C 18H26O 2+ 26O2 → 18O 2+ 18H2O
6.2.3. Thành phần khí môi trường
• Hàm lượng oxi
oxy là nguyên tố hóa học được phát hiện năm 1774, tồn tại ở dạng phân tử O2 tự do trong không khí chiếm 20,95% thể tích. Đó là yếu tố quan trọng được coi là dưỡng khí đối với đời sống sinh vật.
oxy rất cần cho hô hấp hiếu khí. Nó là chất nhận điện tử cuối cùng trong chuỗi hô hấp ở tế bào. Nếu thiếu oxy, quá trình hô hấp sẽ bị ngừng trệ. Nhiều nghiên cứu cho thấy, sự giảm hàm lượng oxy trong không khí tới 5% thì hô hấp hiếu khí bị ức chế nhưng sự thải CO2 lại tăng lên do hô hấp yếm khí. Trong trường hợp thiếu oxy, men bia hô hấp theo cơ chế lên men rượu và do đó thải nhiều khí CO2.
Khi nồng độ oxy trong không khí giảm tới ngưỡng thấp nhất định thì thực vật hô hấp theo cơ chế yếm khí. Nhưng các loài cây khác nhau có đặc điểm di truyền thích nghi sinh thái khác nhau.
Hàm lượng oxy tối ưu cho đại bộ phận các loài cây là 20% nghĩa là đúng với hàm lượng oxy bình thường trong không khí. Điều kiện cần chú ý là hàm lượng oxy trong mô, trong cơ thể thấp hơn nhiều so với nồng độ oxy bên ngoài môi trường, trong khi đó hàm lượng CO2 trong mô rất cao, gấp hàng trăm lần so với khí quyển.
Khí CO2 trong khí quyển với tỷ lệ 0,03% thể tích. Nó có trong nước và dung dịch đất ở dạng HCO- với nồng độ 83mg/lit. Dạng CaCO3 có trong đất và nước dễ biến thành bicacbonat theo phản ứng :
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 → Ca2+ + 2HCO3-
CO2 còn có trong dung dịch đất, nước ở các dạng MgCO3, KHCO3, NaHCO3… cây thủy sinh nhận CO2 dưới dạng ion hòa tan chủ yếu là HCO3-. Khi cần dùng cho quá trình quang hợp và cây thải ra môi trường đất, nước cũng ở dạng ion này do quá trình hô hấp của rễ tạo ra. Trong đất canh tác trồng cây, lượng HCO3- thường tăng lên rất nhanh và tham gia vào các chất vô cơ và hữu cơ trong môi trường. Biện pháp xử lý đất trồng trọt tơi xốp không những làm thoáng khí cung cấp cho cây O2 mà còn giải phóng CO2 vào khí quyển, đảm bảo quá trình hô hấp hiếu khí ở mô rễ được thực hiện bình thường. Đây là mặt dinh dưỡng khí cho thực vật
Khí CO2 là sản phẩm cuối cùng của hô hấp yếm khí cũng như hô hấp hiếu khí và sự lên men. Nếu hàm lượng CO2 quá cao, nhất là trong môi trường đất khó khuếch tán, quá trình hô hấp bị kìm hãm, và do đó bộ rễ cây bị hại trước.
Đại bộ phận khí CO2 trong hô hấp được thải ra không khí nhờ dòng nước qua các bó mạch, qua các lỗ khí, xoang hô hấp ở lá, ở thân cành. Ở các tế bào quang hợp (nơi có diệp lục) khí CO2 do hô hấp tạo ra được sử dụng lại với lượng đáng kể. Đồng thời hô hấp sử dụng lại O2 do quang hợp tạo ra.
Tuy nhiên, khi lượng CO2 môi trường tăng cao, quá trình hô hấp của cơ thể bị ngừng trệ hoặc bị kìm hãm. Hàm lượng CO2 cao kìm hãm hô hấp có thể do 3 nguyên nhân sau:
- Tác dụng làm yếu khả năng chống chịu của cơ thể. - Làm giảm hoạt tính của hàng loạt enzym hô hấp.
- Gây ra sự đóng các lỗ khí khổng, O2 khó xâm nhập vào cơ thể và thông qua sự biến đổi pH của tế bào bộ máy khí khổng, ảnh hưởng gián tiếp đến hô hấp. Như vậy nồng độ CO2 cao đã kìm hãm quá trình hô hấp, tương tự như trạng thái cây để trong bóng tối có quang hợp, lượng CO2 tăng dần làm tế bào có độ pH =5 có tác dụng ức chế hô hấp. Chính vì vậy người ta dùng CO2 để ức chế hô hấp của hoa quả rau tươi khi bảo quản hoặc ức chế hô hấp của hạt giống…