Làm thế nào để những cây gỗ lâu năm có thể vận chuyển được nước từ rễ lên lá

Xem toàn bộ tài liệu Lớp 11: tại đây

Xem thêm các sách tham khảo liên quan:

• Sách Giáo Viên Sinh Học Lớp 11
• Giải Sinh Học Lớp 11 Nâng Cao
• Sách Bài Tập Sinh Học Lớp 11
• Sách Bài Tập Sinh Học Lớp 11 Nâng Cao

Giải Bài Tập Sinh Học 11 Bài 2: Vận chuyển các chất trong cây giúp HS giải bài tập, cung cấp cho học sinh những hiểu biết khoa học về đặc điểm cấu tạo, mọi hoạt động sống của con người và các loại sinh vật trong tự nhiên:

Trả lời câu hỏi Sinh 11 Bài 2 trang 11: Qua những đêm ẩm ướt, vào buổi sáng thường có những giọt nước xuất hiện trên đầu tận cùng của lá (đặc biệt, thường thấy ở lá của cây một lá mầm), hiện tượng đó gọi là sự ứ giọt (hình ảnh 2.4). Giải thích nguyên nhân của hiện tượng ứ giọt.

Lời giải:

Nguyên nhân của hiện tượng ứ giọt:

Ban đêm cây hút nhiều nước, nước được vận chuyển theo mạch gỗ lên trên lá và thoát ra ngoài nhưng qua những đêm ẩm ướt, độ ẩm của không khí tương đối cao làm bão hòa hơi nước không thể hình thành hơi nước để thoát vào không khí như ban ngày được. Do đó có hiện tượng nước ứ đọng ở tận đầu cuối của lá, nơi có khí khổng. Hơn nữa, các phân tử nước liên kết với nhau tạo nên sức căng bề mặt Hình thành nên các giọt nước treo ở đầu tận cùng của lá.

Bài 1 (trang 14 SGK Sinh 11): Chứng minh cấu tạo của mạch gỗ thích nghi với chức năng vận chuyển nước và các ion khoáng từ rễ lên lá.

Lời giải:

Cấu tạo của mạch gỗ thích nghi với chức năng vận chuyển nước và ion khoáng từ rễ lên lá:

Mạch gỗ được cấu tạo bởi 2 loại tế bào là quản bào và mạch ống. Mạch gỗ vận chuyển dịch mạch gỗ (nước, ion khoáng) từ rễ lên thân, lá.

Tế bào có cấu tạo dạng ống, vách tế bào được linhin (lignin) hóa: tế bào bền chắc, chịu nước, các phân tử nước dễ dàng bám lên thành mạch để di chuyển lên trên.

Khi chuyên hóa chức năng dẫn nước và ion khoáng, tế bào mạch gỗ là các tế bào chết: tăng tốc độ vận chuyển nước do không có các thành phần tế bào (màng sinh chất, chất nguyên sinh, không bào,) cản trở đường đi của dịch mạch gỗ

Các tế bào mạch gỗ xếp sát nhau, tế bào có các lỗ bên: thuận tiện vận chuyển dịch mạch gỗ từ tế bào này sang tế bào khác theo chiều ngang, hạn chế sự ngừng, tắc trong con đường vận chuyển và nâng cao hiệu suất vận chuyển.

Các tế bào cùng loại nối với nhau theo kiểu đầu của tế bào này gắn với đầu của tế bào kia thành những ống dài từ rễ lên lá: tạo sự tiên kết giữa các tế bào, giữa các phân tử trong dòng dịch với nhau, nâng cao hiệu suất vận chuyển.

Bài 2 (trang 14 SGK Sinh 11): Động lực nào giúp dòng nước và các ion khoáng di chuyển được từ rễ lên lá ở những cây gỗ cao lớn hàng chục mét?

Lời giải:

Các động lực giúp cho dòng nước và các ion khoáng di chuyển được từ rễ lên lá ở những cây gỗ cao lớn là:

Áp suất rễ (bơm đẩy đầu dưới): là lực đẩy nước và ion khoáng từ mạch gỗ của rễ lên mạch gỗ của thân.

Sự thoát hơi nước ở lá (bơm hút đầu trên): do hơi nước thoát vào không khí, tế bào khí khổng bị mất nước nên hút nước từ tế bào nhu mô bên cạnh. Tế bào nhu mô lại hút nước từ mạch gỗ ở lá, cứ như vậy làm thành lực hút từ lá đến rễ như bơm hút đầu trên kéo nước lên.

Lực liên kết giữa các phân tử nước với nhau và với thành mạch gỗ: các phân tử nước có tính phân cực nên chúng kéo theo nhau và các phân tử nước cũng liên kết với vách mạch gỗ làm thành cột nước liên tục từ rễ đến lá cây.

Bài 3 (trang 14 SGK Sinh 11): Nếu một ống mạch gỗ bị tắc, dòng nhựa nguyên trong ống đó có thế tiếp tục đi lên được không? Vì sao?

Lời giải:

Nếu một ống mạch gỗ bị tắc, dòng nhựa nguyên trong ống vẫn tiếp tục đi lên được. Vì các tế bào mạch gỗ xếp sít nhau theo cách: lỗ bên của tế bào này sít khớp với lỗ bên của tế bào bên cạnh. Do vậy, nếu một ống mạch gỗ bị tắc thì dòng nhựa nguyên đi qua lỗ bên sang ống bên cạnh, đảm bảo cho dòng vận chuyển được liên tục.

Bài 4 (trang 14 SGK Sinh 11): Động lực nào đẩy dòng mạch rây đi từ lá đến rễ và các cơ quan khác?

Lời giải:

Động lực đẩy dòng mạch rây từ lá đến rễ và các cơ quan khác là sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa cơ quan nguồn (tế bào sản xuất ở lá) với cơ quan chứa (tế bào nhận ở rễ, thân, củ, quả,)

Mạch rây nối các tế bào cơ quan nguồn với tế bào cơ quan chứa làm cho dòng mạch rây di chuyển từ nơi có áp suất thẩm thấu cao (cơ quan nguồn) đến nơi có áp suất thẩm thấu thấp hơn (cơ quan chứa)

Bài 2 trang 14 SGK Sinh học 11. Động lực nào giúp dòng nước và các ion khoáng di chuyển được từ rễ lên lá ở những cây gỗ cao lớn hàng chục mét?

PHẦN I. KIẾN THỨC

- Nước là dung môi hòa tan nhiều muối khoáng. Trong môi trường nước, muối khoáng phân li thành các ion. Sự hấp thụ các ion khoáng luôn gắn với quá trình hấp thụ nước.

- Nước trong cây có 2 dạng chính: nước liên kết và nước tự do.

I. Rễ là cơ quan hấp thụ nước và ion khoáng

1.Hình thái của hệ rễ

-Tuỳ từng loại môi trường, rễ cây có những hình thái khác nhau để thích nghi với chức năng hấp thụ nước và muối khoáng.

- 1 số kiểu rễ cây: rễ chùm, rễ cọc

- Rễ gồm rễ chính và rễ bên.

2.Rễ cây phát triển nhanh bề mặt hấp thụ

- Đặc điểm thích nghi của rễ để hút nước và muối khoáng:

• Rễ phát triển đâm sâu, lan tỏa và hướng tới nguồn nước và dinh dưỡng trong đất.
• Rễsinh trưởng liên tục hình thành nên số lượng khổng lồ các lông hút, làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc với đất giúp cây hấp thụ được nhiều nước và muối khoáng.
• Rễ cây trên cạn hấp thụ nước và ion khoáng chủ yếu qua miền lông hút.

- Cấu tạo của TB lông hút:

• Bản chất:do các TB biểu bì kéo dài ra
• Thành TB mỏng không thấm cutin.
• Chỉ có 1 không bào trung tâm lớn
• Áp suất thẩm thấu rất cao do hoạt động hô hấp của rễ mạnh\(\rightarrow\)tăng khả năng hấp thu nước và trao đổi muối khoáng với môi trường
• Tế bào lông hút rất dễ gãy và sẽ tiêu biến ở môi trường quá ưu trương, quá axit hay thiếu ôxi.

II. Cơ chế hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ cây

1.Hấp thụ nước và ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút

a.Hấp thụ nước

- Nước được hấp thụ liên tục từ đất vào tế bào lông hút theo cơ chế thụ động (thẩm thấu): nước di chuyển từ môi trường nhược trương (ít ion khoáng, nhiều nước) vào tế bào lông hút (các TB biểu bì còn non)môi trường ưu trương (nhiều ion khoáng, ít nước) nhờ sự chênh lệch áp suất thẩm thấu.

-Dịch của tế bào rễ là ưu trương so với dung dịch đất là do 2 nguyên nhân:

• Quá trình thoát hơi nước ở lá đóng vai trò như cái bơm hút, hút nước lên phía trên, làm giảm lượng nước trong tế bào lông hút.
• Nồng độ các chất tan cao do được sinh ra trong quá trình chuyển hoá vật chất (axit hữu cơ, đường saccarôzơ…. là sản phẩm của các quá trình chuyển hóa vật chất trong cây, các ion khoáng được rễ hấp thụ vào).

b.Hấp thụ ion khoáng

-Các ion khoáng xâm nhập vào tế bào rễ cây một cách chọn lọc theo 2 cơ chế:

• Cơ chế thụ động: Một số ion khoáng đi từ đất vào tế bào lông hút theo cơ chế thụ động: đi từ đất vào tế bào lông hút (đi từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp)
• Cơ chế chủ động: một số ion khoáng mà cây có nhu cầu cao (ion kali K+) di chuyển ngược chiều gradien nồng độ, xâm nhập vào rễ theo cơ chế chủ động, đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng ATP từ quá trình hô hấp.

2.Dòng nước và ion khoáng đi từ đất vào mạch gỗ của rễ

- Nước và ionkhoáng vận chuyển vào mạch gỗ của rễ theo 2 con đường:

• Con đường gian bào
• Con đường tế bào chất

- Vai trò của đai Caspari:

• Đai Caspari chặn cuối con đường gian bào không được chọn lọc giúp điều chỉnh, chọn lọc các chất vào tế bào, cây.Có thể coi đây là một vòng đai ngăn cản sự di chuyển của nước và muối theo chiều ngang trong thân cây.
• Chọn lọc các chất cần thiết ngăn cản chất độc nói cách khác nó là cơ "quan kiểm dịch" các chất thấm vào mạch dẫn.

III. Ảnh hưởng của các tác nhân môi trường đối với quá trình hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ cây

- Các yếu tố ngoại cảnh như: áp suất thẩm thấu của dung dịch đất, độ pH, độ thoáng của đất …ảnh hưởng đến sự hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ:

• Nhiệt độ: nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hô hấp của hệ rễ → ảnh hưởng đến nồng độ các chất và lượng ATP tạo ra. Nhiệt độ tăng ở mức độ giới hạn làm tăng sự thoát hơi nước → tăng sự hấp thụ các chất khoáng.
• Ánh sáng: Ánh sáng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình quang hợp của cây → ảnh hưởng đến nồng độ các chất hữu cơ được tổng hợp nên, ảnh hưởng đến hô hấp, tính thẩm thấu của nguyên sinh chất. Ví dụ cây để trong tối sẽ không có khả năng hấp thụ photpho.
• Độ ẩm của đất: đất có độ ẩm cao trong giới hạn giúp hệ rễ sinh trưởng tốt và tăng diện tích tiếp xúc của rễ với các hạt keo đất, lượng nước tự do trong đất cao hòa tan được nhiều muối khoáng → sự hấp thụ nước và muối khoáng thuận lợi.
• Độ pH của đất: ảnh hưởng đến sự hòa tan các chất khoáng trong đất → ảnh hưởng đến sự hấp thụ nước và muối khoáng. Đất có pH = 6 – 6,5 là phù hợp với việc hấp thụ phần lớn các chất khoáng. Đất quá axit hay quá kiềm đều không tốt cho việc hấp thụ các chất khoáng do các chất khoáng dễ bị rửa trôi hoặc gây ngộ độc cho cây.
• Đặc điểm lí hóa của đất: đất tơi xốp, thoáng khí giúp cho việc hấp thụ nước và muối khoáng thuận lợi hơn. Đất ngập úng tích lũy nhiều CO2, N2, H2S... thường ức chế sự hoạt động của hệ rễ.
  • Nồng độ oxi trong đất giảm→ sự sinh trưởng của rễ giảm, đồng thời làm tiêu biến các TB lông hút → sự hút nước giảm. Ngoài ra khi thiếu oxi → quá trình hô hấp yếm khí tăng sinh ra chất độc với cây