鬼箭锦鸡儿(灌木)和紫羊茅(草本)是高寒草甸系统的常见植物。科研人员分别模拟了温室效应加剧对两种植物各自生长的影响。研究结果见下图。
据图回答:
(1)CO2浓度和温度都会影响光合作用。植物通过光合作用将大气中的CO2转变为有机物,同时将光能转变为有机物中的化学能,体现了植物在生态系统________和________中的重要作用。
(2)本研究中,仅CO2浓度升高对两种植物的影响分别为________________________,仅温度升高对两种植物的影响分别为________________________。
(3)两个实验的C2T2组研究结果表明温室效应加剧对两种植物各自生长的影响不同。科研人员据此推测,在群落水平,温室效应加剧可能会导致生活在同一高寒草甸中的这两种植物比例发生改变。为验证该推测是否成立,应做进一步实验。请给出简单的实验设计思路:_______________________________________。若推测成立,说明温室效应加剧可能影响群落________的速度与方向。
物质循环 能量流动 促进两种植物生长 抑制鬼箭锦鸡儿生,促进紫羊茅生长 将紫羊茅与鬼箭锦鸡儿种在一起,比较温室效应加剧前后相对生物量的变化 演替
【分析】
据图分析,在鬼箭锦鸡儿实验和紫羊茅实验中,无论是在常温还是高温条件下,高CO2浓度组比常态CO2浓度组的相对生物量都高;在鬼箭锦鸡儿实验中,无论是常态CO2浓度还是高CO2浓度条件下,常温组的相对生物量都高于高温组,而在紫羊茅实验中,无论是常态CO2浓度还是高CO2浓度条件下,高温组的相对生物量都高于常温组,据此分析。
【详解】
(1)生态系统的三大功能分别是能量流动、物质循环、信息传递,植物通过光合作用将大气中CO2转变为有机物,同时将光能转变为有机物中的化学能,体现了植物在生态系统的物质循环和能量流动中起重要作用。
(2)据图可知,相同条件下,提高CO2浓度,都可以提高鬼箭锦鸡儿和紫羊茅的相对生物量,故仅CO2浓度的升高,都可以促进两种植物的生长。若仅提高温度,在鬼箭锦鸡儿实验中,相同条件下常温组的相对生物量都高于高温组,而紫羊茅实验中,相同条件下高温组的相对生物量高于常温组,因此,仅提高温度,会抑制鬼箭锦鸡儿的生长,而促进紫羊茅的生长。
(3)根据题意,在群落水平上,温室效应加剧可能导致生活在同一高寒草甸中的鬼箭锦鸡儿和紫羊茅的比例发生变化,即导致群落发生了演替。若要验证该推测,则可将鬼箭锦鸡儿和紫羊茅种植在一起,比较温室效应加剧前后该区域两种植物的相对生物量的变化。若推测成立,说明温室效应加剧可能会对群落演替的速度和方向产生影响。
【点睛】
本题以温室效应为背景,综合考查了实验分析和设计、群落演替、生态系统功能等相关内容,意在考查考生对相关知识的理解和应用能力。
光合作用过程:
1、光合作用的概念:
绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
2、光合作用图解:
3、光合作用的总反应式及各元素去向
(1)光合作用过程图:
氮能够提高光合作用的效率的原因是:氮是许多种酶的组成成分光合作用的场所:光合作用第一个阶段中的化学反应,必须有光才能进行。在类囊体的薄膜上进行;光合作用的第二个阶段中的化学反应,有没有光都可以进行。在叶绿体基质中进行。
(2)玉米是C4植物,其维管束鞘细胞中含有没有基粒的叶绿体,能够进行光合作用的暗反应。C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。
①四碳植物能利用强日光下产生的ATP推动PEP与CO2的结合,提高强光、高温下的光合速率,在干旱时可以部分地收缩气孔孔径,减少蒸腾失水,而光合速率降低的程度就相对较小,从而提高了水分在四碳植物中的利用率。
②二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中;而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内,维管束鞘细胞不含叶绿体。
(3)影响光合作用强度的条件:温度、CO2浓度、光照强度、叶片面积等。
(4)光合细菌:利用光能和二氧化碳维持自养生活的有色细菌。光合细菌(简称PSB)是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物,是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称,是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌,是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。光合细菌广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处,主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。
项目 | 光反应(准备阶段) | 暗反应(完成阶段) |
场所 | 叶绿体的类囊体薄膜上 | 叶绿体的基质中 |
条件 | 光、色素、酶、水、ADP、 Pi |
多种酶、[H]、ATP、CO2、C5 |
物质变化 | ||
能量的变化 | 光能转变成ATP中活跃的化学能 | ATP中活跃的化学能转变成(CH2O)中稳定的化学能 |
相互联系 | 光反应产物[H]、ATP为暗反应提供还原剂和能量;暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料 |
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