D- H+ A→ H A
Hình 2.7 Cấu tạo của lá
Từ thân nước di chuyển vào lá qua cuống lá hay bẹ lá, sau đó theo gân lá đến tất cả các tế bào của lá. Hệ thống gân phân nhánh tạo nên hệ thống gân phân nhánh tạo nên mạng lưới gân phúc tạp, rất hiệu quả, đảm bảo phân bố xuyên suốt toàn bộ lá. Các tế bào nhu mô của lá phân bố thưa, các khoảng cách giữa chúng tạo nên hệ thống gian bào chiếm 15-25% thể tích của lá. Lá được mô biểu bì bao bọc. Mô biểu bì gồm các tế bào phân bố sít nhau, vách ngoài của chúng dày. Lá có lớp cutin bao phủ. Lóp cutin biến đổi theo thành phần và độ dày.
Các lá của cây ưa sáng và cây chịu hạn có lớp cutin phát triển hơn so với lá cây chịu bóng và cây ưa ẩm. Cutin cùng với biểu bì là vật cản trở đối với sự thoát hơi nước. Vách dày của tế bào biểu bì cũng cản trở hơi nước thoát ra.Để tiếp xúc với khí quyển có các khí khổng. Khí khổng có khả năng đóng và mở là một trong những thích nghi tuyệt vời của lá Khí khổng được cấu tạo bởi hai tế bào hình hạt đậu. Vách của của tế bào khí khổng có độ dày không đồng đều. Khi ít nước, các tế bào khí khổng áp sát vào nhau và khí khổng đóng. Khi có nhiều nước trong các tế bào khí khổng, thì nước ép lên vách và các phần vách mỏng bị căng ra mạnh hơn, còn các phần vách dày bị kéo uốn cong vào phía trong tế bào làm xuất hiện khe hở, giữa hai tế bào hình hạt đậu, khí khổng mở.
Có 2 con đường thoát hơi nước: thoát hơi nước qua cutin và thoát hơi nước qua khí khổng.
a). Thoát hơi nước qua cutin
- Trên bề mặt của lá và các phần non của thân, quả cây…Tế bào biểu bì có phủ lớp cutin mỏng để hạn chế thoát hơi nước và bảo vệ cho lá. Đây là một tổ hợp giữa cutin và sáp ngấm vào thành tế bào. Hơi nước có thể khuếch tán từ các khoảng gian bào của lá, qua lớp cutin để ra ngoài không khí.
Lớp cutin càng dày thì sự khuếch tán nước qua cutin càng nhỏ. Độ dày của lớp cutin phụ thuộc vào giống loài và đặc biệt là vào tuổi của lá. Lá càng già thì lớp cutin càng dày. Sự thoát hơi nước qua cutin ở lá non là đáng kể vì lá non có lớp cutin mỏng, có thể đạt đến 10% tổng lượng nước thoát ra.
- Các loài thực vật khác nhau có sự thoát hơi nước qua cutin là khác nhau. thực vật ưa sáng thoát hơi nước qua cutin đạt 10-20% lượng nước bay hơi cực đại. Các thực vật trong bóng râm, các thực vật thủy sinh thoát hơi nước qua cutin khoảng 10% lượng nước thoát đi. Xương rồng thoát hơi nước qua cutin chỉ còn 0,05%.
b). Thoát hơi nước qua khí khổng
Thoát hơi nước qua khí khổng bao gồm 3 giai đoạn:
- Bốc hơi nươc từ bề mặt của tế bào nhu mô lá vào gian bào. - Khuếch tán hơi nước qua khe khí khổng.
- Chuyển vận hơi nước từ bề mặt lá ra môi trường xung quanh.
Sự thoát hơi nước thực sự diễn ra ở gian bào vì diện tích của các khoảng gian bao lớn gấp nhiều lần so với diện tích lá. Nhờ đó mà nước chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi khá dễ dàng.
Giai đoạn 2 phụ thuộc vào số lượng, sự phân bố và đặc biệt là độ mở của khí khổng. Thông thường, diện tích lỗ khí chiếm khoảng 1% diện tích lá; có 50-500 khí khổng/1mm2.
Thí nghiệm: Quan sát cây ngô: số lượng khí khổng biểu bì trên là 9.300 tế bào/cm2, ở biểu bì dưới là 7.684 tế bào/cm2. Kích thướt 1 khí khổng là 25.6x3,3µm. Diện tích một khí khổng là 89 µm2. Như vậy, tổng diện tích khí khổng chiếm khoảng 0,76% so với diện tích lá.
Theo Stephan: Vận tốc thoát hơi nước qua khí khổng:
V: vận tốc
r: Bán kính
K: Hằng số khí
P: Áp suất khí tại thời điểm nghiên cứu (F – f): Độ thiếu bão hoà của khí khổng
3.2.4. Cấu tạo và phân bố khí khổng
Khí khổng là do tế bào biểu bì lá tạo nên để thực hiện chức năng thoát hơi nước và cho khí CO2 xâm nhập vào. Khí khổng phân bố ở hai mặt lá và các phần non của thân, cành, quả…Thường khí khổng phân bố ở mặt dưới lá nhiều hơn mặt trên, các thực vật có lá phân bố thẳng đứng như lúa thì khí khổng ở hai mặt gần bằng nhau, còn thực vật nằm trên mặt nước như lá sen thì khí khổng chỉ có ở biểu bì trên.
Khí khổng được cấu tạo từ hai tế bào bảo vệ có hình bầu dục như hạt đậu quay vào nhau, để một khe hở nhỏ liên thông giữa khoảng gian bào lá với không khí gọi là vi khẩu.
Đặc điểm của tế bào hình hạt đậu (tế bào bảo vệ):
- Mép trong rất dày và mép ngoài rất mỏng, nên khi tế bào trương nước thì mép ngoài của tế bào dãn nhanh hơn, làm cho tế bào bảo vệ uốn cong và khe vi khẩu mở ra để cho nước thoát ra ngoài. Ngược lại khi mất nước thì tế bào xẹp nhanh hơn và vi khẩu khép lại hạn chế bay hơi nước.
- Tế bào bảo vệ chứa nhiều lục lạp và các hạt tinh bột, khác với các tế bào biểu bì khác. Đặc điểm này giúp tế bào bảo vệ hoạt động quang hợp và làm tăng áp suất thẩm thấu của khí khổng. Nhịp điệu đóng mở của khí khổng phụ thuộc vào hàm lượng nước của hai tế bào bảo vệ ở trạng thái trương nước thì khí khổng mở và trạng thái thiếu nước thì khí khổng đóng lại.