Bài 10. Ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh đến quang hợp

I. ÁNH SÁNG

1. Cường độ ánh sáng

- Cường độ ánh sáng mà tại đó cường độ quang hợp bằng với cường độ hô hấp được gọi là điểm bù ánh sáng. Cây ưa bóng có điểm bù ánh sáng thấp hơn cây ưa sáng.

- Tăng cường độ ánh sáng cao hơn điểm bù ánh sáng thì cường độ quang hợp tăng cho đến khi đạt tới điểm bão hòa ánh sáng.

- Điểm bão hòa ánh sáng là trị số ánh sáng mà từ đó cường độ quang hợp không tăng thêm dù cho cường độ ánh sáng tiếp tục tăng.

2. Quang phổ của ánh sáng

- Các tia sáng có độ dài bước sóng khác nhau có ảnh hưởng khác nhau đến cường độ quang hợp. Quang hợp chỉ xảy ra tại miền ánh sáng xanh tím và miền ánh sáng đỏ.

- Các tia sáng xanh tím kích thích sự tổng hợp các axit amin, protein. Các tia sáng đỏ xúc tiến quá trình hình thành cacbohidrat.

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

- Thành phần ánh sáng cũng thay đổi theo thời gian của ngày. Vào buổi sáng sớm và buổi chiều, ánh sáng chứa nhiều tia đỏ hơn. Vào buổi trưa, các tia sáng có bước sóng ngắn (tia xanh, tia tím) tăng lên.

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

Cường độ hấp thụ ánh sáng của các loại sắc tố quang hợp

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 là 0,008 – 0,01%. Dưới ngưỡng đó, quang hợp rất yếu hoặc không xảy ra.

- Đất là một nguồn cung cấp CO2 , CO2 trong đất chủ yếu là do hô hấp của vi sinh vật và của rễ cây tạo nên.

- Tăng nồng độ CO2 cường độ quang hợp tăng cho tới khi đến trị số bão hòa CO2 . Vượt qua trị số bão hòa, cường độ quang hợp giảm.

- Nồng độ bão hòa CO2 – trị số tuyệt đối của quang hợp biến đổi tùy thuộc vào cường độ chiếu sáng, nhiệt độ,…

III. NƯỚC

- Nước là nguyên liệu của quang hợp và là môi trường diễn ra các phản ứng sinh hóa

- Nước là dung môi hòa tan các chất

- Nước điều tiết sự đóng mở khí khổng và điều hòa nhiệt độ của lá

- Khi cây thiếu nước đến 40 – 60%, quang hợp bị giảm mạnh và có thể ngừng trệ. Khi cây 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 quang hợp ở những loài cây khác nhau thì khác nhau. Nhiệt độ cực tiểu làm ngừng quang hợp ở thực vật vùng cực, núi cao và ôn đới là – 15oC, ở thực vật á nhiệt đới là 0 - 2 oC, ở thực vật nhiệt đới là 4 – 8oC.

- Nhiệt độ cực đại làm ngừng quang hợp cũng không giống nhau ở các loài cây khác nhau. Đối với các cây ưa nhiệt, quang hợp đã bị hư hại ở nhiệt độ 12 oC. Cây ưa nhiệt ở vùng nhiệt đới vẫn quang hợp ở nhiệt độ 50 oC. Thực vật ở sa mạc có thể quang hợp ở 58oC.

V. NGUYÊN TỐ KHOÁNG

Nguyên tố khoáng ảnh hưởng nhiều mặt đến quang hợp:

- Tham gia cấu thành enzim quang hợp (N, P, S) và diệp lục (Mg, N)

- Điều tiết độ mở khí khổng cho CO2 khuếch tán vào lá (K)

- Liên quan đến quang phân li nước (Mn, Cl),…

VI. TRỒNG CÂY DƯỚI ÁNH SÁNG NHÂN TẠO

- Những tác nhân ngoại cảnh trên có thể được sử dụng để điều khiển cường độ quang hợp của cây trồng ngoài tự nhiên cũng như trong các nhà trồng cây dưới ánh sáng nhân tạo.

- Trồng cây dưới ánh sáng nhân tạo là sử dụng các loại đèn thay cho ánh sáng mặt trời để trồng cây trong nhà có mái che, trong phòng. Trồng cây dưới ánh sáng nhân tạo giúp con người khắc phục điều kiện bất lợi của môi trường như giá rét, sâu bệnh để sản xuất ra nông phẩm cho con người.

- Ở các nước ôn đới, nhà trồng cây dưới ánh sáng nhân tạo đảm bảo cung cấp rau quả tươi cho con người cả vào mùa đông băng giá.

- Ở Việt Nam, trồng cây dưới ánh sáng nhân tạo có thể được áp dụng để sản xuất rau sạch, nhân giống cây trồng bằng phương pháp sinh dưỡng như nuôi cấy mô thực vật, tạo cành giâm trước khi đưa ra trồng ở ngoài thực địa.

Trồng cây trong các nhà kính