Question

【題目】CO2濃度增加會對植物光合作用速率產(chǎn)生影響。研究人員以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作為實(shí)驗(yàn)材料，分別進(jìn)行三種不同實(shí)驗(yàn)處理，甲組提供大氣CO2濃度(375molmol-1)，乙組提供CO2濃度倍增環(huán)境(750 molmol-1)，丙組先在CO2濃度倍增的環(huán)境中培養(yǎng)60d，測定前一周恢復(fù)為大氣CO2濃度。整個生長過程保證充足的水分供應(yīng)，選擇晴天上午測定各組的光合作用速率。結(jié)果如圖所示。回答下列問題。

（1）CO2濃度增加，作物光合作用速率發(fā)生的變化是___。因?yàn)?/span>CO2參與光合作用____，在光照充足的情況下，CO2增加，其單位時間內(nèi)與五碳化合物結(jié)合形成的_______碳化合物也會增加，形成的葡萄糖也增加。

（2）在CO2濃度倍增時，光合作用速率并未倍增，此時限制光合作用速率增加的因素可能是____。

（3）丙組的光合作用速率比甲組_____。請推測可能是因?yàn)樽魑镩L期處于高濃度CO2環(huán)境而降低了_____。

（4）有人認(rèn)為:化石燃料開采和使用能升高大氣CO2濃度，這有利于提高作物光合作用速率，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是有好處的。對此觀點(diǎn)請你作簡要評述_____。

Answer 1

【答案】隨著C02濃度增加，作物光合作用速率隨之提高 暗反應(yīng) 三 NADPH和ATP的供應(yīng)限制；固定C02酶活性不夠高；C5的再生速率不足、有機(jī)物在葉綠體中積累較多等，都是限制因素。（答出一點(diǎn)即可） 低 固定C02酶的含量或活性 提示:回答本題的關(guān)鍵是摒棄簡單的線性思維方式，要從生命活動的復(fù)雜性角度去回答。首先，不能只從光合作用效率可能提高的角度來看待溫室效應(yīng)，而必須全面分析溫室效應(yīng)可能產(chǎn)生的環(huán)境問題。其次，僅從大氣中CO2比例增加是否提高光合作用速率的角度看，也不能以線性思維來看待。植物光合作用受到溫度、水分等外部因素的影響，也受到內(nèi)部的酶的活性等因素的影響。長期高CO2濃度可能使某些活性降低、高溫也可能引起植物其他的變化、如色素降低；同時溫室效應(yīng)導(dǎo)致氣溫升高、引起蒸發(fā)率升高而影響水分供應(yīng)，高溫環(huán)境增強(qiáng)呼吸作用消耗的有機(jī)物也增多。因此，溫室效應(yīng)不一定會提高作物產(chǎn)量。

【解析】

題圖甲組和乙組之間進(jìn)行比較可知，CO2濃度升高有利于光合作用，甲組和丙組比較可知，作物長期處于高CO2濃度條件下有可能會使固定CO2的酶的活性降低或者是數(shù)量減少，進(jìn)而表現(xiàn)光合速率降低的現(xiàn)象。

（1）CO2是光合作用（暗反應(yīng)階段）的原料，在光照充足的情況下，在一定范圍內(nèi)CO2濃度越高，其單位時間內(nèi)與五碳化合物結(jié)合形成的三碳化合物也會增加，暗反應(yīng)速度加快，光合作用速率也加快。
（2）光合作用光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和[H]，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi；當(dāng)CO2濃度倍增時，光合作用的限制因素，可能是光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的ATP和[H]不足，或者暗反應(yīng)中固定CO2的酶活性低（或數(shù)量不足），從而影響CO2的固定，進(jìn)而影響了光合速率。
（3）由圖一可以看出，丙組的光合作用速率比甲組低，推測可能是作物長期處于高CO2濃度環(huán)境引起固定CO2的酶的活性降低，并非由氣孔導(dǎo)度的降低引起的。
（4）此觀點(diǎn)不合理。首先，不能只從光合作用效率可能提高的角度來看待溫室效應(yīng)，大氣CO2濃度升高后造成溫室效應(yīng)，會導(dǎo)致大氣溫度升高、冰川融化、海平面上升等環(huán)境問題。其次，影響光合作用的因素不只是CO2濃度，還有光照強(qiáng)度、溫度、水分和酶活性等其他因素。大氣CO2濃度升高及溫度升高，可能使某些酶的含量和活性降低；高溫會引起蒸騰作用增強(qiáng)從而影響水分供應(yīng)，還會引起細(xì)胞呼吸增強(qiáng)而消耗更多的有機(jī)物。因此溫室效應(yīng)不一定能提高作物的產(chǎn)量。（回答該問題注意全面分析。）