Question

为探究CO₂浓度对菠菜光合作用的影响，设计实验步骤如下：①取新鲜的菠菜叶，用直径为0.5cm的打孔器打出若干叶圆片（避开大叶脉）；②使用注射器抽出叶圆片中的气体，将叶圆片放入盛有蒸馏水的烧杯（叶圆片沉入水底），遮光；③设置5组，向各组烧杯中分别加入蒸馏水、质量浓度为0.5%、1%、1.5%、2%的NaHCO₃（注： NaHCO₃溶液为光合作用提供原料，且浓度变化对溶液pH的影响忽略不计），再向各组烧杯中放入20片叶圆片置于20℃和相同的光强度下，在实验进行2min和4min时记录上浮叶圆片的数量。每组实验重复3次，记录数据，求平均值（取整数）。实验结果如下表所示，请分析回答下列有关问题：

不同NaHCO₃浓度下菠菜叶圆片上浮的数量

时间	上浮的叶圆片数量（片）
蒸馏水	0.5% NaHCO3	1% NaHCO3	1.5% NaHCO3	2% NaHCO3
2min	0	7	11	10	4
4min	0	15	16	13	7

（1）进行本实验时，选用菠菜效果较好，原因是_______________________。打孔器打出叶圆片时，需避开大叶脉，原因是_______________________。

（2）叶片上浮的原因是光合作用产生了_______，该物质产生后的转移途径是___________________。

（3）在蒸馏水中，叶圆片一直未上浮，原因是：______________________；当NaHCO₃浓度较高时，反而减弱光合强度，请解释这一现象。________________

（4）某同学发现种植在公路边的菠菜因叶片上沉积粉尘而生长缓慢。从光合作用的角度分析，这是因为_____________________________。

（5）图中，将某一植株上对称叶片的一部分（U）遮光，另一部分（V）不遮光，并设法使两部分之间的物质不发生转移。用适宜光照照射6h后，在U和V的对应部位截取等面积的叶片，烘干称重，分别为M_U和M_V（单位：mg）。则该植物细胞总光合作用速率为_____________ mg/h/单位面积。

Answer

菠菜叶肉肥厚，细胞排列疏松，容易抽出叶片中的气体；且叶片较大，方便制作叶圆片 叶脉中基本无色素 O2 从叶绿体向线粒体和细胞外转移 叶圆片光合作用强度小于或等于呼吸作用强度 浓度过高会抑制细胞呼吸，进而影响光合作用 粉尘会降低叶片对光的吸收，并堵塞气孔使CO2的吸收减少，从而减少（CH2O）的生成 （MV-MU）/6

【解析】

影响光合作用的环境因素主要有光照强度、温度和二氧化碳浓度等。根据题意可知，该实验的自变量是 NaHCO3浓度和时间，因变量是叶圆片上浮的数量。据此分析作答。

（1）进行本实验时，选用菠菜效果较好，原因是菠菜叶肉肥厚，细胞排列疏松，容易抽出叶片中的气体；且叶片较大，方便制作叶圆片。打孔器打出叶圆片时，需避开大叶脉，原因是叶脉中基本无色素。
（2）叶片上浮，原因是光合作用产生了氧气，从叶绿体向线粒体和细胞外转移。
（3）在蒸馏水中，叶圆片一直未上浮，原因是CO2浓度低，叶圆片光合作用强度小于或等于呼吸作用强度；当NaHCO3浓度较高时，CO2浓度高，抑制细胞呼吸，进而影响光合作用。
（4）粉尘会降低叶片对光的吸收，并堵塞气孔使CO2的吸收减少，从而减少（CH2O）的生成 ，所以叶片上沉积粉尘而生长缓慢。
（5）设U和V的对应部位截取等面积的叶片没有处理前干重为m，呼吸作用的强度是（m-MU）÷6，净光合作用强度是（MV-m）÷6，该植物细胞实际光合作用速率为（m-MU）÷6+（MV-m）÷6=（MV-MU）/6mg/h。