Hướng dẫn giải nhanh sinh học 11 KNTT bài 4: Quang hợp ở thực vật

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: Nguồn thức ăn và nguồn oxygen góp phần duy trì sự sống trên Trái Đất bắt nguồn từ đâu?

Hướng dẫn trả lời:

Chủ yếu đến từ biển, thông qua tảo xanh, vi khuẩn lam và từ thực vật trên cạn. 

I. KHÁI QUÁT VỀ QUANG HỢP

Câu 1: 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?

Hướng dẫn trả lời:

• Nguồn gốc nguyên liệu quang hợp: ánh sáng mặt trời.
• Sản phẩm quang hợp: C₆H₁₂O₆, O₂
• Vai trò của quang hợp:
• Cung cấp nguồn chất hữu cơ cho hầu hết các sinh vật.
• Cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu cho các ngành công nghiệp, xây dựng, y dược
• Cung cấp nguồn năng lượng lớn duy trì hoạt động của sinh giới.
• Cân bằng O₂/CO₂ trong khí quyển.

Câu 2: Hệ sắc tố ở cây xanh được chia làm mấy nhóm? Cho biết vai trò của các nhóm sắc tố này trong quang hợp.

Hướng dẫn trả lời:

- Hệ sắc tố ở cây xanh gồm hai nhóm chính:

• Diệp lục: tạo nên màu xanh của lá và các bộ phận có màu xanh ở cây.
• Carotenoid: là nhóm sắc tố tạo nên màu vàng, đỏ, cam của lá, hoa, củ, quả ở nhiều loài cây. Carotenoid gồm hai loại là xanthophyll và carotene.

- Vai trò của hệ sắc tố: hấp thụ và biến đổi năng lượng ánh sáng thành hóa năng.

Câu 3: Một số loài thực vật có lá màu đỏ thực hiện quang hợp được không? Vì sao?

Hướng dẫn trả lời:

Thực vật có lá màu đỏ vẫn quang hợp được. Bởi vì:

• Cây có đủ các loại sắc tố nhưng loại sắc tốc nào chiếm ưu thế hơn thì cây sẽ có màu của sắc tố đó.
• Cây có lá đỏ vẫn có sắc tố diệp lục nhưng ít hơn nhóm carotenoid. Vì vậy, thực vật có lá màu đỏ vẫn quang hợp bình thường, tuy nhiên cường độ không cao.

II. QUÁ TRÌNH QUANG HỢP Ở THỰC VẬT

Câu 1: Quá trình quang hợp gồm những pha nào? Nguyên liệu và sản phẩm của mỗi pha là gì?

Hướng dẫn trả lời:

Câu 2: 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?

Hướng dẫn trả lời:

- Gọi là thực vật C₃, thực vật C₄ và thực vật CAM là bởi vì:

• Thực vật C₃ tạo ra sản phẩm đầu tiên là hợp chất 3 carbon 
• Thực vật C₄ tạo ra sản phẩm đầu tiên là hợp chất 4 carbon 
• Thực vật CAM: cố định CO₂ bằng con đường CAM

- Quá trình quang hợp thích nghi của 3 nhóm thực vật với điều kiện sống:

• Nhóm C₃: thích nghi với điều kiện khí hậu vùng ôn đới và cận nhiệt đới (điều kiện nhiệt độ, ánh sáng, nước,… ổn định), chỉ cần tiến hành cố định CO₂ theo chu trình C₃.
• Nhóm C₄ thích nghi với điều kiện khí hậu vùng nhiệt đới và cận nhiệt (cường độ ánh sáng cao); nhóm CAM thích nghi với khí hậu sa mạc (cường độ ánh sáng cao, thiếu nước). Do đó, pha tối ở cây C₄ và CAM có thêm chu trình cố định CO₂. 

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

Câu 1: Những yếu tố ngoại cảnh nào ảnh hưởng đến cường độ quang hợp? Giải thích cơ sở khoa học.

Hướng dẫn trả lời:

Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến quang hợp ở thực vật là ánh sáng, khí CO2 và nhiệt độ. Ngoài ra, nước và chất khoáng cũng ảnh hưởng đến quang hợp.

- Ánh sáng: 

• Hiệu quả quang hợp tăng khi cường độ ánh sáng tăng và đạt giá trị cực đại ở điểm bão hòa ánh sáng; vượt qua điểm bão hòa ánh sáng, cường độ quang hợp có thể bị giảm.
• Ánh sáng đỏ và xanh tím giúp tăng hiệu quả quang hợp.

- Khí CO₂: Nồng độ CO₂ tỉ lệ thuận với cường độ quang hợp. Tuy nhiên, nồng độ CO₂ tăng quá cao có thể làm cây chết vì ngộ độc, nồng độ CO₂ quá thấp khiến cây không quang hợp được.
- Nhiệt độ: nhiệt độ tăng thì cường độ quang hợp tăng nhanh và thường đạt cực đại ở nhiệt độ tối ưu, sau đó giảm dần. 

Câu 2: 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?

Hướng dẫn trả lời:

Giải thích: Việc trồng cây quá sát nhau sẽ gây ra các vấn đề:

• Cạnh tranh về tài nguyên: ánh sáng, không khí, nước, dinh dưỡng và không gian, một số cây không đủ tài nguyên để phát triển → phát triển chậm, giảm sản lượng cây trồng.
• Bệnh và sâu bọ: dễ dàng lây lan truyền bệnh và sâu bọ, do môi trường ẩm ướt và thiếu thông thoáng. 
• Khó điều tiết môi trường: không khí không được lưu thông tốt, hơi nước khó bay hơi → môi trường ẩm ướt, màu mỡ, dễ gây ra bênh và tạo điều kiện cho nấm mốc phát triển.

IV. QUANG HỢP VÀ NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG

Câu 1: Tại sao quang hợp quyết định năng suất cây trồng?

Hướng dẫn trả lời:

Vì tổng số chất khô do quang hợp tạo ra chiếm tới 90 - 95% tổng số chất khô của thực vật. 

Câu 2: 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.

Hướng dẫn trả lời:

Biện pháp kĩ thuật nông học:

• Bón phân hợp lí giúp thúc đẩy quá trình vận chuyển sản phẩm đồng hoá về cơ quan dự trữ, làm tăng năng suất. 
• Cung cấp nước đầy đủ cho cây, nước quyết định sự vận chuyển vật chất trong cây về cơ quan dự trữ, đặc biệt là khi cây bắt đầu chuyển sang giai đoạn sinh sản.
• Gieo trồng đúng thời vụ tạo điều kiện thuận lợi giúp cây sinh trưởng, phát triển tốt, cho năng suất cao. 
• Chọn giống, tạo những giống cây trồng có diện tích lá lớn, cường độ quang hợp và năng suất cao, kết hợp với các biện pháp phòng trừ sâu, bệnh hại 
• Công nghệ nâng cao năng suất cây trồng: Trồng rau trong phòng hoặc trong nhà kính có sử dụng đèn LED có nhiều ưu điểm như tốn ít không gian, rút ngắn thời gian sinh trưởng của cây, khắc phục được điều kiện bất lợi của môi trường đem lại năng suất và giá trị kinh tế cao.

Câu 3: 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.

Hướng dẫn trả lời:

- Công nghệ trồng cây không cần ánh sáng mặt trời là công nghệ sử dụng đèn LED thay thế ánh sáng mặt trời.

- Một số cây trồng áp dụng công nghệ này là:

• Rau: Xà lách, củ cải, ớt, cải xoăn, củ cải, cà rốt, hành tây, cà chua và đậu bụi.
• Các loại thảo mộc : rau mùi, húng quế, rau mùi tây, oregano, hoa oải hương và hương thảo.
• Hoa: Hoa phong lữ, cây dã yên thảo, hoa hồng, alyssum và hoa cúc, hoa lan.
• Trái cây: Cam quýt, dâu tây, quả việt quất và táo.
• Cây trồng trong nhà: cây nhôm,  dương xỉ măng tây, hoa lan và cây nhện.
• Các loài xương rồng: Ngọc bích, lô hội, cây gấu trúc, cây ngựa vằn…

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG

Câu 1: 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?

Hướng dẫn trả lời:

Giải thích: Để thích nghi với điều kiện môi trường sống nắng nóng, nhiệt độ cao, khô hạn, khí khổng ở các loài cây này không mở ra vào ban ngày mà chỉ mở vào ban đêm khi nhiệt độ giảm xuống → chỉ lấy CO2 vào ban đêm để dự trữvà sử dụng để tạo ra chất hữu cơ vào ban ngày → cường độ quang hợp thấp → lượng chất hữu cơ được tổng hợp và tích lũy ít → sinh trưởng và phát triển chậm hơn các loài thực vật khác.

Câu 2: 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.

Hướng dẫn trả lời:

• Giải thích: Việc trồng xen cây có điểm bù ánh sáng thấp với cây có điểm bù ánh sáng cao nhằm mục đích tận dụng triệt để nguồn ánh sáng và chất dinh dưỡng trên một diện tích trồng trọt mà vẫn đảm bảo năng suất cây trồng, đảm bảo cả hai loài đều thực hiện được quang hợp.
• Ví dụ: Trồng xen ngô có điểm bù ánh sáng cao với đậu đỗ có điểm bù ánh sáng thấp.

Câu 3: 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?

Hướng dẫn trả lời:

Muốn tăng năng suất và chất lượng cây trồng thông qua quang hợp, cần áp dụng: Biện pháp kĩ thuật nông học.