BÀI 4 QUANG HỢP Ở THỰC VẬT

MỞ ĐẦU

CH. Nguồn thức ăn và nguồn oxygen góp phần duy trì sự sống trên Trái Đất bắt nguồn từ đâu?

Đáp án chuẩn:

Hầu hết oxy trên Trái Đất được tạo ra từ biển thông qua tảo xanh và vi khuẩn lam (70%), còn lại (30%) được tạo ra từ thực vật trên cạn.

I. KHÁI QUÁT VỀ QUANG HỢP

DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM

CH. Nguyên liệu, năng lượng được sử dụng trong quang hợp có nguồn gốc từ đâu? Sản phẩm của quang hợp là gì và chúng có vai trò như thế nào đối với sinh giới?

Đáp án chuẩn:

Quang hợp là quá trình sinh học quan trọng:

- Sử dụng nguồn ánh sáng mặt trời làm nguyên liệu và năng lượng.

- Sản phẩm là C6H12O6 (đường) và giải phóng O2.

- Vai trò đối với sinh giới:

  + Cung cấp chất hữu cơ đa dạng cho sinh vật.

  + Cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp, y dược.

  + Đóng vai trò quan trọng trong năng lượng của con người.

  + Đảm bảo cân bằng O2/CO2 trong khí quyển.

CH. Hệ sắc tố ỏ cây xanh được chia làm mấy nhóm? Cho biết vai trò của các nhóm sắc tố này trong quang hợp.

Đáp án chuẩn:

Hệ sắc tố quang hợp ở cây xanh gồm diệp lục và carotenoid:

- Diệp lục: Tạo màu xanh của lá và các bộ phận cây khác. Diệp lục a là loại chủ đạo, hấp thụ ánh sáng đỏ và xanh tím, có vai trò quan trọng trong quang hợp.

- Carotenoid: Tạo màu vàng, đỏ, cam ở lá, hoa, quả như gấc, xoài, cà rốt. Bao gồm xanthophyll (có oxy) và carotene (không oxy), với carotene là tiền chất của vitamin A.

- Vai trò: Hấp thụ và chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học.

CH. Một số loài thực vật có lá màu đỏ thực hiện quang hợp được không? Vì sao?

Đáp án chuẩn:

Một số loài thực vật có lá màu đỏ vẫn có thể thực hiện quang hợp được. Bởi vì:

- Trong cây có nhiều loại sắc tố, có cả diệp lục và các loại carotenoid, tuy nhiên loại sắc tốc nào chiếm ưu thế hơn thì cây sẽ biểu hiện màu sắc theo loại sắc tố đó.

- Cây có lá đỏ vẫn có nhóm sắc tố diệp lục nhưng bị che khuất bởi màu đỏ của nhóm dịch bào. Vì vậy, những cây có màu đỏ vẫn tiến hành quang hợp bình thường, tuy nhiên cường độ quang hợp không cao.

II. QUÁ TRÌNH QUANG HỢP Ở THỰC VẬT

DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM

CH. Quá trình quang hợp gồm những pha nào? Nguyên liệu và sản phẩm của mỗi pha là gì?

Đáp án chuẩn:

CH. Tại sao lại gọi là thực vật C₃, thực vật C₄ và thực vật CAM? Ba nhóm thực vật này có quá trình quang hợp thích nghi với điều kiện sống như thế nào?

Đáp án chuẩn:

Thực vật được phân thành các nhóm C3, C4 và CAM vì:

- Thực vật C3 sản xuất hợp chất đầu tiên có 3 carbon (3-Phosphoglyceric acid).

- Thực vật C4 sản xuất hợp chất đầu tiên có 4 carbon (Oxaloacetic acid - OAA).

- Thực vật CAM cố định CO2 bằng con đường CAM vào ban đêm để tiết kiệm nước.

Ba nhóm thực vật này có quá trình quang hợp thích nghi với điều kiện sống như sau:

- Nhóm C3 quang hợp trong điều kiện ánh sáng, nhiệt độ và nồng độ O2 bình thường. Thích hợp với vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới.

- Nhóm C4 thích hợp với điều kiện có nồng độ CO2 thấp. Chúng cố định CO2 hai lần để tối ưu hóa quá trình quang hợp, phù hợp với môi trường sa mạc và bán sa mạc.

- Nhóm CAM thích hợp với môi trường thiếu nước trầm trọng. Chúng đóng khí khổng ban ngày và cố định CO2 vào ban đêm để giảm thiểu mất nước, thích hợp với môi trường khắc nghiệt như sa mạc.

III. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ NGOẠI CẢNH ĐẾN QUANG HỢP

DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM

CH. Những yếu tố ngoại cảnh nào ảnh hưởng đến cường độ quang hợp? Giải thích cơ sở khoa học.

Đáp án chuẩn:

Các yếu tố ảnh hưởng đến quang hợp ở thực vật gồm ánh sáng, khí CO2 và nhiệt độ. Nước và chất khoáng cũng đóng vai trò quan trọng.

1. Ánh sáng:

- Cường độ ánh sáng: Điểm bù ánh sáng là khi cường độ quang hợp bằng cường độ hô hấp; điểm bão hoà ánh sáng là khi cường độ quang hợp đạt cao nhất.

- Thành phần ánh sáng: Bao gồm các bước sóng từ 400 - 700 nm, trong đó mắt người nhìn thấy được 6 tia sáng (tím, xanh, lục, vàng, da cam, đỏ). Thành phần ánh sáng thay đổi trong ngày, ảnh hưởng đến cường độ quang hợp.

2. Khí CO2:

- Nồng độ CO2: Tác động thuận lợi đến cường độ quang hợp. Điểm bù CO2 là nồng độ tối thiểu mà cường độ quang hợp bằng cường độ hô hấp, có sự thay đổi theo loại cây. Điểm bão hoà CO2 là nơi mà tăng nồng độ CO2 không tăng cường độ quang hợp nữa.

3. Nhiệt độ:

- Sự phụ thuộc giữa nhiệt độ và quang hợp: Cường độ quang hợp tăng nhanh khi nhiệt độ tăng lên, thường đạt cực đại ở nhiệt độ tối ưu, sau đó giảm dần.

Ngoài ra, nước và chất khoáng cũng đóng vai trò quan trọng trong quang hợp của thực vật.

CH. Tại sao trong sản xuất nông nghiệp, muốn cây sinh trưởng, phát triển tốt và cho năng suất cao thì không nên trồng với mật độ quá dày?

Đáp án chuẩn:

Không nên trồng cây quá sát nhau trong sản xuất nông nghiệp vì:

1. Cạnh tranh tài nguyên: Cây cạnh tranh về ánh sáng, không khí, nước và dinh dưỡng, dẫn đến suy giảm sinh trưởng và sản lượng.

2. Bệnh và sâu bọ: Dễ lan truyền bệnh và sâu bọ trong môi trường ẩm ướt và thiếu thông thoáng.

3. Khó điều tiết môi trường: Tạo môi trường ẩm mốc, dễ gây ra các vấn đề bệnh hại.

Cần duy trì mật độ trồng vừa phải để đảm bảo hiệu quả sinh học và giảm chi phí chăm sóc.

IV. QUANG HỢP VÀ NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG

DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM

CH.Tại sao quang hợp quyết định năng suất cây trồng?

Đáp án chuẩn:

Khi phân tích thành phần hoá học của các sản phẩm nông nghiệp, quang hợp tạo ra khoảng 90-95% tổng số chất khô của thực vật. Do đó, quang hợp là yếu tố chủ yếu quyết định năng suất cây trồng, trong khi 5-10% còn lại do dinh dưỡng khoáng quyết định.

CH. Các biện pháp kĩ thuật nào có thể tác động tới quang hợp nhằm nâng cao năng suất cây trồng? Phân tích tác dụng của mỗi biện pháp.

Đáp án chuẩn:

a) Biện pháp kĩ thuật nông học:

- Bón phân hợp lí để thúc đẩy vận chuyển sản phẩm đồng hóa và tăng năng suất cây trồng. Phân bón, đặc biệt là đạm, ảnh hưởng đến sự phát triển bộ lá và diện tích lá của cây, từ đó nâng cao hiệu suất quang hợp.

- Cung cấp nước đầy đủ để đảm bảo sự vận chuyển vật chất trong cây, đặc biệt là trong giai đoạn sinh sản.

- Gieo trồng đúng thời vụ để tối ưu hóa điều kiện thời tiết và tăng cường sinh trưởng cây.

- Chọn giống cây có diện tích lá lớn, khả năng quang hợp và năng suất cao, kết hợp với các biện pháp phòng trừ sâu bệnh.

b) Công nghệ nâng cao năng suất cây trồng:

- Sử dụng đèn LED trong canh tác rau trong phòng hoặc nhà kính là mô hình hiện đại, giúp tiết kiệm không gian, rút ngắn thời gian sinh trưởng và khắc phục các điều kiện môi trường không thuận lợi. Điều này đồng thời tăng năng suất và giá trị kinh tế của cây trồng.

CH. Công nghệ trồng cây không cần ánh sáng mặt trời là gì? Hãy kể tên một số loại cây trồng được áp dụng công nghệ này.

Đáp án chuẩn:

1. Sử dụng đèn LED thay thế ánh sáng mặt trời là công nghệ mới giúp con người có thể chủ động tạo nguồn ánh sáng phù hợp với quá trình quang hợp của từng loại cây trồng.

2. Các loại cây trồng phù hợp với công nghệ đèn LED bao gồm:

   - Rau: Xà lách, củ cải, ớt, cải xoăn, cà rốt, hành tây, cà chua, đậu bụi.

   - Thảo mộc: Rau mùi, húng quế, rau mùi tây, oregano, hoa oải hương, hương thảo.

   - Hoa: Hoa phong lữ, cây dã yên thảo, hoa hồng, alyssum, hoa cúc.

   - Trái cây: Cam quýt, dâu tây, việt quất, táo.

   - Cây trồng trong nhà: Cây nhôm, dương xỉ măng tây, hoa lan, cây nhện.

   - Các loài xương rồng: Ngọc bích, lô hội, gấu trúc, ngựa vằn.

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG

CH.Tại sao các cây xương rồng, thuốc bỏng, ... thường sinh trưởng và phát triển chậm hơn so với các cây thuộc nhóm thực vật C₃, C₄?

Đáp án chuẩn:

Cây xương rồng và các loài thuộc nhóm thực vật CAM giữ nước tốt và có quá trình quang hợp tương tự như thực vật C4, đặc biệt hiệu quả trong sử dụng nitơ. Tuy nhiên, chúng phát triển chậm do sống trong điều kiện khắc nghiệt như nắng nóng, khô hạn và thiếu CO2. Thực vật CAM tránh quá trình quang hô hấp vì enzyme Rubisco trong chu trình Calvin không phân biệt CO2 và oxy, dẫn đến sử dụng năng lượng để phân hủy các hợp chất cacbon.

CH. Tại sao trong trồng trọt người ta thường trồng xen cây có điểm bù ánh sáng thấp với cây có điểm bù ánh sáng cao? Lấy ví dụ.

Đáp án chuẩn:

Trong trồng trọt, người ta thường xen cây ưa bóng (có điểm bù ánh sáng thấp) với cây ưa sáng (có điểm bù ánh sáng cao). Mục đích là tận dụng hiệu quả nguồn ánh sáng và chất dinh dưỡng trên cùng một diện tích trồng trọt, đồng thời đảm bảo năng suất cây trồng và khả năng thực hiện quang hợp cho cả hai loại cây.

CH.Trong trồng trọt, muốn tăng năng suất và chất lượng cây trồng như khoai tây, khoai lang, sắn sây, mía, củ cải đường, ... thông qua quang hợp, cần áp dụng các biện pháp kĩ thuật nào?

Đáp án chuẩn:

Để tăng năng suất và chất lượng của cây trồng như khoai tây, khoai lang, sắn dây, mía, củ cải đường, cần:

- Áp dụng kỹ thuật nông học để thúc đẩy quá trình vận chuyển sản phẩm đồng hóa vào cơ quan dự trữ, từ đó tăng năng suất cây trồng.

- Sử dụng phân bón đúng cách để thúc đẩy phát triển bộ lá và tăng diện tích lá, cải thiện hiệu suất quang hợp.

- Đảm bảo cung cấp nước đầy đủ và gieo trồng đúng thời vụ để cây phát triển mạnh mẽ và đạt năng suất cao.