Nhiều loài thực vật không có lông hút thì cây hấp thụ nước và ion khoáng bằng cách nào

Nhiều loài thực vật không có lông hút thì hấp thụ nước và các chất bằng cách nào?

PHẦN I. KIẾN THỨC

- Nước là dung môi hòa tan nhiều muối khoáng. Trong môi trường nước, muối khoáng phân li thành các ion. Sự hấp thụ các ion khoáng luôn gắn với quá trình hấp thụ nước.

- Nước trong cây có 2 dạng chính: nước liên kết và nước tự do.

I. Rễ là cơ quan hấp thụ nước và ion khoáng

1.Hình thái của hệ rễ

-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.

- 1 số kiểu rễ cây: rễ chùm, rễ cọc

- Rễ gồm rễ chính và rễ bên.

2.Rễ cây phát triển nhanh bề mặt hấp thụ

- Đặc điểm thích nghi của rễ để hút nước và muối khoáng:

• Rễ phát triển đâm sâu, lan tỏa và hướng tới nguồn nước và dinh dưỡng trong đất.
• Rễsinh trưởng liên tục hình thành nên số lượng khổng lồ các lông hút, làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc với đất giúp cây hấp thụ được nhiều nước và muối khoáng.
• Rễ cây trên cạn hấp thụ nước và ion khoáng chủ yếu qua miền lông hút.

- Cấu tạo của TB lông hút:

• Bản chất: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 động hô hấp của rễ mạnh\[\rightarrow\]tăng khả năng hấp thu nước và trao đổi muối khoáng với môi trường
• Tế bào lông hút rất dễ gãy và sẽ tiêu biến ở môi trường quá ưu trương, quá axit hay thiếu ôxi.

II. 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

- Nước được hấp thụ liên tục từ đất vào tế bào lông hút theo cơ chế thụ động [thẩm thấu]: nước di chuyển từ môi trường nhược trương [ít ion khoáng, nhiều nước] vào tế bào lông hút [các TB biểu bì còn non]môi trường ưu trương [nhiều ion khoáng, ít nước] nhờ sự chênh lệch áp suất thẩm thấu.

-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, hút nước lên phía trên, làm giảm lượng nước trong tế bào lông hút.
• Nồng độ các chất tan cao do được sinh ra trong quá trình chuyển hoá vật chất [axit hữu cơ, đường saccarôzơ…. là sản phẩm của các quá trình chuyển hóa vật chất trong cây, các ion khoáng được rễ hấp thụ vào].

b.Hấp thụ ion khoáng

-Các ion khoáng xâm nhập vào tế bào rễ cây một cách chọn lọc 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 đất vào tế bào lông hút [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 K+] di chuyển ngược chiều gradien nồng độ, xâm nhập vào rễ theo cơ chế chủ động, đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng ATP từ quá trình hô hấp.

2.Dòng nước và ion khoáng đi từ đất vào mạch gỗ của rễ

- Nước và ionkhoáng vận chuyển vào mạch gỗ của rễ theo 2 con đường:

• Con đường gian bào
• Con đường tế bào chất

- Vai trò của đai Caspari:

• 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.

III. 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:

• 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