Bài 3: Thoát hơi nước

Thoát hơi nước là sự mất nước từ bề mặt lá qua hệ thống khí khổng là chủ yếu và một phần từ thân, cành...

2. Vai trò của quá trình thoát hơi nước

• Nhờ có thoát hơi nước ở lá, nước được cung cấp tới từng tế bào của cây.

• Thoát hơi nước là động lực đầu trên của dòng mạch gỗ có vai trò: giúp vận chuyển nước và các ion khoáng từ rễ lên lá đến các bộ phận khác ở trên mặt đất của cây; tạo môi trường liên kết các bộ phận của cây; tạo độ cứng cho thực vật thân thảo.

• Thoát hơi nước có tác dụng hạ nhiệt độ của lá vào những ngày nắng nóng đảm bảo cho các quá trình sinh lý xảy ra bình thường.

• Thoát hơi nước giúp cho khí CO₂ khuếch tán vào bên trong lá cung cấp cho quang hợp.

⇒ Mối liên quan giữa quá trình thoát hơi nước và quá trình quang hợp: Lá cây thoát hơi nước qua khí khổng tạo lực hút nước và tạo điều kiển để CO₂ khuếch tán vào nước. Nước và CO₂ được lấy vào lá là nguyên liệu để cây quang hợp.

3.1. Lá là cơ quan thoát hơi nước:

• Cấu tạo của lá thích nghi với chức năng thoát hơi nước. Các tế bào biểu bì của lá tiết ra lớp phủ bề mặt gọi là lớp cutin, lớp cutin phủ toàn bộ bề mặt của lá trừ khí khổng.

• Khí khổng gồm:

  • 2 tế bào hình hạt đậu nằm cạnh nhau tạo thành lỗ khí, trong các tế bào này chứa hạt lục lạp, nhân và ti thể.

  • Thành bên trong của tế bào dày hơn thành bên ngoài của tế bào

  • Số lượng khí khổng ở mạt dưới của lá thường nhiều hơn ở mặt trên của lá

• Lớp cutin
  • Có nguồn gốc từ lớp tế bào biểu bì của lá tiết ra, bao phủ bề mặt là trừ khí khổng
  • Độ dày của lớp cutin phụ thuộc vào từng loại cây và độ tuổi sinh lý của lá cây (lá non có lớp cutin mỏng hơn lá già)

3.2. Hai con đường thoát hơi nước:

- Thoát hơi nước qua khí khổng:

• Đặc điểm:
  • Vận tốc lớn
  • Được điều chỉnh bằng việc đóng mở khí khổng
• Cơ chế:

Nước thoát ra khỏi lá chủ yếu qua khí khổng vì vậy cơ chế điều chỉnh quá trình thoát hơi nước chính là cơ chế điều chỉnh sự đóng- mở khí khổng

• Khi no nước, thành mỏng của tế bào khí khổng căng ra làm cho thành dày cong theo → khí khổng mở. (Hình a)
• Khi mất nước, thành mỏng hết căng và thành dày duỗi thẳng →  khí khổng đóng lại. Khí khổng không bao giờ đóng hoàn toàn. (Hình b)

- Thoát hơi nước qua cutin trên biểu bì lá:

• Đặc điểm:
  • Vận tốc nhỏ
  • Không được điều chỉnh
• Cơ chế:
  • Hơi nước khuếch tán từ khoảng gian bào của thịt lá qua lớp cutin để ra ngoài.
  • Trợ lực khuếch tán qua cutin rất lớn vfa phụ thuộc vào độ dày và đọ chặt của lớp cutin
  • Lớp cutin càng dày thì sự khuếch tán qua cutin càng nhỏ và ngược lại.

Các tác nhân từ môi trường ảnh hưởng đến độ mở khí khổng sẽ ảnh hưởng đến sự thoát hơi nước:

- Nước:

• Điều kiện cung cấp nước càng cao sự hấp thụ nước càng mạnh, thoát hơi nước càng thuận lợi.

• Độ ẩm không khí thấp dẫn tới thoát hơi nước càng mạnh.

- Ánh sáng:

• Ánh sáng làm tăng nhiệt độ của lá → khí khổng mở (điều chỉnh nhiệt độ) →  tăng tốc độ thoát hơi nước.

• Độ mở của khí khổng tăng từ sáng đến trưa và nhỏ nhất lúc chiều tối, ban đêm khí khổng vẫn hé mở.

• Nhiệt độ: ảnh hưởng đến hoạt động hô hấp của rễ → rễ hấp thụ nhiều nước → thoát hơi nước nhiều

• Ion khoáng: Các ion khoáng ảnh hưởng đến hàm lượng nước trong tế bào khí khổng → gây điều tiết độ mở của khí khổng (Ví dụ: ion K⁺ làm tăng lường nước trong tế bào khí khổng, tăng độ mở của khí khổng dẫn đến thoát hơi nước).

- Cân bằng nước được tính bằng sự so sánh lượng nước do rễ hút vào (A) và lượng nước thoát ra (B)

• Khi A = B: mô của cây đủ nước à cây phát triển bình thường.

• Khi A > B: mô của cây thừa nước à cây phát triển bình thường.

• Khi A < B: mất cân bằng nước, lá héo, lâu ngày cây sẽ bị hư hại và cây chết

- Cần tưới tiêu hợp lý cho cây:

• Cơ sở khoa học:

  • Dựa vào đặc điểm di truyền pha sinh trưởng, phát triển của giống, loại cây

  • Dựa vào đặc điêmt cảu đất và điều kiện thời tiết

• Nhu cầu nước của cây được chẩn đoán theo 1 số tiêu chí sinh lý: áp suất thẩm thấu, hàm lượng nước và sức hút nước của lá cây.

Thoát hơi nước là sự mất nước từ bề mặt lá qua hệ thống khí khổng là chủ yếu và một phần từ thân, cành...

2. Vai trò của quá trình thoát hơi nước

• Nhờ có thoát hơi nước ở lá, nước được cung cấp tới từng tế bào của cây.

• Thoát hơi nước là động lực đầu trên của dòng mạch gỗ có vai trò: giúp vận chuyển nước và các ion khoáng từ rễ lên lá đến các bộ phận khác ở trên mặt đất của cây; tạo môi trường liên kết các bộ phận của cây; tạo độ cứng cho thực vật thân thảo.

• Thoát hơi nước có tác dụng hạ nhiệt độ của lá vào những ngày nắng nóng đảm bảo cho các quá trình sinh lý xảy ra bình thường.

• Thoát hơi nước giúp cho khí CO₂ khuếch tán vào bên trong lá cung cấp cho quang hợp.

⇒ Mối liên quan giữa quá trình thoát hơi nước và quá trình quang hợp: Lá cây thoát hơi nước qua khí khổng tạo lực hút nước và tạo điều kiển để CO₂ khuếch tán vào nước. Nước và CO₂ được lấy vào lá là nguyên liệu để cây quang hợp.

3.1. Lá là cơ quan thoát hơi nước:

• Cấu tạo của lá thích nghi với chức năng thoát hơi nước. Các tế bào biểu bì của lá tiết ra lớp phủ bề mặt gọi là lớp cutin, lớp cutin phủ toàn bộ bề mặt của lá trừ khí khổng.

• Khí khổng gồm:

  • 2 tế bào hình hạt đậu nằm cạnh nhau tạo thành lỗ khí, trong các tế bào này chứa hạt lục lạp, nhân và ti thể.

  • Thành bên trong của tế bào dày hơn thành bên ngoài của tế bào

  • Số lượng khí khổng ở mạt dưới của lá thường nhiều hơn ở mặt trên của lá

• Lớp cutin
  • Có nguồn gốc từ lớp tế bào biểu bì của lá tiết ra, bao phủ bề mặt là trừ khí khổng
  • Độ dày của lớp cutin phụ thuộc vào từng loại cây và độ tuổi sinh lý của lá cây (lá non có lớp cutin mỏng hơn lá già)

3.2. Hai con đường thoát hơi nước:

- Thoát hơi nước qua khí khổng:

• Đặc điểm:
  • Vận tốc lớn
  • Được điều chỉnh bằng việc đóng mở khí khổng
• Cơ chế:

Nước thoát ra khỏi lá chủ yếu qua khí khổng vì vậy cơ chế điều chỉnh quá trình thoát hơi nước chính là cơ chế điều chỉnh sự đóng- mở khí khổng

• Khi no nước, thành mỏng của tế bào khí khổng căng ra làm cho thành dày cong theo → khí khổng mở. (Hình a)
• Khi mất nước, thành mỏng hết căng và thành dày duỗi thẳng →  khí khổng đóng lại. Khí khổng không bao giờ đóng hoàn toàn. (Hình b)

- Thoát hơi nước qua cutin trên biểu bì lá:

• Đặc điểm:
  • Vận tốc nhỏ
  • Không được điều chỉnh
• Cơ chế:
  • Hơi nước khuếch tán từ khoảng gian bào của thịt lá qua lớp cutin để ra ngoài.
  • Trợ lực khuếch tán qua cutin rất lớn vfa phụ thuộc vào độ dày và đọ chặt của lớp cutin
  • Lớp cutin càng dày thì sự khuếch tán qua cutin càng nhỏ và ngược lại.

Các tác nhân từ môi trường ảnh hưởng đến độ mở khí khổng sẽ ảnh hưởng đến sự thoát hơi nước:

- Nước:

• Điều kiện cung cấp nước càng cao sự hấp thụ nước càng mạnh, thoát hơi nước càng thuận lợi.

• Độ ẩm không khí thấp dẫn tới thoát hơi nước càng mạnh.

- Ánh sáng:

• Ánh sáng làm tăng nhiệt độ của lá → khí khổng mở (điều chỉnh nhiệt độ) →  tăng tốc độ thoát hơi nước.

• Độ mở của khí khổng tăng từ sáng đến trưa và nhỏ nhất lúc chiều tối, ban đêm khí khổng vẫn hé mở.

• Nhiệt độ: ảnh hưởng đến hoạt động hô hấp của rễ → rễ hấp thụ nhiều nước → thoát hơi nước nhiều

• Ion khoáng: Các ion khoáng ảnh hưởng đến hàm lượng nước trong tế bào khí khổng → gây điều tiết độ mở của khí khổng (Ví dụ: ion K⁺ làm tăng lường nước trong tế bào khí khổng, tăng độ mở của khí khổng dẫn đến thoát hơi nước).

- Cân bằng nước được tính bằng sự so sánh lượng nước do rễ hút vào (A) và lượng nước thoát ra (B)

• Khi A = B: mô của cây đủ nước à cây phát triển bình thường.

• Khi A > B: mô của cây thừa nước à cây phát triển bình thường.

• Khi A < B: mất cân bằng nước, lá héo, lâu ngày cây sẽ bị hư hại và cây chết

- Cần tưới tiêu hợp lý cho cây:

• Cơ sở khoa học:

  • Dựa vào đặc điểm di truyền pha sinh trưởng, phát triển của giống, loại cây

  • Dựa vào đặc điêmt cảu đất và điều kiện thời tiết

• Nhu cầu nước của cây được chẩn đoán theo 1 số tiêu chí sinh lý: áp suất thẩm thấu, hàm lượng nước và sức hút nước của lá cây.