Bài 2: Trao đổi nước và khoáng ở thực vật

Vai trò của quá trình thoát hơi nước đối với thực vật:

- Tạo động lực đầu trên cho quá trình hấp thụ, vận chuyển vật chất ở rễ lên lá và cơ quan phía trên.

- Duy trì sức trương và liên kết các cơ quan của cây thành một thể thống nhất.

- Đảm bảo CO2 có thể khuếch tán vào lá cung cấp cho quang hợp.

- Giảm nhiệt độ bề mặt lá trong những ngày nắng nóng, bảo vệ các cơ quan khỏi bị tổn thương bởi nhiệt độ và duy trì các hoạt động sống bình thường.

Vì quá trình này đóng một vai trò rất quan trọng không thể thiếu đối với hoạt động sống của cây:

- Tạo động lực đầu trên cho quá trình hấp thụ, vận chuyển vật chất ở rễ lên lá và cơ quan phía trên.

- Duy trì sức trương và liên kết các cơ quan của cây thành một thể thống nhất.

- Đảm bảo CO2 có thể khuếch tán vào lá cung cấp cho quang hợp.

- Giảm nhiệt độ bề mặt lá trong những ngày nắng nóng, bảo vệ các cơ quan khỏi bị tổn thương bởi nhiệt độ và duy trì các hoạt động sống bình thường.

- Nước và khoáng được vận chuyển 1 chiều trong mạch gỗ của thân cây nên các cơ quan phía trên của cây.

Cơ chế đóng mở dựa trên sự biến đổi sức trương nước trong các tế bào khí khổng:

- Khi tế bào khí khổng tích lũy các chất thẩm thấu (K+, malate, sucrose) sẽ trương nước, thành mỏng phía ngoài bị căng mạnh và đẩy ra xa khỏi lỗ khí, thành dày phía trong bị căng yếu hơn làm khí khổng mở.

- Ngược lại, sự giải phóng các chất thẩm thấu khỏi tế bào khí khổng làm giảm sự hút nước, lỗ khí đóng lại.

Con đường di chuyển của nước và khoáng từ tế bào lông hút vào trong rễ theo con đường gian bào và con đường tế bào chất:

- Con đường gian bào: Nước và các ion khoáng di chuyển hướng tâm trong khoảng trống giữa các tế bào và khoảng trống giữa các bó sợi cellulose trong thành tế bào. Khi đến lớp nội bì, nước và các ion khoáng bị đai Caspary trong thành tế bào nội bì chặn lại. Dòng nước và các ion khoáng chuyển sang con đường tế bào chất.

- Con đường tế bào chất: Nước và khoáng di chuyển hướng tâm qua tế bào chất của các lớp tế bào vỏ rễ đến mạch gỗ thông qua cầu sinh chất.

- Gồm 3 quá trình: hấp thụ nước, vận chuyển nước trong thân và thoát hơi nước.

- Ở hình $(b)$ do thiếu nước mà lá cây bị khô héo, thân khô dần và nếu không được cung cấp nước cây sẽ chết.

- Ở hình $(c)$ do thiếu chất dinh dưỡng mà lá cây bị héo, úa vàng sinh trưởng phát triển chậm và sẽ chết sau 1 thời gian ngắn.

\(\Rightarrow\) Để tránh hiện tượng trên ta cần cung cấp đủ nước và khoáng chất cho cây.

Ý 1

- Thực vật sống dưới nước có thể hấp thụ bằng bề mặt các tế bào biểu bì của cây.

- Thực vật trên cạn chủ yếu hấp thụ bằng lông hút ở rễ và 1 số ít hấp thụ qua tế bào khí không trên bề mặt lá.

Ý 2

- Nước được hấp thụ nhờ cơ chế hấp thụ thụ động (thẩm thấu). Còn khoáng chất được hập thụ nhờ cả cơ chế thụ động và chủ động.

Thoát hơi nước ở thực vật diễn ra theo 2 con đường là qua khí khổng và lớp cutin.

- Thoát hơi nước qua lớp cutin: Nước có thể khuếch tán từ khoảng gian bào của thịt lá qua lớp cutin để ra ngoài. Lớp cutin càng dày thì sự khuếch tán qua lớp cutin càng nhỏ và ngược lại.

- Thoát hơi nước qua khí khổng: Khí khổng là con đường thoát hơi nước chủ yếu ở thực vật. Gồm ba giai đoạn: nước chuyển thành dạng hơi đi vào gian bào, hơi nước từ gian bào khuếch tán qua lỗ khí vào khí quyển xung quanh bề mặt lá, hơi nước khuếch tán từ không khí quanh bề mặt lá ra không khí xa hơn. Tốc độ thoát hơi nước qua khí khổng do độ mở của khí khổng điều tiết.