题干
植物光合作用的检测与定量有助于准确评估生态系统的固碳效应。植物叶绿素吸收阳光后可释放出能量较低的光(日光诱导叶绿素荧光,SIF),在一定条件下其强度与净光合作用速率(An)成正比,可用于估算生态系统生产力。研究者分析了两种植物SIF对光照强度(PAR)的响应,以及气温对An-SIF关系的影响(下图)。回答下列问题。 (1)叶绿体中SIF发生的具体部位是__________,发生在光合作用的__________阶段。 (2)若以气温25℃时植物A的数据建立An-SIF模型,则高温胁迫下植物A的An被__________(填“高”或“低”)估;当时,若将该模型用于植物,则An被__________(填“高”或“低”)估。 (3)据本研究结果,应用SIF估算生态系统生产力需考虑的影响因素有:、、。 (4)叶片胞间浓度是分析光合作用常用的参数。某同学拟以植物B为材料,探究温度(、和)对的影响。 ①除测定外,该同学还应测定和(记为)。 ②在PAR为的条件下,温度从提高到和,若无显著变化,则的可能变化趋势是__________,原因是__________。
答案
(1) (2) ①. 高 ②. 低 (3) ①. 光照强度(PAR) ②. 气温 ③. 植物种类 (4) ①. 气孔导度 ②. 逐渐升高 ③. X(气孔导度)无显著变化意味着CO₂进入叶肉细胞的量没有明显改变,但温度升高后植物净光合速率An下降,叶肉细胞固定利用的CO₂减少,因此胞间积累的CO₂浓度Ci升高
解析
根据题意可知植物叶绿素吸收阳光后可释放出能量较低的光(SIF),叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上,因此叶绿体中SIF发生的具体部位是类囊体薄膜。吸收光能后释放荧光的过程属于光合作用的光反应阶段。 从植物A的An-SIF曲线可知:相同SIF下,35℃高温胁迫时的An低于25℃的An,即高温条件下An较低,所以若用25℃的模型通过SIF反推An,得到的数值会比实际高温下的真实An大,因此An被高估;从左侧SIF-PAR图可知PAR>500时,相同光照下植物B的SIF比植物A更高,若用植物A的25℃An-SIF模型,通过偏小的SIF反推得到的An会比植物B的真实An小,因此An被低估。 结合题干中3个坐标图显示的实验变量可知:SIF受光照强度PAR影响、净光合作用速率(An)气温、植物种类(A和B)的影响,因此应用SIF估算生态系统生产力时需考虑的影响这三类因素。 ① 胞间CO₂浓度Ci同时受两个因素影响:气孔从外界向胞间输入CO₂的能力、叶肉细胞光合作用消耗CO₂的速率,因此除了测定净光合速率An,还需要测定气孔导度来分析Ci的变化原因。 ② 当气孔导度X无显著变化时,CO₂的输入量没有明显改变,但温度升高到35℃时植物B的An下降,叶肉细胞消耗固定的CO₂减少,多余的CO₂在胞间积累,因此Ci随温度升高逐渐上升。