Tại sao nhiệt độ lại ảnh hưởng đến quang hợp

Tiến trình hô hấp và sự thoát hơi nước của cây trồng chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi nhiệt độ, các quá trình này giảm khi nhiệt độ giảm và ngược lại. Ở nhiệt độ cao, tốc độ hô hấp ban đầu tăng rất nhanh nhưng sau đó vài giờ thì lại giảm rất nhanh đối với 1 số cây trồng.

Đối với nhiều loại giống cây trồng thì nhiệt độ tối hảo cho quang hợp thấp hơn nhiệt độ tối hảo cho hô hấp. Điều này đã được chứng minh là năng suất của các cây trồng lấy tinh bột như bắp và khoai tây, trong các vùng khí hậu mát mẽ cao hơn năng suất các cây này khi trồng trong vùng khí hậu nóng hơn. Có thể là trong điều kiện nhiệt độ cao kéo dài, cây trồng có thể bị mất cân đối trong quá trình tích lũy chất hữu cơ,  bởi vì sự hô hấp tiến hành nhanh hơn quang hợp.

Trong điều kiện nhiệt độ cao, sự mất nước do thoát hơi có thể vượt quá lượng nước hấp thu vào, và hậu quả là cây bị héo. Sự hấp thu nước của rễ cây chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ, trong môi trường nhiệt độ tăng từ 0o-60oC hay 70oC thì sự hấp thu nước của rễ tăng.
Nhiệt độ đất thấp cũng có thể ảnh hưởng bất lợi đến sự sinh trưởng của cây do ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hấp thu nước. Nếu nhiệt độ đất thấp mà sự thoát hơi cao, thì cây trồng có thể bị tổn thương do các mô bị mất nước. Ẩm độ đất cũng có thể bị ảnh hưởng do nhiệt độ, thời tiết nóng không bình thường sẽ làm cho  sự bốc hơi nước nhanh hơn từ mặt đất.

Nhiệt độ cũng gây ảnh hưởng một cách gián tiếp đến sự sinh trưởng của cây, do ảnh hưởng của nhiệt độ đến dân số vi sinh vật trong đất. Sự hoạt động của các vi khuẩn chuyển hoá N, cũng như phần lớn sinh vật tự dưỡng, tăng theo sự tăng nhiệt độ. pH đất cũng có thể thay đổi theo nhiệt độ, và pH lại ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây trồng.

Điều này thường được giải thích là sự hoạt động của vi sinh vật trong đất, mang theo sự giải phóng CO2, CO2 này kết hợp với nước hình thành carbonic acid [H2CO3]. Trong các đất chua ít thì chỉ 1 sự thay đổi nhỏ về pH cũng có thể ảnh hưởng đến khả năng hữu dụng của các chất dinh dưỡng vi lượng như Mn, Zn hay Fe.

Nhiều nghiên cứu về mối quan hệ giữa năng suất hay sản lượng chất khô và nhiệt độ đã được thực hiện. Sự hiểu biết về các mối quan hệ giữa nhiệt độ và sự sinh trưởng của cây trồng là rất quan trọng bởi vì khi trồng 1 cây hay giống nào đó không thích hợp với điều kiện nhiệt độ trong 1 vùng nào đó sẽ dẫn đến kết quả là tiềm năng năng suất sẽ bị giảm, và có thể sẽ không có thu hoạch gì cả.

Nhiệt độ cũng có thể làm thay đổi thành phần không khí trong đất, do sự tăng hay giảm sự hoạt động của vi sinh vật trong đất. Khi hoạt động của vi sinh vật đất tăng, thì hàm lượng CO2 của không khí trong đất tăng và hàm lượng O2 giảm. Trong điều kiện mà sự khuếch tán của các khí trong đất bị hạn chế, thì việc giảm hàm lượng O2 có thể ảnh hưởng đến tốc độ hô hấp của rễ cây, và vì thế ảnh hưởng đến khả năng hấp thu dinh dưỡng của rễ.

Những tin mới hơn

Những tin cũ hơn

Tóm tắt nội dung tài liệu

1. Ảnh hưởng của nước và nhiệt độ đến quang hợp Ảnh hưởng của nước Nước là nguyên liệu tham gia trực tiếp trong quang hợp. Qua quang phân ly nước cung cấp + - H và e , để thực hiện quá trình photphoryl hoá tạo ATP và tổng hợp NADPH2 cung cấp cho pha
2. tối để khử CO2 tạo sản phẩm quang hợp. Trong pha tối nước đóng vai trò làm nguyên liệu để đồng hoá CO2. Nước còn có vai trò gián tiếp ảnh hưởng đến quang hợp. Nhờ thoát hơi nước mà khí khổng mở ra và để dòng CO2 khuyếch tán vào tế bào đồng hoá cung cấp cho lá để tham gia vào quang hợp. Nước là dung môi hoà tan các chất tạo ra môi trường phản ứng thuận lợi và hoà tan các sản phẩm quang hợp để vận chuyển đến các bộ phận khác của cây.
3. Do vai trò của nước rất quan trọng đối với quang hợp cho nên hàm lượng nước trong môi trường có ảnh hưởng đến quang hợp. Nếu trong tế bào đồng hoá hàm lượng nước chỉ còn khoảng 40-50% quá trình quang hợp bị ngưng trệ. Quang hợp xảy ra tốt nhất khi hàm lượng nước trong tế bào đạt khoảng 90-95% độ bão hoà. Nếu tế bào có hàm lượng nước bão hoà quá trình quang hợp bị ức chế. Ảnh hưởng của nước đến quang hợp còn phụ thuộc nhóm cây. Cây ưa ẩm có nhu cầu nước cho
4. quang hợp cao còn cây hạn sinh có khả năng quang hợp ngay cả khi hàm lượng nước trong lá chỉ còn khoảng 60-70%. Ảnh hưởng của nhiệt độ Quang hợp bao gồm các phản ứng sáng và phản ứng tối. Phản ứng sáng ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ mà phụ thuộc chủ yếu vào ánh sáng. Phản ứng tối ngược lại không phụ thuộc ánh sáng mà chịu ảnh hưởng của nhiệt độ. Hệ số Q10 của pha sáng chỉ khoảng 1,0-1,4 trong khi đó hệ số Q10 của pha tối đạt đến 2,0-3,0.
5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quang hợp chủ yếu vào pha tối thông qua hoạt tính các enzim pha tối quang hợp và phụ thuộc mức nhiệt độ môi trường. Ở nhiệt độ thấp các enzim hoạt động yếu nên quang hợp xảy ra yếu ớt.. Nhiệt độ quá cao quá lại phá huỷ cấu trúc bộ máy quang hợp, làm mất hoạt tính enzim nên làm cho quang hợp giảm mạnh. Ở mức nhiệt độ tối thích quang hợp xảy ra cao nhất. Ngưỡng nhiệt độ ở các nhóm cây khác nhau không giống nhau. Cây ôn
6. đới có ngưỡng nhiệt độ thấp hơn nhóm cây nhiệt đới đến 10oC.

Page 2

YOMEDIA

Ảnh hưởng của nước Nước là nguyên liệu tham gia trực tiếp trong quang hợp. Qua quang phân ly nước cung cấp + H và e , để thực hiện quá trình photphoryl hoá tạo ATP và tổng hợp NADPH2 cung cấp cho pha tối để khử CO2 tạo sản phẩm quang hợp. Trong pha tối nước đóng vai trò làm nguyên liệu để đồng hoá CO2.

28-09-2010 989 46

Download

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2009-2019 TaiLieu.VN. All rights reserved.

BÀI 10: ẢNH HƯỞNG CỦA NHÂN TỐ NGOẠI CẢNH ĐẾN QUANG HỢP

PHẦN I. KIẾN THỨC

- Sự ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh đến quang hợp tùy thuộc vào đặc điểm của giống và loài cây. Trong tự nhiên, các yếu tố môi trường không tác động riêng rẽ mà tác động một cách tổng hợp lên quang hợp. Có thể điều khiển quang hợp bằng cách thay đổi các điều kiện này để đạt hiệu quả và năng suất cao nhất.

I. ÁNH SÁNG

- Ánh sáng ảnh hưởng đến quang hợp về 2 mặt: cường độ ánh sáng và quang phổ ánh sáng.

1. Cường độ ánh sáng

- Điểm bù ánh sáng: là cường độ ánh sáng [tối thiểu] mà tại đó cường độ quang hợp = cường độ hô hấp. [Cây ưa bóng có điểm bù ánh sáng thấp hơn cây ưa sáng]

- Điểm bão hòa ánh sáng: là cường độ ánh sáng tối đa để cường độ quang hợp đạt cực đại. Tại điểm bão hòa ánh sáng, nếu cường độ ánh sáng có tăng hơn thì cường độ quang hợp cũng không tăng lên. Khi tăng cường độ ánh sáng trong khoảng từ Điểm bù ánh sáng đến Điểm bão hòa ánh sáng thì cường độ quang hợp cũng tăng theo tỉ lệ thuận.

- Sự ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đối với quang hợp phụ thuộc vào nồng độ CO2:

• Khi nồng độ CO2 thấp, tăng cường độ ánh sáng, cường độ quang hợp tăng không nhiều.
• Khi nồng độ CO2 tăng lên thì tăng cường độ ánh sáng, cường độ quang hợp tăng lên rất mạnh
• Tại trị số nồng độ CO2 thích hợp, Khi cường độ ánh sáng đã vượt qua điểm bù. Cường độ quang hợp tăng tỉ lệ thuận với cường độ ánh sáng cho đến điểm bão hòa ánh sáng.
• Tại điểm bão hòa ánh sáng, nếu tăng cường độ ánh sáng, cường độ quang hợp không tăng. Ngoài ra sự phụ thuộc cùa quang hợp vào cường độ ánh sáng còn phụ thuộc vào đặc trưng sinh thái của loài cây [cây ưa sáng, cây chịu bóng…]

2. Quang phổ ánh sáng

- Các tia sáng có độ dài bước sóng khác nhau ảnh hưởng không giống nhau đến cường độ quang hợp.

- Quang hợp diễn ra mạnh ở vùng tia đỏ và tia xanh tím:

• Tia xanh tím kích thích sự tổng hợp các aa, prôtêin
• Tia đỏ xúc tiến quá trình hình thành cacbohidrat.

- Thành phần ánh sáng biến động theo thời gian trong ngày. Buổi sáng sớm và buổi chiều, ánh sáng chứa nhiều tia đỏ hơn. Buổi trưa, các tia sáng có bước sóng ngắn hơn [tia xanh, tia tím] tăng  lên.

- Trong rừng rậm, ánh sáng thay đổi theo tán rừng. Dưới tán rừng chủ yếu là ánh sáng khuếch tán, các tia đỏ giảm đi rõ rệt. Cây mọc dưới tán rừng thường chứa nhiều diệp lục b giúp hấp thụ được các tia sáng có bước sóng ngắn hơn.

- Trong môi trường nước, thành phần ánh sáng biến động theo chiều sâu.

II. NỒNG ĐỘ CO2

- Trong tự nhiên, nồng độ CO2 trung bình là 0,03%.

- Nồng độ CO2 thấp nhất mà cây quang hợp được: 0,008-0,01%. Dưới ngưỡng này, quang hợp rất yếu hoặc không xảy ra.

- Một nguồn cung cấp CO2 quan trọng được tạo ra do sự hô hấp của các sinh vật.

- Khi tăng nồng độ CO2, lúc đầu cường độ quang hợp tăng tỉ lệ thuận sau đó tăng chậm cho tới khi đến trị số bão hòa CO2, vượt qua trị số đó cường độ quang hợp giảm.

- Trị số bão hòa CO2 [nồng độ bão hòa CO2]: Là nồng độ CO2 mà tại đó cường độ quang hợp đạt giá trị lớn nhất. Trị số này biến đổi tùy thuộc vào cường độ chiếu sáng, nhiệt độ và các điều kiện khác.

III. NƯỚC

- Nước là nguồn nguyên liệu của quang hợp, khi đủ nước và dư nước, khí khổng của lá mới mở để thoát hơi nước đồng thời hấp thụ CO2 cung cấp cho quang hợp. Vì vậy, nước có ảnh hưởng lớn đến quang hợp của cây.

• Khi cây thiếu nước từ 40 => 60 % thì quang hợp bị giảm mạnh và có thể ngừng trệ.
• Khi bị thiếu nước, cây chịu hạn có thể duy trì quang hợp ổn định hơn cây trung sinh và cây ưa ẩm.

IV. NHIỆT ĐỘ

- Nhiệt độ ảnh hưởng đến các phản ứng enzim trong pha sáng và pha tối của quang hợp.

- Nhiệt độ cực tiểu làm ngừng quá trình quang hợp. Nhiệt độ này khác nhau ở những loài thực vật khác nhau:

• Nhiệt độ cực tiểu ở thực vật vùng cực, vùng núi cao và ôn đới là -15oC;
• Ở thực vật vùng á nhiệt đới là 0 - 2oC
• Và ở thực vật nhiệt đới là: 4 - 8oC.

- Nhiệt độ cực đại cũng làm ngừng quá trình quang hợp và khác nhau tùy thuộc vào từng loại thực vật:

• Thực vật nhiệt đới có nhiệt độ cực đại là: 50oC;
• Thực vật ở sa mạc có thể quang hợp ở 58oC.

V. NGUYÊN TỐ KHOÁNG

- Các nguyên tố khoáng ảnh hưởng nhiều đến quang hợp:

• N, P, S: tham gia tạo thành enzim quang hợp.
• N, Mg: tham gia hình thành diệp lục.
• K: điều tiết độ đóng mở khí khổng giúp CO2 khuếch tán vào lá.
• Mn, Cl: liên quan đến quang phân li nước.

VI. TRỒNG CÂY DƯỚI ÁNH SÁNG NHÂN TẠO

- Trồng cây dưới ánh sáng nhân tạo là sử dụng ánh sáng của các loại đèn [đèn neon, đèn sợi đốt] thay cho ánh sáng mặt trời để trồng cây trong nhà hay trong phòng.

- Giúp con người khắc phục điều kiện bất lợi của môi trường như giá lạnh, sâu bệnh => đảm bảo cung cấp rau quả tươi ngay cả khi mùa đông. Ngoài ra phương pháp này còn có thể được áp dụng để sản xuất rau sạch, nhân giống cây trồng, trồng cây trái vụ, đặc biệt hiệu quả khi kết hợp với phương pháp nuôi cấy mô, giâm, chiết.

- Ở Việt Nam, áp dụng phương pháp này để trồng rau sạch, nhân giống cây trồng, nuôi cấy mô …

PHẦN II - HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Câu 1. Cường độ ánh sáng ảnh hưởng đến quang hợp như thế nào?

Hướng dẫn:

- Sự ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đối với quang hợp phụ thuộc vào nồng độ CO2:

• Khi nồng độ CO2 thấp, tăng cường độ ánh sáng, cường độ quang hợp tăng không nhiều.
• Khi nồng độ CO2 tăng lên thì tăng cường độ ánh sáng, cường độ quang hợp tăng lên rất mạnh
• Tại trị số nồng độ CO2 thích hợp, Khi cường độ ánh sáng đã vượt qua điểm bù. Cường độ quang hợp tăng tỉ lệ thuận với cường độ ánh sáng cho đến điểm bão hòa ánh sáng.
• Tại điểm bão hòa ánh sáng, nếu tăng cường độ ánh sáng, cường độ quang hợp không tăng. Ngoài ra sự phụ thuộc cùa quang hợp vào cường độ ánh sáng còn phụ thuộc vào đặc trưng sinh thái của loài cây [cây ưa sáng, cây chịu bóng…]

Câu 2. Vai trò của nước trong pha sáng của quang hợp?

Hướng dẫn:

- Vai trò của nước trong pha sáng của quang hợp:

• Nước có vai trò rất quan trọng trong quang hợp. Không có nước, cây xanh không thể tiến hành quang hợp được.
• Nước là nguyên liệu cho quá trình phân li nước trong pha sáng của quang hợp. Có quang phân nước thì mới có H+ và e- tham gia vào chuỗi chuyền điện tử trong màng tilacoit để hình thành nên chất khử NADPH và làm xuất hiện gradien nồng độ H+ quang màng tilacoit là cơ sở để tổng hợp ATP.
• Nước là môi trường duy trì điều kiện bình thường cho toàn bộ bộ máy quang hợp hoạt động.

Câu 3. Trình bày sự phụ thuộc của quang hợp vào nhiệt độ?

Hướng dẫn:

- Nhiệt độ ảnh hưởng đến các phản ứng enzim trong pha sáng và pha tối của quang hợp.

- Nhiệt độ cực đại hay cực tiểu đều làm ngừng quang hợp. Các nhiệt độ như cực tiểu và cực đại đối với quang hợp tùy thuộc vào đặc điểm sinh thái, xuất xứ, pha sinh trưởng, phát triển của loài cây.

- Trong giới hạn nhiệt độ sinh học đối với từng giống, loài cây pha sinh trưởng và phát triển, cứ tăng nhiệt độ thêm 10o thì cường độ quang hợp tăng lên từ 2 - 2,5 lần.

Câu 4. Cho ví dụ về vai trò của các nguyên tố khoáng trong hệ sắc tố quang hợp

Hướng dẫn:

- Ion khoáng ảnh hưởng nhiều đến mặt quang hợp như:

• N, P, S tham gia cấu thành enzim quang hợp.
• Mg,N tham gia cấu thành phân tử diệp lục.
• Mn, Cl liên quan đến quang phân li nước.

PHẦN III - HỆ THỐNG CÂU HỎI MỞ RỘNG

Câu 1. Phân biệt điểm bù CO2 và điểm bão hòa CO2?

Câu 2. Phân tích mối liên hệ giữa cường độ quang hợp và nồng độ CO2?

Câu 3. Phân biệt điểm bù ánh sáng và điểm bão hòa ánh sáng trong quá trình quang hợp?

Câu 4. Phân tích mối liên hệ giữa cường độ quang hợp với cường độ ánh sáng