植物相比,乙植物更适合在高浓度CO2条件下生存
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CO2浓度为200 μL·L-1时,甲植物未达到CO2
饱和点,其光合速率的主要限制因素为CO2
浓度,而乙植物已达到CO2饱和点,其光合
速率的限制因素主要是光照强度或温度等,
A错误;CO2浓度为400 μL·L-1时,甲、乙植
物的净光合速率相等,由曲线与纵轴的交点可知,二者的呼吸速率不相等,故二者的总光合速率不相等,B错误;CO2浓度为500 μL·L-1时,甲植物的总光合速率大于乙,故甲的光反应中水的光解能力强于乙,C正确;图中甲植物CO2饱和点大于乙,且高浓度CO2条件下光合作用速率更高,故甲更适合在高浓度CO2条件下生存,D错误。
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5.(2024·南宁联考)研究发现,
植物在高盐环境中会产生大量
的活性氧,如过氧化氢等。活
性氧会攻击磷脂分子,影响植
物的光合作用。为了研究褪黑
素对盐胁迫下紫花苜蓿光合作
用和生理指标的影响,科研人
员用中苜1号和WL903两种紫花苜蓿为材料,设置了对照组(CK组)、NaCl组(200 mmol/L NaCl+1/2 Hoagland营养液)和MT组(100 μmol/L褪黑素+200 mmol/L NaCl+1/2 Hoagland营养液)进行实验,结果如图所示。
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下列叙述不正确的是
A.CK组需要添加等量的1/2 Hoagland营养液
B.由图可知,盐胁迫能降低紫花苜蓿的光合作用速率
C.在盐胁迫下,WL903具有更强的抗逆性
D.褪黑素能缓解盐胁迫下活性氧对光合作用相关膜结构的损伤
√
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对照组(CK组)的处理是没有盐
胁迫也不加褪黑素,其他条件
不变,故需要添加等量的1/2
Hoagland营养液,A正确;盐
胁迫的环境即只添加NaCl的组,
即NaCl组,与CK组相比,中
苜1号和WL903的净光合速率
均低于CK组,B正确;WL903与中苜1号相比,有盐胁迫时,净光合速率和CAT活性均比中苜1号低,说明WL903抗逆性更弱,C错误;MT组净光合速率和CAT活性均比NaCl组高,说明褪黑素能缓解盐胁迫下活性氧对光合作用相关膜结构的损伤,D正确。
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6.光补偿点是指植物的光合速率与呼吸速率相等时的光照强度。光饱和点是指植物的光合速率达到最大时所需要的最小光照强度。下表为三种植物的光补偿点(单位:μmol·m-2·s-1)和光饱和点(单位:μmol·m-2·s-1),其他环境条件相同且最适宜。下列相关叙述错误的是
A.三种植物中,最适合在较强的光照环境中生长的是植物甲
B.若适当提高温度,则植物丙的光饱和点将变大
C.100 μmol·m-2·s-1的光照强度下,植物乙的有机物积累量比植物甲的多
D.光照强度长期低于光补偿点,不利于植物的正常生长
√
植物种类 植物甲 植物乙 植物丙
光补偿点 140 68 39
光饱和点 1 450 1 260 980
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植物甲的光补偿点和光饱和点都最大,所以三种植物中,最适合在较强的光照环境中生长的是植物甲,A正确;温度已是最适温度,若适当提高温度,则植物丙的光饱和点将变小,B错误;100 μmol·m-2·s-1的光照强度下,植物乙的有机物积累量为正值,而植物甲的为负值,C正确;光照强度长期低于光补偿点,有机物积累量为负值,不利于植物的正常生长,D正确。
植物种类 植物甲 植物乙 植物丙
光补偿点 140 68 39
光饱和点 1 450 1 260 980
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7.(2025·江苏南京模拟)细胞呼吸和光合作用的原理在农业生产中具有广泛的应用。下列有关叙述中,错误的是
A.中耕松土有利于根细胞的有氧呼吸,从而促进根细胞对无机盐的吸收
B.农作物生长发育过程中,及时去掉衰老变黄的叶片有利于有机物的积累
C.合理密植和增施有机肥均有利于提高农作物的光合作用强度
D.温室种植农作物时,为促进光合作用,白天要适时通风,以保证O2供应
√
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中耕松土可以增加土壤中的O2含量,有助于植物根细胞的有氧呼吸,从而促进根细胞对无机盐的吸收,A正确;农作物生长发育过程中,及时去除衰老变黄的叶片(光合速率较低),减少有机物的消耗,有利于有机物的积累,B正确;合理密植和增施有机肥均有利于提高农作物的光合作用强度,C正确;温室种植农作物时,为促进光合作用,白天要适时通风,以保证CO2供应,D错误。
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8.(2024·石家庄期末)下列各图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况,除各图中所示的因素外,其他环境因素均控制在最适范围。下列分析不正确的是
A.图甲中,若温度继续升高,则光合速率可能会降低
B.图乙中,b点的限制因素是CO2浓度,N点的主要限制因素与a、b点的不同
C.图甲中,M点的主要限制因素是温度,图丙中P点的主要限制因素是光照强度
D.图丙中,在相同时间内,d点叶肉细胞中生成C3的速率与c点的相同
√
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图甲中,若温度继续升
高,超过最适温度时,
酶的活性会降低甚至会
失活,则光合速率可能
会降低,A正确;图乙
中,b点的限制因素是
CO2浓度,N点的主要限制因素为光照强度,与a、b点的不同,B正确;图甲中,M点的主要限制因素是温度,图丙中P点的主要限制因素是光照强度,C正确;图丙中,在相同时间内,d点叶肉细胞光合速率比c点的高,生成C3的速率比c点的快,D错误。
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9.(2024·安徽一模)为了探究光照
强度和土壤含水量对密闭容器中某
植株光合速率的影响,研究小组进
行了相关实验,实验处理及其结果
如图所示,其中20%、40%、60%
为土壤含水量,弱、中、强为光照
强度,光合速率的单位为mg
CO2·dm-2·h-1。据图分析,下列叙述正确的是
A.相同土壤含水量下,随着图中光照强度的增加,光合速率随之增强
B.相同光照强度下,随着图中土壤含水量的增加,光合速率随之增强
C.中强度光照和土壤含水量为40%的条件最有利于该植株的生长
D.弱强度光照条件下,土壤含水量不是限制该植株光合作用的环境因素
√
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相同土壤含水量下如20%(或40%、
60%)含水量时,随着图中光照强
度的增加,光合速率先升高后降
低,A错误;相同光照强度下如弱
光照(或中、强光照),随着图中土
壤含水量的增加,光合速率随之增
强,B正确;图中的实验条件中,中
强度光照和土壤含水量为60%的条件最有利于该植株的生长,C错误;弱强度光照条件下,随着土壤含水量的增加,该植株光合作用随之增强,说明弱强度光照条件下,土壤含水量是限制该植株光合作用的环境因素,D错误。
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10.(2025·福建模拟)光合作用是自然界最
重要的化学反应之一,影响光合作用的外
因主要包括温度、CO2浓度和光照强度,
如图是实验人员测得的光吸收对单个叶片
的光合速率的影响。下列相关叙述错误的
是
A.大田作物群体对光能的利用与单个叶
片不同,对应的光极限范围应该更大
B.CO2极限时,限制光合作用增加的因素可能是CO2浓度或温度
C.在光合作用最适温度条件下适当升温,呼吸速率可能增大,补偿点可能左移
D.实际生产中施肥过多或过少都可能影响到光合作用速率
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群体对光能的利用更充分,光饱和点
较单个叶片更大,所以光极限范围会
更大,A正确;CO2极限时,曲线趋
于水平,此时光照强度不再是限制因
素,可能是其他外界因素,如温度和
CO2浓度,B正确;在光合作用最适
温度条件下适当升温,光合速率下降,
呼吸速率可能增大,导致光补偿点右
移,C错误;实际生产中,施肥过多会影响细胞吸水,施肥不足可能影响叶绿素和相关酶的合成,故施肥过多或过少都可能影响到光合作用速率,D正确。
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11.(10分)(10分)(2024·湛江模拟)为探究CO2浓度、补光光质和时间对植物生物量的影响,科学家分别用银杏和番茄进行了如下实验。请回答下列问题:
(1)为探究大气CO2浓度上升对银杏叶片光反应的影响,研究人员将银杏分别置于CO2浓度为700 μmol·mol-1(实验组)和370 μmol·mol-1(对照组)的气室中培养。在第1生长季(0~100天)和第2生长季(360~450天),测定银杏叶片净光合速率和叶绿素含量的变化,分别如图所示。
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①叶绿体中光合色素吸收的光能,一部分将水分解为氧和______ ,后者可与NADP+、电子结合,形成NADPH。
②根据图1和图2的实验结果,在第1生长季中,主要因为 _____________________________,所以实验组净光合速率高于对照组。
③叶绿素含量______(“是”或“不是”)限制第2生长季银杏叶片净光合速率的主要因素,判断依据是_______________________________________
_______________________________________________________________________________。
H+
实验组的CO2浓度高于对照组
不是
第2生长季对照组和实验组的叶绿素含量上升且最终高于第1生长季,但实验组净光合速率低,与对照组的净光合速率差异不明显
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①叶绿体中光合色素吸收的光能,一部分将水分解为氧和H+,后者可与NADP+、电子结合,形成NADPH。②实验的目的是探究大气CO2浓度上升对银杏叶片光反应的影响,实验的自变量是CO2浓度高低和处理时间长短,实验结果显示在第1生长季的前20天,银杏叶片净光合速率增加,叶绿素含量增加,则据此推测,此时导致银杏叶片净光合速率增加的原因是随着生长时间的延长,银杏叶片总叶绿素含量持续升高,进而引起总光合速率上升,同时CO2浓度上升促进了暗反应,进而促进了光合速率的增加,所以实验组净光合速率高于对照组。
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③结合图示可知,第2生长季的叶绿素含量显著高于第1生长季,但实验组净光合速率反而下降,与对照组的净光合速率差异不明显,因此叶绿素含量不是限制第2生长季银杏叶片净光合速率的主要因素。
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(2)为提高温室番茄产量,科研人员研究温室补光情况
对番茄净光合速率Pn的影响,实验结果如图3所示。
注:本实验红蓝复合光是红光与蓝光的比例为7∶3。
为提高温室番茄产量,某研究者据图3的实验结果,认
为“每日补照4 h红蓝复合光”为最佳补光方案,他的
判断依据是____________________________________
____________;
但也有研究者认为该实验方案不完善,原因是_____
______________________________________________
_____________________________________________。
据实验结果可知,该条件下番茄的净光合速率最高
该实
验没有补光时长大于4 h的实验数据;也无法获知红
蓝复合光中两种光的比例是否会对实验造成影响
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为提高温室番茄产量,某研究者据图3的实验结
果,认为“每日补照4 h红蓝复合光”为最佳补
光方案,他的判断依据是据实验结果可知,该条
件下番茄的净光合速率最高;但也有研究者认为
该实验方案不完善,原因是该实验没有补光时长
大于4 h的实验数据;也无法获知红蓝复合光中
两种光的比例是否会对实验造成影响。
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12.(10分)(2025·佛山模拟)植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水膨大时气孔打开,反之关闭。研究者对气孔开闭的条件和机理进行了相关研究。
(1)研究表明可见光会刺激豌豆叶片的气孔开放,在此过程中,淀粉水解为麦芽糖,并进一步转化为苹果酸进入液泡。据此推测:可见光光照导致细胞液渗透压______,促进保卫细胞通过__________吸水,从而促进气孔开度的增加。
增大
渗透作用
光会刺激豌豆叶片的气孔开放,在此过程中,淀粉水解为麦芽糖,并进一步转化为苹果酸进入液泡导致细胞液渗透压增加,保卫细胞通过渗透作用吸水,水分进入细胞,促进气孔开度的增加。
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(2)研究者分别用拟南芥淀粉酶基因BAM1和BAM2的突变体进行实验,通过显微拍照检测保卫细胞叶绿体中淀粉粒面积(用“+”的个数表示面积大小)以及相对气孔开度,结果见下表。
由表中数据可知,________(填“BAM1”或“BAM2”)基因控制的淀粉酶是保卫细胞中催化淀粉水解的主要酶,判断的依据是_______________________________
_____________________________________________________________________________________。
植物
类型 夜晚结束时 光照1 h
淀粉粒面积 相对气孔开度 淀粉粒面积 相对气孔开度
野生型 +++ 63% + 84%
BAM1突变型 +++++ 45% +++++ 45%
BAM2突变型 +++ 61% + 82%
BAM1
与夜晚结束时相比,光照1 h后野生型和BAM2突变体保卫细胞中的淀粉粒面积明显缩小,但BAM1突变体淀粉粒面积基本不变
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图1显示,与夜晚结束时相比,光照1 h后,野生型和BAM2突变体保卫细胞中的淀粉粒面积明显减少,但BAM1突变体的淀粉粒面积基本不变,说明BAM1突变体无法有效的分解淀粉,故推测BAM1基因控制的淀粉酶是保卫细胞中催化淀粉水解的主要酶。
植物
类型 夜晚结束时 光照1 h
淀粉粒面积 相对气孔开度 淀粉粒面积 相对气孔开度
野生型 +++ 63% + 84%
BAM1突变型 +++++ 45% +++++ 45%
BAM2突变型 +++ 61% + 82%
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(3)研究者用蓝光照射拟南芥的野生型和
蓝光受体突变型,检测了保卫细胞淀粉
粒面积,结果如图所示。
请根据实验结果推测,蓝光受体突变型
植株叶肉细胞淀粉合成速率_______(填
“低于”或“高于”)野生型,原因是
_________________________________
________________________________________________________________________________________________________________。
低于
蓝光受体突变型植株无法感受蓝光信
号,保卫细胞内淀粉分解受阻导致植株气孔开度较小,CO2吸收少,蓝光受体突变型叶肉细胞光合速率下降,淀粉合成减少
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分析图2可知,照蓝光1小时后,与
对照组野生型相比,蓝光受体突变
型的保卫细胞中淀粉粒面积较大,
分析其原因除了蓝光受体异常,导
致光反应速率降低之外,还有保卫
细胞内淀粉分解受阻导致气孔开度
较小,CO2吸收少,蓝光受体突变
型叶肉细胞光合速率下降,淀粉合成减少。
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(4)在植物的生长发育过程中,光照的作用有_________________________
____________________________。
为植物光合作用提供光能;作为信号调节植物的生命活动
在植物的生长发育过程中,光照可以为植物光合作用提供光能,也可以作为信号调节植物的生命活动。
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13.(10分)(2025·陕西西安模拟)为探究某植物生长所需的适宜光照,在不同光照条件下,测得该植物叶片的呼吸速率、净光合速率和叶绿素含量如图所示。回答下列问题。
注:自然光下用遮阳网遮光,透过的光占自然光的百分数为透光率(%)。
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(1)图1表明,植物叶片在透光率25%~75%内,呼吸速率随透光率降低而下降,可能的原因是________________________________________________________________________________________。
通过降低叶片呼吸速率以减少自身消耗以确保自身有机物正常积累量,从而保证自身正常生长
图1表明,植物叶片在透光率25%~75%内,呼吸速率随透光率降低而下降,可能的原因是植株在遮光环境下通过降低叶片呼吸速率以减少自身消耗以确保自身有机物正常积累量,从而保证自身正常生长。
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(2)据图可知,在25%透光率下叶片固定二氧化碳的速率是________μmol·m-2·s-1。
7.5
据图可知,在25%透光率下叶片固定二氧化碳的速率是总光合速率=净光合速率+呼吸速率=6+1.5=7.5 μmol·m-2·s-1。
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(3)根据上述结果,初步判断最适合该植株生长的透光率是______,依据是______________________________________________。
75%
此透光率下净光合速率最高,有机物的积累量最多
根据上述结果,初步判断最适合该植株生长的透光率是75%,依据是此透光率下净光合速率最高,有机物的积累量最多。
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(4)图3中50%、75%透光率下植物叶片中叶绿素含量不同,设计实验验证这种差异(简要写出实验思路和预期结果):__________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
实验思路:取等量的50%、75%透光率下植物叶片若干,分为甲、乙两组,分别提取两组叶片中的叶绿素,并比较两组中叶绿素的含量。预期结果:75%透光率组的叶片中叶绿素的含量高于50%透光率组的叶片中叶绿素的含量
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图3中50%、75%透光率下植物叶片中叶绿素
含量不同,设计实验验证这种差异,核心步
骤是能够提取植物叶片中的色素并能比较其
含量的多少,故实验思路为:取等量的50%、
75%透光率下植物叶片若干,分为甲、乙两
组,分别提取两组叶片中的叶绿素,并比较两组中叶绿素的含量。预期结果:75%透光率组的叶片中叶绿素的含量高于50%透光率组的叶片中叶绿素的含量。
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光合作用的影响因素及应用
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