Cơ Chế Vận Chuyển Nước Chủ Yếu Ở Thân Cây

Mô tả sản phẩm

Nước là yếu tố sống còn đối với sự tồn tại và phát triển của thực vật, đóng vai trò quan trọng trong quang hợp, duy trì sức trương của tế bào và vận chuyển chất dinh dưỡng. Trong thân cây, nước được vận chuyển chủ yếu từ rễ lên lá và các bộ phận trên cao thông qua một hệ thống phức tạp và hiệu quả, mà cơ chế chính được biết đến là Thuyết Lực Kéo Thoát Hơi Nước (Transpiration Pull) hay Thuyết Sức Căng-Đồng Quy (Cohesion-Tension Theory). Đầu tiên, nước được rễ hấp thụ từ đất. Các tế bào lông hút ở rễ tăng diện tích bề mặt tiếp xúc với đất, cho phép nước đi vào rễ theo cơ chế thẩm thấu, di chuyển từ nơi có thế nước cao (đất) đến nơi có thế nước thấp hơn (rễ). Từ rễ, nước đi vào mạch gỗ (xylem) của thân. Mạch gỗ là mô dẫn chính của nước và khoáng chất hòa tan, bao gồm các tế bào chết rỗng ruột như quản bào (tracheids) và mạch ống (vessel elements) tạo thành một hệ thống ống dẫn liên tục từ rễ lên đến lá. Cơ chế vận chuyển nước ở thân chủ yếu dựa vào sự thoát hơi nước ở lá. Khi nước bay hơi từ bề mặt lá thông qua các lỗ khí khổng (stomata) vào khí quyển, một áp suất âm (lực hút) được tạo ra trong các mạch gỗ của lá. Áp suất âm này lan truyền xuống thân và rễ, tạo thành một lực kéo liên tục. Để lực kéo này hiệu quả, hai tính chất đặc biệt của nước là cực kỳ quan trọng: tính đồng quy (cohesion) và tính dính (adhesion). Tính đồng quy là khả năng các phân tử nước liên kết với nhau thông qua liên kết hydro, tạo thành một cột nước liên tục không bị đứt đoạn trong lòng mạch gỗ. Tính dính là khả năng các phân tử nước bám dính vào thành mạch gỗ (làm bằng cellulose và lignin) thông qua liên kết hydro, giúp chống lại lực hấp dẫn và duy trì cột nước. Nhờ sự kết hợp của lực kéo thoát hơi nước ở lá, tính đồng quy của nước và tính dính của nước với thành mạch gỗ, một cột nước liên tục được kéo lên từ rễ qua thân và đến lá. Mặc dù lực kéo thoát hơi nước là cơ chế chính, một số yếu tố khác cũng đóng góp vào quá trình vận chuyển nước, dù vai trò ít quan trọng hơn đối với cây thân cao. Áp suất rễ (root pressure), do sự tích lũy ion trong rễ tạo ra áp suất thẩm thấu đẩy nước vào mạch gỗ, có thể tạo ra một lực đẩy nhẹ từ dưới lên, đặc biệt rõ ràng vào ban đêm khi thoát hơi nước thấp và có thể dẫn đến hiện tượng ứ giọt (guttation) ở một số loài thực vật. Tuy nhiên, áp suất rễ không đủ mạnh để đẩy nước lên những cây cao. Lực mao dẫn (capillary action) trong các mạch gỗ nhỏ cũng góp phần nhỏ vào việc nâng cột nước. Các yếu tố môi trường như độ ẩm không khí, nhiệt độ, gió và cường độ ánh sáng đều ảnh hưởng đến tốc độ thoát hơi nước và do đó ảnh hưởng đến tốc độ vận chuyển nước. Độ ẩm thấp, nhiệt độ cao, gió mạnh và ánh sáng mạnh thường làm tăng tốc độ thoát hơi nước. Các yếu tố của bản thân cây như mật độ khí khổng, diện tích lá, sự có mặt của lớp cutin trên lá và hiệu quả của hệ thống rễ cũng đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa quá trình vận chuyển nước. Tóm lại, sự vận chuyển nước ở thân cây chủ yếu là một quá trình thụ động, được thúc đẩy bởi năng lượng mặt trời thông qua quá trình thoát hơi nước ở lá, dựa trên các tính chất vật lý độc đáo của nước và cấu trúc chuyên biệt của mạch gỗ.