Bài học

Lá — cơ quan quang hợp

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em nêu được bốn đặc điểm cấu tạo của lá và giải thích được mỗi đặc điểm phục vụ chức năng quang hợp như thế nào, đặc biệt là vì sao khí khổng lại tập trung nhiều ở mặt dưới lá.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài trước em đã biết quang hợp cần nước, khí carbon dioxide, ánh sáng và diệp lục để tạo ra chất hữu cơ và khí oxygen (same-grade bridge). Nhưng nước, khí carbon dioxide và ánh sáng không tự tìm đến nhau — phải có một bộ phận vừa hứng được ánh sáng, vừa lấy được khí carbon dioxide, vừa nhận được nước. Bộ phận đó chính là lá, và bài này chỉ ra cấu tạo của lá được sắp xếp đúng theo yêu cầu của quang hợp.

Khởi động

Vì sao hầu hết lá cây đều mỏng, dẹt và trải rộng thay vì dày và tròn như một củ khoai? Và nếu em lật một chiếc lá lên, mặt dưới thường nhạt màu hơn mặt trên — sự khác biệt đó có liên quan gì tới việc lá đón ánh sáng hay không?

Kiến thức trọng tâm

Cấu tạo của lá phù hợp với từng yêu cầu của quang hợp. Phiến lá có dạng bản dẹt và trải rộng để tăng diện tích tiếp xúc với ánh sáng — càng nhiều diện tích hứng sáng, quang hợp càng có nhiều năng lượng để hoạt động. Bên trong các tế bào thịt lá, đặc biệt là lớp gần mặt trên nơi ánh sáng chiếu mạnh nhất, tập trung nhiều lục lạp — cấu trúc chứa diệp lục, nơi trực tiếp diễn ra quang hợp.

Khí khổng là những lỗ nhỏ li ti trên bề mặt lá, đóng vai trò cửa trao đổi khí: khí carbon dioxide đi vào, khí oxygen đi ra, đồng thời hơi nước cũng thoát ra qua đây. Điều đáng chú ý là khí khổng phân bố không đều trên hai mặt lá — ở phần lớn cây trên cạn, khí khổng tập trung nhiều hơn hẳn ở mặt dưới. Mặt trên lá nhận ánh nắng trực tiếp nên nóng và bốc hơi nước nhanh hơn; đặt phần lớn khí khổng ở mặt dưới giúp cây hạn chế mất nước quá mức trong khi vẫn đủ lỗ để trao đổi khí cho quang hợp.

Mỗi đặc điểm cấu tạo của lá gắn với đúng một yêu cầu của quang hợp — không có bộ phận nào là ngẫu nhiên.

Gân lá là hệ thống mạch dẫn chạy khắp phiến lá, gồm hai loại mạch làm hai việc ngược chiều nhau. Mạch gỗ dẫn nước và muối khoáng từ rễ lên lá — nguyên liệu đi vào. Mạch rây dẫn chất hữu cơ vừa tạo ra từ lá đi khắp cây để nuôi rễ, thân, hoa, quả — sản phẩm đi ra. Nhờ mạng lưới gân lá toả rộng khắp phiến lá, mọi tế bào thịt lá đều được cấp nước và mang đi được sản phẩm, không có vùng nào bị bỏ sót.

Ví dụ

Giải thích vì sao khí khổng tập trung nhiều ở mặt dưới lá

1
Vì sao đa số các loài cây trên cạn có khí khổng tập trung nhiều ở mặt dưới lá hơn mặt trên?
2
Khí khổng vừa là nơi khí carbon dioxide đi vào, khí oxygen đi ra, vừa là nơi hơi nước thoát ra ngoài qua quá trình thoát hơi nước.
3
Mặt trên lá nhận ánh nắng trực tiếp nên nhiệt độ cao hơn mặt dưới, khiến nước bốc hơi nhanh hơn nếu khí khổng đặt nhiều ở đó.
4
Đặt khí khổng chủ yếu ở mặt dưới giúp giảm bớt lượng nước mất qua thoát hơi nước, trong khi vẫn đủ diện tích trao đổi khí carbon dioxide và oxygen cho quang hợp.
5
Cách sắp xếp này cân bằng đúng hai nhu cầu trái ngược của cây: giữ nước và trao đổi khí liên tục, nên là một đặc điểm thích nghi hợp lí chứ không phải ngẫu nhiên.
6
Vậy khí khổng tập trung ở mặt dưới lá vì đó là vị trí ít bị ánh nắng trực tiếp, giúp cây hạn chế mất nước mà vẫn đảm bảo trao đổi khí cho quang hợp.

Ví dụ

So sánh khả năng quang hợp của hai lá trên cùng một cây (dạng đề kiểm tra)

1
Trên cùng một cây có hai lá: một lá non màu xanh nhạt, phiến lá còn mỏng; một lá trưởng thành màu xanh đậm, phiến lá đã dày dặn. Dự đoán lá nào quang hợp mạnh hơn và giải thích dựa vào cấu tạo.
2
Màu xanh đậm của lá cho biết lục lạp trong lá chứa nhiều diệp lục hơn; màu xanh nhạt cho thấy lượng diệp lục còn ít.
3
Lượng diệp lục càng nhiều thì khả năng hấp thụ ánh sáng để quang hợp càng mạnh, vì diệp lục chính là chất hấp thụ ánh sáng cho phản ứng.
4
Lá trưởng thành thường đã phát triển đủ phiến lá dày dặn và hệ gân lá hoàn chỉnh để vận chuyển nguyên liệu, sản phẩm; lá non còn đang hoàn thiện các cấu trúc này.
5
Cả hai dấu hiệu — lượng diệp lục và mức hoàn chỉnh của cấu tạo lá — đều chỉ về cùng một hướng, nên kết luận đưa ra là nhất quán.
6
Vậy lá trưởng thành, xanh đậm quang hợp mạnh hơn lá non xanh nhạt, vì có nhiều diệp lục hơn và cấu tạo phiến lá, gân lá đã hoàn chỉnh hơn.

Sai lầm thường gặp

Một nhầm lẫn thường gặp là nghĩ khí khổng chỉ có ở mặt dưới lá — thực ra hầu hết lá vẫn có một số khí khổng ở mặt trên, chỉ là ít hơn hẳn mặt dưới, không phải bằng không. Một nhầm lẫn khác là cho rằng gân lá chỉ dẫn nước — thực ra gân lá gồm hai loại mạch làm hai việc ngược chiều: mạch gỗ đưa nước vào, mạch rây đưa chất hữu cơ ra, chứ không phải một đường ống duy nhất.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Bốn đặc điểm của lá phục vụ quang hợp: phiến lá dẹt, rộng để hứng ánh sáng; lục lạp chứa diệp lục để phản ứng diễn ra; khí khổng, tập trung nhiều ở mặt dưới, để trao đổi khí mà ít mất nước; gân lá với mạch gỗ và mạch rây để vận chuyển nguyên liệu, sản phẩm.

Những khẳng định về cấu tạo lá và mối quan hệ quang hợp ở hai bài trước vẫn còn là lý thuyết — chương tiếp theo sẽ dùng thí nghiệm thật để chứng minh chúng.