Tài liệu nói về 3 quá trình trao đổi nước ở thực vật: hút nước ở rễ, vận chuyển nước ở thân thoát hơi nước ở lá; cấu tạo khí khổng; có hình minh họa. Tôi mong rằng bạn vừa lòng với tài liệu này. Cảm ơn bạn đã quan tâm tài liệu của tôi!
Trang 13 quá trình:
- Hút nước ở rễ
- Vận chuyển nước ở thân
- Thoát hơi nước ở lá
1 HÚT NƯỚC Ở RỄ:
- Các dạng nước trong đất:
+ Các dạng nước tự do:
Nước hấp dẫn :
+ Là dạng nước chứa đầy trong các khoảng trống giữa các phần tử đất
+Đây là dạng nước tự do di động dễ dàng do lực hấp dẫn của đất yếu, cây hấp thụ dễ dàng Thường tạo ra các mạch nước ngầm, nhất là sau những cơn mưa lớn
+Dạng nước này chỉ cung cấp cho cây trong khoảng thời gian ngắn
Nước mao dẫn :
+ Là dạng nước chứa trong các ống mao dẫn của đất và bị các phân tử của đất giữ tương đối chặt (0.1 atm)
+ Dạng nước này lắng chậm và là dạng nước hệ rễ hút thường xuyên trong đời sống của cây
+ Các dạng nước liên kết:
Nước liên kết yếu
Nước màng : là dạng nước bao xung quanh các phân tử đất, bị các phân
tử keo đất giữ bằng một lực lớn nên ít sử dụng Cây chỉ sử dụng được các lớp nước nằm xa trung tâm các phân tử keo đất
Nước liên kết chặt
Nước ngâm và nước tẩm của keo đất : là dạng nước mà các keo đất giữ với lực rất lớn và phần lớn các phân tử nước bị tẩm vào bên trong các phân tử đất Dạng nước này bị liên kết chặt bởi phần tử keo đất và cây không sử dụng được
- Các dạng nước trong cây:
+ Theo Macximop: nước liên kết là nước không bị đông lại ở nhiệt độ thấp hơn -10C, không thể làm dung môi ngay cho những chất dễ bị hòa tan như đường + Theo Alecxeiev: nước liên kết là nước tham gia vào sự thủy hóa và tham gia vào cấu trúc
- Rễ hút nước nHỜ 3 động lực:
Trang 2o Áp suất rễ đẩy nước từ mạch gỗ của rễ vào mạch gỗ của thân.
o Sự thoát hơi nước ở lá -> tạo sức hút nước kéo nước từ dưới lên
o Lực trung gian ( lực liên kết giữa các phân tử nước với nhau và với thành mạch gỗ)
- áp suất rễ:
o Đa số các nhà khoa học giải thích cơ chế áp suất rế là do sự chênh lệch giữa thế năng thẩm thấu của rễ và dung dịch đất, và đây cũng chính là động lực cho sự hấp thụ nước ở rễ
o Áp suất rễ gây nên hai hiện tượng rỉ nhựa và ứ giọt
+ Rỉ nhựa
+ Ứ giọt : Ở một số cây trong điều kiện ẩm ướt thấy xuất hiện những giọt nước đọng ở đầu lá và mép lá
+ Dịch nhựa từ hiện tượng rỉ nhựa và ứ giọt chứa các chất vô cơ và hữu cơ khác nhau (các nguyên tố dinh dưỡng và cả các chất kích thích sinh trưởng, các aa, các vitamin…)
2 VẬN CHUYỂN NƯỚC TRONG THÂN:
- VC nước trong Xylem gặp nhiều thử thách:
o Đầu tiên, nếu thành của tế bào quá yếu hoặc quá mềm, các cột nước có thể đỏ sập xuống Do đó, vách thứ cấp của tế bào phải dày
và phải được hoá gỗ để thích nghi với điều này
o Vấn đề thứ hai là nước được vận chuyển bên trong các xylem phải được loại bỏ hoàn toàn khí giống như vận chuyển trong mạch máu của động vật Tuy nhiên, khi sức căng của nước tăng lên, có sự tăng
xu hướng vận chuyển khí qua các lỗ siêu hiển vi trong thành của xylem Hiện tượng này gọi là “air seeding” Có 1 cách thứ hai mà qua đó các bọt khí có thể hình thành trong mạch dẫn của xylem là : sự làm lanh xylem có thể hình thành các bọt khí (Davis et al 1999)
→ Khi bọt khi được hình thành bên trong các cột nước, nó sẽ lan rộng ra vì các chất khí không thể chống lại sức căng
→ Thực vật phải hạn chế sự hình thành của các bọt khí (Tyree và Sperry 1989, Hacke et al 2001)
- Động lực của vận chuyển nước trong thân:
+ Sức đẩy của áp suất rễ
+ Sức kéo của lá nhờ thoát hơi nước
Trang 3+ Các sức đẩy trung gian trên con đường vận chuyển nước từ rễ lên lá : thuyết
cố kết sức căng gồm có:
+ Lực hội tụ (súc bám) là sự hút bám lẫn nhau giữa các phân tử nước ( có khi tới 300 - 350 atm)
+ Lực dính bám của các phân tử nước với thành của tế bào mạch gỗ
3 THOÁT HƠI NƯỚC Ở LÁ
- Thoát hơi nước ở lá là sự mất nước từ bề mặt lá qua hệ thống khí khổng là chủ yếu và một phần từ thân cành Khi khí khổng mở, CO2 sẽ vào lá để cây tiến hành quan hợp, đồng thời mất một lượng nước lớn gấp 1000 lần so với lượng CO2
được hút vào
- Vai trò của quá trình thoát hơi nước ở lá:
+ Trước hết, thoát hơi nước là động lực trên và là động lực chủ yếu của quá trình hút và vận chuyển nước, tạo dòng liên tục từ rễ lên lá Ở các cây gỗ cao, lực hút do quá trình thoát hơi nước tạo ra có thể đạt tới 100atm (rễ là 1-2 atm) + Vai trò thứ hai của quá trình thoát hơi nước là một phương thức quan trọng nhất để bảo vệ lá cây tránh sự đốt nóng của ánh sang mặt trời Sự bay hơi nước
từ bề mặt lá làm mất một lượng nhiệt lớn : 1gam nước thoát ra làm mất một lượng nhiệt là 2.3 kj
+ Ngoài ra một số tác giả còn cho rằng, quá trình thoát hơi nước tạo nên một độ thiếu bão hoá nước nhất định, tạo điều kiện cho quá trình TĐC diễn ra mạnh mẽ, thúc đẩy sứinh trưởng và phát triển của cây
- Các giai đoạn của quá trình thoát hơi nước ở lá:
+ Giai đoạn 1 : nước bốc hơi từ bề mặt tế bào nhu mô lá vào gian bào
+ Giai đoạn 2 : hơi nước khuyếch tán qua khe khí khổng
+ Giai đoạn 3 : Hơi nước khuyếch tán tù bề mặt lá ra không khí xung quanh Giai đoạn 1 và 3 là quá trình có tính chất vật lí rõ rệt, đó là quá trình bay hơi nước
Giai đoạn 2 là quá trình có tính chất sinh lí phụ thuộc vào số lượng và sự đóng
mở khí khổng, có ý nghĩa lớn đối với quá trình thoát hơi nước
Trang 4- 99% lượng nước cây hút vào bị thoát ra ngoài qua quá trình thoát hơi nước trong suốt mùa sinh trưởng của cây
* Khí khổng gồm:
+ 2 tế bào hình hạt đậu nằm cạnh nhau tạo thành lỗ khí, trong các tế bào này chứa hạt lục lạp, nhân và ti thể.
+ Thành bên trong của tế bào dày hơn thành bên ngoài của tế bào
+ Số lượng khí khổng ở mạt dưới của lá thường nhiều hơn ở mặt trên của lá
Mật độ khí khổng của lá Đước đôi (khu dự trữ sinh quyển Cần giờ): 92,8 + - 2,2 khí khổng/mm (khá cao), tế bào khí khổng trung bình, có dạng hơi tròn, lỗ khổng hẹp
* Lớp cutin
+ Có nguồn gốc từ lớp tế bào biểu bì của lá tiết ra, bao phủ bề mặt là trừ khí khổng
+ Độ dày của lớp cutin phụ thuộc vào từng loại cây và độ tuổi sinh lý của lá cây (lá non có lớp cutin mỏng hơn lá già)
2 Con đường thoát hơi nước:
a Qua khí khổng
- Đặc điểm:
+ Vận tốc lớn
Trang 5+ Được điều chỉnh bằng việc đóng mở khí khổng
- Cơ chế điều chỉnh thoát hơi nước
Nước thoát ra khỏi lá chủ yếu qua khí khổng vì vậy cơ chế điều chỉnh quá trình thoát hơi nước chính là cơ chế điều chỉnh sự đóng- mở khí khổng
+ Khi no nước, thành mỏng của tế bào khí khổng căng ra làm cho thành dày cong theo → khí khổng mở (Hình a)
+ Khi mất nước, thành mỏng hết căng và thành dày duỗi thẳng → khí khổng đóng lại Khí khổng không bao giờ đóng hoàn toàn (Hình b)
b Qua lớp cutin
- Đặc điểm:
+ Vận tốc nhỏ
+ Không được điều chỉnh
- Cơ chế thoát hơi nước qua cutin:
+ Hơi nước khuếch tán từ khoảng gian bào của thịt lá qua lớp cutin để ra ngoài.
+ Trợ lực khuếch tán qua cutin rất lớn vfa phụ thuộc vào độ dày và đọ chặt của lớp cutin + Lớp cutin càng dày thì sự khuếch tán qua cutin càng nhỏ và ngược lại.
Các phản ứng đóng mở khí khổng:
1 Phản ứng mở quang chủ động: là hiện tượng mở khí khổng chủ động lúc sáng sớm sau khi mặt trời mọc hoặc khi chuyển cây từ tối ra sáng
2 Phản ứng đóng thủy chủ động: là hiện tượng đóng khí khổng chủ động vào giờ trưa khi cường độ thoát hơi nước cao làm cho tế bào đóng bị mất nước mạnh (quá 15%), khí khổng đóng chủ động để giữ nước
Trang 63.Phản ứng đóng và mở thủy bị động: khi tế bào hoàn toàn bão hòa nước, các tế bào biểu bì xung quanh khí khổng tăng thể tích, ép lên các tế bào đóng làm khi khí khổng khép lại một cách bị động Đây là phản ứng đóng thủy bị động Sau đó khi tế bào biểu bì lân cận mất nước, thể tích các tế bào này giảm, không ép lên các tế bào đóng và khí khổng lại mở ra Đây là phản ứng mở thủy bị động.
Ở đước: Cây ngập mặn có số lượng khí khổng nhiều nhưng khí khổng nhỏ để hạn chế thoát hơi nước trong môi trường hạn sinh lí
Có 2 cách hấp thụ và bài tiết muối được áp dụng khá phổ biến: Nhóm tiết muối
ra ngoài: gồm các loài cây hút nước mặn vào cơ thể rồi thải ra ngoài theo các tuyến đặc biệt gọi là tuyến tiết muối trên lá như: Mắm, Sú; Nhóm tích tụ muối gồm các loài cây có thể hút nước mặn vào cơ thể rồi lọc lấy nước, còn muối có hại thì tích vào trong các lá già, khi rụng thì thải muối ra ngoài Trong nhóm này có: Giá, Vạng hôi, Trang, Vẹt dù
Trang 73 Cơ chế điều hoà bởi hooc mon thực vật là axit abscisic.
- Nếu tế bào thịt lá quá khô, thiếu nước, và thế năng nước trong tế bào quá âm Các tế bào thịt lá sẽ giải phóng ra một hooc môn thực vật là axit abscisic
- ABA liên kết với các thụ thể trên bề mặt của màng tế bào chất của tế bào đóng
- Phức hệ ABA-R hoạt hoá một chuỗi emzym trong tế bào và tạo ra
+ Hoạt hoá bơm H+ trên màng tế bào, do đó làm tăng pH trong tế bào
+ Hoạt hoá bơm Ca2+, do đó tăng quá trình vận chuyển của Ca2+ từ không bào vào trong tế bào chất
- Nồng độ Ca2+ trong tế bào chất tăng lên sẽ khoá bơm ion K+, trong khi đó pH tăng làm giảm sự tích luỹ ion Cl- và các ion hữu cơ (như malat2-)
- Các ion này giảm làm cho áp suất thẩm thấu trong tế bào giảm do đó tế bào đóng bị mất nước, đóng lại