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多角度命题“呼吸速率=光合速率”

2015-04-23张玉明林永祥

求学·理科版 2015年4期
关键词:玻璃罩溶解氧横坐标

张玉明 林永祥

高考试题千变万化,几乎从来没有出现雷同的题目,但是考查的点却屡屡复现。因此,要想提高复习效率,靠题海战术是行不通的,必须要深入了解命题人的命题角度和方式。下面以“呼吸速率=光合速率”为例,从三大角度介绍9种不同的命题方式,以期帮助大家开阔思路,启发思维,达到最佳的复习效果。

一、模式图角度

用模式图直观表示叶绿体吸收的CO2总量等于线粒体放出的CO2总量。

例1 下列四个选项中,能表示呼吸速率与光合速率相等是( )

分析:在不考虑无氧呼吸的情况下,C图中线粒体放出的CO2全部被叶绿体利用,叶绿体也不从外界吸收CO2,说明此时光合速率与呼吸速率相等。A图是光合速率小于呼吸速率;B图是只进行呼吸作用;D图是光合速率大于呼吸速率。

答案:C

例2 如图表示该植物叶肉细胞的部分结构,图中字母代表两种气体的体积,不考虑无氧呼吸,当呼吸速率等于光合速率时,图中字母之间的关系式是 。

分析:在不考虑无氧呼吸的情况下,当呼吸速率等于光合速率时,线粒体放出的CO2全部被叶绿体利用,线粒体不向外界放出的CO2,叶绿体也不从外界吸收CO2,此时h=c,a=0,b=0,同理g=d,f=0,e=0。再考虑到有氧呼吸消耗O2量与产生CO2量相等,光合作用消耗CO2量与放出O2量相等,又有g=h,c=d。

答案:c=d=g=h,a=b=f=e=0

二、曲线图角度

这是最常见的命题角度,将实验测得的数据绘制成曲线,通过分析曲线图上的点、线段、面积来判断“呼吸速率等于光合速率”。通常有以下几种表现方式。

1.两条曲线相交点

例3 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呼吸作用的影响,结果如图所示。图中两曲线的交点表示 。

解析:题干已经明确告诉我们,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呼吸作用的影响,可见图中曲线应分别为净光合作用和呼吸作用。又图中虚线曲线标为“光照下CO2的吸收量”,进一步说明,它是净光合作用曲线,而真光合速率则为图中虚线和实线表示的数值之和。两曲线的交点应表示净光合速率与呼吸速率相等,而真光合速率则为呼吸速率的2倍。

答案:净光合速率等于呼吸速率

2.与横坐标相交点

光合曲线与横坐标的交点可分别表示一种生物或多种生物的“呼吸速率等于光合速率”。

例4 科学家研究小麦20 ℃时光合作用强度与光照强度的关系,得到如图所示曲线。请叙述b点的含义是 。

分析:b点时曲线与横坐标相交,CO2的吸收量和释放量都是0,说明光合速率与呼吸速率相等。

答案:光合作用吸收CO2速率与呼吸作用释放CO2的速率基本相等

例5 下图表示某密闭生态系统中3种生物的二氧化碳释放量(相对量)的曲线图。请据图回答:

(1)a曲线代表的生物可能属于生态系统成分中的 ,c曲线代表的生物可能是 。

(2)从图中可以看出,早晨7时该生态系统所处的状态是 。

分析:图中横坐标代表一天的时间,同时也表示光照强弱的变化。

(1)生态系统的a、c成分不随光照强度的变化而变化,说明它们不是绿色植物,a始终释放CO2,证明其是消费者或分解者,c始终吸收CO2,证明其是生产者中不能进行光合作用但能进行化能合成作用的一类的生物,如硝化细菌。

(2)b曲线随光照强度的变化而变化,说明它们是绿色植物。6点时b曲线与横坐标相交,说明6点时b植物的呼吸速率等于光合速率。7点时b曲线与横坐标下的-1虚线相交,此时此刻整个系统中a释放CO2量是10,b释放CO2量是-1,c释放CO2量是-9,整个系统的CO2总释放量是0,吸收量也是0,说明7点时该生态系统全部生物异化作用释放CO2的速率与生产者同化作用消耗CO2的速率相等。

答案:(1)消费者或分解者 硝化细菌

(2)该生态系统全部生物异化作用释放CO2的速率与生产者同化作用消耗CO2的速率相等

3.曲线顶点或最低点

在光照强度有变化的情况下,密闭容器中CO2的气体浓度不断上升,在某时刻达到顶点后又逐渐下降,该顶点可代表“呼吸速率等于光合速率”。同理,密闭容器中CO2的气体浓度不断下降,在某时刻达到最低点后又逐渐上升,该最低点也可代表“呼吸速率等于光合速率”。

例6 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。用CO2浓度测定仪测得该玻璃罩内CO2浓度的变化情况,绘制成如图所示的曲线,据图回答:D、H点时植物的生理状态是 。

分析:D点时,也就是早晨6点时,玻璃罩内CO2浓度达到最高值,6点之前CO2浓度是上升的,说明呼吸速率大于光合速率;6点之后CO2浓度却是下降的,说明光合速率大于呼吸速率,则6点时该植物的呼吸速率正好等于光合速率。H点同理。

答案:植物呼吸作用释放CO2的速率与光合作用消耗CO2的速率相等

4.某区段曲线恒定不变

光照强度恒定不变时,密闭容器中的气体CO2含量不断下降,当降到一定值后,便保持恒定不再变化,此时状态代表“呼吸速率等于光合速率”。

例7 将长势相同、数量相等的甲、乙两个品种的大豆幼苗分别置于两个相同的密闭透明玻璃罩内,在光照、温度等相同且适宜的条件下培养,定时测定玻璃罩内的CO2含量,结果如图。据图回答:30~45 min期间两个玻璃罩内CO2含量相对稳定的原因是 。

分析:由曲线图看出,实验开始阶段容器内的CO2气体量在不断下降,30~45 min期间两个玻璃罩内CO2含量相对稳定,既不上升也不下降,说明其中的大豆幼苗此时既不向玻璃罩内释放CO2,也不从玻璃罩内吸收CO2,则光合速率与呼吸速率相等。

答案:此时植物呼吸作用释放CO2的速率与光合作用消耗CO2的速率相等

三、数据表格角度

将实验测得的数据以表格的形式展示出来,通过分析表中某特定数值,确定某时刻“呼吸速率等于光合速率”。

例8 将一新鲜叶片放在特殊的装置内给予不同强度的光照(其他条件保持不变),测得氧气释放速率如下表所示:

光照强度(klx) 0 2 4 6 8 10 12 14

O2(μL/cm2叶面·min) -0.2 0 0.2 0.4 0.8 1.2 1.2 1.2

请分析光照强度为2 klx时该植物的生理特点: 。

分析:光照强度为2 klx时测得的数据是0,表示该植物既不释放O2也不吸收O2,则光合速率与呼吸速率相等。

答案:光合作用释放O2速率与呼吸作用吸收O2的速率基本相等

例9 从瘦西湖的某一深度取得一桶水样,分装于六对黑白瓶中,剩余的水样测得原初溶解氧的含量为10 mg/L,白瓶为透明玻璃瓶,黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种光照强度下24小时后,实测获得六对黑白瓶中的溶解氧的含量,记录数据如下:

光照强度(klx) 0 a b c d e

白瓶溶解氧mg/L 4 10 16 24 30 30

黑瓶溶解氧mg/L 4 4 4 4 4 4

(1)黑瓶中溶解氧的含量降低为4 mg/L的原因是

(2)当水层光照强度为a时,白瓶中的氧含量不变的原因是 。

解析:(1)六对黑白瓶中水样的原初溶解氧含量为10 mg/L,24小时后黑瓶中的氧含量降至4 mg/L,减少量为6 mg/L,为水中微生物的呼吸消耗。

(2)水层光照强度为a时,白瓶中的氧含量为10 mg/L,与原初溶解氧含量相等,说明瓶中光合作用产生的氧气量等于瓶中呼吸作用消耗的氧气量。

答案:(1)黑瓶中生物呼吸消耗氧气,没有光照,植物不能进行光合作用

(2)瓶中生物24小时呼吸消耗氧气量与光合作用产生氧气量相等

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