Thoát Hơi Nước Là Gì? Cơ Chế Và Vai Trò Của Quá Trình Thoát Hơi Nước

1. Thoát hơi nước là gì?

Thoát hơi nước là một quá trình tương tự như quá trình bay hơi. Đây là một phần của chu trình nước ở trong cơ thể thực vật và nó là sự mất đi hơi nước từ các bộ phận của cây (tương tự như sự đổ mồ hôi ở cơ thể người), đặc biệt quá trình thường xảy ra trong lá nhưng cũng có xảy ra ở thân cây, hoa và rễ. 

2. Vai trò của quá trình thoát hơi nước

Trước hết, ta cần biết được nước đóng một vai trò vô cùng quan trọng đối với sự sống của mọi loài sinh vật. Nhu cầu nước của thực vật được biểu thị như sau: 

Vai trò của quá trình thoát hơi nước của cây được thể hiện như sau:

+ Nhờ có quá trình thoát hơi nước ở lá, nước được cung cấp tới từng tế bào của cây.

+ Thoát hơi nước là động lực đầu trên của dòng mạch gỗ của cây có vai trò: Vận chuyển nước và các ion khoáng đi từ rễ lên lá rồi đến các bộ phận khác ở phía trên mặt đất của cây; tạo môi trường liên kết các bộ phận khác nhau của cây; tạo độ cứng cho các loài thực vật thân thảo.

+ Thoát hơi nước có tác dụng điều hạ nhiệt độ của lá, đặc biệt là vào những ngày nắng nóng đảm bảo cho các quá trình sinh lý trong cây được diễn ra bình thường.

+ Thoát hơi nước giúp cho khí CO2 được khuếch tán vào bên trong lá và cung cấp nguyên liệu cho quang hợp.

=> Mối liên quan giữa quá trình thoát hơi nước và quá trình quang hợp: Lá cây thoát hơi nước qua khí khổng tạo lực hút nước và tạo điều kiện để CO2 khuếch tán vào nước. Nước và CO2 được đưa vào trong lá, đây là 2 nguyên liệu cần thiết để cây thực hiện quá trình quang hợp.

3. Thoát hơi nước qua lá

Thoát hơi nước là quá trình sinh lý đòi hỏi những cơ quan tham gia có cấu tạo phù hợp để thực hiện quá trình này. Dưới đây là một số đặc điểm của các cơ quan tham gia quá trình thoát hơi nước.

3.1. Lá là cơ quan thoát hơi nước

- Lá có cấu tạo phù hợp thích nghi tốt với chức năng thoát hơi nước của cây. Lá có cấu tạo gồm:

* Khí khổng, gồm:

+ Hai tế bào hình hạt đậu nằm cạnh nhau tạo thành lỗ khí, trong các tế bào này chứa hạt lục lạp, nhân và ti thể.

+ Thành mặt trong của tế bào khí khổng dày hơn thành mặt ngoài của tế bào.

+ Số lượng khí khổng ở mặt dưới của lá thường nhiều hơn ở mặt trên của lá → thoát hơi nước xảy ra chủ yếu ở mặt dưới lá.

* Lớp cutin

+ Cutin có nguồn gốc từ lớp tế bào biểu bì của lá hình thành nên, lớp này bao phủ bề mặt lá, trừ khí khổng.

+ Độ dày của lớp cutin thi phụ thuộc vào các loài cây khác nhau và độ tuổi sinh lý của lá cây (lá non có lớp cutin mỏng hơn các lá già).

3.2. Thoát hơi nước ở lá qua những con đường nào?

Thoát hơi nước ở lá có thể diễn ra theo 2 con đường:

3.2.1. Thoát hơi nước qua khí khổng

- Đặc điểm:

+ Vận tốc lớn.

+ Có thể được điều chỉnh bằng khả năng đóng mở của tế bào khí khổng.

- Cơ chế điều hòa quá trình thoát hơi nước qua khí khổng:

Sự thoát hơi nước qua lá chủ yếu là qua con đường khí khổng vì vậy cơ chế điều chỉnh quá trình thoát hơi nước chính là cơ chế điều chỉnh sự đóng - mở khí khổng

  + Khi tế bào khí khổng no nước, thành mỏng bên ngoài của tế bào khí khổng căng ra làm cho thành dày cong theo về 1 phía → khí khổng mở.

  + Khi tế bào khí khổng mất nước, thành mỏng hết căng xẹp lại và thành dày duỗi thẳng → khí khổng đóng lại. Ta thấy khí khổng không bao giờ đóng hoàn toàn mà luôn có khoảng hở giữa 2 tế bào khí khổng.

3.2.2. Thoát hơi nước qua cutin

- Đặc điểm:

+ Vận tốc nhỏ

+ Không được điều chỉnh

- Cơ chế qua trình thoát hơi nước qua lớp cutin:

+ Hơi nước được khuếch tán ra ngoài từ khoảng gian bào của lớp thịt lá, đi thông qua lớp cutin.

+ Trợ lực khuếch tán qua cutin rất lớn và phụ thuộc chủ yếu vào độ dày và độ chặt của lớp cutin

+ Độ dày lớp cutin tỉ lệ nghịch với sự khuếch tán hơi nước, lớp cutin càng dày thì sự khuếch tán qua cutin càng nhỏ và ngược lại.

4. Các tác nhân ảnh hưởng tới quá trình thoát hơi nước

Các tác nhân ở môi trường ngoài mà ảnh hưởng đến khả năng đóng - mở khí khổng thì sẽ ảnh hưởng đến quá trình thoát hơi nước. Các tác nhân có thể kể đến như: Nước, ánh sáng, nhiệt độ, tốc độ gió và nồng độ các ion,…
- Nước: điều kiện cung cấp nước và độ ẩm trong không khí ảnh hưởng lớn đến sự thoát hơi nước bởi thông qua quá trình điều tiết đóng - mở của khí khổng.
+ Điều kiện cung cấp nước càng lớn thì sự hấp thụ nước càng mạnh việc thoát hơi nước cũng càng thuận lợi.
+ Độ ẩm trong không khí hạ càng thấp thì dẫn tới quá trình thoát hơi nước càng mạnh và ngược lại.
- Ánh sáng: khí khổng có thể mở khi mà cây được chiếu sáng.

+ Ánh sáng dấn đến tăng nhiệt độ của lá tăng → khí khổng mở lớn và nhiều (điều chỉnh nhiệt độ) →  tăng tốc độ thoát hơi nước
+ Độ mở của khí khổng tăng từ sáng đến trưa là cao nhất, nhỏ nhất về đêm. Tuy nhiên, ban đêm khí khổng vẫn mở hé do bản chất của tế bào khí khổng.
- Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến hoạt động hô hấp của rễ, làm rễ tăng hoạt động → rễ hấp thụ nhiều nước → tăng thoát hơi nước.
- Nồng độ ion: Các ion khoáng ảnh hưởng đến hàm lượng nước trong tế bào khí khổng nhờ sự chênh lệch áp lực thẩm thấu → điều tiết độ mở của khí khổng (VD: ion K+ làm tăng lượng nước bên trong tế bào khí khổng → áp suất thẩm thấu tăng → tăng hút nước vào tế bào khí khổng → tăng độ mở của khí khổng dẫn đến thoát hơi nước.)

5. Cân bằng nước và tưới tiêu hợp lí cho cây trồng

Khái niệm: Cân bằng nước đó là sự tương quan giữa hàm lượng nước do rễ hấp thụ vào trong và hàm lượng nước thoát ra qua lá → được tính bằng việc so sánh lượng nước do rễ hấp thụ vào (A) và lượng nước thoát ra qua lá (B)

+ A = B : mô của cây đủ nước, cây trồng phát triển mức bình thường.

+ A > B : mô của cây bị dư thừa nước, cây vẫn phát triển bình thường.

+ A < B : mô cây bị mất cân bằng nước, lá héo khô, lâu ngày cây sẽ bị hư hại và cây chết không thể hồi phục.

- Hiện tượng héo của cây, lá cây: Khi tế bào của cây bị mất nước nhiều làm giảm sức căng bề mặt của nước, kéo theo việc hụt nguyên sinh chất làm vách tế bào co lại → lá rũ xuống gây hiện tượng héo. Có 2 mức độ héo ở cây là héo lâu dài và héo tạm thời.

+ Héo tạm thời: xảy ra khi trong thời gian là ngày nắng mạnh, vào buổi trưa khi rễ cây hút nước không kịp so với sự thoát hơi nước ở lá làm cây bị héo, nhưng sau thời gian ngắn (vài tiếng) cây hút nước no đủ thì cây sẽ phục hồi lại.

+ Héo lâu dài: xảy ra vào thời gian những ngày nắng hạn hoặc ngập úng hoặc đất bị nhiễm mặn kéo dài, cây bị thiếu nước trầm trọng và dễ làm cho cây bị chết không khôi phục.

Chú ý: Hạn sinh lý là hiện tượng cây sông trong hiện tượng ngập úng, bị ngập mặn có thừa nước nhưng cây không hút được.

- Người dân cần có hiểu biết và tưới tiêu hợp lý cho cây:

* Cơ sở khoa học:

+ Dựa trên đặc điểm di truyền về pha sinh trưởng và phát triển của mỗi giống, loài cây khác nhau.

+ Dựa vào đặc điểm của đất ở mỗi vùng và điều kiện thời tiết thay đổi.

* Nhu cầu tưới tiêu của cây trồng được đưa ra dựa theo một số tiêu chí sinh lý thực vật: áp suất thẩm thấu, hàm lượng nước và sức hút nước của lá cây.

6. Những câu hỏi trắc nghiệm về quá trình thoát hơi nước ở thực vật

Câu 1: Cơ quan đảm nhận việc thoát hơi nước của cây là :

A. Cành 

B. Lá 

C. Thân 

D. Rễ

Câu 2: Để có thể tổng hợp được ra 1 gram chất khô, các cây khác nhau sẽ cần khoảng bao nhiêu gram nước?

A. Từ 100 gram đến 400 gram. 

B. Từ 600 gram đến 1000 gram. 

C. Từ 200 gram đến 600 gram. 

D. Từ 400 gram đến 800 gram.

Câu 3: Cứ hấp thụ 1000 gam thì cây chỉ giữ lại trong cơ thể:

A. 60 gam nước. 

B. 90 gam nước.

C. 10 - 20 gam nước 

D. 30 gam nước.

Câu 4: Quá trình thoát hơi nước qua lá có thể diễn ra là do:

A. Động lực đầu trên của dòng mạch rây trong cây. 

B. Động lực đầu dưới của dòng mạch rây trong cây. 

C. Động lực đầu trên của dòng mạch gỗ trong cây. 

D. Động lực đầu dưới của dòng mạch gỗ trong cây. 

Câu 5: Quá trình thoát hơi nước của cây sẽ bị ngừng lại khi:

A. Đưa cây vào trong tối.

B. Đưa cây ra ngoài ánh sáng.

C. Tưới nước cho cây.

D. Tưới phân cho cây.

Câu 6: Vai trò quan trọng của quá trình thoát hơi nước của cây là :

A. Tăng lượng nước cho cây.

B. Giúp cây có thể vận chuyển nước và các chất dinh dưỡng từ rễ lên thân và lá.

C. Cân bằng khoáng cho cây.

D. Làm giảm lượng khoáng trong cây.

Câu 7: Quá trình thoát hơi nước qua bề mặt lá có ý nghĩa như thế nào đối với đời sống sinh lý cây?

A. Khiến cho độ ẩm không khí cao hơn và dịu mát nhất đặc biệt là trong những ngày nắng nóng.

B. Hạ nhiệt cho cây, giúp cây không bị đốt cháy dưới ánh mặt trời.

C. Tạo ra sức hút lớn để cây vận chuyển nước và muối khoáng từ rễ lên trên.

D. Làm giảm nhiệt cho cây, giúp cây dịu mát không bị đốt cháy dưới ánh mặt trời, đồng thờitạo ra sức hút để vận chuyển nước và muối khoáng từ rễ lên lá.

Câu 8: Phát biểu nào sau đây KHÔNG đúng?

I. Khi nồng độ oxy hòa tan trong đất giảm thì khả năng hút nước của cây sẽ giảm.

II. Khi mà sự chênh lệch của 2 bên là dịch của tế bào rễ và nồng độ dung dịch đất thấp, thì rễ cây sẽ có khả năng hút nước yếu.

III. Khả năng hút nước của rễ cây thì không phụ thuộc vào khả năng giữ nước của đất.

IV. Bón phân hữu cơ góp phần vào khả năng chịu hạn của cây

A. II

B. III, IV

C. I, III

D. III

Câu 9: Tại sao lại có hiện tượng ở dưới bóng cây lại mát hơn ở dưới mái che bằng vật liệu xây dựng?

A. Vì vật liệu xây dựng có khả năng hấp thụ nhiệt làm cho nhiệt độ tăng nhanh và cao, còn lá cây có khả năng thoát hơi nước làm hạ nhiệt môi trường xung quanh, giúp khí cacbonic CO2 khuếch tán vào bên trong lá. 

B. Vì vật liệu xây dựng có khả năng toả nhiệt làm môi trường xung quanh nóng hơn do nhiệt độ cao lên. 

C. Vì cả 2 đều có quá trình trao đổi chất tuy nhiên ở cây quá trình trao đổi chất diễn ra mạnh mẽ hơn. 

D. Vò vật liệu xây dựng và cây đều có quá trình thoát hơi nước nhưng cây thoát mạnh hơn.

Câu 10: Ở một số loài cây (ví dụ ở cây thường xuân tên khoa học là Hedera helix), ở mặt trên lá của loài cây này không có tế bào khí khổng thì có sự thoát hơi nước qua mặt trên của lá cây này hay không?

A. Có, các cây này có thể thoát hơi nước qua lớp biểu bì ở lá. 

B. Không, vì hơi nước không thể thoát ra được qua lá khi không có khí khổng. 

C. Có, các cây này có thể thoát hơi nước qua lớp cutin ở trên biểu bì  ở lá.

D. Có, chúng  có thể thoát hơi nước qua các sợi lông trên lá.

Đáp án

Quá trình thoát hơi nước của lá là quá trình vô cùng quan trọng đối với thực vật. Đây là một phần kiến thức khá hay, ứng dụng thực tế nên được đưa vào các đề thi rất nhiều. Để ôn thi hiệu quả nhất, các em hãy truy cập vào website Vuihoc.vn để có thể đăng ký tài khoản hoặc liên hệ ngay tới trung tâm hỗ trợ của VUIHOC để ôn tập và nắm bắt được thật nhiều kiến thức nhé!