Trao đổi nước và các chất dinh dưỡng ở thực vật

Trả lời nhanh

Thực vật trao đổi nước và chất dinh dưỡng qua các bước: rễ (chủ yếu lông hút) hấp thụ nước và ion khoáng từ đất; nước và khoáng được vận chuyển lên lá theo mạch gỗ; lá thoát hơi nước qua khí khổng tạo lực hút kéo dòng nước đi lên; chất hữu cơ tạo ở lá theo mạch rây đến nơi sử dụng. Khoáng như nitơ còn được đồng hoá thành chất hữu cơ trong cây.

1. Sơ đồ tổng quát của quá trình

Có thể nhớ theo chuỗi: Đất → lông hút → mạch gỗ của rễ → mạch gỗ của thân → lá → thoát hơi nước ra không khí. Song song đó, chất hữu cơ từ lá đi xuống theo mạch rây đến rễ, quả, hạt, củ.

Nước vừa là dung môi, vừa là nguyên liệu quang hợp, vừa giữ độ trương của tế bào. Ion khoáng tham gia cấu tạo tế bào, enzim và điều hoà hoạt động sống.

2. Hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ

a) Hấp thụ nước

Cơ quan chính: miền lông hút của rễ, có diện tích tiếp xúc với đất rất lớn.
Cơ chế: thẩm thấu. Dịch tế bào lông hút có áp suất thẩm thấu cao (thế nước thấp) hơn dung dịch đất nên nước đi từ đất vào tế bào.
Hai con đường vào mạch gỗ: con đường gian bào (qua thành tế bào và khoảng gian bào) và con đường tế bào chất (qua chất nguyên sinh các tế bào nối với nhau bằng sợi liên bào). Đến nội bì, đai Caspary chặn con đường gian bào nên nước buộc phải đi qua màng và tế bào chất của tế bào nội bì rồi mới vào mạch gỗ.

Sơ đồ hai con đường vận chuyển nước từ đất vào mạch gỗ của rễ: gian bào và tế bào chất — Hai con đường nước đi từ đất vào mạch gỗ của rễ; đai Caspary ở nội bì buộc nước đi qua tế bào chất.

b) Hấp thụ ion khoáng

Hình thức	Hướng vận chuyển	Năng lượng
Thụ động	Từ nơi nồng độ cao đến nơi nồng độ thấp (theo građien)	Không tiêu tốn ATP
Chủ động	Từ nơi nồng độ thấp đến nơi nồng độ cao (ngược građien)	Tiêu tốn ATP, cần chất mang

Nhờ hình thức chủ động, rễ vẫn lấy được những ion cần thiết dù trong đất ion đó rất loãng.

3. Vận chuyển nước và khoáng trong cây

a) Mạch gỗ (xylem)

Mạch gỗ gồm các tế bào chết (quản bào, mạch ống) nối thành ống rỗng, vận chuyển nước và ion khoáng một chiều từ rễ lên lá. Dòng nước đi lên nhờ ba lực:

Lực đẩy của rễ (áp suất rễ) – do hoạt động hấp thụ của rễ.
Lực hút do thoát hơi nước ở lá – là động lực chính, mạnh nhất.
Lực liên kết giữa các phân tử nước với nhau và với thành mạch, giữ cho cột nước không bị đứt.

b) Mạch rây (phloem)

Mạch rây gồm các tế bào sống (ống rây và tế bào kèm), vận chuyển chất hữu cơ (chủ yếu saccarôzơ) và một số ion khoáng từ nơi tạo ra (lá) đến nơi sử dụng hoặc dự trữ (rễ, củ, quả, hạt). Dòng này có thể đi cả hai chiều trong cây, nhưng ở mỗi ống rây thì theo một hướng.

4. Thoát hơi nước ở lá

Con đường: qua khí khổng (chủ yếu) và qua lớp cutin trên biểu bì (ít).
Cơ chế đóng mở khí khổng: tế bào hạt đậu no nước thì căng ra, khe khí khổng mở; mất nước thì khí khổng đóng. Ánh sáng, hàm lượng nước, nhiệt độ… ảnh hưởng đến độ mở.
Ý nghĩa: tạo lực hút kéo nước và khoáng lên; hạ nhiệt độ cho lá; khí khổng mở giúp CO₂ khuếch tán vào phục vụ quang hợp.

5. Dinh dưỡng khoáng và đồng hoá nitơ

Nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu chia làm hai nhóm:

Đại lượng (cây cần nhiều): C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg.
Vi lượng (cây cần ít nhưng không thể thiếu): Fe, Mn, B, Cl, Zn, Cu, Mo, Ni.

Nitơ là nguyên tố quan trọng nhất. Rễ hấp thụ chủ yếu dạng NO₃⁻ và NH₄⁺. Trong cây, nitrat được khử qua các bước: NO₃⁻ → NO₂⁻ → NH₄⁺; sau đó NH₄⁺ kết hợp với axit hữu cơ (như axit α-xetoglutaric) tạo axit amin, rồi tổng hợp prôtêin. Đó là quá trình đồng hoá nitơ.

6. Ứng dụng trong trồng trọt

Tưới nước hợp lí theo nhu cầu từng giai đoạn; tránh úng làm rễ thiếu O₂, giảm hấp thụ.
Bón phân đúng loại, đúng lượng, đúng thời điểm; kết hợp xới xáo cho đất thoáng.
Che mát, tưới phun vào trưa nắng gắt để giảm mất nước quá mức.

7. Lỗi sai thường gặp và mẹo nhớ

Nhầm mạch gỗ với mạch rây: gỗ = chết, đi lên, nước + khoáng; rây = sống, hai chiều, chất hữu cơ.
Cho rằng nước vào rễ cần ATP: sai, nước vào bằng thẩm thấu (thụ động); chỉ hấp thụ khoáng chủ động mới cần ATP.
Quên đai Caspary: đây là “trạm kiểm soát” buộc mọi chất phải qua màng tế bào nội bì.

8. Bài luyện tập tự kiểm tra

Vì sao cây bị ngập úng lâu ngày dễ héo, thối rễ?
Đáp án: rễ thiếu O₂ nên hô hấp yếu, thiếu ATP và năng lượng để hấp thụ chủ động; lông hút chết, nước và khoáng không vào được dù xung quanh có nhiều nước.
Động lực chính giúp nước lên đến ngọn cây cao hàng chục mét là gì?
Đáp án: lực hút do thoát hơi nước ở lá, phối hợp với lực liên kết giữa các phân tử nước; lực đẩy của rễ chỉ đóng vai trò hỗ trợ.
Bón quá nhiều phân đạm một lần cho cây non có thể gây hại vì sao?
Đáp án: nồng độ dung dịch đất tăng cao, làm thế nước của đất thấp hơn hoặc ngang với tế bào lông hút, nước khó vào rễ, thậm chí rút ngược ra khiến cây héo (“cháy” rễ).

Câu hỏi thường gặp

Nước được hấp thụ vào rễ theo cơ chế nào?

Theo cơ chế thẩm thấu: nước đi từ đất, nơi có thế nước cao, vào tế bào lông hút có áp suất thẩm thấu cao hơn, không tiêu tốn ATP.

Mạch gỗ và mạch rây khác nhau như thế nào?

Mạch gỗ gồm tế bào chết, vận chuyển nước và ion khoáng từ rễ lên lá. Mạch rây gồm tế bào sống, vận chuyển chất hữu cơ như saccarôzơ từ lá đến các cơ quan khác.

Động lực chính của dòng mạch gỗ là gì?

Là lực hút do thoát hơi nước ở lá. Lực đẩy của rễ và lực liên kết giữa các phân tử nước hỗ trợ để cột nước liên tục.

Nguyên tố đại lượng và vi lượng khác nhau thế nào?

Nguyên tố đại lượng như N, P, K, Ca, Mg cây cần với lượng lớn; vi lượng như Fe, Mn, Zn, Cu, B cần rất ít nhưng thiếu thì cây vẫn rối loạn sinh trưởng.