trao đổi nước

1
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
Hàm lượng, sự phân bố và các dạng nước trong cơ thể thực vật
Hàm lượng nước trong cơ thể thực vật chiếm tỷ lệ lớn.
Hàm lượng nước trong các cơ quan khác nhau thì khác nhau
Hàm lượng nước trong cùng một cơ thể thay đổi theo điều kiện sống
và thời kỳ sinh trưởng.
Hàm lượng nước trong cây được đảm bảo bởi sự cân bằng nước,
biểu thị tỷ lệ lượng nước hút vào và thải ra. Để có được sự cân bằng
đó, cây phải có:
+ Hệ rễ phát triển
+ Hệ mạch phát triển
+ Mô bì phát triển (hạn chế thoát hơi nước)
Nước tồn tại trong cây dưới hai dạng: nước tự do và nước liên kết.
www.blu.edu.vn
2
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
Tính chất lý, hóa của nước
Phân tử nước có khả năng bay hơi ở bất kì nhiệt độ nào, có khả năng cho
ánh sáng xuyên qua.
Phân tử nước gồm hai nguyên tử hyđrô và một nguyên tử oxi nối với nhau
nhờ liên kết cộng hóa trị, góc liên kết giữa oxi và 2 nguyên tử hyđrô là
105
0
nên trung tâm diện dương và điện âm không trùng nhau, hơn nữa oxi

hút electron mạnh hơn nên hyđrô thường thiếu electron và tích điện dương.
Kết quả là phân tử H
2
O lưỡng cực, một đầu là điện dương còn đầu kia là
điện âm.
www.blu.edu.vn
3
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
Các tính chất của nước sạch
- Nước sạch là nước không bị lẫn các tạp chất bẩn
- Hàm lượng các nguyên tố độc hại không có
- Các ion kim loại nặng rất ít đến mức coi không có
Trạng thái nước trong dung dịch
Trong dung dịch nước ở 2 trạng thái: trạng thái tự do và trạng thái
liên kết
Vai trò của nước đối với đời sống thực vật
Nước vừa tham gia cấu trúc nên cơ thể thực vật, vừa tham gia các
biến đổi hóa sinh và các hoạt động sinh lý của cây, cũng như quyết
định qúa trình sinh trưởng phát triển, khả năng chống chịu của cây
nên quyết định đến năng suất cây trồng.
www.blu.edu.vn
4
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
Trạng thái nước trong dung dịch

Trong dung dịch nước ở 2 trạng thái: trạng thái tự do và trạng thái
liên kết
Đất là nguồn cung cấp nước cho cây
Các dạng nước trong đất
Trong đất nước tồn tại dưới 3 trạng thái: rắn, lỏng và hơi, trong đó
có 2 trạng thái lỏng và hơi có ý nghĩa đối với thực vật.
Sự phân chia các dạng nước trên chỉ là tương đối, vì giữa chúng
không có một giới hạn rõ ràng. Căn cứ vào tác dụng sinh thái khác
nhau, người ta chia nước dùng được và nước không dùng được.
Lượng nước bão hoà hoàn toàn của đất là khả năng chứa nước của
đất (ẩm dung), được tính bằng % so với đất khô tuyệt đối.

www.blu.edu.vn
5
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
Các dạng nước trong đất
Lượng nước trong đất mà cây không sử dụng được có liên quan với
đặc tính giữ nước của đất, được biểu thị bằng hệ số héo (q). Đó là
lượng nước dự trữ “chết”, biểu thị bằng % đất khô lúc lá cây mọc
trên đất đó có dấu hiệu héo.
Thế nước trong đất
Thế nước của đất là tổng hợp tất cả các lực giữ nước trong đất. Ở
điều kiện đất bảo hòa nước, thế nước của đất hầu như bằng không
(psi: ψ = 0) và các phân tử nước linh động nên rất dễ xâm nhập vào
rễ cây. Khi độ ẩm của đất giảm thì lực liên kết giữa đất và nước tăng
lên, độ linh động giảm tức là thế nước giảm xuống. Nếu thế nước
của đất nhỏ hơn thế nước của rễ cây thì rễ cây không thể hút được

nước.
www.blu.edu.vn
6
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
Sự trao đổi nước ở thực vật
Sự hấp thụ nước ở rễ
Rễ là cơ quan hút nước
Rễ hút được nước là nhờ hệ thống
lông hút, số lượng lông hút rất
lớn, cấu tạo của lông hút thích
nghi với chức năng có màng
mỏng không thấm cutin, không
bào lớn, nhân nằm sát màng …
Ngoài bộ rễ cây còn có thể lấy
nước từ thân và lá.
www.blu.edu.vn
7
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
Dòng nước đi từ đất đến bề mặt rễ
* Con đường nước đi từ đất vào mạch dẫn
Nước đi từ đất vào mạch dẫn của rễ phải qua một số lớp tế bào sống.
Nước qua lông hút đến các biểu bì rễ, sau đó qua nhiều lớp tế bào
nhu mô vỏ rồi đến lớp tế bào nội bì có thành tế bào hóa bần bốn mặt
tạo nên vòng đai caspary rồi vào mạch gỗ.

www.blu.edu.vn
8
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
Dòng nước đi từ đất đến bề mặt rễ
* Các con đường nước đi trong tế bào
- Nước đi trong hệ thống chất nguyên sinh (symplast).
- Nước đi trong hệ thống vách tế bào.
-
Nước đi qua hệ thống không bào từ tế bào này sang tế bào khác.
Sự hấp thu thẩm thấu ở rễ
* Dòng nước đi vào rễ theo gian bào (apoplast)
Con đường này nước được vận chuyển qua vách tế bào và các
khoảng gian bào, nước đi từ đất→ qua tế bào→ lông hút→ nhu mô
vỏ→ tầng nội bì. Nhưng khi đến lớp nội bì con đường này bị chặn
lại do vách tế bào có dải caspary (chỉ có ở cây 2 lá mầm) không cho
nước đi qua và dòng nước phải vận chuyển qua nhiều nguyên sinh
chất của nội bì đến túi mạch dẫn của rễ.
www.blu.edu.vn
9
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
Sự hấp thu thẩm thấu ở rễ
* Dòng nước đi vào rễ theo tế bào (Symplast)
Gồm 2 con đường: Qua màng và qua chất nguyên sinh:
- Con đường qua màng tế bào: nước qua màng tế bào, qua các sợi

liên bào lớp nguyên sinh chất để tới không bào. Sau đó nước từ
không bào thứ nhất tới không bào của tế bào thứ hai qua nguyên
sinh chất và màng tế bào. Nước cứ tiếp tục vận chuyển cho tới mạch
dẫn. Động lực của con đường này là gradient thế nước do nước thẩm
thấu qua màng giữa các lớp tế bào từ ngoài vào trong.
www.blu.edu.vn
10
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
Sự hấp thu thẩm thấu ở rễ
* Dòng nước đi vào rễ theo tế bào (Symplast)
- Nước đi qua hệ thống nguyên sinh chất và các sợi liên bào nối các
tế bào với nhau mà không đi qua màng sinh chất. Nước vận chuyển
từ nguyên sinh chất của tế bào này tới nguyên sinh chất của tế bào
khác qua các sợi liên bào. Nước được vận chuyển một chiều qua các
tế bào sống ở rễ và ở lá là do sức hút (áp suất thẩm thấu) của các tế
bào này tăng dần.
Kết thúc di chuyển theo các con đường nêu trên, các ion khoáng
đến mép ngoài của mạch gỗ của rễ. Phần lớn ion di chuyển vào
mạch gỗ để đi lên các cơ quan trên mặt đất.
www.blu.edu.vn
11
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
Các tác nhân ảnh hưởng đến sự hút nước của rễ
Nhiệt độ của đất

Nồng độ oxy trong đất
Nồng độ dung dịch đất
www.blu.edu.vn
Sự thoát hơi nước (động cơ đầu trên)
Hai quá trình bay hơi nước trên bề mặt thoáng và thoát hơi nước trên lá
cây đều có chung bản chất vật lý đó là từ hệ thống lỏng chuyển thành thể
hơi và khuếch tán vào môi trường xung quanh.
Sự thoát hơi nước của cây đã mất vào khí quyển một lượng nước khổng lồ,
vượt xa rất nhiều lần so với lượng nước mà cây cần cho các hoạt động sống
và sinh lý trong cơ thể.
12
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
Ý nghĩa của sự thoát hơi nước
Thoát hơi nước là động lực phía trên đảm bảo cho sự hút nước, vận
chuyển nước từ rễ lên các bộ phận phía trên của cây.
Thoát hơi nước giúp khí khổng mở ra, qua đó CO
2
xâm nhập vào lá
để cung cấp cho quá trình quang hợp, tổng hợp nên chất hữu cơ cho
cây.
Sự thoát hơi nước làm giảm nhiệt độ bề mặt lá.
Sự thoát hơi nước thúc đẩy hoạt động hút khoáng. Các chất khoáng
tan trong dung dịch đất được hút vào cây cùng dòng nước.
www.blu.edu.vn
13
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC

CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
Lá là cơ quan thoát hơi nước
Cấu tạo của lá thích nghi với
chức năng thoát hơi nước
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
mạng lưới gân phức tạp, rất
hiệu quả, đảm bảo phân bố
xuyên suốt toàn bộ lá.
www.blu.edu.vn
14
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
Thoát hơi nước qua cutin
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.
www.blu.edu.vn
Các con đường thoát hơi nước
Có 2 con đường thoát hơi nước:


Thoát hơi nước qua cutin.

Thoát hơi nước qua khí khổng.
15
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
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
CO
2
xâm nhập vào. Khí khổng
phân bố ở hai mặt lá và các
phần non của thân, cành, quả…
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.
www.blu.edu.vn
16
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT

CỦA THỰC VẬT
www.blu.edu.vn
Đặc điểm của tế bào hình hạt đậu
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.
17
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
www.blu.edu.vn
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.
18
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT

CỦA THỰC VẬT
www.blu.edu.vn
Cơ chế điều tiết sự đóng mở của khí khổng
* Đóng mở chủ động
Việc đóng mở khí khổng chủ yếu là do áp suất thẩm thấu gây ra.
Sự biến đổi no nước của tế bào bảo vệ và điều kiện chiếu sáng là
hai nhân tố chủ yếu điều tiết kích thước vi khẩu.
* Đóng mở bị động
Do ảnh hưởng sức trương ở tế bào biểu bì, tế bào nhu mô. Vận
động này phụ thuộc hàm lượng nước trong lá.
19
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
www.blu.edu.vn
Các chỉ tiêu về thoát hơi nước
Cường độ thoát hơi nước: Cường độ thoát hơi nước được tính
bằng lượng nước tiêu hao trong một đơn vị thời gian trên một đơn
vị diện tích lá và thường được tính bằng mg nước/dm
2
/giờ hoặc g
nước/m
2
lá/giờ.
Cường độ THN =
Lượng nước tiêu hao (g)
Diện tích lá (m
2
).1giờ

20
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
www.blu.edu.vn
Hiệu suất thoát hơi nước
* Hiệu suất thoát hơi nước: Hiệu suất thoát hơi nước là lượng
chất khô tạo nên khi tiêu hao 1kg nước hay là so sánh lượng nước
cây mất đối với lượng chất khô tích luỹ được trong cùng thời gian.
Hiệu suất THN
=
Lượng chất khô tạo nên (g)
Lượng nước tiêu hao (kg)
21
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
www.blu.edu.vn
Hệ số thoát hơi nước
* Hệ số thoát hơi nước: Trị số nghịch đảo của số gam nước tiêu
dùng khi tích luỹ 1 gam chất khô gọi là hệ số thoát hơi nước (còn
gọi là nhu cầu nước của cây).
Hệ số THN =
Lượng nước tiêu dùng (g)
Lượng chất khô tạo thành
(g)
Lượng nước tiêu dùng (g)Lượng nước tiêu dùng (g)
Hệ số THN =

Lượng nước tiêu dùng (g)
Hệ số THN =
Lượng nước tiêu dùng (g)
Lượng chất khô tạo thành
(g)
Hệ số THN =
Lượng nước tiêu dùng (g)
Lượng chất khô tạo thành
(g)
Hệ số THN =
22
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
www.blu.edu.vn
Thoát hơi nước tương đối
* Thoát hơi nước tương đối: thoát hơi nước tương đối là so sánh
tỷ lệ giữa lượng nước mất trên diện tích lá với lượng nước bốc hơi
qua mặt thoáng tự do có cùng một diện tích.
THN tương đối =
Lượng nước thoát qua lá
Lượng nước thoát qua mặt thoáng tự do(g)
có cùng diện tích
23
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
www.blu.edu.vn

Bản chất vật lý của quá trình thoát hơi nước
Quá trình bốc hơi nước diễn ra theo công thức của Dalton:


Trong đó:
V = Vận tốc bốc hơi nước
K = hằng số khuếch tán
F = Áp suất hơi nước bảo hòa ở nhiệt độ của bề mặt bốc hơi
f = áp suất hơi nước trong không khí xung quanh lúc thí nghiệm
P = áp suất khí quyển (mmHg)
S = diện tích bề mặt bốc hơi
24
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT
Công thức của Dalton chỉ biểu thị một cách gần đúng sự bốc hơi
nước từ mặt nước tự do trong không khí hoàn toàn yên tĩnh. Còn
quá trình thoát hơi nước ở cây là một quá trình sinh lý phức tạp vì
cây thực hiện và điều tiết lượng nước bốc hơi không qua toàn bộ bề
mặt lá mà chủ yếu qua khe khí khổng trong trường hợp bốc hơi
nước theo công thức của Dalton thì tốc độ bốc hơi nước phụ thuộc
vào bề mặt bốc hơi, nhưng ở lá không có mối tương quan thuận
này.
www.blu.edu.vn
25
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
Chương 2. SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC
CỦA THỰC VẬT
CỦA THỰC VẬT

Stefan đưa ra một công thức khác cho quá trình thoát hơi nước ở
thực vật.
F = 4rk (r là đường bán kính của mặt bốc hơi)

Theo Stefan sự bốc hơi nước từ bề mặt là tỷ lệ thuận với bán kính
bề mặt bốc hơi. Ông cho rằng sự khuếch tán của các phân tử nước
ở vùng ngoài của các lỗ bé nhanh hơn phần giữa rất nhiều vì ở
vùng ngoài các phân tử nước khuếch tán tự do ít va chạm với nhau
hơn trên đường đi của chúng. Công thức của Stefan phù hợp
hơn.
www.blu.edu.vn
F - f
P