- Động lực vận chuyển nước trong cây
n chuyển nước
Cấu tạo xylem
6. Thoát hơi nước ở lá
5.3. Tại sao dòng nước lại chuy chiều?
lá 6.1. Q trình thốt hơi nước
6.1.1. Các con đường thốt hơi nước
Hình 2.20. Các con đường thoát hơi nư a. Qua thân và cành
- Qua các vết sần (bì khổng) trên thân - Chỉ có ở những cây gỗ.
- Lượng nước thốt ra khơng đáng kể
- Ở những cây còn non, cây trong bóng râm ho nơi có khơng khí ẩm.
- Tốc độ chậm.
- Khơng được điều chỉnh bởi bất kì cơ ch
b. Thốt hơi nước qua khí khổng
- Chủ yếu ở những cây trưởng thành, có khí kh phát triển, thốt hơi nước qua cutin y
- Ba giai đoạn chính:
+ Nước bốc hơi từ bề mặt tế bào nhu mô lá vào i chuyển theo một
ớc:
ng thoát hơi nước
) trên thân và cành.
ể.
ng cây cịn non, cây trong bóng râm hoặc
ơ chế nào.
ng thành, có khí khổng c qua cutin yếu.
58 gian bào.
+ Hơi nước khuếch tán qua khe khí kh
+ Hơi nước khuếch tán từ bề mặt lá ra khơng khí xung quanh.
- Đặc điểm:
+ Khoảng cách di chuyển ngắn.
+ Nước đi qua cả tế bào sống và gian bào.
+ Chiếm tới 99% lượng nước hút vào trong su mùa sinh trưởng.
- Cấu tạo khí khổng
Hình 2.21. Cấu tạo khí khổng
+ Gồm 2 tế bào đóng (guard cells) tạo thành l
có chứa các hạt lục lạp và các bào quan khác, thành trong dày, thành ngoài mỏng hơn.
+ Bên ngồi là nhiều các tế bào biểu bì khác hay
bào phụ, khơng có lục lạp và thành tế
ch tán qua khe khí khổng.
t lá ra khơng khí
ng và gian bào.
c hút vào trong suốt
Cấu tạo khí khổng o thành lỗ khí, p và các bào quan khác, ng hơn. u bì khác hay tế ế bào mỏng.
+ Đôi khi tế bào lỗ khí hóa gỗ, sự đóng m thực hiện là nhờ hoạt động của các t bên cạnh (tế bào quanh lỗ khí). Trong trư lỗ khí khơng đóng được thì lớp cuticun s chặt khe lỗ khí và bịt ln cả khoang dư - Phân loại khí khổng
+ Cây 2 lá mầm:
Hình 2.22. Khí khổng ở cây 2
+ Cây 1 lá mầm
Hình 2.23. Khí khổng ở cây 1 6.1.2. Thốt hơi nước ở là phụ thuộ 6.1.2. Thoát hơi nước ở là phụ thuộ tố chính
+ Sự chênh lệch về nồng độ hơi nướ
đóng mở lỗ khí a các tế bào biểu bì khí). Trong trường hợp p cuticun sẽ đóng khoang dưới lỗ khí. 2 lá mầm 1 lá mầm ộc vào 2 nhân ớc giữa khoảng
60
khơng trong lá và bên ngồi khơng khí.
+ Yếu tố kháng khuếch tán (r) của con đường. Chúng ta sẽ xem xét sự khác nhau hay sự chênh lệch nồng độ hơi nước điều khiển tỉ lệ thoát hơi nước như thế nào?
+ Sức kháng này liên quan tới sự khuếch tán thơng qua lỗ khí , gọi là sức kháng khí khổng của lá (rs). Sức kháng thứ 2 là do lớp khơng khí khơng bị khuấy động gần bề mặt lá thơng qua đó hơi nước cần phải khuếch tán qua để tới được lớp khơng khí hỗn loạn ở xa hơn. Các tế bào lỗ khí có thể nằm trên cùng mặt phẳng với tế bào biểu bì (thân cẩm chướng), có thể lồi lên một chút (thân hoa hồng) hoặc nằm lõm xuống (thân hoa huệ, thân thuốc bỏng, thân cây sú). Lỗ khí có thể nằm sâu trong một hốc ở lá, có phủ đầy lơng (lá trúc đào) hoặc trong các rãnh (cây họ Lúa) để giảm bớt sự thoát hơi nước.
6.1.3. Cơ sở vật lý của thoát hơi nước: quá trình
bốc hơi nước diễn ra theo quy luật Dalton : V = K(F-f) 760S/P
Trong đó:
V : lượng nước bốc hơi từ một đơn vị bề mặt. K : hệ số khuyếch tán (thường là hằng số tìm ra trên cơ sở thực nghiệm).
khí (sức hút nước của khơng khí) là giá tr định tốc độ bốc hơi nước.
P : áp suất khí quyển (mmHg). S : diện tích bề mặt lá.
- Các chỉ tiêu của q trình thốt hơi nư + Cường độ thốt hơi nước được tính b lượng nước tiêu hao trên một đơn v
trong một đơn vị thời gian. Đơn vị tính: gam nư tiêu hao trên 1m2 lá trong m
mgH2O/dm2lá /h.
+ Hiệu suất thoát hơi nước
+ Hệ số thoát hơi nước
+ Thoát hơi nước tương đối
- Nguyên nhân gây đến sự đóng m Thực chất chính là do sự đóng mở c vệ.
a khơng khí) là giá trị quyết
ơi nước
ính bằng trọng t đơn vị diện tích lá tính: gam nước lá trong một giờ hoặc
đóng mở khí khổng: của tế bào bảo
62
6.2. Các cơ chế điều hịa q trình thốt hơi
nước
Bao gồm:
- Cơ chế đóng mở khí khổng - Cơ chế ngồi khí khổng
+ Quá trình bay hơi nước ở gian bào của lá + Bốc hơi nước từ bề mặt các tế bào nhu mơ
6.2.1. Cơ chế đóng mở khí khổng
- Có ba giả thuyết về cơ chế đóng mở khí khổng + Giả thuyết tinh bột đường
+ Giả thuyết ánh sáng xanh + Giả thuyết ABA
a. Giả thuyết tinh bột đường
+ Khi đưa cây ra ngoài sáng, cây quang hợp, sử dụng CO2 Nồng độ CO2 giảm → tăng pH trong tế bào bảo vệ, giá trị pH gần với giá trị trung hoà sẽ xúc tác cho enzym photphorinlaza trong phản ứng thuỷ phân tinh bột thành đường → áp suất thẩm thấu tăng→ nước đi vào tế bào → tế bào đóng trương lên → lỗ khí mở ra.
b. Giả thuyết ánh sáng xanh c. Giả thuyết ABA
6.2.2. Cơ chế ngồi khí khổng
+ Cây hướng dương khí khổng mở suốt ngày và chỉ gần chiều tối mới đóng.
+ Cỏ mục túc thì khí khổng đóng ngay từ lúc 1 giờ trưa.
+ Ở cây bông, trong những ngày nắng thường thấy cây ngừng thoát hơi nước trong khi khí khổng vẫn mở.
- Cơ chế
+ Sự thiếu nước ở lá hoặc sự thoát hơi nước quá mạnh làm thành tế bào bị mất nước đã giữ phần nước còn lại với lực lớn, hoặc do sự cung cấp nước từ đất không đủ sẽ là nguyên nhân làm giảm sự thốt hơi nước khơng cịn phụ thuộc vào hoạt động của khí khổng.
+ Khi khí hậu khơ nóng có gió mạnh, có sự bốc hơi nước rất nhanh từ bề mặt các tế bào nhu mô lá
làm tế bào nhu mô lá bị khô, và sự bốc hơi nước
từ bề mặt các tế bào nhu mô này bị ngừng.
6.2.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến thoát hơi nước a. Ánh sáng
- Làm tăng nhiệt độ của lá và tăng (F-f ) do đó làm tăng tốc độ thoát hơi nước.
- Gây phản ứng mở quang chủ động.
- Ánh sáng thì tác động đến các nhân tố cịn lại là : nhiệt độ, độ ẩm, gió…
64
b. Nhiệt độ: Nhiệt độ tăng tăng áp suất hơi bão
hòa trong khơng khí tăng tính thấm của tế bào, ức chế quá trình quang hợp giảm hiệu quả hô
hấp cường độ thoát hơi nước tăng.
c. Độ ẩm đất và khơng khí
- Gió làm tăng q trình thốt hơi nước tuy nhiên cũng có lúc làm giảm do làm giảm nhiệt độ lá và làm khí khổng đóng lại.
- Làm tăng q trình thốt hơi nước qua cutin nhiều hơn là qua khí khổng.
d. Dinh dưỡng khoáng: Tăng hay giảm nồng độ
các ion cũng làm cho khí khổng đóng và mở theo tương ứng.
6.3. Ý nghĩa của q trình thốt hơi nước - “Thốt hơi nước là là tai hoạ tất yếu của cây” (Macximơp - Nhà Sinh lí thực vật người Nga) - Thoát hơi nước cần thiết cho cây :
+ Động lực trên, động lực chủ yếu cho quá trình hút và vận chuyển nước.
+ Điều hòa nhiệt độ của lá, bảo vệ lá khỏi nhiệt độ của mặt trời (Cứ 1g nước thoát ra làm giảm một nhiệt lượng bằng 2,3kJ ).
+ Kéo theo sự mở của khí khổng, tạo điều kiện cho sự trao đổi CO2 và O2 là nguyên liệu cho quá trình quang hợp và hô hấp của cây.
* Cách tiến hành Chuyên đề về “S dung lớn, tiến hành dạy và h
- Tuần 1: các nội dung 1,2 - Tuần 2: các nội dung 3,4,5 - Tuần 3: nội dung 6 và t
Tuần Nội dung
1 Nội dung 1 và 2
Hình 2.24. Quá trình trao đổi nước ở cây
- Ngoài ra sự thốt hơi nước cịn tạo t độ thiếu bão hòa nhất định.
- Tham gia vào chu trình tuần nào nư hưởng đến chế độ mưa, thời tiết của t
Sự trao đổi nước ở thực vật” được phân chia y và học lớn và dạy trong 3 tuần:
i dung 1,2 i dung 3,4,5 i dung 6 và tổng kết
i dung Hoạt động của thầy và trò i dung 1 và 2 - GV yêu cầu HS tìm hiểu trư
dung này ở nhà.
- GV giảng cho HS trên l thức cơ bản về cấu tạo hóa h
trao đổi nước ở cây
o tế bào có một
n nào nước, ảnh a từng khu vực.
hân chia thành 3 nội
y và trò
u trước các nội
ng cho HS trên lớp các kiến o hóa học và tính
66
chất vật lý của nước.
- GV yêu cầu HS trả lời một số câu hỏi sau:
+ Câu hỏi 1: Thế nào là hiện tượng mao dẫn? Bản chất của hiện tượng mao dẫn? Mối liên quan giữa tiết diện mao quản và khả năng vận chuyển nước? Trình bày sự phù hợp giữa cấu tạo của thực vật với chức năng vận chuyển nước bằng hiện tượng mao dẫn?
+ Câu hỏi 2: Nước có đặc tính gì để tham gia vào việc điều hòa nhiệt độ? + Câu hỏi 3: Nước có thể tham gia vào các phản ứng hóa học nào? Cho ví dụ? (trùng ngưng và thủy phân)
+ Câu hỏi 4: Người ta đã sử dụng các phản ứng trùng ngưng và thủy phân chất hữu cơ trong Sinh học như thế nào? (điều chỉnh sự nảy mầm của hạt giống) - HS phải vận dụng các kiến thức về cấu tạo hóa học và tính chất vật lý của nước đã chuẩn bị ở nhà cũng như đã được GV cung cấp để trả lời các câu hỏi trên.
*Phần trả lời các câu hỏi trên đã có trong phần nội dung
2 Nội dung 3,4,5 - GV chia lớp ra làm 5 nhóm.
- Trong tuần này 3 nhóm đầu tiên sẽ nhận các nội dung, tiến hành làm cemina và trình bày trước lớp.
+ Nhóm 1: Nội dung 3 + Nhóm 2: Nội dung 4 + Nhóm 3: Nội dung 5
- Các nhóm sẽ trình bày nội dung trong khoảng thời gian 10 phút/nhóm và sau đó các HS trong các nhóm sẽ thảo luận để trả lời các câu hỏi của GV.
+ Câu hỏi 1: Sử dụng các kiến thức về áp suất thẩm thấu để giải thích hai hiện tượng ứ giọt và rỉ nhựa.
+ Câu hỏi 2: Tại sao cây thường rụng lá vào mùa đông?
3 Nội dung 6 - Hai nhóm còn lại sẽ tiến hành làm cemina và trình bày các nội dung nhỏ trong nội dung 6 dưới sự phân cơng của GV
+ Nhóm 4: q trình thốt hơi nước + Nhóm 5: cơ chế điều hịa sự thốt hơi nước và ý nghĩa của sự thốt hơi nước. - Các nhóm sẽ trình bày nội dung trong khoảng thời gian 15 phút/nhóm và sau
68
đó các HS trong các nhóm sẽ thảo luận để trả lời các câu hỏi của GV.
+ Câu hỏi: Vì sao nói “thốt hơi nước là một thảm họa tất yếu”
- GV tổng kết toàn bộ chuyên đề.
2.5.2. Giáo án thực nghiệm
Bài 3: TRAO ĐỔI KHOÁNG VÀ NITƠ Ở THỰC VẬT I. Mục tiêu bài học.
1. Về kiến thức:
- So sánh được 2 cách hấp thụ các chất khoáng ở rễ : Chủ động và bị động.
- Trình bày được vai trị của các nguyên tố đại lượng ,vi lượng .
- Chứng minh được tính thống nhất và mối liên quan chặt chẽ giữa các quá trình trao đổi chất trong các cơ quan khác nhau của cây .
2. Về kỹ năng:
- Kỹ năng so sánh 2 cách hấp thụ các chất khoáng ở rễ
- Kỹ năng quan sát, phân tích các hình vẽ về 2 con đường hấp thụ chất khoáng ở rễ.
3. Về thái độ:
Có thái độ đúng đắn trong việc bảo vệ môi trường thông qua việc xác định được mối quan hệ giữa liều lượng phân bón cho cây với sinh trưởng của cây và điều kiện môi trường.
II. Phương pháp
+ Thuyết trình minh họa + Vấn đáp
III. Cơng cụ
Tranh vẽ SGK hình 3.1, 3.2a, 3.2b. IV. Tiến trình
Ổn định lớp học 1. Kiểm tra bài cũ
- Ý nghĩa của việc thoát hơi nước ở lá?
- Khí khổng có cấu tạo như thế nào để phù hợp với sự đóng mở trong q trình thốt hơi nước của cây?
2. Vào bài mới
Hoạt động của thầy và trò Nội dung
1. Hoạt động 1
- GV: yêu cầu HS nghiên cứu thí nghiệm SGK trang 17 và trả lời câu
hỏi: “Trình bày thí nghiệm và giải
thích hiện tượng”
- HS: trình bày thí nghiệm SGK ,từ đó rút ra nhận xét : “Khi ngâm bộ rễ vào dung dịch xanh metylen, các phân tử này hút bám trên bề mặt và dừng lại ở đó, khơng đi vào trong tế bào vì nó khơng cần cho cho tế bào
I. Sự hấp thu các nguyên tố khoáng 1. Cơ chế bám hút trao đổi
- Thí nghiệm: “Lấy một cây nhỏ còn
nguyên bộ rễ, nhúng bộ rễ đã rửa sạch vào dung dịch xanh metilen, một lúc sau lấy cây ra, rửa sạch bộ rễ và lại nhúng tiếp vào dung dịch CaCl2 (không màu). Quan sát dung dịch CaCl2, thì thấy dung dịch không màu chuyển sáng màu xanh.”
70 và do tính thấm hút của màng sinh chất.”
- GV giải thích về hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm: “Khi nhúng bộ rễ vào dung dịch CaCl2 thì các ion Ca2+ và Cl- sẽ bị hút vào rễ và đẩy xanh metylen ra ngoài và làm cho dung dịch có màu xanh (màu xanh của metylen).” Và đưa ra kết luận về cơ chế bám hút trao đổi.
- Bên cạnh đó GV có thể đưa thêm cho HS kiến thức về “quá trình phân phối theo cân bằng Donnan” để HS hiểu rõ hơn về cơ chế bám hút trao đổi: “Các ion phân phối cân bằng giữa môi trường trong và mơi trường ngồi tế bào rễ thông quan một màng ngăn cách. Màng này chỉ cho một số ion đi qua.”
- GV yêu cầu HS về nhà tìm hiểu:
“Bản chất cơ chế hút bám trao đổi? Vận dụng vào thực tiễn trồng trọt như thế nào?”
GV gợi ý rằng: khi lượng cation được rễ hấp thu nhiều thì lượng H+ được trả lại đất lá khá lớn, làm chua đất, như thế khi đất cung cấp dinh
Hình 2.25. Con đường xâm nhập của các ion vào rễ của các ion vào rễ
Cơ chế bám hút trao đổi: các ion mang điện trái dấu hút nhau trên bề mặt rễ hoặc nằm trong các khoảng không gian tự do của thành tế bào rễ, cơ chế này biểu hiện rõ ràng ở giai đoạn đầu tiên của q trình hút khống. Các ion đi vào rễ nhờ hút bám trên các gốc mang điện trái dấu trên thành xenluloz, màng chất nguyên sinh và nhờ việc đẩy ra ngoài một lượng tương đương các ion cùng dấu đã bám trên đó.
dưỡng cho cây thì cây cũng làm mơi trường đất bị biến đổi.
2. Hoạt động 2
- GV: yêu cầu HS quan sát các hình 3.1; 3.2a; 3.2b SGK → rút ra kết luận về các nguyên tố khoáng được hấp thụ từ đất vào cây theo những cách nào ? - HS: 2 cách hấp thụ bị động và chủ động 2. Các cách hấp thụ các ion khống ở rễ: - Có hai cách hấp thụ các ion khống ở rễ:
+ Hấp thụ bị động: không tiếu tốn năng lượng.
+ Hấp thụ chủ động: tiêu tốn năng lượng.
2.1. Hoạt động 3
- GV yêu cầu HS trả lời các câu hỏi: “ Thế nào là khuếch tán và thẩm thấu? Đặc điểm của hiện tượng