Để nghiên cứu sự khác biệt giữa thực vật ưa sáng và ưa bóng, các nhà khoa học đã làm thí nghiệm với cây non của hai loài thực vật, một cây ưa bóng (gỗ sồi) và một cây ưa sáng (gỗ liễu).
7/14
Để nghiên cứu sự khác biệt giữa thực vật ưa sáng và ưa bóng, các nhà khoa học đã làm thí nghiệm với cây non của hai loài thực vật, một cây ưa bóng (gỗ sồi) và một cây ưa sáng (gỗ liễu). Cây con được trồng và nảy mầm trong lồng kính sau đó dùng vải tối màu để che nhằm giới hạn lượng ánh sáng chiếu vào chỉ còn bằng 3% và 44% so với bình thường. Sau 5 tuần thu lấy một lá (kích thước bình thường và vẫn còn trên cây) ra khỏi lồng kính để nghiên cứu trong thời gian ngắn. Lá được tiếp xúc với ánh sáng bình thường trong vài phút để đo cường độ quang hợp, sau đó người ta tiếp tục phân tích hàm lượng diệp lục (hàm lượng, khối lượng) và diện tích bề mặt lá. Các kết quả cuối cùng được thể hiện dưới dạng diện tích bề mặt trên mỗi gam mô lá để có thể so sánh giữa hai loài (chúng có kích thước lá khác nhau). Hình dưới đây thể hiện kết quả thu được (lưu ý rằng đơn vị đo cường độ ánh sáng ở đây là foot-candle (fc) = 10.764 lux, một loại đơn vị đo cường độ ánh sáng cũ, trong điều kiện ánh sáng bình thường cường độ ánh sáng xấp xỉ 4500 fc).
Loài | Cườngđộánhsáng (%sovớibìnhthường) | Hàmlượng chlorophyll | Diệntíchbềmặtlá (dm2/g) | |
(mg/gkhốilượng lá khô) | (mg/dm2 lá) | |||
Gỗsồi(ưabóng) | 44 3 | 3,26 7,02 | 1,53 2,82 | 2,13 2,49 |
Gỗ liễu(ưa sáng) | 44 3 | 6,34 8,23 | 3,62 4,38 | 1,57 1,88 |
a. Hai biểu đồ có dạng đường cong gần tương tự nhau cho thấy ánh sáng có quan hệ chặt chẽ với cường độ quang hợp. Giải thích tại sao khi cường độ ánh sáng tăng thì cường độ quang hợp cũng tăng theo?
b. So sánh cường độ quang hợp tối đa của hai loài cây. Đặc điểm nào giữa thực vật ưa bóng và thực vật ưa sáng tạo nên sự khác biệt như vậy?
c. Phân tích dữ liệu về hàm lượng diệp lục trong bảng và giải thích.
d. Phân tích dữ liệu về diện tích bề mặt lá trong bảng và giải thích.
e. Loại thực vật nào sẽ có sự biến động lớn nhất về cường độ quang hợp theo thời gian để đáp ứng với những thay đổi xảy ra trong một ngày duy nhất khi trời u ám rồi chuyển sáng rồi lại u ám?
a. Ánh sáng kích thích các phản ứng trong pha sáng xảy ra, sau đó kích thích chu trình Calvin. Ngoài ra, ánh sáng còn kích thích các enzyme trong chu trình calvin. → Vì vậy khi cường độ ánh sáng tăng, lượng sản phẩm từ pha sáng nhiều hơn và các enzyme trong chu trình Calvin cũng hoạt động mạnh hơn → tăng cường độ quang hợp.
b. Cây ưa bóng có cường độ quang hợp tối đa thấp hơn nhiều so với cây ưa sáng khi trồng trong điều kiện ánh sáng tương đương.
- Điều này chứng tỏ:
+ Hoặc ở cây ưa bóng có ít trung tâm phản ứng sáng và ít enzyme của chu trình Calvin hơn.
+ Hoặc các enzyme trong chu trình Calvin ở cây ưa bóng được điều chỉ để hoạt động với tốc độ thấp hơn
c. Cả cây ưa bóng và ưa sáng đều tăng cường hàm lượng diệp lục khi trồng trong điều kiện cường độ ánh sáng thấp hơn. Điều này bù đắp cho mức ánh sáng thấp giúp cây thu nhận được nhiều ánh sáng hơn.
d. Diện tích bề mặt lá của cây ưa bóng lớn hơn cây ưa sáng trong mọi điều kiện. Điều này giúp phân bố (hoặc trải đều) các trung tâm phản ứng sáng càng nhiều, từ đó chúng có thể hấp thụ được lượng ánh sáng tối đa trong điều kiện bóng râm. e.Cây ưa sáng sẽ biến động lớn hơn nhiều trong tỷ lệ quang hợp hơn so với cây ưa bóng vì:
+ Dựa vào đồ thị ta thấy cường độ quang hợp tối đa của cây ưa bóng không tăng nhiều khi cường độ ánh sáng tăng, do điểm bão hoà ánh sáng thấp hơn nên chúng đạt cường độ tối đa khi lượng ánh sáng thấp chỉ bằng 1/3-1/4 lượng ánh sáng bình thường (cây được trồng trong điều kiện 44% ánh sáng có cường độ quang hợp tối đa cũng chỉ gấp khoảng 3,5 lần cây trồng trong điều kiện 3% ánh sáng bình thường).
+ Cường độ quang hợp của cây ưa sáng tăng mạnh khi cường độ ánh sáng tăng, do điểm bão hoà ánh sáng của chúng cao hơn, bằng chứng là cây trồng trong điều kiện 44% ánh sáng bình thường có cường độ quang hợp tối đa gấp 5,5-5,8 lần cường độ quang hợp tối đa của cây trồng trong điều kiện 3% ánh sáng bình thường.