Bài 2: Trao đổi nước và khoáng ở thực vật | Giải bài tập Sinh học 11 | Chương 1: Trao Đổi Chất Và Chuyển Hóa Năng Lượng Ở Sinh Vật - Lớp 11 - Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống

Mở đầu trang 9 Sinh học 11: Nước và chất khoáng có vai trò gì đối với thực vật? Chúng được thực vật hấp thụ và sử dụng như thế nào?

Lời giải:

- Vai trò của nước và chất khoáng đối với thực vật: Nước, chất khoáng là những chất dinh dưỡng của thực vật.

+ Vai trò của nước đối với thực vật: Nước là thành phần cấu tạo của tế bào; là dung môi hòa tan các chất, tham gia vào quá trình vận chuyển các chất trong cây; là nguyên liệu, môi trường của các phản ứng sinh hóa; điều hòa nhiệt độ của cơ thể thực vật → Nước tham gia vào thành phần cấu tạo của tế bào và chi phối các quá trình sinh lí diễn ra trong cây.

+ Vai trò của chất khoáng đối với thực vật: Trong cây, các nguyên tố khoáng thiết yếu có 2 vai trò chính là cấu trúc nên các thành phần của tế bào và điều tiết các quá trình sinh lí.

- Sự hấp thụ và sử dụng nước và chất khoáng đối với thực vật:

+ Nước và chất khoáng được thực vật trên cạn hấp thụ chủ yếu nhờ lông hút ở rễ. Thực vật thủy sinh hấp thụ nước và khoáng từ môi trường nước qua tế bào biểu bì của hầu hết các cơ quan.

+ Sau khi được hấp thụ, nước và chất khoáng được vận chuyển đến các tế bào của cây chủ yếu nhờ hệ thống mạch gỗ để thực hiện các hoạt động sống.

Dừng lại và suy ngẫm (trang 15)

Câu hỏi 1 trang 15 Sinh học 11: Nước tham gia vào những hoạt động, quá trình sinh lí nào trong đời sống của thực vật?

Lời giải:

Những hoạt động, quá trình sinh lí mà nước tham gia vào trong đời sống của thực vật như:

- Tham gia cấu tạo tế bào, giúp ổn định hình dạng của tế bào.

- Là dung môi hòa tan các chất, tham gia vào quá trình vận chuyển các chất trong cây.

- Là nguyên liệu, môi trường của các phản ứng sinh hóa.

- Tham gia điều hòa nhiệt độ của cơ thể thực vật.

Câu hỏi 2 trang 15 Sinh học 11: Thực vật hấp thụ nước và ion khoáng theo những cơ chế nào? Làm thế nào để nhận biết được triệu chứng thiếu khoáng ở cây trồng?

Lời giải:

- Thực vật hấp thụ nước theo cơ chế thẩm thấu: Dịch tế bào biểu bì lông hút của rễ có nồng độ chất tan cao hơn với dịch trong đất (ưu trương hơn so với dịch trong đất) nên nước sẽ di chuyển từ đất vào tế bào lông hút.

- Thực vật hấp thụ ion khoáng theo hai cơ chế:

+ Cơ chế thụ động: Chất khoáng hòa tan trong đất khuếch tán từ đất (nơi có nồng độ chất khoáng cao) vào rễ (nơi có nồng độ chất khoáng thấp).

+ Cơ chế chủ động: Chất khoáng được vận chuyển từ đất vào rễ ngược chiều gradient nồng độ, nhờ các chất mang được hoạt hóa bằng năng lượng.

- Để nhận biết được triệu chứng thiếu khoáng của cây trồng, có thể dựa vào các đặc điểm sau: Cây trồng sinh trưởng và phát triển kém với các triệu chứng điển hình như thay đổi màu sắc lá; biến dạng lá, thân, quả; suy giảm kích thước lá, thân, rễ,…

Câu hỏi 3 trang 15 Sinh học 11: Trình bày quá trình trao đổi nước và khoáng ở nhóm thực vật trên cạn bằng cách hoàn thành bảng mẫu sau vào vở.

Lời giải:

Câu hỏi 4 trang 15 Sinh học 11: Thực vật điều tiết quá trình thoát hơi nước theo cơ chế nào?

Lời giải:

- Thực vật điều tiết quá trình thoát hơi nước theo cơ chế điều chỉnh hàm lượng nước trong tế bào khí khổng:

+ Khi tế bào khí khổng no nước, thành mỏng phía ngoài căng ra làm cho thành dày cong theo, làm khí khổng mở, dẫn đến thoát hơi nước tăng.

+ Ngược lại, khi tế bào khí khổng mất nước xẹp xuống thì khí khổng đóng lại, làm thoát hơi nước giảm.

- Sự trương nước hay mất nước của tế bào khí khổng được điều tiết bởi hai tác nhân chính đó là ánh sáng và stress:

+ Khi có ánh sáng, khí khổng mở nhưng nếu cường độ ánh sáng quá mạnh làm tăng nhiệt độ lá thì khí khổng sẽ đóng lại.

+ Khi thực vật bị stress (ví dụ: hạn hán), cây tăng tổng hợp abscisic acid khiến bơm ion bơm K+ ra khỏi tế bào và làm khí khổng đóng lại.

Dừng lại và suy ngẫm (trang 17)

Câu hỏi 1 trang 17 Sinh học 11: Khi bón quá nhiều phân đạm cho một số loại cây ngũ cốc như lúa, ngô thì hiện tượng gì sẽ xảy ra? Giải thích.

Lời giải:

Khi bón quá nhiều phân đạm cho một số loại cây ngũ cốc như lúa, ngô thì cây trồng sẽ bị thừa đạm khiến cây sinh trưởng và phát triển quá mức, tán lá xum xuê, lá mỏng, cây yếu dễ đổ ngã, dễ bị sâu bệnh tấn công, ức chế sự ra hoa.

Câu hỏi 2 trang 17 Sinh học 11: Dựa vào sơ đồ Hình 2.9, kể tên các nguồn cung cấp nitrogen cho cây. Cho biết thực vật có thể sử dụng trực tiếp nitrogen tự do có trong không khí hay không?

Lời giải:

- Các nguồn cung cấp nitrogen cho cây là:

+ Nguồn tự nhiên: Nitrogen tồn tại ở dạng N2 tự do trong khí quyển hoặc dạng hợp chất (vô cơ hoặc hữu cơ).

+ Nguồn nhân tạo: Con người có thể bổ sung nguồn nitrogen cung cấp cho cây trồng thông qua việc bón phân chứa đạm vô cơ hoặc hữu cơ.

- Thực vật không thể sử dụng trực tiếp nitrogen tự do có trong không khí, mà chỉ có thể hấp thụ được nitrogen ở dạng vô cơ (NH₄⁺, NO₃^-). Để thực vật có thể hấp thụ được nitrogen tự do có trong không khí, cần phải trải qua quá trình biến đổi: Nhờ các yếu tố vật lí (sấm sét) hoặc hoạt động của một số nhóm vi khuẩn mà nitrogen trong khí quyển được chuyển thành dạng (NH₄⁺, NO₃^-) cây có thể hấp thụ được.

Câu hỏi 3 trang 17 Sinh học 11: Nitrogen vô cơ (NH₄⁺NO₃^- ) cây hấp thụ vào được chuyển hóa thành nitrogen trong các hợp chất hữu cơ (amino acid, protein,…) theo những cách nào?

Lời giải:

Nitrogen vô cơ (NH₄⁺, NO₃^-) cây hấp thụ vào được chuyển hóa thành nitrogen trong các hợp chất hữu cơ (amino acid, protein,…) theo các cách sau:

- Ammonium (NH₄⁺) kết hợp với keto acid (pyruvic, ketoglutaric, fumaric và oxaloacetic) tạo thành amino acid. Sau đó, các amino acid này có thể tham gia tổng hợp nên các amino acid khác và protein.

Ví dụ: NH₄⁺ + Pyruvic acid → Alanine

- Ammonium (NH₄⁺) kết hợp với các amino dicarboxylic tổng hợp nên các amide.

Ví dụ: NH₄⁺ + Glutamic acid → Glutamin

Dừng lại và suy ngẫm (trang 18)

Câu hỏi trang 18 Sinh học 11: Các yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng như thế nào đến hoạt động trao đổi nước và khoáng ở thực vật?

Lời giải:

Ảnh hưởng của các yếu tố ngoại cảnh (ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm đất và không khí,…) đến hoạt động trao đổi nước và khoáng ở thực vật:

- Ánh sáng: Ánh sáng thúc đẩy khí khổng mở, làm tăng tốc độ thoát hơi nước ở lá, tạo động lực cho quá trình hấp thụ, vận chuyển nước và khoáng ở rễ và thân. Ánh sáng cần cho hoạt động quang hợp tạo chất hữu cơ, cung cấp nguyên liệu cho hoạt động hô hấp, qua đó giải phóng năng lượng cần thiết cho quá trình hấp thụ và vận chuyển chủ động các chất trong cây.

- Nhiệt độ: Trong giới hạn sinh thái về nhiệt độ, tốc độ hấp thụ nước và khoáng tỉ lệ thuận với sự tăng nhiệt độ. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ tăng quá cao (trên 45 oC) thì lông hút có thể bị tổn thương và chết, enzyme tham gia vào hoạt động trao đổi chất bị biến đổi, dẫn đến giảm hoặc dừng hấp thụ nước và khoáng.

- Độ ẩm đất và không khí:

+ Trong giới hạn nhất định, độ ẩm đất tỉ lệ thuận với khả năng hấp thụ nước và khoáng của hệ rễ. Độ ẩm đất quá cao hoặc quá thấp sẽ làm giảm hô hấp và ức chế sinh trưởng của rễ, dẫn đến giảm lượng nước và chất khoáng hấp thụ.

+ Độ ẩm không khí ảnh hưởng gián tiếp đến hoạt động trao đổi nước và khoáng thông qua việc tác động đến quá trình thoát hơi nước: Độ ẩm không khí cao làm giảm tỉ lệ hoạt động và độ mở của khí khổng, từ đó dẫn đến giảm cường độ thoát hơi nước và ngược lại.

Dừng lại và suy ngẫm (trang 20)

Câu hỏi 1 trang 20 Sinh học 11: Trong hoạt động tưới nước, cần lưu ý gì để đảm bảo trạng thái cân bằng nước cho cây?

Lời giải:

Trong hoạt động tưới nước, để đảm bảo trạng thái cân bằng nước cho cây cần lưu ý:

- Cung cấp vừa đủ lượng nước cần thiết, đáp ứng nhu cầu của cây trồng tức là cần tưới nước đúng nhu cầu sinh lí của cây, đúng thời điểm cây cần và đúng phương pháp.

- Để xác định được lượng nước tưới cho cây cần căn cứ vào đặc điểm của loài, giai đoạn sinh trưởng phát triển của cây, điều kiện thổ nhưỡng (đất thịt, đất cát,…), điều kiện thời tiết, cách tưới,…

Câu hỏi 2 trang 20 Sinh học 11: Việc bón quá ít hoặc quá nhiều phân bón sẽ ảnh hưởng như thế nào đến đất và cây trồng?

Lời giải:

- Việc bón phân với lượng quá ít sẽ không đáp ứng đủ nhu cầu dinh dưỡng của cây, triệu chứng thiếu khoáng sẽ xuất hiện, cây còi cọc và chậm lớn dẫn đến giảm năng suất cây trồng.

- Nếu bón quá nhiều phân sẽ dẫn đến dư thừa và gây ngộ độc cho cây, tồn dư trong mô thực vật gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của người và vật nuôi khi sử dụng thực vật làm thức ăn. Còn đối với đất, dư thừa phân bón có thể tiêu diệt các vi sinh vật có lợi trong đất (vi sinh vật cố định đạm, phân giải chất hữu cơ,…), làm ô nhiễm đất và nước ngầm.

Luyện tập và vận dụng (trang 21)

Câu hỏi 1 trang 21 Sinh học 11: Trong tự nhiên, ở một số cây trồng như cà rốt, khoai tây,.. chất dự trữ trong củ sẽ được vận chuyển lên các cơ quan phía trên trong giai đoạn sinh trưởng, phát triển nào của thực vật?

Lời giải:

Trong tự nhiên, ở một số cây trồng như cà rốt, khoai tây,… chất dự trữ trong củ sẽ thường được vận chuyển lên các cơ quan phía trên trong giai đoạn sinh trưởng, phát triển là giai đoạn nảy mầm và cây mầm. Ở các giai đoạn này, chất dự trữ trong củ sẽ được huy động để cung cấp nguyên liệu và năng lượng cho sự hình thành chồi non, lá non.

Câu hỏi 2 trang 21 Sinh học 11: Khi rễ cây bị ngập úng trong thời gian dài, cây trồng có biểu hiện như thế nào? Giải thích.

Lời giải:

- Khi rễ cây bị ngập úng trong thời gian dài, cây trồng có biểu hiện lá héo, bắt đầu vàng và rụng dần; rễ bị thối hỏng; cây chết dần.

- Giải thích: Khi đất bị ngập úng, các khe đất bị phủ kín bởi nước mà hàm lượng oxygen trong nước rất thấp nên không đủ cung cấp cho rễ cây thực hiện hô hấp → Quá trình hô hấp ở rễ diễn ra yếu (hoặc diễn ra theo con đường hô hấp kị khí) khiến tế bào lông hút thiếu năng lượng để hấp thụ chủ động các chất khoáng cần thiết → Khi trong tế bào có nồng độ chất tan thấp thì áp suất thẩm thấu của tế bào thấp → Nước không thẩm thấu vào tế bào lông hút của rễ → Cây bị mất cân bằng nước dẫn đến lá cây sẽ có biểu hiện héo, thậm chí là chết.

Câu hỏi 3 trang 21 Sinh học 11: Giải thích tại sao trong trồng trọt, phân hữu cơ (phân chuồng, phân xanh,…) thường được sử dụng để bón lót (bón vào đất trước khi gieo trồng), trong khi các loại phân vô cơ (đạm, kali) được dùng để bón thúc.

Lời giải:

- Trong trồng trọt, phân hữu cơ (phân chuồng, phân xanh,…) thường được sử dụng để bón lót vì chất dinh dưỡng trong phân hữu cơ phân hủy chậm thích hợp cho việc cung cấp chất dinh dưỡng với hàm lượng vừa phải cho cây trồng trong thời kì đầu. Ngoài ra, phân hữu cơ có thể làm cho đất tơi xốp, tăng cường hoạt động cho hệ vi sinh vật có ích trong đất tạo điều kiện thuận lợi cho cây trồng sinh trưởng và phát triển.

- Các loại phân vô cơ (đạm, kali) được dùng để bón thúc vì các loại phân này chứa các dưỡng chất dễ hấp thu, đáp ứng kịp thời cho nhu cầu dinh dưỡng cao để thúc đẩy cây sinh trưởng và phát triển mạnh.