Question

5．互花米草是一种滩涂草本盐沼植物，对水淹的生态环境有很强适应能力，曾被称为“保滩护堤、促淤造陆的最佳植物”?某科研小组以“探究互花米草体内自由水与结合水的比值和潮汐水淹时间的关系”为课题，设计了如下实验：
Ⅰ．实验思路：
（1）选取同一海滩的互花米草幼苗分别栽种于多个沙盆中?
（2）将长势相同生长良好的互花米草幼苗平均分成5组，分别每天以0h、3h、6h、12h和24h进行水淹处理?
（3）在处理50d后，采集整株植株并测定自由水与结合水含量，其比值如曲线所示．

Ⅱ．分析实验过程及实验结果，回答以下问题：
（1）在该实验中，水淹处理的时间长短是自变量，自由水与结合水的含量是因变量．
（2）自由水与结合水的比值和植物的代谢能力及抗逆性有着密切的关系?根据实验结果可知，互花米草在水淹时间为3h/d的环境下，抗逆性最强；在水淹时间为0h/d的环境下，代谢活动最旺盛?
（3）在实验结束时水淹时间为24h/d的实验组互花米草长势最差，甚至死亡，主要原因是长期水淹导致互花米草进行无氧呼吸所致?
（4）该实验小组同时测定K⁺吸收速率与水淹时间的关系，如曲线乙所示?由图可知，互花米草吸收K⁺的方式是主动运输?

Answer 1

分析 实验设计要遵循单一变量原则、对照原则、无关变量相同且适宜原则，本实验自变量是水淹时间，自由水与结合水的含量是因变量．为了能最大程度地模拟互花米草水淹的生态环境，在进行水淹处理时，实验用水应为海水，来源于互花米草采样地点自由水与结合水的比值和植物的代谢能力及抗逆性有着密切的关系．根据实验结果可知，互花米草在水淹时间为3h/d的环境下，抗逆性最强；在水淹时间为0h/d的环境下，代谢活动最旺盛．对钾离子的吸收是主动运输过程，需消耗细胞内能量，而水淹导致氧供给不足，导致能量供应减少．无氧呼吸产生酒精引起酒精中毒．

解答 解：Ⅰ（1）将长势相同生长良好的互花米草幼苗平均分成5组，分别每天以0 h、3 h、6 h、12 h和24h进行水淹处理，进行相互对照．
（2）在处理50d后，采集整株植株并测定其自由水与结合水的含量，计算自由水与结合水的比值．如曲线甲所示．
Ⅱ（1）由题干信息“探究互花米草体内自由水与结合水的比值和潮汐水淹时间的关系”知水淹时间为该实验的自变量，是影响结果的条件．
（2）自由水与结合水的比值越小，植物的代谢活动越弱，抗逆性越强，结合坐标曲线甲水淹时间为3h/d时，抗逆性最强，水淹时间为0h/d时，代谢活动最旺盛．
（3）由于此植物长期处于水淹环境，根系细胞进行无氧呼吸供能过少，代谢产物酒精毒害细胞，导致该植物长势变差． 
（4）读坐标曲线知处理时间越长，该植物的代谢强度越弱，供能越少，植物吸收K+的速率越低，即吸收K+时需消耗能量，为主动运输． 
故答案为：
Ⅰ．（2）5     
 （3）自由水与结合水
Ⅱ．（1）水淹处理的时间长短         
（2）3    0
（3）无氧
（4）主动运输

点评 本题考查对照实验的设计、无氧呼吸和主动运输的相关知识，意在考查学生验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理．