Sự hấp thụ nước và muối khoáng ở rễ
I, Vai trò của nước đối với thực vật
*Trong cây, nước tồn tại ở hai dạng chính *- Nước tự do *- Nước liên kết
Nước tự do
*Đặc điểm *- Chứa trong các thành phần của tế bào, khoảng gian bào, mạch dẫn *- Không bị hút bởi các phần tử tích điện hay dạng liên kết hóa học *Vai trò *- làm dung môi, *- tham gia vào một số quá trình trao đổi chất *- Đảm bảo độ nhớt của chất nguyên sinh *- Giảm nhiệt độ cơ thể thực vật
Nước liên kết
*Đặc điểm *- Là dạng nước bị các phần tử tích điện hút bởi một lực nhất định hoặc trong các liên kết hóa học ở các thành phần của tế bào *Vai trò *- đảm bảo độ bền vững của hệ thống keo trong chất nguyên sinh của tế bào *- Là chỉ tiêu đánh giá tính chịu nóng và chịu hạn của cây
II, Quá trình hấp thụ nước ở rễ
*1, Hình thái của hệ rễ
*- Rễ cây sống trên cạn có 2 loại chính: rễ cọc và rễ chùm. Cả hai loại rễ đều thích nghi với việc tìm kiếm nguồn nước, hấp thụ nước và ion khoáng. * + Rễ cọc: có 1 rễ chính, xung quanh mọc các rễ bên. * + Rễ chùm: sau giai đoạn rễ mầm, rễ chính tiêu biến, từ vị trí rễ chính mọc ra các rễ con.
*- Hình thái của rễ thích nghi với chức năng: * + Rễ có dạng hình trụ, đầu cùng có bao đầu rễ để bảo vệ: dễ dàng đâm sâu len lỏi vào các lớp đất để tìm nguồn nước. * + Phần chóp rễ là đỉnh sinh trưởng: phân chia hình thành các tế bào mới=> rễ tăng trưởng về chiều sâu * + Miền sinh trưởng dãn dài: tăng kích thước tế bào, kéo dài rễ, chuyên hóa chức năng cho các tế bào. * + Miền lông hút: có các lông hút, giúp tăng diện tích tiếp xúc của rễ với môi trường, tăng khả năng hấp thụ nước và muối khoáng. *Rễ cây sinh trưởng nhanh về chiều sâu, phân nhanh chiếm chiều rộng, tăng nhanh số lượng lông hút, số lượng lông hút của một cây có thể đạt được 14 tỉ cái => tạo nên bề mặt tiếp xúc lớn giữa rễ và đất => nhờ vậy cây hấp thụ được nhiều nước và muối khoáng *Lông hút rất dễ gãy và tiêu biến ở môi trường quá ưu trương, quá axit hay thiếu oxi
*- Cấu tạo tế bào lông hút thích nghi với chức năng hấp thụ nước: * + Thành tế bào mỏng, không phủ lớp cutin, để nước thấm vào dễ dàng. * + Chỉ có một không bào trung tâm lớn, tạo áp suất thẩm thấu. * + Áp suất thẩm thấu rất cao, tạo lực hút nước.
2, Cơ chế hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ
*a, Hấp thụ nước và ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút **) Hấp thụ nước *- Cơ chế chủ động (thẩm thấu) *- Nguyên nhân dịch bào biểu bì rễ ưu trương *+ Quá trình thoát hơi nước ở lá *+ Nồng độ chất tan cao
**) Hấp thụ ion khoáng *- Cơ chế thụ động: đi từ đất (nơi có nồng độ ion cao) vào tế bào lông hút (nơi nồng độ của các ion đó thấp hơn) *- Cơ chế chủ động: đi từ nơi có nồng độ thấp đến nơi có nồng độ cao. Cần tiêu tốn ATP
*b) Dòng nước và các ion khoáng đi từ đất vào mạch gỗ của rễ
*+ Con đường gian bào: đi theo không gian giữa các tế bào và các bó sợi xenlulôzơ bên trong thành tề bào. Con đường này đi đến nội bì đai Caspari (đai này điều chỉnh dòng vận chuyển vào trung trụ). *+ Con đường tế bào chất: đi xuyên qua tế bào chất của các tế bào.
III, Ảnh hưởng của môi trường đối với quá trình hấp thụ nước và muối khoáng
*Nhiệt độ: nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hô hấp của hệ rễ → ảnh hưởng đến nồng độ các chất và lượng ATP tạo ra. Nhiệt độ tăng ở mức độ giới hạn làm tăng sự thoát hơi nước → tăng sự hấp thụ các chất khoáng. *Ánh sáng: Ánh sáng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình quang hợp của cây → ảnh hưởng đến nồng độ các chất hữu cơ được tổng hợp nên, ảnh hưởng đến hô hấp, tính thẩm thấu của nguyên sinh chất. Ví dụ cây để trong tối sẽ không có khả năng hấp thụ photpho. *Độ ẩm của đất: đất có độ ẩm cao trong giới hạn giúp hệ rễ sinh trưởng tốt và tăng diện tích tiếp xúc của rễ với các hạt keo đất, lượng nước tự do trong đất cao hòa tan được nhiều muối khoáng → sự hấp thụ nước và muối khoáng thuận lợi. *Độ pH của đất: ảnh hưởng đến sự hòa tan các chất khoáng trong đất → ảnh hưởng đến sự hấp thụ nước và muối khoáng. Đất có pH = 6 – 6,5 là phù hợp với việc hấp thụ phần lớn các chất khoáng. Đất quá axit hay quá kiềm đều không tốt cho việc hấp thụ các chất khoáng do các chất khoáng dễ bị rửa trôi hoặc gây ngộ độc cho cây. *Đặc điểm lí hóa của đất: đất tơi xốp, thoáng khí giúp cho việc hấp thụ nước và muối khoáng thuận lợi hơn. Đất ngập úng tích lũy nhiều CO2, N2, H2S... thường ức chế sự hoạt động của hệ rễ. *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. Ngoài ra khi thiếu oxi → quá trình hô hấp yếm khí tăng sinh ra chất độc với cây