Задачи

 

1. Как доказать при помощи крахмальной пробы необходимость наличия света для фотосинтеза?

2. Опишите опыт, который доказывает необходимость наличия углекислого газа для фотосинтеза.

3. При помощи какой химической реакции можно доказать, что хлорофилл является эфиром. Напишите уравнение этой реакции.

4. К спиртовой вытяжке из зеленых листьев добавили несколько капель 20 %-го раствора гидроксида калия, бензин по объему равный объему вытяжки, тщательно перемешали и дали отстояться. Объясните окраску спиртового и бензинового слоев.

5. При помощи какой реакции можно доказать, что в молекуле хлорофилла содержится магний? Напишите уравнение этой реакции.

6. К раствору феофитина добавили несколько кристаллов уксуснокислой меди и нагрели до кипения. Как изменится окраска раствора при этом и почему?

7. На свету у зеленого листа, который находится в атмосфере, лишенной углекислого газа, отмечается флуоресценция, тогда как в присутствии углекислого газа флуоресценция прекращается. Как можно объяснить это явление?

8. Почему очень концентрированные растворы хлорофилла на свету имеют темно-красную окраску?

9. За 30 мин растение, листовая поверхность которого составляет 250 см², поглотило 20 мг СО₂. Рассчитайте интенсивность фотосинтеза.

10. За 40 мин побег с листовой поверхностью 300 см² выделяет 10 мг О₂. Определите интенсивность фотосинтеза.

11. Чему равна интенсивность фотосинтеза, если побег с листовой поверхностью 3 дм² за 45 минут накопил 15 мг сухого вещества.

12. Сколько органического вещества вырабатывает дерево за 15 минут, если известно, что интенсивность фотосинтеза составляет 20 мг СО₂/(дм²час), а поверхность листьев составляет 3 м²?

13. За какое время растение с листовой поверхностью 5 м² и интенсивностью фотосинтеза 15 мг СО₂/(дм²час) накопит 10 г сухого вещества?

14. При интенсивности фотосинтеза 15 мг сухого вещества на 1 дм² в час дерево образовало за 10 часов 20 г сухого вещества. Какую листовую поверхность имеет дерево?

15. Сколько органического вещества вырабатывает дерево за 20 минут, если известно, что интенсивность фотосинтеза составляет 30 мг СО₂/(дм²час), а поверхность листьев составляет 5 м²?

16. Определите интенсивность фотосинтеза по количеству запасенного органического вещества за 3 часа. Площадь листьев 0,7 дм², абсолютная сухая масса листьев до опыта была 0,16 г, после – 0, 32 г.

17. За 30 мин побег с листовой поверхностью 250 см² выделяет 8 мг О₂. Определите интенсивность фотосинтеза и чистую суточную продуктивность.

18. Сколько органического вещества вырабатывает растение за 15 минут, если известно, что интенсивность фотосинтеза составляет 20 мг СО₂/(дм²час), а поверхность листьев составляет 2,5 м²?

19. Рассчитайте суточный прирост растений в весовых единицах (кг/(га´сут)), если количество ассимилированного СО₂ за 1 час равно 40 мг, коэффициент эффективности фотосинтеза – 2,3, а площадь листьев – 1,5 м².

20. Два одинаковых листа выдерживали в течение трех дней в темноте, а затем освещали 2 часа: первый красным, второй – желтым светом одинаковой интенсивности. Объясните, в каком из листьев содержание крахмала будет больше? Почему вы так думаете?

21. Веточку элодеи опустили в воду и освещали сначала красным, а потом синим светом одинаковой интенсивности. В каких лучах будет образовываться больше пузырьков кислорода, почему?

22. Какое биологическое значение имеет красная окраска глубоководных морских водорослей?

23. Компенсационный пункт у теневыносливых растений составляет 0,5 – 1 % от полного действия освещения, а у светолюбивых – 3 – 5 %. Какова причина этих отличий?

24. Профессор Лучко С.П. приводит следующие данные: при слабом освещении (1 % от полного солнечного) листья клена поглотила 0,54 мг СО₂, листья дуба выделили 0,12 мг СО₂ за 1 час на 1 г сырой массы, а у листьев сирени не наблюдалось ни поглощения, ни выделения СО₂. Какие можно сделать выводы на основе этих сведений?

25. Как объяснить хорошее природное возобновление (рост молодых саженцев) под покровом материнского древостоя ели, липы, клена и полную гибель молодняка дуба, березы, сосны?

26. Освещенность составляет 80 % от оптимальной величины для данного растения, а все остальные факторы, которые влияют на фотосинтез, оптимальны. Перечислите факторы, увеличение которых а) вызовет резкое увеличение интенсивности фотосинтеза, б) вызовет наибольшее увеличение интенсивности фотосинтеза, в) не приведет к увеличению интенсивности фотосинтеза.

27. У каких растений нередко летом в полуденные часы наблюдается выделение СО₂ листьями? Какова причина этого явления?

28. Какие соединения, образующиеся в реакциях световой фазы фотосинтеза, используются при фиксации СО₂?

29. Если зеленый лист осветить в отсутствии СО₂, он будет флуоресцировать. Введение СО₂ сразу же ведет к прекращению флуоресценции. Как это можно объяснить?

30. Проследите путь перемещения и метаболические превращения атома водорода молекулы воды, начиная с момента, когда вода в виде дождя попадает в почву, и до тех пор, пока этот атом, заканчивая свой путь, переходит в состав молекулы крахмала в хлоропласте листа.

31. Каким образом совместное взаимодействие электронов и протонов создает условия для синтеза АТФ в процессе фотосинтеза?

32. При каких условиях рибулозадифосфаткарбоксилаза может действовать как рибулозадифосфатоксигеназа? Каков вероятный результат этой реакции?

33. Чем фотосинтез у суккулентных растений отличается от фотосинтеза у мезофитов С₃- и С₄-типов?

34. Максимальный прирост сухой массы из расчета на одно растение составляет 20 г (из расчета на крахмал). Теплота сгорания 1 г крахмала составляет 4,2 ккал. Рассчитайте суточный прирост энергии из расчета на 1 га площади (на 1 га 30 – 40 тыс. растений).

35. Рассчитайте, сколько органических веществ синтезирует растение с площадью листьев 4,4 дм² за 45 мин, если известно, что интенсивность фотосинтеза составляет 30 мг СО₂/(дм²час).

36. Определите интенсивность фотосинтеза по количеству накопленных за 3 часа органических веществ. Площадь листьев 0,7 дм², абсолютно сухая масса листьев до исследования 0,16 г, после – 0,32 г.

37. Рассчитайте величину хозяйственного урожая растений, если известно, что их биологический урожай равен 45 ц/га, а коэффициент хозяйственной годности – 0,80.

38. Рассчитайте чистую продуктивность фотосинтеза, если начальная биомасса растений с 1 м² составляет 42,5 г, а конечная – 412,3 г, время роста растений 10 дней. Площадь листьев растений в начале и в конце исследования равна 1,3 и 8,4 м², соответственно.

39. Определите величину ассимиляционного числа листа, который содержит 4,2 мг хлорофилла и поглощает 120 мг СО₂ за 3 часа.

40. Рассчитайте фотосинтетический потенциал (ФП, в м²/га), если прирост площади листьев за первые сутки составил 3,2, вторые – 3,3, третьи – 3,8, четвертые – 4,2, пятые – 4,9 м² на 1 м² площади посева.

41. Рассчитайте коэффициент трансформации световой энергии в химическую (КПД_ф) с учетом того, что на поглощение 1 молекулы СО₂ потребовалось 8 квантов красного света (1 квант = 40 ккал).

42. Рассчитайте сколько молекул АТФ и NADРH необходимо для восстановления 1 молекулы СО₂ до уровня органических веществ при превращении углерода по пути, характерному для С₃-растений.

43. Оцените активность фотосинтетического аппарата по квантовому выходу (0,03; 0,06; 0,12; 0,25) и квантовому расходу (8, 10, 12, 14, 18, 20, 22) фотосинтеза.

44. Поверхность листьев растений на 1 га составляет 30 тыс. м². Определить накопление органической массы растениями на 1 га в течение светового дня (14 часов), если в течение час образовалось 0,15 мг сухого вещества на 1 м² листовой поверхности, а на дыхание затрачивается 30 % органического вещества.

45. В течение 20 дней листовая поверхность растений увеличилась на 14 м². Рассчитайте чистую продуктивность фотосинтеза, если средняя интенсивность фотосинтеза равнялась 20 мг СО₂/(дм²час), а средняя продолжительность светового дня 13 ч.

46. За 20 мин растение массой 50 г поглотило 30 мг СО₂. Определите интенсивность фотосинтеза и ассимиляционное число, если содержание хлорофилла составляет 4 мг/г.

47. За 20 мин побег, площадь листьев которого равна 240 см², поглотил 16 мг СО₂. Определите интенсивность фотосинтеза брутто, если экономический коэффициент брутто равен 8.

48. Чему равна интенсивность фотосинтеза, если побег с листовой поверхностью 3 м² за 45 минут накопил 15 мг сухого вещества? Какая масса расходовалась на дыхание, если экономический коэффициент фотосинтеза равен 6?

49. В течение часа ветка древесного растения с листовой поверхностью 1,5 м² выделила 0,9 мг О₂ и поглотила 0,8 мг СО₂. Определите фотосинтетический коэффициент.

50. Фотосинтетический коэффициент равен 1,27. В течение часа растение выделило 3 мг О₂. Сколько СО₂ было за это время поглощено растением?

51. Сеянец ясеня в течение дня поглотил 15 мг СО₂. Сколько О₂ выделил за это время сеянец, если фотосинтетический коэффициент равен 1,2? Определите интенсивность фотосинтеза.

52. Ассимиляционное число равно 8,2. Определите интенсивность фотосинтеза (мг СО₂/г ткани), если содержание хлорофилла 4 мг/г ткани.

53. Определить, сколько органического вещества израсходовано в течение августа на образование структурных элементов и отложено в запас растением, имеющим листовую поверхность 15 м², интенсивность фотосинтеза 0,1 мг СО₂/(м²ч). Принять длину светового дня за 14 часов, а расходы на дыхание 40 % от общего количества образованного вещества.

54. Какое количество органического вещества синтезирует растение с площадью листьев 4,4 дм² за 45 мин, если известно, что интенсивность фотосинтеза составляет 30 мг СО₂/(дм²час), а экономический коэффициент фотосинтеза равен 7?

55. Рассчитайте хозяйственный урожай (используемый человеком), если биологический урожай (общая фитомасса) составляет 45 ц/га, а коэффициент хозяйственной годности – 0,8. Каковы потери сухого вещества на дыхание, если экономический коэффициент фотосинтеза равен 10?

56. Рассчитайте суточный прирост растений (кг/(гасутки)), если интенсивность фотосинтеза равна 20 мг СО₂/(дм²час), площадь листьев 1,5 м², а экономический коэффициент фотосинтеза 3,2 (продолжительность светового дня 15 часов).

57. Рассчитайте коэффициент трансформации световой энергии в химическую (КПД_ф), если квантовый расход равен 8 (1 квант = 40 ккал).

58. Рассчитайте количество энергии, которое необходимо использовать растению в виде квантов красного света ( ккал/моль), чтобы образовалось 0,5 моль NADРH. Сколько молекул АТР при этом может образоваться?

59. Рассчитайте, какое количество АТФ и NADРH расходуется при образовании 9 г глюкозы по С₃-пути фотосинтеза.

60. Чему равен квантовый выход, если при поглощении 1,6 эйнштейн (моль) квантов красного света пигментами фотосинтетического аппарата, синтезировалось 0,02 моль C₆H₁₂O₆. Каков будет квантовый расход?

61. Рассчитайте КПД световых реакций фотосинтеза, если при образовании 2 моль NADРH поглощается по 12 эйнштейн (моль) квантов синего и красного света (G_{НАДФН+Н}⁺ = 52,5 ккал/моль; hν_кр = 40 ккал/моль; hν_син = 72 ккал/моль).

62. Рассчитайте КПД темновых реакций фотосинтеза С₄-растений, если при образовании 1 моль глюкозы, расходуется 5 моль АТФ и 2 моль NADРH. Сравните с эффективностью темновых реакций фотосинтеза С₃-растений, с растениями САМ-пути ассимиляции СО₂ (G_NADРH = 52,5 ккал/моль; G_АТФ = 11 ккал/моль).

63. Рассчитайте количество энергии (ккал/моль) в пересчете на АТР, которое необходимо затратить для синтеза 36 г глюкозы в цикле Кальвина.

64. Какое количество энергии (ккал/моль) запасается в 50 г крахмала при n = 1000? Сколько необходимо для этого ассимилировать СО₂ (г) и затратить NADРH и АТФ (моль) в цикле Кальвина?

65. Рассчитайте эффективность световых и темновых реакции С₃-пути фотосинтеза при квантовом выходе равном 0,009, считая что на восстановление СО₂ расходуется 50 % фотохимической энергии.

66. Подсчитайте, какое количество энергии (ккал/моль, кДж) и в каком количестве сухой фитомассы может запастись на 2 га в течение вегетации (90 дней), если теоретически возможный КПД_ф = 5 %, а энергия солнечной радиации 37,810⁹ кДж/(гагод) (1 кг = 17000 кДж).

67. Подсчитайте КПД_ф (среднегодовое количество энергии солнечной радиации составляет 37,810⁹ кДж/(гагод)), если в течение вегетации (90 дней) на 1 га поля образуется 5 кг сухой фитомассы (0,5 – 1 %).