Sự hấp thụ nước và muối khoáng ở rễ: Các nhân tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ và cơ chế hấp thụ - Sinh 11 bài 1

Vậy Sự hấp thụ nước và muối khoáng ở rễ diễn ra như thế nào? Thực vật hấp thụ nước và muối khoáng bằng cách nào? Cơ chế hấp thụ nước và ion khoáng như thế nào? Cách nhân tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ nước và ion khoáng? Tất cả sẽ được giải đáp qua bài viết dưới đây.

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

1. Hình thái của hệ rễ

• Rễ là cơ quan hút nước của cây. Rễ hút được nước là nhờ hệ thống lông hút.

Tùy từng loại môi trường, rễ cây có những hình thái khác nhau để thích nghi với chức năng hấp thụ nước và muối khoáng.

2. Rễ cây phát triển nhanh bề mặt hấp thụ

- Rễ thực vật trên cạn sinh trưởng nhanh, đâm sâu, lan tỏa hướng đến nguồn nước.

- Rễ đâm sâu, lan rộng và sinh 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 nhất.

* Ví dụ: Cây lúa sau khi cấy 4 tuần đã có hệ rễ với tổng chiều dài gần 625km và tổng diện tích bề mặt xấp xỉ 285m² , chủ yếu do tăng số lượng lông hút.

- Lông hút tạo ra bề mặt tiép xúc giữa rễ cây và đất đến hàng chục, hàm trăm m², đảm bảo cho rễ cây hấp thụ nước và ion khoáng đạt hiệu quả cao nhất.

- Lông hút rất dễ gãy và sẽ tiêu biến ở môi trường quá ưu trương, quá axit (chua) 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

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 (thế nước cao) trong đất vào tế bào lông hút, nơi có dịch bào ưu trương (thế nước thấp hơn)

Dịch của tế bào biểu bì rễ (lông hút) là ưu trương hơn so với dung dịch đất do 2 nguyên nhân:

- Quá trình thoát hơi nước ở lá hút nước lên phía trên, làm giảm hàm lượng nước trong tế bào lông hút.

- Nồng độ các chất tan (các axit hữu cơ, đường saccarôzơ… là sản phẩm của các quá trình chuyển hóa vật chất trong cây, các ion khoảng được rễ hấp thụ vào) cao.

b) Hấp thụ ion khoáng

Các ion khoáng xâm nhập vào tế bào rễ cây theo hai cơ chế: thụ động và chủ động

- Cơ chế thụ động: Một số ion khoáng xâm nhập theo 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: Một số ion khoáng mà cây có nhu cầu cao, ví dụ, ion kali, di chuyển ngược chiều građien nồng độ, xâm nhập vào rễ theo cơ chế chủ động, đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng ATP từ hô hấp.

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

Sự xâm nhập của nước và các ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút, rồi xuyên qua các tế bào vỏ rễ vào mạch gỗ của rễ theo hai con đường là con đường gian bào và con đường tế bào chất.

• Con đường gian bào:

- Nước và các ion khoáng đi theo không gian giữa các bó sợi xenllulozo trong thành TB đi đến nội bì, gặp đai Caspari chặn lại nên phải chuyển sang con đường tế bào chất.

- Từ lông hút – khoảng gian bào – đai Caspari – mạch gỗ.

- Đặc điểm: Nhanh nhưng không được chọn lọc.

• Con đường tế bào chất:

- 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.

- Từ lông hút – tế bào chất của tế bào – mạch gỗ

- Đặc điểm: Chậm nhưng được chọn lọc.

Con đường xâm nhập của nước và các ion khoáng vào rễ

(A - Mặt cắt ngang rễ; B - Con đường xâm nhập của nước và các ion khoáng vào rễ)

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 cây.

- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi nhiệt độ giảm thì sự hút nước của rễ giảm. Về mùa lạnh, khi nhiệt độ thấp, cây bị héo vì rễ không hút được nước.

- Ảnh hưởng của ôxi: Khi nồng độ ôxi trong đất giảm thì sự hút nước giảm.

- Ảnh hưởng của độ pH của dung dịch đất. Độ pH ảnh hưởng đến nồng độ của các chất trong dung dịch đất và khi sự chênh lệch giữa nồng độ dung dịch đất và dịch tế bào thấp thì sự hút nước sẽ yếu.

• Hệ rễ cây ảnh hưởng đến môi trường: rễ cây tiết các chất làm thay đổi tính chất lý hóa của đất.