SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC Ở THỰC VẬT

Chia sẻ: Nguyễn Tài Năng | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

376
lượt xem 96
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo về quá trình tra đổi nước ở thực vật

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC Ở THỰC VẬT

CHƯƠNG 2 SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC Ở THỰC VẬT 2.1 Khái niệm chung và vai trò của nước trong đời sống thực vật Nước là nhân tố quan trọng nhất cho thực vật Vai trò nước - Nước là một dung môi - Nước là một chất phản ứng - Phản ứng thủy phân của nước đóng vai trò quan trọng trong quá trình dị hoá, và vai trò hidrat hoá. - Nước tạo ra độ thuỷ hoá của tế bào  tạo nên độ trương cho mô, duy trì cấy trúc các hợp chất, duy trì hình thái của tế bào. 2.2 Hàm lượng nước và các dạng nước trong cây 2.2.1 Hàm lượng nước và nhu cầu nước của cây Nước chiếm tới 80 –90% trong chất nguyên sinh Nước trong thực vật một số loài như bảng dưới Tên thực vật và cơ quan Hàm lượng nước (%) Tảo 86 – 98 Lá cải bắp, củ su hào 92 – 93 Qủa táo, lê 83 – 86 Lá cây gỗ, cây bụi 79 – 82 Thân cây gỗ mới chặt 40 – 50 Hạt phơi khô : gõ mật, cẩm lai, lim xẹt 9 –12 - Trong thành tế bào, chất nguyên sinh, dịch bào nước ở trạng thái lỏng - Trong khoảng gian bào, nước ở trạng thái lỏng - Hàm lượng nước cũng khác nhau ở các tầng lá, môi trường sống, giai đoạn phát triển của các thể. Khi hàm lượng nước trong tế bào đạt 70 –90% thì các qúa trình sống trong chất nguyên sinh xảy ra mạnh nhất. Nước để tổng hợp chất hữu cơ cho cây chỉ có 1,5 – 2,0 g/1000g nước hút vào. - Sự cân bằng nước trong cây được tính như sau Lượng nước hút vào Sự cân bằng nước = ----------------------------- Lượng nước thoát ra - Nhu cầu nước phụ thuộc đặc điểm sinh thái của cây, loài cây, nhóm cây. - Hệ số thoát hơi nước là số gam nước thoát ra để hình thành 1 gam chất khô. 2.2.2 Các dạng nước trong cây + Nước liên kết chặt: Là nước giữ lại do qúa trình thuỷ hóa hóa học các ion, phân tử, các chất trùng hợp. + Nước liên kết yếu: Phần nước thuộc lớp khuyếch tán của vỏ thuỷ hóa, nước liên kết cấu trúc và nước hút thẩm thấu. Hai dạng này chiếm khoảng 30% lượng nước trong thực vật, hai dạng này có khả năng làm dung môi kém, độ đàn hồi tăng… Vai trò của chúng là đảm bảo độ bền vững của hệ thống keo và có thể liên quan tới các tính chống chịu của thực vật (chịu hạn, chịu rét, chịu mặn  ứng dụng trong chọn giống cây trồng. + Nước tự do: nước trong các mao quản, ở dịch bào không tham gia vào vỏ thuỷ hóa. Phần này chiếm tới 70% và di động tự do, nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất. Do vậy nó cũng quy định cường độ các quá trình sinh lý. Trong cơ thể non, hàm lượng nước liên kết lớn hơn trong các cơ thể già. 2.3 Sự trao đổi nước ở thực vật 7
2.3.1. Các dạng nước trong đất Nước trong đất tồn tại ở 3 trạng thái: rắn. lỏng, hơi. Trong đó trạng thái rắn (nước đá, hay kết tinh) cây không hút được Trạng thái hơi cây hút được và có lợi cho hô hấp. Trạng thái lỏng là dạng nước chủ yếu gồm - Nước hấp dẫn: Chứa trong khoảng trống giữa các phân tử đất, là dạng nước tự do cây dễ hấp thu, tuy nhiên dạng này chỉ cung cấp cho cây trong một thời gian ngắn. - Nước mao dẫn: nước chứa trong các ống mao dẫn của đất, bị phân tử đất giữ tương đối chặt (0,1 atm). Dạng này rễ cây hút thường xuyên. - Nước màng: Là dạng nước bao quanh các phần tử đất, bị lực giữ lớn nên cây khó hút được. - Nước ngậm và nước tẩm của keo đất: Phần nước này bị liên kết rất chặt bởi keo đất, cây không hút được. Các dạng nước trong đất 2.3.2 Thế năng nước của tế bào thực vật (): e RTln---- µw - µ0w e0 = ------------------------- = --------------------- - - (đvt: ba) V V (1 atmotphe = 0,987 ba) Trong đó: µw : Thế năng hóa học của nước bị liên kết (cần xác định) (J/mol) µ0w : Thế năng hóa học của nước nguyên chất R: Hằng số khí T: Nhiệt độ tuyệt đối e: Áp suất hơi của nước cần xác định e0: Áp suất hơi của nước cần xác định (e/e0)* 100 là biểu thức xác định độ ẩm tương đối Nếu e = e0 khi đó e/e0 = 0 và µw = 0 Khi e < e0 thì ln e/e0 là một số âm và µw cũng có trị số âm --> thế năng hóa học của nước trong tế bào là một số âm. Sự vận chuyển nước xảy ra tự nhiên (không cần cung cấp năng lượng) khi có sự chênh lệch thế năng () giữa nguồn (nơi cung cấp nước) và nơi tiêu thụ (nơi nhận nước). Nước sẽ vận chuuyển từ nơi có thế năng cao sang nơi có thế năng thấp. 8
Hiệu thế năng nước = nơi tiêu thụ (2) - nơi cung cấp (1) 1 Năng lượng 2 S1 S2 Hình 2.1 Sự giảm thế năng nước tự do Giá trị phải là một trị âm để sự vận chuyển nước có thể xảy ra được. = TT + p + m + x… TT: Thế năng thẩm thấu p: Thế năng áp suất m: Thế năng hấp thụ hay thế năng cơ chế x: Thế năng bất kỳ nào đó có ảnh hưởng tơi 2.3.3 Anh hưởng điều kiện ngoại cảnh đến sự hút nước của rễ - Nhiệt độ: t0 giảm (200C) sức hút nước của rễ giảm 25 – 30 lần, nguyên nhân do độ nhớt CNS tăng lên. - Oxy: thiếu O2 -> hô hấp yếm khí -> gây độc cho rễ cây. - pH -> ảnh hưởng tới cân bằng khoáng-> thay đổi áp suất rễ - Sức giữ nước của đất 2.4 Quá trình vận chuyển nước trong cây 2.4.1 Quá trình hút nước ở rễ Rễ – Cơ quan hút nước của cây - Có đặc điểm sinh học đảm bảo chức năng hút nước Như phần trên cho thấy, nước trong đất tồn tại các dạng khác nhau và đôi khi cây cũng khó hút được nước từ đất như khi chủ yếu là dạng nước màng, nước ngậm. Để hút được đủ nước cho cây sinh trưởng tốt, hệ rễ cây có khả năng đâm sâu, lan rộng, phân nhánh nhiều và đạt tổng chiều dài rất lớn. Khả năng phân nhánh nhanh giúp rễ len lỏi qua các mao quản của đất. Nhờ vậy rễ cây giúp việc hút được cả khi khối lượng nước và chất khoáng trong đất ít ỏi và phân tán rải rc. Đặc biệt phần lông hút, phần hút nước và dinh dưỡng quan trọng cho cây có khả năng sinh trưởng, phát triển rất nhanh gấp nhiều lần các phần khác của rễ, ví dụ cây lúa mạch ở điều kiện bình thường có 503 cm2 rễ, nhưng có tới 7677 m2 lơng ht. Sự hút nước tiến hành đầu tiên ở hệ thống lông hút, rồi vận chuyển qua các tế bào rễ vào cây. Con đường vận chuyển nước vào rễ: Lông hút, biểu bì, thành tế bào và khoảng gian bào -> tế bào rễ-> mạch rễ Hệ thống rễ của cây rất phát triển nhất là cây lâu năm: ăn sâu (cây lâu năm rễ sâu trên 2 – 3 m), ăn lan rộng (lúa mạch có diện tích tới 4,5 m2), nhiều rễ các cấp (lúa mạch có tới 143 rễ chính, 2 triệu 300 nghìn rễ cấp 3,11 triệu 500 nghìn rễ cấp 4 với lông hút nhiều (15 tỷ). Điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng mạnh tới kích thước của hệ rễ, nơi đất khô rễ thường ít phân nhánh và thường ăn sâu xuống lớp đất bên dưới. Cây thủy sinh, cây hút nước qua toàn bề mặt của cây nên hệ rễ ít phát triển. Ngoài ra thân, lá cũng có khả năng hút nước nhưng ít. 9
2.4.2 Hệ số héo và hạn sinh lý Hệ số héo: Cây hút nước trong đất gặp trở ngại do các lực hút của phân tử đất với nước, do vậy sức hút nước của cây phải thắng sức giữ nước này. Hệ số héo là một chỉ số đặc trưng cho đất và tính theo công thức sau: Lượng nước ngậm Ẩm dung toàn phần – 21 Hệ số héo = ----------------------- = ---------------------------- 0,68 + 0,012 2,9 + 0,06 Am dung toàn phần là khả năng chứa nước của đất ở trạng thái bão hòa. Ví dụ: cát thô có hệ số héo = 0,9 Sét pha nhẹ = 4,8 Sét năng = 16,2 Hạn sinh lý: Trường hợp nước trong đất vẫn còn nhưng cây không hút được. Với đa số cây, độ ẩm đất 60 - 80% l thích hợp. 2.4.3 Cơ chế của qúa trình hút nước - Các động cơ hút nước + Quá trình hút nước bị động: Do sự thoát hơi nước tạo ra, động cơ trên + Quá trình hút nước chủ động: Do sự trao đổi chất ở hệ rễ tạo nên một áp suất thẩm thấu ở tế bào, áp suất này thường từ 1 – 10 atm, đây còn gọi là động cơ dưới. Nhận biết qua hiện tượng rỉ nhựa và ứ giọt của cây. + Hiện tượng rỉ nhựa: Khi cắt ngang thân cây, tại nơi cắt có các giọt dịch nhựa cây được tiết ra, trong dịch chứa các chất vô cơ. Nếu gắn một ống cao su tại vị trí cắt cây và nối với một áp kế thì sẽ đo được lực đẩy của dòng nước từ rễ lên, lực đẩy đó là áp suất rễ. Ap suất này có giá trị khoảng 1-3 atm. Ở các cây gỗ có thể lên tới 3 – 10 atm. Hiện tượng rỉ nhựa là hoạt động chủ động của hệ rễ khi hút dung dịch bên ngoài vào cây. Hiện tượng rỉ nhựa thay đổi theo loài, trạng thái sinh lý, giai đoạn sinh trưởng của cây. Hình 2.2 Dụng cụ đo áp suất rễ + Hiện tượng ứ giọt: Hiện tượng xuất hiện khi trong điều kiện ẩm ướt, trên đầu lá cây xuất hiện các giọt nước. Trong các giọt dịch này cũng chứa các chất vô cơ và hữu cơ khác nhau (các chất dinh dưỡng, chất kích thích sinh trưởng, các axit amin, vitamin…) Trị số áp suất rễ phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng muối trog môi trường dinh dưỡng. Hiệu số giữa PTT (áp suất thẩm thấu) của dịch nhựa và môi trường dinh dưỡng là động lực hút nước của rễ. 10
Tóm lại: Sự hút nước vào cây qua hai hình thức hấp thụ chủ động (tích cực) và bị động, trong đó dưới hai dạng - Hấp thu chủ động hấp thụ nước qua cơ chế bơm và nhờ ATP do hô hấp cung cấp - Sự hấp thụ thẩm thấu nhờ áp suất rễ. Cơ chế của qúa trình hút nước Sự vận chuyển theo một chiều từ rễ -> thân - > lá. Các cách giải thích cơ chế: * Do gradien nồng độ chất tan theo con đường thụ động (nước từ nơi có nồng độ thấp (môi trường) vào nơi có nồng độ cao (rễ cây) và chủ động (cây hấp thu chất tan vào rễ để tăng nồng độ Ptt). * Do gradien thế năng nước: Nước đi từ nơi có thế năng cao (môi trường) sang nơi có thế năng thấp (rễ cây : do có nồng độ chất tan cao). (tài liệu trang 46 -62) 11