Hô hấp ở thực vật và mối quan hệ với quang hợp

Dựa vào đồ thị trao đổi khí ròng của lá trong 24 giờ ở trên, hãy giải thích dấu của trao đổi khí ròng vào lúc nửa đêm, lúc giữa trưa, và tại hai thời điểm cắt trục 0.

Ta có lúc nửa đêm hoàn toàn không có ánh sáng, quang hợp bằng 0, chỉ còn hô hấp hoạt động — trao đổi khí ròng âm, nghĩa là lá hấp thụ O2 ròng, thải CO2 ròng.

Giữa trưa ánh sáng mạnh nhất trong ngày, quang hợp vượt xa hô hấp — trao đổi khí ròng dương và đạt giá trị lớn nhất, lá thải O2 ròng, hấp thụ CO2 ròng.

Hai thời điểm đường cong cắt trục 0 — vào sáng sớm khi ánh sáng vừa đủ mạnh, và chiều tối khi ánh sáng vừa yếu đi — chính là hai điểm bù ánh sáng trong ngày, nơi tốc độ quang hợp đúng bằng tốc độ hô hấp.

Vậy trao đổi khí ròng âm vào ban đêm, dương vào giữa ngày, và bằng 0 đúng tại hai điểm bù ánh sáng — toàn bộ đường cong phản ánh hiệu số liên tục giữa quang hợp và hô hấp suốt 24 giờ.

Một nhà kính trồng dưa lưới đóng kín ban đêm để giữ ấm. Đo nồng độ oxygen trong nhà kính vào lúc gần sáng, trước khi mặt trời mọc, thấy oxygen đã giảm rõ rệt so với lúc chập tối, dù cây vẫn xanh tốt. Hãy giải thích.

Ta có từ chập tối tới gần sáng hoàn toàn không có ánh sáng, nên quang hợp của toàn bộ cây trong nhà kính bằng 0 suốt khoảng thời gian đó, trong khi hô hấp vẫn diễn ra liên tục ở mọi tế bào sống. (1)

Vì hô hấp tiêu thụ O2 không ngừng suốt đêm mà không có quang hợp bù lại, lượng O2 bị tiêu thụ tích luỹ dần theo thời gian; gần sáng là thời điểm xa chập tối nhất, nên lượng O2 tiêu thụ tích luỹ đã đạt mức lớn nhất trong đêm. (2)

Mặt khác, việc oxygen giảm không có nghĩa cây đang suy yếu — đây đúng là hoạt động hô hấp bình thường của mọi tế bào sống, không phải dấu hiệu bệnh lý, vì nhà kính đóng kín nên không có luồng không khí mới bù oxygen từ bên ngoài.

Vậy nồng độ oxygen trong nhà kính giảm rõ nhất ngay trước bình minh vì hô hấp đã tiêu thụ O2 liên tục suốt đêm mà quang hợp hoàn toàn chưa bắt đầu bù lại — đây là hệ quả tự nhiên của việc quang hợp phụ thuộc ánh sáng còn hô hấp thì không.