Cây xanh tiêu điểm của sự sống

Nguyễn Duy Minh - Nguyễn Văn Mã








CÂY XANH TIÊU ĐIỂM CỦA SỰ SỐNG
(Sách tham khảo dùng cho sinh viên đại học, cao đẳng,
giáo viên và học sinh phổ thông)


















Hà Nội 2014

Lời mở đầu

Cây xanh có vai trò đặc biệt quan trọng trong sự sống của sinh vật. Với khả năng quang
hợp thu nhận các chất vô cơ, dưới tác động của sắc tố màu xanh và ánh sáng mặt trời,cây
xanh tạo nên các chất hữu cơ nuôi sống mọi sinh vật. Cây xanh là sinh vật sản xuất thức ăn
đứng vị trí hàng đầu của hệ thống sinh giới.
Tìm hiểu sự hoàn thiện về cấu trúc và chức năng những bí mật và sự kỳ diệu giúp thấy
rõ vai trò của cây xanh, sự liên quan của cây với môi trường sống, với động vật và con người.
Các tư liệu trong cuốn sách “Cây xanh tiêu điểm của sự sống” bao gồm tế bào thực
vật, các quá trình sinh lý, sự sinh trưởng phát triển của cây xanh.
Sách giới thiệu các hoạt động sống và các ứng dụng thực tế của cây xanh trong đời sống
và sản xuất nhằm giúp bạn đọc bổ sung, củng cố kiến thức có liên quan với cây xanh.
Hy vọng cuốn sách góp phần vào kho kiến thức Sinh học. Rất mong nhận được sự góp ý
của bạn đọc để chúng tôi hoàn thiện hơn nữa nội dung của cuốn sách này.


Tập thể tác giả


MỤC LỤC

Lời mở đầu
MỤC LỤC
Phần I
TẾ BÀO THỰC VẬT

1. Tế bào thực vật là cấu trúc cơ bản của cây xanh 9
2. Nhân tế bào - trung tâm điều khiển mọi hoạt động sống trong tế bào 10
3. Diệp lục có thể là chất hữu cơ lý thú nhất trên trái đất 12
4. Lục lạp là nhà máy sản xuất thức ăn cho sinh giới 12
5. Ty thể - trạm năng lượng của sự sống 13
6. Riboxom - trung tâm cực nhỏ chuyên sản xuất protein 14
7. Không bào - cấu trúc đặc biệt tạo nên hệ thẩm thấu sinh học 14
8. Vách tế bào thực vật có kiến trúc bê tông cốt thép 15
9. Bằng cách nào làm cho tế bào phân chia nhanh hay chậm 16
10. Một cây mới sinh ra từ tế bào 17
11. Từ kỹ thuật truyền thống đến vi nhân giống tế bào thực vật 18
12. Chế phẩm sinh học quí từ tế bào thực vật 19
13. Thực vật truyền thông tin như thế nào 19
14. Dòng điện ở cây được sinh ra như thế nào 20
Phần II
TRAO ĐỔI NƯỚC VÀ DINH DƯỠNG KHOÁNG
1. Những hiểu biết về nước 21
2. Nước có tính chất dị thường 21
3. Thoát hơi nước là một “tai họa cần thiết” 23
4. Lá có cấu tạo phù hợp với chức năng thoát hơi nước 24
5. Khí khổng điều tiết sự thoát hơi nước của lá 24
6. Vì sao nước từ lá ứ đọng thành giọt 24
7. Tiết kiệm nước cho cây trồng 25
8. Tại sao hái quả để cả lá thì lá lâu héo 27
9. Tưới cây bằng nước ấm 27
10. Làm giảm sự mất nước trong cây và trong đất 27
11. Làm cho nước ngầm mặn thành ngọt cần cho cây 28
12. Bơm mặt trời tưới nước cho cây 29
13. Việc tưới nước và năng suất ngô 29
14. Rễ cây-phần dưới mặt đất của cây 30

15. Tác dụng lâu dài của phân chuồng 32
16. Bón phân cung cấp thức ăn cho rễ chừng nào là đủ 32
17. Phân bón tác dụng chậm 33
18. Tro, bồ hóng và cây trồng 34
19. Phân hỗn hợp lỏng và việc trồng cây không cần đất 34
20. Dẫn nước thải và phân chuồng lỏng ra ruộng 36
21. Chất dẻo cũng làm cho đất tơi xốp 36
22. Lá cây lấy phân bón dùng ngay cho hoạt động sống 36
23. Dinh dưỡng nitơ ở cây xanh - sự thích nghi đặc biệt 37
24. Triển vọng sử dụng ni tơ khí quyển

ở thực vật 38
25. Tín hiệu cộng sinh ở thực vật và vi khuẩn nốt sần 39
26. Cuộc sống của cây xanh không thể thiếu nguyên tố vi lượng 39
27. Đặc điểm trao đổi chất ở rễ cây 39
28. Trồng cây không cần đất 40
29. Sản phẩm cuối cùng của cây - đất mầu mỡ 41
30. Tại sao đất mặn sợ mưa phùn 43
31. Rễ cây gặm được đá 44
32. Trời hạn người ta cuốc xới đất mà trời mưa cũng cuốc xới 44
33. Người ta thường bón vôi xuống ruộng 45
34. Làm tơi xốp đất trồng bằng “cày hóa học” 46
Phần III
QUANG HỢP VÀ HÔ HẤP Ở THỰC VẬT
1. Lá cây vừa tiến hành quang hợp, vừa tiến hành hô hấp 48
2. Từ lá nhọn đến lá phẳng 49
3. Cây xếp lá trên thân cũng theo công thức toán học 50
4. Ánh sáng xuất hiện - các tế bào ra đời có màu xanh 50
5. Diệp lục cổ nhất có tự bao giờ nay đang hoạt động 51
6. Lá cây nhiều màu và màu sắc của cây 52

7. Lá cây xanh có cấu trúc phù hợp với chức năng quang hợp 53
8. Carotenoit bảo vệ diệp lục 53
9. Cây xanh - một nhà máy sống 53
10. Mặt trời trong các nhà kính nhân tạo 54
11. Đèn huỳnh quang dùng ở vườn cây 55
12. Bí mật của những tia không nhìn thấy 56
13. Tia laze 58
14. Thích nghi của quang hợp cây C4 và CAM 58
15. Photphorin hóa quang hợp không vòng 59
16. Đi tìm mẫu cây lý tưởng có năng suất cao 59
17. Lúa mì – cây lương thực quan trọng 60
18. Cây ngô – cây lương thực phụ số một 61
19. Khoai tây vừa là cây lương thực - cây rau - cây công nghiệp 63
20. Năng lượng ATP tạo ra như thế nào 64
21. Tại sao quả bị sâu lại chóng chín 65
22. Ôxy ở rừng mưa nhiệt đới 66
Phần IV
SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Ở THỰC VẬT
1. Một thế giới khổng lồ 67
2. Thế giới thực vật là một sự sáng tạo mới mẻ, hiện đại 68
3. Cây xấu hổ 70
4. Tuổi thọ của hạt được bao nhiêu. Khi nào thì hạt thức dậy 71
5. Quả rơi rắc hạt ra ngoài 73
6. Âm thanh và hạt giống 76
7. Các trận mưa hạt phấn - nhiều tỷ tấn hàng năm 76
8. Đồng hồ sinh học 77
9. Làm cho cây cao lên hay thấp đi theo ý muốn 79
10. Quả không hạt 79
11. Chất ức chế sinh trưởng 80
12. Tạo cây cảnh theo ý muốn 81

13. Các hóa chất dùng để bảo quản quả, rau, hạt 83
14. Cafein là một vị thuốc quý - cafein trong nước chè 84
15. Tỏi càng tươi càng tốt 85
16. Solanin trong củ khoai tây 86
17. Hoa hồng vừa đẹp vừa chữa được nhiều bệnh 86
18. Thuốc lá không có nicotin 87
19. Cây ngọt - cây béo 88
20. Cây cối giúp các nhà địa chất 89
21. Phương hướng của việc săn lùng nguồn protein hiện nay 89
22. Cây xanh che bóng và chống ô nhiễm 90
23. Thực vật bị tổn thương do ô nhiễm không khí 92
24. Phép nhiệm màu của các nguyên tử đánh dấu 92
25. Nhà nông học điện tử 94
26. Hệ thống tên lửa chống mưa đá bảo vệ cây trồng 94
27. Sóng vô tuyến diệt được cỏ dại và sâu bọ 95
28. Các chất trùng hợp dùng trong nông nghiệp 95
29. Làm thế nào để quả chín cuống không rụng 96
30. Cuộc sống ở phòng thí nghiệm sinh học vũ trụ 96
31. Trồng mãi một loại cây trên cùng một miếng đất thì thu hoạch thường kém 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO 99
9
Phần I
TẾ BÀO THỰC VẬT
1. Tế bào thực vật là cấu trúc cơ bản của cây xanh
Một trong những người đầu tiên tìm thấy tế bào là Robe Húc. Ông là trợ lý của nhà vật lý
nổi tiếng Bôi-lơ. Chuyện xảy ra ở nước Anh vào khoảng năm 1665. Hồi bấy giờ người ta rất
thích quan sát mọi vật trong tự nhiên bằng kính lúp và kính hiển vi, họ tự làm hay tự mua
những dụng cụ có độ khuếch đại lớn
để giải trí.
Robe Húc tự làm lấy kính hiển

vi. Ông đã xem xét và phát hiện
được đặc tính của một thế giới mới
mà mắt thường không nhìn thấy
được. Ông là người đầu tiên nhìn
thấy cấu tạo của một cơ thể phức tạp
so với hình ảnh mà mắt thường nhìn
thấy. Về sau ông kể lại những điều
đó trong quyển “Vi đồ họa”. Có lần
nhặt được một cái nút chai, ông đem
cắt vật đó thành những lát mỏng và
đặt vào ống kính quan sát, thấy
những hàng ô rất đều, ông gọi là tế
bào. Những phát minh của Robe
Húc cũng như các hình vẽ của ông
không gây một ấn tượng gì lớn lao
cho người đương thời.
Thời gian qua đi, mãi 200 năm
sau, tới năm 1839 người ta mới có
được một học thuyết về cấu tạo tế bào. Học thuyết do Matial Slâyđen và Têôđô Soan lập nên.
Hai ông chứng minh tất cả các mô của thực vật và động vật, tất cả mọi sinh vật trên hành tinh,
không kể đó là một loại nấm xoàng xĩnh hay một cây chò sống hàng thế kỉ mà tán lá dày có thể
che đỡ gió mưa cho hàng trăm người, một con sâu có kích thước nhỏ bé hay cả một con cá voi
dài vài chục mét… đến cấu tạo tinh tế của con người, cũng đều bắt đầu cuộc sống của mình từ
một tế bào nhỏ bé.
Nói chung kích thước tế bào rất bé, chỉ vài micromet. Quan sát tế bào, người ta thường
dùng kính hiển vi, những kính hiển vi quang học loại tốt nhất cũng chỉ cho ta độ phóng đại tới
2000 lần. Không thể đòi hỏi hơn được nữa. Các nhà vật lý đã chứng minh rằng dù với bất cứ
máy phóng đại nào trong ánh sáng nhìn thấy cũng chỉ nhìn thấy rõ các vật hay các chi tiết lớn
hơn 3/4 chiều dài của sóng ánh sáng, tức gần 2/10 micromet.

Hình 1. Tế bào thực vật
Tế bào thực vật là yếu tố sống thu nạp năng lượng Mặt
Trời. Lục lạp chứa chất diệp lục nhờ tiếp nhận ánh sáng
Mặt Trời đã tạo nên tinh bột và hợp chất protit, xuất phát
từ các chất vô cơ đơn giản (quang hợp)[21]

10
Năm 1932 hai nhà khoa học Đức tên là Quynlơ và Ruxki đã phát minh ra kính hiển vi
điện tử. Trong các kính này thấu kính hiển vi đã được thay thế bằng các thấu kính điện tử. Các
luồng điện tử đã thay thế ánh sánh bình thường, các vật mà người ta định xét nghiệm sẽ hiện
lên màn ảnh giống
như màn ảnh nhỏ
của vô tuyến truyền
hình. Chiều dài của
sóng điện tử chuyển
động trong chân
không ngắn hơn
sóng ánh sáng 100
nghìn lần. Vì thế
kính hiển vi điện tử
nâng độ phóng đại
hiệu quả lên tới
300.000 lần. Thế là
nhờ được trang bị
bằng kính hiển vi
điện tử mà các nhà
sinh vật học đã phát
hiện được một số
bộ phận quan trọng
trong tế bào, thấy rõ hình dạng và cấu trúc bên trong của nó mà trước đây chỉ thấy như các

chấm nhỏ, hay không nhìn thấy gì.
Gần đây ở Anh người ta đã chế tạo được một kính hiển vi cực nhỏ, có thể bỏ túi được.
Các thấu kính đặc biệt trong kính hiển vi có một khoảng cách rất nhỏ đảm bảo tia sáng đi qua
chế độ phóng đại của kính đạt được 100 lần. Kính hiển vi này hoạt động được nhờ một nguồn
năng lượng riêng, đó là một bộ pin. Kính làm việc hoàn toàn tự động, nó giống như các đài thu
bán dẫn, dễ dàng bỏ túi và sử dụng. Kính chỉ cân nặng 225g, với chiếc kính này các nhà sinh
vật học có thể nghiên cứu thuận tiện mỗi khi đi khảo sát ở tự nhiên.
2. Nhân tế bào - trung tâm điều khiển mọi hoạt động sống trong tế bào
Nhân là một trong những bào quan được phát hiện sớm nhất và đã thu hút sự chú ý của
nhiều nhà khoa học. Dưới kính hiển vi ta quan sát được trong khối chất của nhân (còn gọi là
dịch nhân, có một số cấu trúc như nhân con, sợi và hạt nhiễm sắc).
Nhân con chứa ARN và photpholipit. Theo một số tác giả thì vai trò của nhân con là một
trung tâm tổng hợp protein trong tế bào, ngoài ra nó còn là nơi tạo thành các riboxom của tế
bào chất. Nhân con cũng có vai trò quan trọng trong quá trình phân bào.
Nhà tế bào học Đức Flemminh lần đầu tiên phát hiện được trong nhân tế bào có những
hạt nhỏ phân tán và dễ nhuộm màu.


Hình 2. Sơ đồ tế bào thực vật [31]

11
Dùng các thuốc nhuộm như nhau để nhuộm tế bào, các phần tử dễ bắt màu hiện lên rõ
ràng trên kính hiển vi.
Năm 1890 nhà bác học Vanđâye đã gọi tên các phần tử bắt màu đỏ là các nhiễm sắc thể.
Khi tế bào chưa phân chia thì không nhìn rõ các nhiễm sắc thể này, nó hình như tản mạn và
trốn đi đâu mất. Trái lại lúc tế bào đã trưởng thành , chuẩn bị phân chia thì rất dễ phát hiện nó
bằng thuốc nhuộm màu. Mỗi loài động vật hay thực vật đều có một số lượng nhiễm sắc thể
nhất định, do đó khi biết được số lượng NST cũng giúp ta xác định được loài sinh vật. Ví dụ số
nhiễm sắc thể ở vi khuẩn là 1, ở đậu vườn là 11, ở bắp cải là 18, ở ngô là 20, lúa là 21, ở bông
là từ 26 đến 52, ở khoai tây là 24 đến 72. Còn ở động vật thì ong là 16 nhiễm sắc thể, ếch có

26, mèo có 38, bò có 60, gà mái có 78. Người có 46 nhiễm sắc thể. Trong các tế bào của cơ thể
thì các nhiễm sắc thể xếp thành từng cặp một, cặp này khác cặp kia. Trong mỗi cặp thì các
nhiễm sắc thể hoàn toàn giống nhau về kích thước và hình dạng. Các nhà khoa học căn cứ vào
tính ổn định về hình dạng cũng như kích thước đó mà đánh số cho các nhiễm sắc thể.
Mỗi nhiễm sắc thể gồm hai sợi dài giống nhau, xoắn lại trên mỗi chiều dài của nó mang
các hạt nhỏ như những chuỗi hạt.
Trong quá trình
phân chia tế bào, mỗi
nhiễm sắc thể phân đôi để
thành hai nhiễm sắc thể
độc lập. Sau đó các
nhiễm sắc thể được phân
đôi đó chuyển dần về hai
nửa tế bào để chuẩn bị
cho sự tạo thành hai tế
bào mới từ một tế bào
mẹ. Rút cục tế bào mới
được phân chia cũng có
số lương nhiễm sắc thể
như tế bào mẹ của chúng.
Ở tế bào sinh dục
thì lại không phải như
thế. Ở đây trong các tế
bào mẹ không có sự phân đôi mà nhiễm sắc thể được chia thành hai phần, mỗi phần đi về một
nửa tế bào để phân thành hai tế bào con. Kết quả là tế bào con chỉ có một nửa số lượng nhiễm
sắc thể mà tế bào mẹ có lúc ban đầu.
Nhân tế bào có vai trò to lớn trong mọi hoạt động sống chủ yếu của tế bào, đặc biệt là các
quá trình tổng hợp. Ngày nay người ta biết rằng nhân không những quy định bản chất đặc thù
của mọi phân tử prôtit mà còn hình thành các dạng ARN, có vai trò tích cực trong quá trình
tổng hợp prôtit. Nhân còn điều tiết nhịp điệu sản xuất protit tiến hành ở các ribôxôm.

Hình 3. Vai trò của nhân quy định hình thái cơ quan thực vật [21]
12
Ngoài quá trình tổng hợp protit, nhân còn có vai trò lớn lao trong quá trình trao đổi axit
nuclêic, trong việc hình thành các loại enzim phức tạp, cần thiết cho quá trình sinh lý quan
trọng diễn ra thường xuyên trong tế bào.
Ta có thể xem nhân tế bào là trung tâm điều khiển và điều hòa các hoạt động trao đổi
chất (đặc biệt là quá trình sinh tổng hợp) và cũng là trung tâm trao đổi năng lượng của tế
bào sống.
3. Diệp lục trong lục lạp có thể là chất hữu cơ lý thú nhất trên trái đất
Đó là câu nói đầy ý nghĩa của Đacuyn khi nói về vai trò của lục lạp trong quá trình quang
hợp của cây xanh. Chính phần mang màu xanh này ở thực vật đã chứa các chất màu kì diệu
trong từng tế bào của chúng.
Ở các loài tảo phần mang màu này được gọi là sắc thể với những màu sắc khác nhau. Tảo
đỏ sắc thể có dạng hình dải, ở tảo xanh thì đặc biệt hơn, tảo xoắn Spirogyra, sắc thể là một
băng màu xanh xoắn lại như một lò so; ở tảo cành tre Draparnaldia sắc thể có dạng một vòng
ở giữa tế bào: lạp thể ở Zygnema có dạng hình sao, còn ở Oedogonium thì lạp thể có dạng một
mạng lưới phủ đầy tế bào.
Ở thực vật bậc cao lục lạp có cấu tạo đa dạng và phong phú. Số lượng hạt lục lạp thay
đổi từ vài chục đến vài trăm (trong khi đó nhân thường chỉ có một, ti thể thì có từ vài trăm đến
vài nghìn, còn riboxom thì có từ vài vạn đến vài triệu).
Mỗi một hạt lục lạp chứa chủ yếu là các sắc tố màu xanh. Trong số 10 sắc tố có trong lục
lạp thì diệp lục a và diệp lục b là quan trọng nhất, các loại tiền vitamin A và D, các vitamin
C,E,K chiếm vai trò quan trọng thứ hai. Ngoài ra trong lục lạp còn có nhiều loại chất khoáng
khác và một lượng lớn ADN và ARN.
Lục lạp có dạng bầu dục, bên ngoài là một màng kép như ti thể, bên trong là khối cơ chất
bằng prôtit, trong đó có các hạt bé.
Chính các hạt bé này là trung tâm thu nhận năng lượng ánh sáng mặt trời, rồi cũng chính
hạt lục lạp biến chúng thành năng lượng hóa học bền vững dạng ATP và NADPH, từ đó tiến
hành các quá trình sinh tổng hợp ở ngoài cơ chất và thực hiện quá trình quang hợp.

Ngoài khả năng tổng hợp gluxit và liptit, lục lạp còn là một cơ quan tổng hợp protit lý
tưởng. Vì ở đây có đầy đủ năng lượng được hình thành trực tiếp từ ánh sáng mặt trời không
phải mượn năng lượng của ti thể. Các enzim, ADN, ARN… Hơn 50% lượng protit trong tế
bào thành tạo tại cơ quan bé nhỏ này.
Timiriadep, nhà sinh lý học thực vật Nga đã viết cách đây hàng thế kỉ: “Lá xanh hay
đúng hơn các hạt lục lạp là tiêu điểm của không gian vũ trụ, mà một đầu là năng lượng của
mặt trời dồn tới còn đầu kia xuất hiện mọi biểu hiện của sự sống trên trái đất. Ở đây các tia
sáng mặt trời đã chuyển thành hóa năng và được tích lũy lại. Cây xanh là môi giới giữa trời
và đất”.
4. Lục lạp là nhà máy sản xuất thức ăn cho sinh giới
13
Lục lạp là bào quan hết sức đặc biệt trong sinh vật tự dưỡng và được tiến hoá dần trong
quá trình chủng loại phát sinh. Ở vi khuẩn màng sinh chất có sắc tố làm nhiệm vụ hấp thụ và
chuyển hoá năng lượng ánh sáng. Ở vi khuẩn lam, màng tylacoit đã tách riêng biệt. Ở tảo lục
đã có lục lạp phân hoá đơn giản. Ở rêu, dương xỉ đã có lục lạp giống như thực vật có hoa
ngày nay.
Lục lạp có khả năng thu nhận năng lượng ánh sáng nhờ các phân tử sắc tố có trong cấu
trúc màng tylacoit vô cùng tinh tế được sắp xếp theo một thứ tự nhất định. Các phân tử diệp lục
đóng vai trò quan trọng nhất trong việc hấp thụ và chuyển hoá năng lượng ánh sáng. Trên
màng tylacoit còn có hệ thống vận chuyển điện tử giàu năng lượng để tạo ra các sản phẩm
ATP, NADPH là các chất dự trữ năng lượng cho quá trình tổng hợp chất hữu cơ trong quang
hợp. Trong chất nền chứa nhiều enzym tổng hợp tinh bột, đường, có các ribosom, kích thước
15 - 20 nm và các hạt tinh bột. Lục lạp có thể tự tổng hợp protein nhờ có ADN, ARN và
ribosom riêng.
Lục lạp là nhà máy sản xuất đến 95% thức ăn cho sinh giới.
5. Ty thể - trạm năng lượng của sự sống
Nhìn khối chất sống của tế bào dưới kính hiển vi ta thấy những cơ quan rất nhỏ, có kích
thước từ 1 đến 5 micromet, những cơ quan này có vai trò rất quan trọng, làm nơi cung cấp năng
lượng cho mọi hoạt động sống, đó là các ti thể. Màng trong của ti thể gấp khúc uốn lượn, lúc
như các tấm răng lược lúc nằm đồng tâm hay thành hình gãy khúc bên trong các lớp màng, nơi

đó hoạt động của các enzim tham gia vào quá trình hình thành năng lượng
Thiếu các ti thể tế bào sẽ tê liệt và chết không khác gì chiếc máy không có nguyên liệu
chính. Trong các ti thể này đã diễn ra một quá trình chuyển hóa năng lượng của các hợp chất
hóa học thành năng lượng của sự sống. Các ti thể làm việc không gây ra tiếng động, không đốt
nóng và không có áp suất, nó cung cấp cho các cơ quan trong tế bào những gói năng lượng dễ
tiêu dùng nhất cho chúng hoạt động. Trong khi đó, các máy năng lượng do con người chế tạo
thì sự việc lại diễn ra
hoàn toàn khác, các máy
móc đó gầm rú, với các
lò nung rực lửa và các
ống dẫn khổng lồ chằng
chịt.
“Lửa” trong các ti
thể không bốc cháy thành
ngọn, mà âm ỉ với một
hiệu quả rất cao: hơn
50% năng lượng của quá
trình oxi hóa được cung
cấp cho các phản ứng khi
gặp các máy móc lí
tưởng làm việc với một


Hình 4. Cấu trúc ti thể,vị trí ti thể trong tế bào [21],[31]
14
hiệu suất lớn như vậy. Thường thì các máy móc dùng trong kĩ thuật chỉ chuyển hóa được
khoảng 1/3 số năng lượng cho các công việc có ích.
Năm 1901 Mevexơ đã tìm thấy ti thể ở thực vật và năm 1966 Ghenken lại tìm thấy ti thể
ở các vi sinh vật. Đặc biệt là các ti thể tập trung ở các miền hoạt động sinh lý mạnh mẽ nhất, ví
dụ như mỗi tế bào ở chóp rễ có chừng 860 ti thể trong khi mỗi tế bào ở mô phân sinh cách

chóp rễ 3cm chỉ có 150 ti thể. Trong mỗi miền của rễ thì mỗi tế bào vỏ rễ có 1200 ti thể, miền
trung trụ có 1700 ti thể trong khi đó mỗi tế bào nội bì chỉ có 800 ti thể mà thôi. Dù nhiều ít
khác nhau mỗi ti thể đều đóng vai trò một trạm năng lượng trong tế bào sống.
6. Riboxom - trung tâm cực nhỏ chuyên sản xuất protein
Riboxom là các hạt có kích thức rất bé độ 15 nanomet (1 nm = 10
-9
m). Chính vì vậy còn
được gọi là vi thể, ở trung tâm này protit đã được tổng hợp từ các axit amin. Các axit amin ở tế
bào thực vật có thể tự tạo ra ti thể, còn ở tế bào động vật thì nhiều loại axit amin phải lấy từ
thức ăn tiêu hóa.
Cần phải có “công nhân” hoạt động trong nhà máy sản xuất protein, đó là các enzim. Mặt
trời và năng lượng ATP trong các ti thể cung cấp cho enzim, do đó giúp cho các axit amin thu
nhận năng lượng một cách dễ dàng: phân tử ATP chia làm hai phần, mỗi phần kết hợp với axit
amin và enzim tạo nên một khối thống nhất. Axit amin được bổ sung năng lượng nên đã tích
cực tham gia vào các thành phần phản ứng hóa học, còn ARN (axit ribonucleic) thì tham gia
vào việc tổng hợp nên protit trong tế bào.
ARN đóng hai vai trò: ARN vận chuyển có nhiệm vụ dẫn các axit amin hoạt hóa đến với
các ARN khác và ARN thông tin chỉ huy trật tự sắp xếp chế biến các axit amin thành các chuỗi
polypeptit rồi thành protit. Người ta đã xem vai trò của ARN giống như dây điện thoại truyền
lệnh từ nhân đến ribôxôm.
Tất cả protit của cây trồng và các loài sinh vật khác đều được hình thành từ 20 axit amin
thường gặp.
Trong tế bào các hạt riboxom thường bám trên mạng lưới nội chất, trên màng nhân, trên
các màng nhân con, ti thể, lục lạp hoặc nằm rải rác trong khối tế bào chất. Trong nhiều tế bào,
một số riboxom tập hợp lại thành nhóm từ 5 đến 70 cách nhau từ 0,5 nm đến 1,5 nm hoặc nối
với nhau thành sợi mảnh làm thành các trạm sản xuất chất sống quan trọng trong tế bào.
7. Không bào - cấu trúc đặc biệt tạo hệ thẩm thấu sinh học
Không bào là bộ phận dạng xoang, trong đó chứa dịch bào và được bao bọc bởi màng nội
chất. Ở thực vật, không bào xuất hiện ở các tế bào trưởng thành, còn ở tế bào non không có
hoặc chỉ ở dạng các túi rất nhỏ, sau này các túi này hợp nhất lại thành không bào. Ở tế bào thực

vật trưởng thành, không bào chiếm phần không gian rất lớn của tế bào và tạo một lực ép tế bào
chất vào màng sinh chất. Tham gia vào hình thành không bào là mạng lưới nội chất.
Trong không bào chứa phần lớn là nước, bên cạnh đó là: các ion khoáng, các axit hữu cơ,
đường, alcaloit, axit amin, protit, hợp chất tanic, các chất có hoạt tính sinh học, sắc tố antoxian,
một số enzym.
15
Không bào có vai trò đặc biệt và đa năng: điều khiển sự hút nước của tế bào và áp suất
trương của tế bào, dự trữ nước và các chất dinh dưỡng trong lúc chưa cần dùng tới, lưu giữ và
sẵn sàng tiết ra các sản phẩm thứ cấp; chất tiết của tế bào làm nhiệm vụ bảo vệ khỏi bị động vật
ăn, sau đó những chất này có thể được biến đổi và làm vô hại nhờ các enzym.
Tế bào thực vật có cấu trúc đặc biệt. Thành tế bào thường cho nước và các chất tan đi qua dễ
dàng, nhưng màng sinh chất và màng nội chất lại có tính bán thấm: chỉ cho nước đi qua còn
các chất tan thì ít cho qua hoặc hoàn toàn không cho qua. Khi đưa tế bào thực vật vào môi
trường ưu trương, xảy ra hiện tượng co nguyên sinh do nước bị rút ra khỏi màng nguyên sinh
còn các chất tan vẫn được giữ lại. Nếu chuyển tế bào này vào môi trường nhược trương thì
nước đi vào tế bào làm không bào trương lên, chất nguyên sinh lớn lên gây phản co nguyên
sinh, và tế bào còn có thể lớn lên nữa khi nước tiếp tục vào trong tế bào.
Không bào có chứa dịch bào tạo lực thẩm thấu để hút nước từ môi trường vào tế bào.
Do sự biến động của môi trường sống, quá trình trao đổi chất trong chất nguyên sinh cũng
có thay đổi và đến lượt các chất chứa trong không bào cũng biến đổi để tạo điều kiện cho tế
bào có thể điều chỉnh khả năng hút nước từ môi trường bằng con đường thẩm thấu. Như
vậy tế bào đóng vai trò là một hệ thẩm thấu kín và tự điều khiển hoạt động của mình một
cách tinh tế.
8. Vách tế bào thực vật có kiến trúc bê tông cốt thép
Gió mạnh làm cây nằm rạp xuống, cong phía
này, cong phía kia nhưng không gãy. Đó chính là
do vách tế bào có độ cứng rắn để cây đứng thẳng
nhưng lại mềm dẻo, uốn éo theo chiều gió. Một
loại “cốt thép bê tông mềm” thật là “cây có cứng
thì mới đứng được trước gió”.

Vách tế bào là phần bảo vệ ngoài cùng cứng
rắn bằng chất xenlulozơ, nó chiếm 30% trọng
lượng khô hay 12% khối lượng tươi, còn nước
chiếm 60% khối lượng tươi.
Các sợi xenlulozơ đan chéo nhau như là các
khung sắt của tấm bê tông. Tế bào càng già sợi
xenlulozơ càng lớn, bện xoắn với nhau. Độ cứng
của cây được đảm bảo là nhờ các bó xenlulozơ
này nhưng lại mềm dẻo vì chất bê tông ở đây là
chất pectin có tính chất đàn hồi. Tế bào già
xenlulozơ chiếm hơn 60% vách tế bào vừa cứng
vừa mềm. Thật là một sự sắp xếp khéo léo và kì
diệu của tự nhiên.

Hình 5. Các sợi xenlulozơ ở vách tế bào non
(a), trưởng thành (b) và già (c)[21]
16
Do lượng xenlulozơ tăng lên nhiều ở cây già nên gỗ trở lên cứng rắn. Có nhiều loại gỗ
như đinh, lim,
sến, táu được
mệnh danh là
tứ thiết (4 loại
gỗ rắn như
thép). Lúc đó
vách tế bào mất
hẳn khả năng
mềm dẻo, đàn
hồi.
Thử hỏi
mỗi tế bào có

vách rắn đàn
hồi như các bức
tường ngăn
giữa các tế bào thì làm sao mà các chất trong tế bào vận chuyển được.
Thực ra là giữa các tế bào có các lỗ thông kích thước đường kính 0,2 micromet (μm).
Trên 100 μm
2
vách tế bào có 10 - 20 lỗ thông. Qua các lỗ thông này các chất protit, lipit làm
thành các tia chất sống xuyên qua màng. Cũng chính nhờ các chất sống này mà tính đàn hồi
của vách tế bào được tăng lên. Ở tế bào thực vật, tuy cấu trúc “bê tông” (pectin và
hemixenlulozơ) “cốt thép” (xenlulozơ) nhưng khi phân tích thành phần thì vách tế bào vẫn tìm
thấy có protit (5%) và lipit (7%) trọng lượng khô.
Vách tế bào không chỉ có chức năng bảo vệ, chống lại các yếu tố bên ngoài gây hại cho
cây (nhiệt độ cao, mầm bệnh, chất độc) mà còn duy trì độ cứng rắn, tạo dáng cho cây, nâng đỡ
cây xanh.
Vách tế bào xenlulozơ có vai trò để nước thấm qua, là nơi bám để trao đổi các chất
khoáng, góp phần dễ dàng cho nước và chất khoáng đi vào tế bào rễ và dẫn lên lá. Là nơi bám
của các men phân giải chất khó tan thành chất dễ tan dẫn vào cùng dòng nhựa nguyên.
Vách tế bào có cấu trúc đặc trưng của giới thực vật, không chỉ bảo vệ, nâng đỡ mà còn
góp phần vào trao đổi chất và các hoạt động sống của cây.
9. Bằng cách nào làm cho tế bào phân chia nhanh hay chậm
Ở tế bào mô phân sinh chóp rễ và đỉnh ngọn, khi tế bào lớn đến một kích cỡ nhất định từ
một tế bào mẹ sẽ phân chia thành hai tế bào con: khi tế bào chuẩn bị phân chia, trong nhân xuất
hiện những vật thể dễ bắt màu với các thuốc nhuộm gọi là thể nhiễm sắc. Số lượng thể nhiễm
sắc (nhiễm sắc thể – NST) thường là một số chẵn biểu thị bằng 2n (ví dụ ở ngô 2n = 20, lúa 2n
= 24). Số lượng NST ở tế bào mẹ truyền cho con cháu cũng có cùng số lượng NST. Gọi là tính
di truyền đặc trưng ở từng loài vì mỗi NST gồm nhiều gen, một hay một số gen quyết định tính
trạng của cơ thể thực vật. Ví dụ gen làm cho hoa có màu đỏ hay vàng.

Hình 6. Sơ đồ cấu tạo thành tế bào [31]







17
Có nhiều chất tác động đến sự phân chia tế bào được gọi tên chung là xytokinin. Năm
1913, người ta đã tìm thấy chất xytokinin ở khoai tây; năm 1938 tìm thấy ở đậu nành, năm
1941 tìm được ở nước dừa, cà rốt, ngô, bắp cải.
Các chất xytokinin với nồng độ thích hợp sẽ làm nhanh sự phân chia tế bào, ở nồng độ
quá cao sẽ làm chậm sự phân chia.
Người ta xác định xytokinin thúc đẩy sự phân chia tế bào còn auxin kích thích sự tăng
trưởng kích thước của tế bào, với tỉ lệ kinetin: auxin (35: 1) hay ađenin: auxin (1500: 1) thúc
đẩy sự phân chia và lớn nhanh tế bào (kinetin và ađenin là các chất xytokinin).
Các chất xytokinin còn thúc đẩy sự hình thành protein, làm tế bào lớn nhanh, chồi lá và
nụ hoa chóng nở, thức tỉnh các hạt giống đang ngủ, làm chất diệp lục sớm hình thành cho nên
lúc lá sắp già vẫn giữ được màu xanh, làm cơ quan chậm già hay trẻ lại, lá cây chậm rụng, hạt
nhanh nảy mầm. Ngày nay, người ta dùng các chất làm thay đổi số NST gọi là “đột biến gen”
tạo nên các tế bào có bộ NST 3n, 4n, 5n, 6n…mang đặc tính có lợi (tế bào lớn, sinh trưởng và
phát triển kéo dài, trao đổi chất mạnh, chịu được các bất lợi của môi trường…) giữ lại cho thế
hệ sau.
Ví dụ dưa hấu 3n có quả to, ngon, không hạt. Cà chua, nho, cây ăn quả…có chất lượng tốt.
Các đột biến nào không có lợi thì loại bỏ đi.
Tuy nhiên việc sử dụng các sản phẩm đột biến gen (có kích thước và số lượng tốt) đang
được bàn luận xem có ảnh hưởng gì đến sức khỏe và an toàn thực phẩm không. Vì khi làm tế
bào có đột biến gen phải dùng hóa chất, tia tử ngoại, tia phóng xạ.
10. Một cây mới sinh ra từ tế bào

 nghĩ tìm cách nuôi cấy một phần nhỏ các cây (tế bào, mô) để tạo một cây giống đã bắt
đầu từ năm 1932 do White và Robbins, từ một đoạn rễ đậu đã tạo nên một cây non. Năm 1937.
Gausherot và Nobercourt đã tạo nên cây cà rốt từ một số tế bào.
Bởi “mẹ nào con ấy” mỗi loại cây có đặc tính riêng biệt về cấu trúc và có số NST nhất
định, có tính di truyền riêng biệt. Bằng nuôi cấy mô tạo cây mới, người ta dùng phương pháp
lai giữa các tế bào để chọn được cây có đặc tính quý của cả bố và mẹ. Trong môi trường nuôi
cấy có thể chuyển gen quý vào cây nuôi hay gây đột biến tạo giống mới.
Nắm vững quy luật đó, các nhà khoa học đã tạo một lúc hàng loạt cây giống mà trước
đây phải dành một thời gian dài. Trồng chuối, trồng dứa, trồng khoai tây…không phải vận
chuyển cây giống trên những xe chở cồng kềnh mà chỉ xách tay các ống nghiệm. Thật thuận
lợi, đỡ hao tốn phí công sức và tiền bạc, thú vị biết bao với công nghệ nuôi cấy mô này.
18
Vấn đề chủ yếu
là chọn môi trường
nuôi cấy thích hợp. Các
chất dinh dưỡng, các
chất sinh trưởng có tác
dụng cao, phù hợp với
từng loại cây trồng.
Thành công của
nuôi cấy mô thật lớn
với thời gian khởi đầu
chưa phải đã lâu, bởi lẽ
trên nguyên lý cơ bản
là mọi cơ thể sinh vật
đều gồm các đơn vị cơ
bản là tế bào. Với tế
bào điển hình đều
mang một lượng thông tin di truyền trong gen đủ để tái tạo nên cơ thể mới.
ng dụng nuôi cấy mô tạo giống mới sạch bệnh, năng suất cao, nhân giống nhanh, tạo

giống có đặc tính quý ở trong nước và nước ngoài, có thể chịu đựng được điều kiện bất lợi như
chịu nóng, chịu lạnh, chịu được hạn hán…
Công nghệ nuôi cấy mô bắt đầu từ một cây sạch bệnh, lấy các phần nhỏ của cây, nuôi
trong môi trường dinh dưỡng thích hợp và có chọn lọc sẽ cho hàng loạt cây giống đều mang
đặc tính của cây mẹ, nhân giống được nhiều cây, không quá tốn kém, không cần nhiều diện
tích nhân giống và quan trọng hơn cả là cây không bị thoái hóa…
Một cây quý hiếm muốn nhân giống nhanh và số lượng lớn chỉ có dùng cách nuôi cấy
mô sẽ đem lại lợi ích kinh tế. Nuôi cấy tế bào, mô đã mở ra một hướng đi mới cho ngành nông
– lâm nghiệp hiện đại.
11. Từ kỹ thuật truyền thống đến vi nhân giống tế bào thực vật
Ở thế kỷ XX con người đã chứng kiến những thành tựu vượt bậc về kỹ thuật tạo giống,
nhân giống thực vật: các kỹ thuật sinh sản sinh dưỡng: giâm cành, giâm củ, chiết, ghép cành
đã giúp nhân nhanh và dễ dàng giống cây trồng quý, kỹ thuật lai hữu tính, đột biến gen đã cung
cấp cho tự nhiên thêm những giống mới với những đặc tính đặc biệt, sản lượng cao, hình thức
đẹp, khả năng thích nghi tốt. Ngày nay những kỹ thuật trên đây vẫn tiếp tục được sử dụng để
tạo, nhân những giống quý, giống cây đặc sản của các địa phương, để bảo tồn nguồn gen quý
hiếm của cây trồng.
Trong bối cảnh kinh tế phát triển mạnh, sự hội nhập quốc tế ngày càng cao, các công
nghệ sinh học hiện đại ra đời là điều kiện để tăng nhanh số lượng giống cây trồng theo mục
đích đã định trước. Công nghệ vi nhân giống là công nghệ kết hợp kỹ thuật nuối cấy tế bào, lai
tế bào và chuyển gen đã ra đời để đáp ứng yêu cầu đó.

Hình 7. Nhân nhanh khoai sọ bằng nuôi cấy mô [31]

19
Trong kỹ thuật vi nhân giống, từ mô sẹo, bằng kỹ thuật nuôi cấy trong phòng thí nghiệm
sẽ tạo được các chồi non và từ đây có thể nhân tiếp thành vô số cá thể phục vụ gieo trồng diện
rộng. Nhiều cây ăn quả, cây dược liệu, cây lâm nghiệp, cây hoa, cây cảnh có đặc tính tốt nhất,
đồng đều về chất lượng, có tính chống chịu cao, hình thức đẹp, đáp ứng yêu cầu của con người
đã được tạo ra nhờ vi nhân giống thực vật.
12. Chế phẩm sinh học quí từ tế bào thực vật
Từ ngàn xưa, ông cha ta đã sử dụng cỏ, cây để chữa bệnh, đã biết chọn cây làm gia vị
cho bữa ăn và các mục đích khác nữa. Ngày nay chúng ta đã biết ở thực vật có nhiều chất có
tác dụng tốt đối với con người như tecpenoit chống ung thư, saponin chống viêm, terpen kháng
khuẩn, phenylpropanoit dùng tăng lực, xyanogen tạo mùi thơm, amin diệt sâu; vitamin, steroit
và các enzym có nhiều vai trò trong cuộc sống. Để có những sản phẩm này cần thu thập từ
thiên nhiên hoặc gieo trồng từ 5 - 10 năm. Công nghệ tế bào thực vật kết hợp với chuyển gen
có thể giúp sản xuất đại trà các chế phẩm sinh học với số lượng lớn, đáp ứng yêu cầu của con
người. Công nghệ nuôi cấy tế bào thực vật ra đời là kết quả của sự nghiên cứu tìm hiểu sâu quá
trình sống và trao đổi chất của tế bào thực vật.
Để sản xuất ra các chế phẩm sinh học cần tiến hành các công đoạn sau:
- Chọn lọc cây khoẻ, sức sống tốt, năng suất chế phẩm cao để lấy mô.
- Nuôi cấy mô trong điều kiện môi trường thích hợp và chọn dòng gốc có năng suất chế
phẩm cao.
- Chuyển các dòng gốc có năng suất cao sang môi trường nuôi cấy đại trà trong các lò
phản ứng sinh học (bioreactor).
- Chiết xuất và tinh chế sản phẩm.
13. Thực vật truyền thông tin như thế nào
Cấu tạo cơ thể thực vật khác với động vật là không có hệ thần kinh và các giác quan để
nhận và truyền các tín hiệu. Tuy vậy các thông tin thu được từ môi trường hay từ các bộ phận
của cây cũng được chuyển tới các bộ phận khác một cách liên tục và cũng khá mau lẹ.
Khi ta cung cấp thức ăn cho tế bào, chỉ sau một thời gian ngắn thông tin này đã được

chuyển tới lá làm cho cây tăng cường quang hợp. Khi ta đụng vào lá cây xấu hổ (Mimosa
pudica) toàn bộ lá cụp lại nhanh chóng. Cây bắt ruồi (Drosera burmanni), cây nắp ấm
(Nepenthes annamensis) cũng có những động tác nhanh lẹ để kịp thời bắt giữ con mồi làm thức
ăn cho chúng.
Những tín hiệu mang thông tin gây ra sự thay đổi chậm thường ở dạng hoá học, đó có thể
là chất khoáng, các hợp chất vô cơ, các axit amin, peptit, kháng nguyên, phytohoocmon.
Những chất này thường được vận chuyển trong cây nhờ dòng nước và được các thụ quan là
protein trong màng sinh chất tiếp nhận để khởi động các phản ứng sinh lý: kích hoạt enzym,
hoạt hoá trao đổi chất, hoá hoá gen Còn các tín hiệu cần sự trả lời nhanh thường được dẫn
truyền bằng xung điện do sự thay đổi điện thế trong và ngoài màng tế bào phụ thuộc vào tốc độ
20
di chuyển ion khoáng qua màng và kết quả là tạo ra những phản ứng thích nghi với cuộc sống
luôn thay đổi.
14. Dòng điện ở cây được sinh ra như thế nào
Trong đời sống của cây xanh, vấn đề quan trọng nhất là quá trình tạo nên chất hữu cơ.
Chính nhờ có quá trình quang hợp mà dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời, khí cacbonic được
hấp thụ cùng với nước biến đổi thành tinh bột và các chất hữu cơ khác nhau. Quá trình sinh lý
quan trọng này chịu ảnh hưởng của hàng loạt các yếu tố ngoại cảnh như thời gian chiếu sáng,
cường độ ánh sáng, nồng độ khí cacbonic, nhiệt độ…
Tất cả những thứ đó không phải là những vấn đề gì mới đối với các nhà khoa học, tuy
nhiên vẫn còn nhiều điều bí mật chưa được khám phá ra. Một trong số những yếu tố bí ẩn đó là
dòng điện.
Thực vật nối đất với khí quyển, như vậy chúng được tích điện âm. Còn các ion có trong
khí quyển phần lớn mang điện tích dương. Vì vậy trong cây xanh tạo ra 1 dòng điện. Có chắc
là có ảnh hưởng gì đến đời sống của thực vật không thì đây là vấn đề đang được nghiên cứu
trong thời gian gần đây.
Các nhà nghiên cứu thuộc Viện sinh lý học thực vật Cộng hòa Liên bang Nga cho rằng:
thế hiệu giữa thực vật và khí quyển càng lớn thì quá trình quang hợp càng nhanh. Nếu điện thế
bằng nhau thì thực vật sẽ ngừng sự hấp thụ khí cacbonic còn khi thực vật tích điện mạnh thì
ngay ở trong tối nó vẫn hấp thụ được khí cacbonic.

Các loại cây trồng như dưa chuột chẳng hạn khi có điện áp 200 vôn thì sự quang hợp sẽ
tăng lên hai lần, nhưng khi trong không khí có nhiều ion âm thì sự quang hợp sẽ chậm lại. Đối
với lúa mì nếu cho điện thế âm 90 vôn thì khối lượng các bông lúa tăng lên 14% so với mức
bình thường.
Các thí nghiệm và kết quả nói trên mới chỉ bắt đầu, công việc còn đang tiếp tục, các kết
quả thí nghiệm phải được xác định thêm để hiểu sâu sắc bản chất hóa lý của hiện tượng về
điện này. Hy vọng một ngày không xa nữa hiện tượng nhiễm điện để nâng cao sản lượng mùa
màng sẽ được sử dụng rộng rãi và có thể vào buổi sáng khi đài dự báo thời tiết cho biết: trong
không khí có nhiều ion dương…người kĩ sư canh nông sẽ bật công tắc điện và thay đổi biến trở
để làm cho cây cối có thể nhận được tất cả phần khí cacbonic mà nó cần cho quá trình quang
hợp.
21
Phần II
TRAO ĐỔI NƯỚC VÀ DINH DƯỠNG KHOÁNG
1. Những hiểu biết về nước
Không phải chỉ có người, loài vật, cây cối mới biết khát nước…mà cả đất đai, nền công
nghiệp, cuộc sống của thành phố cũng khát nước. Nước đang là một vấn đề mà loài người phải
quan tâm giải quyết trước tiên.
Có thể như thế được không? Xung quanh chúng ta đầy nước kia mà? Trên trái đất chúng
ta nước nhiều vô kể, con số nhiều vô kể đó làm sao mà tính nổi. Một công trình nghiên cứu
nhan đề: “Mức nước trên thế giới và trữ lượng nước của Trái đất” xuất bản tại Lêningrat đã
tính rằng: trữ lượng nước của thế giới là một tỉ rưỡi km
3
, trong đó nước ở các đại dương chiếm
96% (riêng trong những năm gần đây nước ở các đại dương đã tăng thêm 8-10 cm), nước
trong các sông băng và tuyết vĩnh cửu chiếm tới 25 triệu km
3
, ngoài ra còn chứa trong các bể
ngầm, hồ ao trong các đầm lầy và sông ngòi.
Nước trong các cơ thể sống cũng chiếm một con số không nhỏ: 1120 km

3
. Nhưng vấn đề
nguy cập là hầu hết số lượng nước hiện có là nước mặn, nước ngọt trên trái đất chỉ chiếm 2%.
Nói cách khác là chỉ có độ 30 triệu km
3
, nhưng phần lớn nước này lại ở dạng hòa tan, số khác
biến thành băng trên các đỉnh núi cao ở Bắc cực và Nam cực. Còn như nước mà ta gọi là nước
tự do vốn quay vòng thường xuyên trong một chu trình kín từ sông biển bốc lên thành mây rồi
rơi xuống đất thành mưa và tuyết thì căn cứ vào kết quả nghiên cứu gần đây cũng chỉ vẻn vẹn
đạt được 500.000 km
3
, trong đó 1/3 thuộc châu Á, 1/4 ở châu Mỹ còn ở châu Âu thì là 7% số
lượng nước kể trên.
Sự phân bố nước rất không đồng đều: có chỗ thì quá dư thừa (vùng rừng nhiệt đới) có
chỗ lại hầu như không có (sa mạc, vùng cỏ khô). Ngay cả vùng có nhiều nước ngọt chúng ta
cũng không sử dụng được toàn bộ nước đó cho nhu cầu của mình, ví như chúng ta không thể
đem băng tuyết ở bắc cực tới các miền sa mạc, hoặc chúng ta cũng không thể hút cạn hết nước
sông hồ để dùng trong một lúc.
Ở Mexico đã xảy ra một chuyện sử dụng nước lí thú như sau: ngày xưa ở nước này, do
tác dụng của núi lửa mà cả một vùng bình yên rộng rãi đã biến thành hồ. Sau đó hồ nước này
lại bị núi lửa phun tro và đá vụn xuống. Rồi sỏi đá lấp cả tro đi thế là toàn bộ cái hồ này bị
chôn vùi trong lòng đất. Một triệu năm sau người dân ở xứ này đã xây dựng ngay trên mặt hồ
này thành phố lớn có tên là Mexico. Thành phố này trung bình mỗi năm vẫn bị lún xuống
chừng 30 cm, và nó đã lún cả thẩy 10 m rồi. Thì ra dân chúng của thành phố này đã lấy nước
bằng cách hút ở dưới đất lên, khiến cho dưới đó tạo ra những khoảng trống và vì thế mặt đất
của thành phố bị lún xuống….
Các nhà khoa học dự đoán mức nước tiêu thụ cho đời sống, cho công nghiệp và cho cây
cối trong nông nghiệp sẽ tăng lên 2,5 lần so với hiện nay. Nhưng nếu như loài người chúng ta
sử dụng nước một cách hợp lý và triệt để bảo vệ các nguồn dự trữ nước trên trái đất thì loài
người vẫn chưa bị nạn “đói nước” đe dọa.

2. Nước có tính chất dị thường
22
Nước là một chất lỏng kỳ lạ: nó có những sự dị thường!
Chính cái thứ nước thông thường, nước dùng hàng ngày vốn quá quen với nó nên không
nhận thấy những tính chất kì dị và hết sức đặc biệt, trái tính trái nết trong thế giới vật chất.
Nhưng nhờ có những tính chất dị thường của nó mà sự sống mới có thể phát triển và tồn tại
trong nước được.
Sự dị thường thứ nhất: vế cấu trúc hóa học và xếp loại các chất thì người ta cho rằng
nước sôi ở 100 độ C và không thể sôi nếu dưới mức nhiệt đó. Điều này có nghĩa là trên quả đất
sẽ không có nước ở dạng lỏng cũng như rắn mà chỉ có hơi nước trong bầu trời.
Sự dị thường thứ hai: nước có nhiệt dung cao. Ở nước nó lớn hơn ở sắt tới mười lần.
Nước nóng lên chậm hơn cát năm lần. Còn như muốn đun nóng một lít nước lên một độ thì cần
có một nhiệt lượng nhiều gấp 3.300 lần so với khi đun nóng một lít không khí. Thế nhưng khi
nó nguội đi thì nó trả lại toàn bộ số nhiệt mà nó lấy được khi được đun nóng lên. Do khả năng
tuyệt vời nuốt nhiệt khi đun nóng lên và lúc nguội đi thay đổi không đáng kể, vì vậy những loài
sống ở biển không bao giờ phải lo vì quá nóng hoặc quá lạnh.
Sự dị thường thứ ba và thứ tư gắn chặt với cái dị thường thứ nhất: nước có ẩn nhiệt bốc
hơi và ẩn nhiệt nóng chảy rất cao. Muốn cho nước bốc hơi ra khỏi ấm trà cần phải có một nhiệt
lượng nhiều hơn lượng nhiệt làm cho nó sôi là năm lần rưỡi. Nếu không có tính chất này thì khi
nắng hè cho dù có bốc hơi chậm đi nữa thì rất nhiều sông và hồ mùa hè sẽ cạn nhanh đến đáy
và mọi sự sống trong đó sẽ chết hết.
Khi đông đặc nước cũng thải nhiều nhiệt. Một lít nước khi biến thành băng, năng lượng
có thể đun nóng (lên một độ) 250 nghìn lít không khí. Vì vậy mà vào những đêm đông giá
lạnh, người ta lại đặt các thùng nước vào các nhà ấm: khi đóng băng nước tỏa nhiệt và sưởi ấm
không khí.
Sự dị thường thứ năm: Khi đông đặc nước nở ra tới 9% so với thể tích ban đầu. Vì thế
nên băng bao giờ cũng nhẹ hơn nước chưa đông đặc nên nổi lên trên và cũng vì thế mà bể chứa
nước ít khi bị đóng băng tới tận đáy. Lớp băng phủ trên mặt hồ là một máy nhiệt độ tốt bởi vì
tính chất dẫn nhiệt của băng cũng như của nước rất thấp. Dưới “tấm áo choàng” kiểu này ngay
giữa mùa đông các loại vật ở biển vùng bắc cực cũng không thấy lạnh lắm.

Kì thực, việc nở ra của băng có thể rất nguy hại đối với ống dẫn nước, rađiatơ của ô tô
và các tế bào sống bao giờ cũng đầy nước. Nhưng dẫu sao điều này lợi vẫn nhiều hơn hại. Mùa
đông chùm kín nước trong tấm chăn băng, thiên nhiên giữ cho nó được ấm và lỏng, không cho
phép nó hóa rắn. Bởi vì đối với sự sống nước rắn không thích hợp.
Sự dị thường thứ sáu là kì lạ hơn cả. Tất cả các chất khí được người ta đun nóng đều giãn
nở, còn khi làm lạnh thì co lại. Nước cũng co lại khi gặp lạnh, nhưng đến 4 độ C là hết mức.
Đến nhiệt độ này nó lại nở ra mặc dầu nhiệt độ vẫn chưa giảm xuống. Vì thế ở 4 độ C nước
đông đặc và nặng nhất và cũng chính vì thế mùa đông khi nhiệt độ xuống đến 4 độ C nước
chìm xuống giữ nguyên trong suốt mùa đông. Các lớp nước lạnh hơn nằm ở trên lớp nước 4 độ
C. Đó là lý do tại sao mùa đông ở dưới đáy hồ, ao hoặc sông lại ấm hơn. Sự dị thường này đã
cứu sống tất cả các loại động vật nước ngọt trú đông tại các sông, ao, hồ.
23
Sự dị thường thứ bảy: trong tất cả các chất lỏng trừ thủy ngân thì nước có sức căng bề
mặt lớn hơn cả. Ở bên trong chất lỏng sự hút đẩy lẫn nhau giữa các phân tử là cân bằng, nhưng
ở trên bề mặt lại không. Các phân tử của nước nằm sâu hơn thường kéo các phân tử ở trên cùng
xuống dưới. Vì thế hạt nước có khuynh hướng kéo ra thành hạt nhỏ. Giọt nước tựa như được
gói ghém vào một cái màng bề mặt rất bền chắc. Như vậy bề mặt của nước bao giờ cũng căng
ra thành một màng hết sức mỏng gồm các phân tử. Muốn phá vỡ các màng đó cần phải có một
lực lớn. Chính vì điều này những con bọ đo nước chạy trượt trên mặt nước ấy như trên mặt sàn.
Các ấu trùng muỗi cũng bám vào màng đó rồi chúc ngược xuống. Thậm chí đến cả những con
ốc sên có vỏ rất cứng cũng bò được trên mặt nước mặc dù chúng nặng hơn nước mà không hề
bị chìm vì có màng nước giữ chúng. Có cả loại thằn lằn chạy trên mặt nước mà không bị chìm.
Trong nước thiên nhiên bao giờ cũng có một cái gì đó hòa tan dù là rất ít. Các lực móc
vào nhau giữa các phân tử vô cùng mạnh làm nước dâng lên theo các ống và các khe nhỏ, mặc
dầu sức hút của quả đất cản trở nó, kéo nó xuống. Sức căng bề mặt kéo nước từ trong lòng đất
lên để nuôi cây cối. Bị sức căng bề mặt lôi cuốn (và cả lực hút thẩm thấu), nước chảy theo các
rễ và thân cây.
Sự dị thường thứ tám: nước là dung môi tốt nhất trên thế giới. Các nhà hóa học nói nước
là “Dung môi hùng vĩ”. Nó hòa tan được rất nhiều chất nhưng bản thân nó lại là chất trơ, không
hề bị các chất khác mà nó hòa tan làm thay đổi. Nhờ có tính chất đó mà nước có thể trở thành

vật mang sự sống. Các dung dịch của tất cả các chất tuần hoàn trong cơ thể sinh vật đều được
chế tạo trong nước. Các chất đó ít thay đổi trong dung dịch, như vậy nước có thể sử dụng nhiều
lần.
Chính vì vậy “Nước đã được thiên nhiên ban cho một uy quyền thần diệu để trở thành
nhựa sống trên Trái Đất”.
3. Thoát hơi nước là một “tai họa cần thiết”
Sự thoát hơi nước có thể diễn ra ở phần thân non, hoa, quả nhưng chủ yếu là ở lá.
Nghiên cứu cho thấy, cây hút 1000g nước thì thoát hơi nước ra ngoài khoảng 998g, còn lại
khoảng 2g nước được sử dụng cho quá trình trao đổi chất. Do vậy để có được lượng nước đủ
cho trao đổi chất thì lượng nước thoát ra ngoài phải là rất lớn. Thực tế cho biết một cây cải củ
thải ra ngoài không trung 2 lít nước/ngày, một cây ngô sau một vụ thoát 200 lít nước, cây gỗ
catalpa cao 10m thoát 390kg nước/ngày, cây táo 35 năm thoát 26,5 tấn nước, rừng gỗ lá rộng
thường mất 75 tấn nước/năm. Đây là lượng nước khổng lồ, khó có thể được cấp đủ kể cả trong
điều kiện thuận lợi tưới tiêu, còn nếu trong điều kiện ít nước thì có thể là một tai hoạ.
Tuy vậy, cây cần thoát một lượng nước nhất định trong ngày. Nhờ thoát hơi nước khí
khổng mở cho CO
2
đi vào lá làm nguyên liệu cho quang hợp, hơn nữa độ mở khí khổng lại phụ
thuộc vào chính lượng nước chứa trong tế bào khí khổng. Thêm vào đó, sự thoát hơi nước ở lá
tạo động lực cho sự vận chuyển liên tục của dòng nước cùng các ion khoáng và chất hữu cơ từ
rễ lên thân, lá, các điểm sinh trưởng để duy trì sức trương nước, cung cấp dinh dưỡng cho các
tế bào. Ngoài ra, sự thoát hơi nước giúp hạ nhiệt độ lá trong những ngày nắng nóng tránh được
sự tổn thương lá, phân huỷ protit, enzym, lục lạp. Thực tế cho thấy, nhiệt độ của lá đang thoát
hơi nước có thể thấp hơn nhiệt độ lá không thoát hơi nước đến 7
o
C. Chính vì vậy, sự thoát hơi
24
nước vẫn luôn là cần thiết dù sẽ là rất khó khăn cho cây trong điều kiện thiếu nước. Và như thế,
việc bảo vệ thiên nhiên, bảo vệ nguồn nước cho cây, cho những cánh rừng, đồng cỏ trên trái
đất là việc làm hết sức cần thiết hiện nay.

4. Lá có cấu tạo phù hợp với chức năng thoát hơi nước
Lá cây có hình bản, dẹt, có hệ thống mạch dẫn phát triển mạnh bắt đầu từ hệ thống mạch
của thân, cành đến mạch chính của lá, từ mạch chính này phát triển một mạng lưới mạch
chằng chịt đảm bảo phân bố xuyên suốt bề mặt lá. Những gân lá bé nhất chỉ gồm những quản
bào đơn lẻ. Các tế bào lá, do vậy, được cung cấp nước một cách dễ dàng. Những lá trưởng
thành có lớp cutin bao ngoài là yếu tố làm giảm sự thoát hơi nước nhưng lại có tác dụng bảo vệ
lá khỏi sự xâm nhập của vi khuẩn gây hại.
Nước của lá tiếp xúc với khí quyển chủ yếu qua khí khổng. Với cấu tạo đặc biệt của các tế
bào khí khổng hình hạt đậu và sự điều tiết tinh tế, việc đóng mở khí khổng là sự điều tiết lượng
nước thoát ra không trung một cách chủ động và linh hoạt. Sự phân bố khí khổng ở hai mặt lá
không như nhau, mặt dưới nhiều khí khổng hơn mặt trên. Số lượng khí khổng dao động từ 50 -
500/1 mm
2
lá. Nhìn chung khoảng cách giữa các khí khổng thường bằng 11,5 - 12,6 lần đường
kính lỗ khí, trong khi các nghiên cứu cho thấy trong điều kiện kỹ thuật sự thoát hơi nước qua lỗ
nhỏ tốt nhất khi khoảng cách giữa hai lỗ nhỏ bằng từ 8 - 10 lần đường kính lỗ nhỏ.
5. Khí khổng điều tiết sự thoát hơi nước của lá
Ở cây xanh, sự thoát hơi nước ở lá chủ yếu qua khí khổng. Nhờ có cấu trúc đặc biệt của
tế bào khí khổng nên khi trương nước vách phía ngoài mỏng căng ra và kéo theo vách trong
vốn dày hơn bị cong lại và lỗ khí mở ra.
Cách đây gần 80 năm Scarth và các nhà khoa học thời đó đã cho rằng nguyên nhân
chính sự đóng mở khí khổng là sự tạo đường ngoài ánh sáng làm cho áp suất thẩm thấu tăng
lên ở tế bào khí khổng khiến tế bào này hút nước từ các tế bào bên cạnh và trương lên dẫn tới
mở khí khổng. Tuy nhiên sau này thấy rõ rằng khí khổng thường mở vào ban ngày ở đa số thực
vật nhưng có một số loại cây khí khổng còn mở vào ban đêm (như cây hạn sinh mọng nước) và
phản ứng mở khí khổng thường lại nhanh hơn sự tích luỹ đường, đồng thời còn thấy rằng khi
khí khổng mở, hàm lượng ion K
+
trong tế bào khí khổng tăng cao. Hendrich, Ihang, Gillan,
Schuzz cho biết rằng khi rễ cây không hút đủ nước, axit absixic được tổng hợp nhanh ở rễ và

hoạt động như cảm biến khô hạn rồi đi lên theo xylem gây ra sự bơm K
+
ra khỏi tế bào khí
khổng làm giảm áp suất thẩm thấu tại đây và dẫn tới đóng khí khổng. Đây cũng là một bằng
chứng về dòng thông tin từ rễ lên phía trên với sự tăng đột ngột hàm lượng axit absisic khi đất
bị khô. Sau này thấy axit absixic cũng có thể tổng hợp ở lá. Như vậy, sự tích luỹ K
+
và axit
absisic ở tế bào khí khổng là kết quả của sự nhận biết tình trạng lượng nước trong cây và là cơ
chế điều khiển sự đóng mở khí khổng để điều tiết sự thoát hơi nước của lá.
6. Vì sao nước từ lá ứ đọng thành giọt
Sự thoát hơi nước liên tục ở lá cây làm dịu mát lá và tạo một dòng liên tục từ rễ đẩy lên
và thoát ra ngoài dưới dạng hơi qua lỗ khí.
25
Sự thoát hơi nước phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện bên ngoài không khí: nhiệt độ đất
quá thấp (lạnh) hay quá cao (nóng) là nguyên nhân chủ yếu ảnh hưởng tới sự hút nước của rễ
và làm chậm sự thoát hơi nước, làm tốc độ hóa già của rễ nhanh lên. Nhiệt độ làm cho độ ẩm
của không khí thay đổi, nhiệt độ cao 30-40
0
C thoát hơi nước mạnh (không khí khô, độ ẩm
thấp) làm cây héo vào ban trưa.
Gió làm cho sự thoát hơi nước tăng nhanh vì hơi nước ở quanh lá bị cuốn đi làm chênh
lệch độ ẩm giữa không khí và lá, hơi nước được chuyển nhanh ra ngoài. Vận tốc gió 0,6 m/giây
làm sự thoát hơi nước nhanh gấp 3 lần. Gió Lào nóng làm cây héo nhanh, khí khổng đóng cũng
không cản được sự tiêu hao hơi nước.
Trong ngày vào buổi trưa sự thoát hơi nước mạnh nhất (nhiệt độ đất và không khí cao
nhất), cây phải được tưới nước vào ban chiều để giữ lại cân bằng nước trong cây. Nhưng trong
những ngày không khí ẩm ướt chứa đầy hơi nước, sự thoát hơi nước qua lỗ khí bị chậm lại vì
bên ngoài lá không thiếu hơi nước, không cần sự bù đắp. Buổi sáng sớm những ngày đầy
sương mù đó ta thấy ở chóp lá và mép lá có các giọt nước trào ra thành giọt, rõ rệt nhất là ở các

cây cỏ, lúa, khoai tây, bầu bí, dâu tây.
Ta gọi hiện tượng đó là sự ứ giọt. Đó là do sức đẩy cột nước từ rễ lên không thoát thành
dạng hơi được vì gặp không khí ẩm đầy hơi nước.
Các giọt nước đó có chứa muối khoáng và chỉ ở các gân chính hay gân phụ là các mạch
gỗ của lá, khác biệt với giọt sương đọng lại trên bất kỳ vị trí nào của lá.
Khi Mặt Trời lên cao, nhiệt độ cao, độ ẩm không khí trở nên khô, các giọt nước lại đi qua
các lỗ khí, như bình thường. Lỗ nước hết nhiệm vụ, nghỉ ngơi chờ thời cơ nhận sự phân công
mới.
7. Tiết kiệm nước cho cây trồng
Hàng năm lượng nước mưa cung cấp cho trái đất khá lớn, nhưng trữ lượng nước ngầm
và nước mặt còn lớn hơn nhiều. Tuy nhiên do hoạt động tự giác và không tự giác của con
người trong thời đại khoa học kĩ thuật hiện nay loài người đang lâm vào tình trạng thiếu nước
dùng hàng ngày. Một trong các nguyên nhân chính là các nguồn nước thải sinh hoạt hằng ngày,
nước thải công nghiệp với dầu mỏ và dầu madut… chảy cả ra sông làm ô nhiễm nước sông.
Cách đây hơn 300 năm, nước trên sông Thames (Anh) còn trong suốt đến nỗi đứng trên
cầu có thể nhìn tận đáy sông, thấy được sỏi, đá cùng các loại rong. Các thành viên của Quốc
hội Anh còn giải trí bằng cách bắt cá hồi lúc nghỉ ngơi, thế mà giờ đây ở dưới đáy sông những
người thợ lặn không còn thấy tay mình.
Ngày nay mặt biển cũng bị nhiễm bẩn. Mỗi ngày tất cả tàu biển trên thế giới thải ra gần
1400 tấn dầu madut, mỗi tấn dầu này có thể lan ra thành một váng mỏng trên diện tích 12km
2

mặt biển. Nếu không có các vi sinh vật phân hủy dầu mỏ thì chỉ 7 năm thôi thì cả đại dương
đã ngập trong cái “váng nhờn ngũ sắc” đó rồi. Nhưng các vi sinh vật hiện cũng không thể
kham nổi số lượng dầu mỏ thải ra ngày một nhiều đó.
Ỏ Nhật, chỉ trong vài năm gần đây, mức nhiễm bẩn nước biển vùng xung quanh trung
tâm công nghiệp đã tăng lên tới 15 lần.