Quá trình vận chuyển các chất trong cây là một chủ đề quan trọng trong sinh học thực vật. Để hiểu rõ hơn về quá trình này, chúng ta cần xem xét cấu tạo và chức năng của mạch gỗ và mạch rây, cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến sự vận chuyển.
1. Dòng Mạch Gỗ: Vận Chuyển Nước và Muối Khoáng
1.1. Cấu Tạo Của Mạch Gỗ
Mạch gỗ, hay còn gọi là xylem, là hệ thống dẫn truyền nước và các chất khoáng từ rễ lên lá và các bộ phận khác của cây. Mạch gỗ được cấu tạo từ các tế bào chết, bao gồm quản bào và mạch ống.
- Quản bào: Là các tế bào dài, hẹp, hình thoi, có vách dày hóa gỗ (lignin).
- Mạch ống: Là các tế bào ngắn, rộng hơn quản bào, có vách ngăn giữa các tế bào bị tiêu biến tạo thành ống dẫn liên tục.
Mô tả: Hình ảnh minh họa cấu trúc của mạch gỗ, bao gồm quản bào và mạch ống, hai thành phần chính tham gia vào quá trình dẫn truyền nước và khoáng chất từ rễ lên các bộ phận khác của cây.
Các tế bào mạch gỗ có những đặc điểm cấu tạo sau:
- Không bào quan và màng tế bào, tạo không gian rộng cho dòng chảy.
- Vách tế bào dày, được lignin hóa, giúp chịu áp lực nước lớn.
- Vách sơ cấp mỏng và có lỗ, tạo điều kiện cho sự vận chuyển ngang giữa các tế bào.
1.2. Thành Phần Dịch Mạch Gỗ
Thành phần chính của dịch mạch gỗ là nước và các ion khoáng hòa tan. Ngoài ra, còn có một lượng nhỏ các chất hữu cơ như axit amin, vitamin và các hợp chất khác được tổng hợp từ rễ.
1.3. Động Lực Đẩy Dòng Mạch Gỗ
Động lực của dòng mạch gỗ là sự phối hợp của ba yếu tố chính:
- Áp suất rễ (lực đẩy của rễ): Áp lực được tạo ra do sự hấp thụ nước và muối khoáng của rễ, đẩy dòng nước lên trên. Hiện tượng ứ giọt trên lá là một minh chứng cho áp suất rễ.
Mô tả: Hình ảnh thể hiện hiện tượng ứ giọt trên mép lá, một biểu hiện trực quan của áp suất rễ, lực đẩy quan trọng trong việc vận chuyển nước từ rễ lên thân cây.
- Lực hút do thoát hơi nước ở lá: Quá trình thoát hơi nước qua khí khổng tạo ra một áp suất âm, hút nước từ mạch gỗ ở lá, kéo theo dòng nước từ rễ lên.
- Lực liên kết giữa các phân tử nước và lực bám dính của nước vào thành mạch gỗ: Lực liên kết giúp duy trì cột nước liên tục trong mạch gỗ, còn lực bám dính giúp nước không bị tụt xuống do trọng lực.
2. Dòng Mạch Rây: Vận Chuyển Chất Hữu Cơ
2.1. Cấu Tạo Của Mạch Rây
Mạch rây, hay còn gọi là phloem, là hệ thống dẫn truyền các chất hữu cơ (sản phẩm của quá trình quang hợp) từ lá đến các bộ phận khác của cây. Mạch rây được cấu tạo từ các tế bào sống, bao gồm ống rây và tế bào kèm.
- Ống rây: Là các tế bào dài, nối với nhau thành ống thông qua các bản rây (vách ngăn có lỗ). Tế bào ống rây không có nhân và ít bào quan, nhưng có chất nguyên sinh.
- Tế bào kèm: Là các tế bào nhỏ, nằm cạnh ống rây, có nhân lớn và nhiều bào quan. Tế bào kèm cung cấp năng lượng và hỗ trợ hoạt động của ống rây.
Mô tả: Hình ảnh mô tả cấu trúc mạch rây, thể hiện rõ tế bào ống rây và tế bào kèm, hai thành phần chính tham gia vào quá trình vận chuyển các chất hữu cơ từ lá đến các bộ phận khác của cây.
2.2. Thành Phần Dịch Mạch Rây
Thành phần chính của dịch mạch rây là đường sucrose (chiếm khoảng 95%). Ngoài ra, còn có các chất hữu cơ khác như axit amin, vitamin, hormone thực vật và ATP. Dịch mạch rây cũng chứa một số ion khoáng, đặc biệt là K+, giúp duy trì pH ổn định (khoảng 8.0 – 8.5).
2.3. Động Lực Của Dòng Mạch Rây
Động lực của dòng mạch rây là sự chênh lệch áp suất thẩm thấu (ASTT) giữa cơ quan nguồn (lá) và cơ quan chứa (rễ, củ, quả…). Các chất hữu cơ được vận chuyển từ nơi có ASTT cao (lá) đến nơi có ASTT thấp (cơ quan chứa).
3. Mối Liên Hệ Giữa Mạch Gỗ và Mạch Rây
Mặc dù có chức năng khác nhau, mạch gỗ và mạch rây có mối liên hệ mật thiết với nhau trong quá trình vận chuyển các chất trong cây. Nước và các chất khoáng từ mạch gỗ có thể di chuyển sang mạch rây và ngược lại thông qua vận chuyển ngang, đảm bảo sự cân bằng và điều hòa các chất trong toàn cây.
Mô tả: Sơ đồ minh họa mối liên hệ giữa mạch gỗ và mạch rây, cho thấy sự trao đổi nước và chất dinh dưỡng giữa hai hệ thống, giúp cây duy trì sự sống và phát triển.
4. Vậy, Khi Nói Về Quá Trình Vận Chuyển Các Chất Trong Cây Phát Biểu Nào Sau Đây Là Đúng?
Dựa trên những kiến thức đã trình bày, chúng ta có thể kết luận rằng:
D. Mạch gỗ vận chuyển được các chất từ rễ lên tận lá, còn mạch rây vận chuyển các chất từ lá xuống rễ cây.
Các đáp án khác không chính xác vì:
- A. Vận chuyển các chất trong mạch rây không hoàn toàn bị động, và mạch gỗ cũng không phải lúc nào cũng chủ động.
- B. Dòng mạch gỗ chủ yếu vận chuyển chất vô cơ, nhưng cũng có chất hữu cơ. Dòng mạch rây chủ yếu vận chuyển chất hữu cơ.
- C. Mạch gỗ không vận chuyển glucose, mà chủ yếu là nước và ion khoáng.
Hiểu rõ về cấu tạo, thành phần và động lực của dòng mạch gỗ và mạch rây là chìa khóa để nắm vững quá trình vận chuyển các chất trong cây.
