Mở đầu trang 10 SGK Sinh học 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Quan sát hình 2.1 và cho biết cây có biểu hiện như thế nào khi không được cung cấp đủ nước và đủ chất khoáng.
Khi không được cung cấp đủ nước và chất khoáng, cây sẽ có các biểu hiện suy yếu rõ rệt. Thiếu nước dẫn đến hiện tượng lá cây bị héo, mất turgor (áp suất trương), mô thực vật trở nên mềm, và cây có thể chết khô nếu tình trạng kéo dài. Thiếu chất khoáng sẽ gây ra các triệu chứng khác nhau tùy thuộc vào loại khoáng thiếu hụt. Ví dụ, lá cây có thể chuyển vàng (thiếu nitrogen), xuất hiện đốm nâu (thiếu kali), hoặc các lá non không phát triển bình thường (thiếu canxi). Nhìn chung, cây suy giảm sinh trưởng, khả năng quang hợp giảm sút, và năng suất sinh học thấp.
Giải Câu hỏi 1 trang 10 SGK Sinh học 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Tại sao thực vật cần phải hấp thụ nước?
Nước là yếu tố thiết yếu trong đời sống thực vật vì tham gia vào nhiều quá trình quan trọng. Trước hết, nước là môi trường hòa tan và vận chuyển các chất dinh dưỡng khoáng từ đất vào cây, đồng thời vận chuyển các sản phẩm quang hợp đến các cơ quan khác. Nước cũng tham gia vào phản ứng quang phân ly trong quá trình quang hợp, giải phóng oxy và cung cấp điện tử cho chuỗi vận chuyển electron. Ngoài ra, nước duy trì trạng thái trương của tế bào, giúp cây đứng vững và các mô duy trì cấu trúc. Việc thoát hơi nước qua lá không chỉ làm mát cây mà còn tạo động lực hút nước từ rễ lên phần trên của cây. Thiếu nước sẽ làm gián đoạn tất cả các quá trình này, gây suy giảm khả năng sống và phát triển của thực vật.
Giải Câu hỏi 2 trang 11 SGK Sinh học 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Xem bảng 2.1, Hình 2.2 và liệt kê những biểu hiện của cây khi thiếu các nguyên tố khoáng.
Thiếu nitrogen (N): Lá già chuyển vàng từ đầu ngọn và mép lá, cây còi cọc, giảm khả năng quang hợp.
Thiếu phosphorus (P): Lá cây chuyển màu tím hoặc đỏ sẫm, sinh trưởng rễ bị ức chế.
Thiếu kali (K): Mép lá xuất hiện các đốm cháy, lá xoăn, rễ bị yếu.
Thiếu canxi (Ca): Lá non biến dạng, xuất hiện đốm nâu, rễ bị thối.
Thiếu magie (Mg): Xuất hiện hiện tượng úa lá giữa các gân lá trên lá già.
Thiếu sắt (Fe): Lá non mất màu xanh lục, cây bị còi cọc.
Mỗi nguyên tố khoáng đều có vai trò đặc thù, và khi thiếu hụt sẽ gây ảnh hưởng trực tiếp đến chức năng sinh lý của cây.
Giải Câu hỏi 3 trang 13 SGK Sinh học 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Quan sát sơ đồ ở Hình 2.3, hãy mô tả sơ lược quá trình trao đổi nước trong cây.
Quá trình trao đổi nước trong cây bao gồm ba giai đoạn chính: hấp thụ, vận chuyển, và thoát hơi nước.
Hấp thụ nước: Nước từ đất được rễ cây hấp thụ qua lông hút nhờ cơ chế thẩm thấu.
Vận chuyển nước: Nước được vận chuyển từ rễ lên thân và lá qua mạch gỗ nhờ lực hút do thoát hơi nước, lực đẩy rễ, và lực liên kết giữa các phân tử nước (tính chất mao dẫn).
Thoát hơi nước: Nước bị mất qua khí khổng ở lá hoặc qua lớp cutin ở bề mặt lá, tạo động lực để hút nước từ rễ lên, đồng thời giúp làm mát cây.
Quá trình này đảm bảo cây có đủ nước để duy trì các chức năng sống và trao đổi chất.
Giải Câu hỏi 4 trang 13 SGK Sinh học 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Cơ chế hấp thụ nước và khoáng ở rễ khác nhau như thế nào?
Hấp thụ nước: Chủ yếu thông qua cơ chế thụ động nhờ sự chênh lệch nồng độ giữa dung dịch đất và tế bào lông hút, nước di chuyển theo cơ chế thẩm thấu từ nơi có thế nước cao (đất) vào nơi có thế nước thấp (tế bào rễ).
Hấp thụ khoáng: Thực hiện cả bằng cơ chế thụ động và chủ động. Các ion khoáng có thể di chuyển theo sự chênh lệch nồng độ hoặc thông qua bơm proton (H⁺) sử dụng năng lượng ATP. Hấp thụ chủ động cho phép cây lấy khoáng ngay cả khi nồng độ khoáng trong đất thấp.
Giải Câu hỏi 5 trang 14 SGK Sinh học 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Quan sát Hình 2.5, hãy mô tả con đường hấp thụ, vận chuyển nước và muối khoáng từ môi trường đất vào mạch gỗ của rễ.
Nước và muối khoáng từ đất di chuyển qua hai con đường chính:
Con đường gian bào: Nước và ion khoáng di chuyển qua các khoảng không giữa các tế bào và thành tế bào, không đi vào chất nguyên sinh, đến tận đai Casparian ở nội bì rễ.
Con đường tế bào chất: Nước và ion khoáng xuyên qua màng tế bào, đi vào chất nguyên sinh, sau đó di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác qua cầu nối plasmodesmata.
Tại nội bì, nước và khoáng phải đi qua màng tế bào vào chất nguyên sinh trước khi vào mạch gỗ để vận chuyển lên phần trên của cây.
Giải Câu hỏi 6 trang 14 SGK Sinh học 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Quan sát Hình 2.6 và cho biết sự vận chuyển các chất trong mạch gỗ và trong mạch rây xảy ra như thế nào?
Mạch gỗ: Vận chuyển nước và ion khoáng từ rễ lên lá nhờ lực hút do thoát hơi nước, lực đẩy rễ, và tính chất mao dẫn.
Mạch rây: Vận chuyển các sản phẩm quang hợp (đường, axit amin) từ lá đến các cơ quan khác của cây. Sự vận chuyển này dựa vào chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa nơi sản xuất (lá) và nơi tiêu thụ (rễ, hoa, quả).
Giải Câu hỏi 7 trang 16 SGK Sinh học 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Sự thoát hơi nước ở lá được thực hiện như thế nào? Hãy giải thích nguyên nhân gây nên sự đóng, mở của khí khổng.
Sự thoát hơi nước chủ yếu diễn ra qua khí khổng ở lá. Khi tế bào khí khổng căng trương, khí khổng mở và nước thoát ra ngoài. Nguyên nhân chính điều chỉnh sự đóng mở của khí khổng là sự thay đổi áp suất thẩm thấu do hàm lượng nước và ion kali (K⁺) trong tế bào khí khổng. Khi K⁺ di chuyển vào tế bào khí khổng, áp suất thẩm thấu tăng, hút nước vào và làm khí khổng mở. Khi K⁺ di chuyển ra, khí khổng đóng lại.
Giải Câu hỏi 8 trang 16 SGK Sinh học 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Sự thoát hơi nước có vai trò như thế nào đối với đời sống của cây?
Sự thoát hơi nước giúp duy trì quá trình hút nước và khoáng từ rễ, làm mát cây trong điều kiện nhiệt độ cao, tạo điều kiện cho sự trao đổi khí (CO₂ vào, O₂ ra) phục vụ quang hợp, và điều hòa nhiệt độ cơ thể thực vật.
Luyện tập trang 16 SGK Sinh học 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Quan sát số liệu về số lượng khí khổng ở hai mặt lá của một số loài thực vật dưới đây. Hãy rút ra nhận xét về sự phân bố của khí khổng ở lá cây Một lá mầm và lá cây Hai lá mầm.
Dựa trên số liệu trong bảng, có thể thấy sự khác biệt về sự phân bố khí khổng giữa lá cây Một lá mầm và Hai lá mầm:
Lá cây Một lá mầm: Khí khổng thường phân bố đều trên cả hai mặt lá. Điều này phản ánh đặc điểm của cây thích nghi với điều kiện môi trường mở và yêu cầu thoát hơi nước qua cả hai mặt lá.
Lá cây Hai lá mầm: Khí khổng chủ yếu tập trung ở mặt dưới của lá. Điều này giúp hạn chế sự thoát hơi nước trực tiếp khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời mạnh ở mặt trên của lá.
Nhận xét này thể hiện sự thích nghi của các nhóm thực vật với điều kiện môi trường sống và cơ chế sinh lý của lá trong việc kiểm soát quá trình trao đổi khí và thoát hơi nước.
Vận dụng trang 16 SGK Sinh học 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Có ý kiến cho rằng: "Ở thời điểm buổi trưa mùa hè nắng nóng, người nông dân nên tưới bổ sung nước để cây trồng tăng cường quang hợp và đạt năng suất cao". Em có đồng ý với ý kiến này không? Giải thích.
Ý kiến này đúng trong một số trường hợp, nhưng cần được áp dụng cẩn thận.
Đồng ý: Vào buổi trưa nắng nóng, cây trồng dễ bị mất nước nhanh chóng do quá trình thoát hơi nước diễn ra mạnh. Việc tưới bổ sung nước có thể giúp cây duy trì trạng thái trương của tế bào, tăng cường quá trình quang hợp và bảo vệ cây khỏi bị héo.
Tuy nhiên: Tưới nước vào thời điểm này cũng có nguy cơ làm nhiệt độ đất giảm đột ngột, gây sốc nhiệt cho cây, hoặc làm mất nước nhanh hơn nếu tưới không đủ lượng. Vì vậy, người nông dân nên tưới nước vào sáng sớm hoặc chiều mát để tối ưu hiệu quả và hạn chế lãng phí nước.
Lựa chọn thời điểm tưới cần dựa vào loại cây trồng, điều kiện đất và thời tiết cụ thể để đảm bảo hiệu quả cao nhất.
Giải Câu hỏi 9 trang 17 SGK Sinh học 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Quan sát hình 2.10 và cho biết nguồn nitrogen cung cấp cho cây được tạo ra từ những hoạt động nào.
Nguồn nitrogen cung cấp cho cây chủ yếu đến từ:
Nitrogen trong đất: Chuyển hóa từ các hợp chất hữu cơ trong đất nhờ hoạt động phân giải của vi sinh vật.
Nitrogen từ không khí: Được cố định bởi các vi khuẩn cố định đạm sống cộng sinh (như vi khuẩn Rhizobium ở nốt sần rễ cây họ Đậu) hoặc sống tự do trong đất (như Azotobacter).
Phân bón: Con người bổ sung nitrogen thông qua các loại phân đạm (NH₄⁺, NO₃⁻) trong nông nghiệp.
Các nguồn nitrogen này đảm bảo cây có đủ dinh dưỡng để tổng hợp protein, enzym, và các hợp chất cần thiết cho quá trình phát triển.
Vận dụng trang 17 SGK Sinh học 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Hiện tượng nào trong tự nhiên được con người ứng dụng để sản xuất phân đạm?
Con người ứng dụng hiện tượng cố định đạm trong tự nhiên để sản xuất phân đạm. Trong tự nhiên, các vi sinh vật cố định đạm như Rhizobium, Azotobacter, và vi khuẩn lam (Cyanobacteria) có khả năng chuyển hóa khí N₂ từ không khí thành các dạng hợp chất chứa nitrogen (NH₄⁺, NO₃⁻) mà cây có thể hấp thụ. Quá trình này được mô phỏng và cải tiến trong sản xuất công nghiệp bằng phản ứng Haber-Bosch, trong đó khí N₂ và H₂ được tổng hợp ở áp suất và nhiệt độ cao để tạo ra NH₃ (amoniac), nguyên liệu sản xuất phân bón.
Giải Câu hỏi 10 trang 18 SGK Sinh học 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Khi được hấp thụ vào trong cây, các dạng nitrogen được chuyển hóa như thế nào?
Khi hấp thụ vào trong cây, nitrogen ở dạng NH₄⁺ và NO₃⁻ sẽ trải qua các quá trình chuyển hóa sau:
Hấp thụ: NO₃⁻ được hấp thụ qua rễ và khử thành NH₄⁺ trong tế bào rễ nhờ enzym nitrate reductase và nitrite reductase.
Đồng hóa: NH₄⁺ được sử dụng để tổng hợp axit amin thông qua chu trình đồng hóa glutamine và glutamate. Axit amin là nguyên liệu để tổng hợp protein, enzym, và các chất hữu cơ chứa nitrogen khác.
Vận chuyển: Các hợp chất chứa nitrogen được vận chuyển từ rễ đến các cơ quan khác để tham gia vào quá trình trao đổi chất và phát triển của cây.
Giải Câu hỏi 11 trang 19 SGK Sinh học 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Từ thông tin ở Bảng 2.3, hãy rút ra nhận xét về sự ảnh hưởng của độ ẩm đất đến cường độ thoát hơi nước của cây nha đam.
Dựa vào bảng, có thể thấy:
Khi độ ẩm đất cao, cường độ thoát hơi nước tăng do cây dễ dàng hấp thụ nước từ đất, tạo động lực cho quá trình thoát hơi nước.
Khi độ ẩm đất giảm, cường độ thoát hơi nước giảm mạnh vì rễ cây không đủ nước để duy trì áp suất trương, làm giảm hoạt động thoát hơi nước.
Điều này chứng tỏ sự thoát hơi nước của cây nha đam phụ thuộc chặt chẽ vào độ ẩm của đất. Cây có khả năng điều chỉnh hoạt động thoát hơi nước để thích nghi với điều kiện môi trường.
Giải Câu hỏi 12 trang 19 SGK Sinh học 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Nhiệt độ môi trường đất, nhiệt độ của không khí ảnh hưởng như thế nào đến quá trình trao đổi nước và khoáng ở thực vật.
Nhiệt độ môi trường đất: Ảnh hưởng đến hoạt động của rễ và vi sinh vật trong đất. Nhiệt độ quá thấp sẽ làm giảm khả năng hấp thụ nước và khoáng của rễ, trong khi nhiệt độ quá cao có thể làm tổn thương rễ và ức chế hoạt động của các enzyme liên quan.
Nhiệt độ không khí: Tăng nhiệt độ không khí làm tăng cường độ thoát hơi nước qua khí khổng, gây mất nước nhanh. Nếu không đủ nước bổ sung từ đất, cây sẽ bị héo và giảm hiệu suất quang hợp.
Cả hai yếu tố này cần được cân bằng để tối ưu hóa sự phát triển của cây.
Giải Câu hỏi 13 trang 20 SGK Sinh học 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Để tưới nước hợp lí cho cây trồng cần dựa vào những yếu tố nào?
Việc tưới nước hợp lý cần dựa vào các yếu tố sau:
Loại cây trồng: Cây khác nhau có nhu cầu nước khác nhau.
Giai đoạn sinh trưởng: Giai đoạn ra hoa, kết quả thường cần nhiều nước hơn.
Điều kiện thời tiết: Tưới nhiều hơn khi trời nóng, khô hạn và ít hơn khi thời tiết mát mẻ.
Đặc điểm đất: Đất cát cần tưới thường xuyên hơn đất sét vì giữ nước kém.
Thời gian tưới: Nên tưới vào sáng sớm hoặc chiều tối để hạn chế thoát hơi nước.
Giải Câu hỏi 14 trang 21 SGK Sinh học 11 Chân trời sáng tạo – CTST
Để bón phân hợp lí cho cây trồng cần dựa vào những yếu tố nào?
Bón phân hợp lý cần dựa vào các yếu tố sau:
Loại đất: Xác định thành phần dinh dưỡng đất để bổ sung phân bón phù hợp.
Loại phân: Chọn phân hữu cơ, vô cơ, hoặc vi sinh phù hợp với nhu cầu của cây.
Thời điểm bón: Bón đúng thời điểm sinh trưởng để cây hấp thụ hiệu quả.
Liều lượng: Đảm bảo liều lượng cân đối, tránh thừa hoặc thiếu phân gây hại.
Phương pháp bón: Bón rải, bón gốc, hoặc phun qua lá tùy thuộc vào cây trồng và loại phân bón.
