Dinh dưỡng thực vật

Quang hợp là quá trình mà thực vật tạo ra carbohydrate từ các nguyên liệu thô đơn giản, sử dụng năng lượng từ ánh sáng. Đây là cách thực vật nuôi dưỡng chính mình.

Phương trình bằng chữ

Bằng lời: thực vật hấp thụ carbon dioxide và nước, và tạo ra glucose và oxy. Phản ứng này chỉ xảy ra trong ánh sáng, và chỉ nơi có diệp lục.

(Bổ sung) Phương trình hóa học cân bằng là:

Chức năng của Diệp lục

Diệp lục là một sắc tố màu xanh tìm thấy trong lưới bào. Nó bắt giữ ánh sáng và truyền năng lượng từ ánh sáng thành năng lượng được lưu trữ trong các hợp chất hóa học. Năng lượng hóa học đó sau đó được sử dụng để tổng hợp carbohydrate.

Thực vật sử dụng glucose như thế nào

Khoáng chất từ đất

Thực vật cũng hấp thụ các ion khoáng từ đất qua rễ của chúng:

• ion nitrat — cần thiết để tạo axit amin (và do đó tạo protein).
• ion magiê — cần thiết để tạo diệp lục.

Một cây thiếu nitrat sẽ phát triển kém với thân yếu; một cây thiếu magiê có lá vàng (do không tạo đủ diệp lục).

Tốc độ quang hợp

Tốc độ quang hợp phụ thuộc vào ba yếu tố:

• cường độ ánh sáng — nhiều ánh sáng hơn mang lại tốc độ nhanh hơn, cho đến một giới hạn nào đó.
• nồng độ carbon dioxide — nhiều carbon dioxide hơn mang lại tốc độ nhanh hơn.
• nhiệt độ — nhiệt độ ấm hơn thì nhanh hơn, cho đến khi quá nóng khiến các enzyme bị biến tính.

(Bổ sung) Tại bất kỳ thời điểm nào, yếu tố cung cấp ngắn nhất sẽ kìm hãm tốc độ. Yếu tố này được gọi là yếu tố giới hạn. Ví dụ, trên một ngày u ám, cường độ ánh sáng thường là yếu tố giới hạn; trên một ngày nắng sáng, carbon dioxide có thể là.

Ví dụ minh họa. Trên biểu đồ thể hiện tốc độ theo cường độ ánh sáng, đường cong ban đầu dốc đứng rồi sau đó đi ngang. Yếu tố nào đang là yếu tố giới hạn ở mỗi phần? Ở phần dốc, việc tăng ánh sáng làm tăng tốc độ, do đó cường độ ánh sáng là yếu tố giới hạn tại đó. Ở phần ngang, việc tăng thêm ánh sáng không thay đổi gì, nên ánh sáng không còn là yếu tố giới hạn nữa - một yếu tố khác đang giới hạn, thường là nồng độ carbon dioxide hoặc nhiệt độ. Bài kiểm tra luôn như nhau: nếu tăng thêm một yếu tố làm phản ứng diễn ra nhanh hơn, thì yếu tố đó chính là thứ đang kìm hãm nó.

Điều tra quang hợp

Để chứng minh rằng một cây cần ánh sáng, diệp lục và carbon dioxide, bạn thử nghiệm lá để tìm tinh bột sau khi loại bỏ một trong những yếu tố đó. Một biến đối chứng giữ mọi điều kiện khác giống nhau, giúp bài kiểm tra công bằng. (Đầu tiên để cây trong bóng tối để tiêu thụ hết tinh bột.) Một lá có cả phần xanh và phần trắng chỉ chứa tinh bột ở các phần màu xanh, nơi có diệp lục.

Bạn cũng có thể quan sát sự trao đổi khí ở thực vật nước sử dụng chất chỉ thị hydrocacbonat, chất này thay đổi màu sắc khi mức carbon dioxide thay đổi. Trong ánh sáng, cây hấp thu carbon dioxide cho quá trình quang hợp; trong bóng tối, cây thải ra carbon dioxide từ quá trình hô hấp.

Một lá được thích nghi tốt cho quá trình quang hợp. Hầu hết các lá đều rộng, có diện tích bề mặt lớn để bắt lấy nhiều ánh sáng, và mỏng, để khí và ánh sáng nhanh chóng đến tất cả các tế bào.

Phần giữa của lá, bào gian, là nơi hầu hết quá trình quang hợp diễn ra. Đây là các bộ phận chính của một chiếc lá:

• Học đúng phương trình từ: carbon dioxide + nước → glucose + oxygen (trong ánh sáng, với diệp lục).
• Diệp lục nằm trong lạp xanh; nó không bị tiêu thụ - nó truyền năng lượng ánh sáng.
• Liên kết từng yếu tố với tốc độ: nhiều ánh sáng hơn, nhiều carbon dioxide hơn, ấm hơn (nhưng không quá nóng) → nhanh hơn, cho đến khi một yếu tố giới hạn ngăn chặn sự gia tăng tiếp theo.
• Đối với cấu trúc lá, luôn liên kết bộ phận với chức năng của nó: rộng và mỏng để bắt ánh sáng; tế bào bào gian palisade chứa đầy lạp xanh; khí khổng và khoảng không khí để trao đổi khí.
• Ion nitrat → axit amin; ion magie → diệp lục.