Question

【題目】溫室效應(yīng)是全球環(huán)境變化研究的熱點問題之一。據(jù)預(yù)計，大氣中CO2濃度到下世紀中后期將是現(xiàn)在的兩倍。研究人員對玉米和大豆所處環(huán)境的CO2濃度分別進行如下控制：甲組為大氣CO2濃度（375μmolmol-1）、乙組模擬倍增的CO2濃度（750μmolmol-1）、丙組是倍增后恢復(fù)到大氣CO2濃度（先在倍增CO2濃度下生活60天，再轉(zhuǎn)入大氣CO2濃度下生活），兩種作物的三種處理均設(shè)置重復(fù)組，測得實驗結(jié)果如下表。請分析回答：

項目	甲組		乙組		丙組
	玉米	大豆	玉米	大豆	玉米	大豆
凈光合速率（μmol·m-2·s-1）	29.88	21.24	30.95	33.79	25.33	18.24
蒸騰速率（mmol·m-2·s-1）	3.18	6.01	1.69	5.90	3.18	6.01
水分利用效率（mmol·mol-1）	9.40	3.53	18.31	5.73	7.97	3.03

注：水分利用效率=凈光合速率／蒸騰速率

（1）實驗中設(shè)置重復(fù)組的目的是________。

（2）植物葉肉細胞中能夠消耗水并伴隨ATP生成的部位是________（填細胞結(jié)構(gòu)）。

（3）CO2濃度倍增條件下，玉米和大豆的凈光合速率均升高，可能的原因是________。

但是CO2濃度倍增時，光合速率并未倍增，此時限制光合速率增加的因素可能是________（寫出兩點即可）。

（4）凈光合速率提高和蒸騰速率降低均會使水分利用效率升高，根據(jù)表中甲、乙兩組數(shù)據(jù)分析，玉米和大豆對水分利用效率升高的原因分別是____。

（5）有人認為：化石燃料使用能升高大氣CO2濃度，有利于提高農(nóng)作物光合速率，對農(nóng)業(yè)增產(chǎn)有利，因此沒有必要限制化石燃料的使用。請你對此觀點做出簡要評述。____

Answer 1

【答案】減少實驗誤差，避免偶然性的發(fā)生 類囊體薄膜、線粒體基質(zhì) CO2 濃度升高使暗反應(yīng)中 CO2的固定增強，C3的還原增強 NADPH和ATP的供應(yīng)限制，固定CO2的酶活性不夠高，C5的再生速率不足，有機物在葉綠體中積累較多……（寫出兩點即可） 玉米主要通過降低蒸騰速率來提高水分利用效率，大豆主要通過提高凈光合速率來提高水分利用效率 此觀點不合理。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從而影響水分供應(yīng)，還會引起細胞呼吸增強而消耗更多的有機物。因此溫室效應(yīng)不一定提高作物的產(chǎn)量。（其他合理回答也給分）

【解析】

本實驗是研究人員對玉米和大豆所處環(huán)境的CO2濃度，故實驗的自變量是植物的種類及CO2濃度，因變量（觀測指標）為凈光合速率、蒸騰速率和水分利用效率。

（1）為減少實驗誤差，避免偶然性的發(fā)生，實驗中需要設(shè)置重復(fù)組求平均值；

（2）在葉綠體的類囊體薄膜上進行的光反應(yīng)階段能夠進行水的光解，并伴隨ATP生成；此外在線粒體基質(zhì)中進行的有氧呼吸的第二階段，其過程是丙酮酸與水一起被徹底分解生成CO2和[H]，釋放少量的能量，產(chǎn)生少量的ATP；

（3）在CO2濃度倍增條件下，因CO2 濃度升高，使暗反應(yīng)中的CO2固定過程增強，產(chǎn)生的C3增加，進而引起 C3 的還原增強，所以玉米和大豆的凈光合速率均升高；CO2濃度倍增時，光合速率并未倍增，此時限制光合速率增加的因素可能是NADPH和ATP的供應(yīng)限制，固定CO2的酶活性不夠高，C5的再生速率不足，有機物在葉綠體中積累較多等；

（4）表中信息顯示：無論是大氣CO2濃度條件下，還是CO2濃度倍增條件下，玉米的蒸騰速率均低于大豆，說明玉米主要通過降低蒸騰速率來提高水分利用效率。但對于大豆而言，大氣CO2濃度條件下的凈光合速率低于玉米，而CO2濃度倍增條件下的凈光合速率卻高于玉米，說明大豆主要通過提高凈光合速率來提高水分利用效率；

（5）此觀點不合理。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從而影響水分供應(yīng)，還會引起細胞呼吸增強而消耗更多的有機物。因此溫室效應(yīng)不一定提高作物的產(chǎn)量。