LOADING

Type to search

Bài 1: Sự hấp thu nước và muối khoáng ở rễ Bài 2: Vận chuyển các chất trong cây Chuyển hoá vật chất và năng lượng ở thực vật THPT phần 4: Sinh học cơ thể

Thử thách của thực vật: hút nước bằng ống hút dài 115m

Tan Hung Th9 16

Tán lá là lá phổi xanh của cây cối. Hãy đứng kế bên nó và so sánh với lá phổi của bạn khi bạn hít vào. Bạn nghĩ lá phổi nào khỏe hơn? Giờ kiểm chứng bằng cách hút nước bằng ống hút dài 115m nhé!

Kiến thức cần biết:

  • Cây hút nước từ rễ, tất nhiên rồi, vì rễ cây được phát triển để chuyên phục vụ chức năng tìm kiếm và cung cấp nguồn dinh dưỡng cần thiết cho sự sống sót của cây. Chính vì vậy, rễ phát triển liên tục và mọc sâu vào dưới lòng đất vươn tới bất kì nguồn dinh dưỡng nào ở gần đó. Cụ thể hơn, rễ cây (trên cạn) hấp thụ nước và ion khoáng chủ yếu qua miền lông hút. Từ đây, chất dinh dưỡng sẽ được truyền lên các mạch và tuần hoàn xung quanh cây.
  • Rễ cây không thực chất “hút” nước như cách mà chúng ta “hút” nước từ ống hụt mặc dù hai quá trình này có nhiều điểm tương đồng ở vẻ bên ngoài. Thực chất, chất dinh dưỡng được truyền lên phần phía trên ra khỏi rễ để vảo phần trong của cây là do áp suất thẩm thấu. Trong tự nhiên, nước và các chất dinh dưỡng có xu hướng di chuyển từ môi trường có áp suất thẩm thấu thấp đến cao và vì áp suất thẩm thấu của cây cao hơn môi trường đất nên chất dinh dưỡng sẽ tự động di chuyển theo dòng áp suất mà cây không cần phải “hút” (cơ chế thụ động). Tuy nhiên cũng có một số trường hợp khi dòng chảy áp suất đi theo chiều ngược lại. Lúc này, cây sẽ có cơ chế hút nước khác.
  • Ngoài việc hút nước bằng cơ chế thụ động, cây còn có thể hấp thu nước và dinh dưỡng bằng cơ chế chủ động. Quá trình này diễn ra khi một số ion khoáng mà cây có nhu cầu cao (vd: ion kali) di chuyển ngược chiều nồng độ. Lúc này, cây phải tiêu tốn một phần năng lượng ATP để thực hiện vận chuyển dinh dưỡng.
  • Con đường mà chất dinh dưỡng và nước di chuyển trong cây chủ yếu là mạch gỗ
  • Dòng chất nuôi cây di chuyển trong mạch gỗ chịu tác dụng từ 3 lực: lực đẩy từ áp suất rễ, lực hút do thoát hơi nước ở lá, lực liên kết giữa các phân tử nước cộng với lực bám vào thành mạch.
  • Lực đẩy( áp suất rễ): Áp lực sinh ra do hoạt động trao đổi chất ở rễ đẩy nước lên cao
  • Lực hút do thoát hơi nước ở lá: khí khổng thoát hơi nước vào không khí dẫn tới các tế bào này bị mất nước do đó nó sẽ hút nước của các tế bào lân cận để bù đắp vào, dần dần xuất hiện lực hút nước từ lá đến tận rễ.
  • Lực liên kết giữa phân tử nước với nhau và lực bám với thành mạch gỗ: Hai lực này thắng được trọng lực của cột nước giữ cho cột nước liên tục và không bị tụt xuống. Do giữa các phân tử nước tồn tại 1 lực liên kết hidro yếu tạo thành 1 chuỗi các phân tử nước kéo nhau đi lên.

Vấn đề bàn luận:

Làm sao cây có thể hút nước, các dưỡng chất thiết yếu và đưa chúng tuần hoàn lên khắp mọi nơi trong cơ thể để phát triển thành những tán lá nơi mà bóng mát của chúng làm dịu đi cơn nắng gắt chói chang cho bất kì ai đang đứng dưới? Câu hỏi tưởng chừng như đơn giản này thực chất lại trở nên phức tạp và khó giải đáp dưới lăng kính của khoa học “thực thụ”.

Chúng ta đã biết, cây có thể dùng cơ chế thụ động, lợi dung áp suất để chất dinh dưỡng tự truyền vào một cách tự nhiên, nhưng đó là trường hợp của những cây thấp. Theo tính toán, một cái cây có độ cao 100m phải tạo ra một độ chênh lệch áp suất là 10atm để có thể truyền chất dinh dưỡng lên đến tận ngọn, và đối với sự chênh lệch áp suất thẩm thấu của cơ chế thụ động trong cây, con số ấy đơn giản là không thể chạm tới.

Một gỉa thuyết khác được đưa ra, đó là sự thoát hơi nước của các tán lá. Khi lá thoát hơi nước, chúng sẽ bay lên và được hấp thụ bởi những chiếc lá nằm ở độ cao cao hơn và cứ thế cho đến đỉnh ngọn. Tuy nhiên thực tế, cũng dựa trên tính toán của khoa học, độ cao mà sự thoát hơi nước có ý nghĩa với hoạt động hấp thu dinh dưỡng là khoảng 10m. Vậy mà ngoài kia, hàng trăm những cái cây có độ cao hơn 100m vẫn đứng đó và vẫn sống sót qua ngày tháng.

Bên cạnh đó, nhiều giả thuyết khác đã được đưa ra xem xét và kiểm chứng. Sự co bóp của mạch rây để “vắt” nước qua các cơ quan, chênh lệch áp suất thẩm thấu, thậm chí hiện tượng mao dẫn trong vật lý cũng được đưa vào làm lời giải đáp nhưng từng phương án sau khi qua kiểm chứng cuối cùng cũng không phải là câu trả lời chính xác.

Đáp án cuối cùng:

Vậy thì đâu mới là đáp số cuối cùng cho bài toán sinh tồn của loài cây. Câu trả lời hoá ra lại đơn giản đến ngạc nhiên và thực ra đã được biết đến. Đó chính là lực liên kết các phân tử nước với nhau và lực bám vào thành mạch gỗ. Như đã được giải thích ở phía trên, giữa các phân tử nước tồn tại một lực liên kết hidro yếu. Do ống truyền dinh dưỡng quanh cây luôn chứa một lượng nước nhất định, mỗi khi cây hút nước và chất dinh dưỡng từ rễ, áp suất thẩm thấu ban đầu sẽ đẩy dung dịch dinh dưỡng lên một đoạn và từ đây, dung dịch này gặp được các phân tử nước vốn đã ở trong ống truyền trước đó và bắt đầu hình thành chuỗi các phân tử kéo nhau đi khắp cơ thể và nuôi sống cho cây, cung cấp chất dinh dưỡng thiết yếu đến bất kì đâu. Trên thực tế, quy trình này diễn ra phức tạp hơn nhiều và bao gồm sự phối hợp quy trình của nhiều lĩnh vực khác nhau nên bài viết này sẽ chỉ dừng lại trong phân tích tác nhân về mặt sinh học.

Kết:

Một hoạt động sống cơ bản của cây hoá ra lại là một cơ chế phức tạp bao gồm sự phối hợp của nhiều bộ máy khác nhau làm việc trong sự trơn tru, chặt chẽ với nhau để đảm bảo sự sinh tồn cho cây. Trong tự nhiên, có những điều ta cho là nghiễm nhiên nhưng không biết được rằng đằng sau đó, những cơ chế khoa học kì diệu đang hoạt động.

Kiến thức tham khảo:

  • Bài 1: Sự hấp thu nước và muối khoáng ở rễ (Sinh học 11)
  • Bài 2: Vận chuyển các chất trong cây (Sinh học 11)
Tags:

You Might also Like

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *