Sự hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ của thực vật
Bài viết giới thiệu về đặc điểm thích nghi của rễ cây đối với chức năng hấp thụ nước và ion khoáng ; các con đường vận chuyển ở thực vật
I.CÁC DẠNG NƯỚC TRONG CÂY VÀ VAI TRÒ CỦA NÓ ĐỐI VỚI TẾ BÀO VÀ CƠ THỂ THỰC VẬT
Sự hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ của thực vật
Nước trong cây có 2 dạng chính: nước liên kết và nước tự do.
- Nước tự do là các dạng nước trong thành phần TB, trong các khoang gian bào, trong các mạch dẫn.. không bị hút bởi các phân tử tích điện hay các dạng liên kết hóa học
Vai trò: đóng vai trò quan trọng với cây: làm dung môi, làm giảm nhiệt độ của cở thể khi thoát hơi nước, tham gia vào môt số quá trình trao đổi chất, đảm bảo độ nhớt của chất nguyên sinh, giúp cho quá trình tra đổi chất diễn ra bình thường
- Nước liên kết là dang nước bị các phân tử tích điện hút bởi 1 lực nhất định hoặc trong các liên kết hóa học ở các thành phần của tế bào
Vai trò: Giúp đảm bảo độ bền vững của hệ thống keo trong chất nguyên sinh của TB (Qua đó giúp đánh giá khả năng chịu hạn và chịu nóng của cây)
II. RỄ LÀ CƠ QUAN HẤP THỤ NƯỚC VÀ ION KHOÁNG:
Tuỳ từng loại môi trường, rễ cây có những hình thái khác nhau để thích nghi với chức năng hấp thụ nước và muối khoáng
– Rễ gồm rễ chính và rễ bên, chúng phát triển đâm sâu, lan tỏa và hướng tới nguồn nước trong đất. Rễ sinh trưởng nhanh về chiều sâu, phân nhánh chiếm chiều rộng và tăng nhanh về số lượng lông hút
– Rễ cây trên cạn hấp thu nước và ion khoáng chủ yếu qua miền lông hút.
– Cấu tạo của TB lông hút:
- Bản chất là do các TB biểu bì kéo dài ra
- Thành TB mỏng không thấm cutin
- Chỉ có 1 không bào trung tâm lớn
- Áp suất thẩm thấu rất cao do hoạt đọng hô hấp của rễ mạnh
III. CƠ CHẾ HẤP THỤ NƯỚC VÀ ION KHOÁNG Ở RỄ CÂY:
1. Hấp thụ nước và ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút:
a. Hấp thụ nước
– Sự xâm nhập của nước từ đất vào tế bào lông hút theo cơ chế thụ động (cơ chế thẩm thấu): nước di chuyển từ môi trường nhược trương (ít ion khoáng, nhiều nước) sang môi trường ưu trương (nhiều ion khoáng, ít nước)
– Dịch của tế bào rễ là ưu trương so với dung dịch đất là do 2 nguyên nhân:
- Quá trình thoát hơi nước ở lá đóng vai trò như cái bơm hút
- Nồng độ các chất tan cao do được sinh ra trong quá trình chuyển hoá vật chất
b. Hấp thụ ion khoáng
– Các ion khoáng xâm nhập vào tế bào rễ cây theo 2 cơ chế:
- Cơ chế thụ động: một số ion khoáng đi từ đất vào tế bào lông hút theo cơ chế thụ động (đi từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp)
- Cơ chế chủ động: một số ion khoáng mà cây có nhu cầu cao (ion kali) di chuyển ngược chiều gradien nồng độ, xâm nhập vào rễ theo cơ chế chủ động, đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng.
2. Dòng nước và ion khoáng đi từ đất vào mạch gỗ của rễ:
– Theo 2 con đường:gian bào và tế bào chất.
- Con đường gian bào
- Con đường tế bào chất :
| Con đường gian bào
(đường màu đỏ) |
Con đường tế bào chất
(đường màu xanh) |
|
| Đường đi | Nước và các ion khoáng đi theo không gian giữa các bó sợi xenllulozo trong thành TB Và đi đến nội bì, gặp đai Caspari chặn lại nên phải chuyển sang con đường tế bào chất để vào mạch gỗ của rễ | Nước và các ion khoáng đi qua hệ thống không bào từ TB này sang TB khác qua các sợi liên bào nối các không bào, qua TB nội bì rồi vào mạch gỗ của rễ |
| Đặc điểm | Nhanh, không được chọn lọc. | Chậm, được chọn lọc. |
* Vai trò của đai Caspari: Chặn cuối con đường gian bào không được chọn lọc giúp điều chỉnh, chọn lọc các chất vào tế bào, cây. Có thể coi đây là một vòng đai ngăn cản sự di chuyển của nước và muối theo chiều ngang trong thân cây.
=> chọn lọc các chất cần thiết ngăn cản chất độc nói cách khác nó là cơ “quan kiểm dịch” các chất thấm vào mạch dẫn
IV. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC TÁC NHÂN MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI QUÁ TRÌNH HẤP THỤ NƯỚC VÀ ION KHOÁNG Ở RỄ CÂY:
– Các yếu tố ngoại cảnh như: áp suất thẩm thấu của dung dịch đất, độ pH, độ thoáng của đất …ảnh hưởng đến sự hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ.
- Oxi: Nồng độ oxi trong đất giảm-> sự sinh trưởng của rễ giảm, đồng thời làm tiêu biến các TB lông hút -> sự hút nước giảm
Thiếu oxi-> quá trình hô hấp yếm khí tăng sinh ra chất đoc với cây
- Độ axit: pH ảnh hưởng đến nồng độ các chất trong dung dịch đất-> ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của cây
Bài tập tự giải
Câu 1. Rễ thực vật trên cạn có đặc điểm hình thái gì thích nghi với chức năng tìm nguồn nước, hấp thụ nước và ion khoáng?
Câu 2. Nước được vận chuyển từ đất vào mạch gỗ của rễ bằng con đường nào?
Câu 3. Tại sao quá trình hấp thụ nước và chất khoáng lại liên quan chặt chẽ với quá trình hô hấp của rễ?
Câu 4. Trình bày vai trò của nước đối với tế bào và cơ thể thực vật?
Câu 5. Cho biết vị trí và vai trò của đai Caspari trong cơ chế hấp thu nước?
Câu 6. Trình bày cách hấp thu thụ động và chủ động các chất khoáng từ đất vào rễ cây? Hai cách hấp thu đó có những điểm nào khác nhau?
Câu 8. Vì sao nhiều cây trên cạn bị ngập úng lâu ngày thì bị chết? Vì sao một số cây thường xuyên sống trong nước như cây đước lại có rễ mọc ngược, nhô lên khỏi mặt đất?