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 trong cơ thể thực vật và là sự mất đi hơi nước từ các bộ phận của cây (tương tự như sự đổ mồ hôi ở cơ thể người). Quá trình này thường xảy ra chủ yếu ở lá, nhưng cũng có thể diễn ra ở thân, hoa và rễ.
2. Thoát hơi nước có vai trò gì?
Vai trò của quá trình thoát hơi nước đối với thực vật:
- Tạo động lực đầu trên cho quá trình hấp thụ, vận chuyển vật chất ở rễ lên lá và cơ quan phía trên.
- Duy trì sức trương và liên kết các cơ quan của cây thành một thể thống nhất.
- Đảm bảo CO2 có thể khuếch tán vào lá cung cấp cho quang hợp.
- Giảm nhiệt độ bề mặt lá trong những ngày nắng nóng, bảo vệ các cơ quan khỏi bị tổn thương bởi nhiệt độ và duy trì các hoạt động sống bình thường.
3. Quá trình thoát hơi nước diễn ra như thế nào?
a. Lá là cơ quan thoát hơi nước
- Lá có cấu tạo thích nghi với chức năng thoát hơi nước:
* Khí khổng gồm:
+ 2 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 bên trong của tế bào dày hơn thành bên ngoài của tế bào.
+ Số lượng khí khổng ở mặt dưới của lá thường nhiều hơn ở mặt trên của lá
* Lớp cutin
+ Có nguồn gốc từ lớp tế bào biểu bì của lá tiết ra, bao phủ bề mặt là trừ khí khổng
+ Độ dày của lớp cutin phụ thuộc vào từng loại cây và độ tuổi sinh lý của lá cây (lá non có lớp cutin mỏng hơn lá già)
b. Hai con đường thoát hơi nước: qua khí khổng và qua lớp cutin
* Thoát hơi nước qua khí khổng (chủ yếu)
- Đặc điểm: vận tốc lớn và được điều chỉnh bằng việc đóng mở khí khổng.
- Cơ chế điều chỉnh thoát hơi nước: Nước thoát ra khỏi lá chủ yếu qua 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 no nước, thành mỏng của tế bào khí khổng căng ra làm cho thành dày cong theo → khí khổng mở. (Hình a)
+ Khi mất nước, thành mỏng hết căng và thành dày duỗi thẳng → khí khổng đóng lại. Khí khổng không bao giờ đóng hoàn toàn. (Hình b)
* Thoát hơi nước qua lớp cutin
- Đặc điểm: vận tốc nhỏ và không được điều chỉnh
- Cơ chế thoát hơi nước qua cutin:
+ Hơi nước khuếch tán từ khoảng gian bào của thịt lá qua lớp cutin để ra ngoài.
+ Trợ lực khuếch tán qua cutin rất lớn và phụ thuộc vào độ dày và độ chặt của lớp cutin.
+ Lớp cutin càng dày thì sự khuếch tán qua cutin càng nhỏ và ngược lại.
4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thoát hơi nước
- Độ ẩm tương đối: Độ ẩm tương đối (RH) là lượng hơi nước trong không khí so với lượng hơi nước mà không khí có thể chứa ở một nhiệt độ nhất định. Một chiếc lá đủ nước sẽ có độ ẩm tương đối gần 100%, giống như không khí vào một ngày mưa. Bất kỳ sự giảm lượng nước nào trong khí quyển đều tạo ra sự chênh lệch áp suất khiến nước di chuyển từ lá lên khí quyển. Độ ẩm tương đối càng thấp, không khí càng ít ẩm và do đó, lực đẩy cho quá trình thoát hơi nước càng lớn. Khi độ ẩm tương đối cao, không khí chứa nhiều hơi ẩm hơn, làm giảm lực đẩy cho quá trình thoát hơi nước.
- Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến cường độ lực đẩy cho sự vận động của nước ra khỏi cây hơn là ảnh hưởng trực tiếp đến khí khổng. Khi nhiệt độ tăng, khả năng giữ nước của không khí tăng mạnh. Lượng nước không thay đổi, chỉ có khả năng giữ nước của không khí thay đổi. Vì không khí ấm hơn có thể giữ nhiều nước hơn, độ ẩm tương đối của nó thấp hơn so với cùng một mẫu không khí ở nhiệt độ thấp hơn, hay còn gọi là "không khí khô hơn". Vì không khí lạnh hơn giữ ít nước hơn, độ ẩm tương đối của nó tăng lên, hay còn gọi là "không khí ẩm hơn". Do đó, không khí ấm hơn sẽ làm tăng lực đẩy cho quá trình thoát hơi nước và không khí lạnh hơn sẽ làm giảm lực đẩy cho quá trình thoát hơi nước.
- Nước: Nguồn nước cho quá trình thoát hơi nước của cây đến từ đất. Cây có độ ẩm đất đầy đủ thường sẽ thoát hơi nước với tốc độ cao vì đất cung cấp nước cho cây. Cây không thể tiếp tục thoát hơi nước mà không bị héo nếu đất quá khô vì nước trong đất sẽ cạn kiệt.mạch gỗLượng nước thoát ra qua lá không được bù đắp bởi nước trong đất. Tình trạng này khiến lá mất độ căng hoặc độ cứng, và khí khổng đóng lại. Nếu tình trạng mất độ căng này tiếp diễn khắp cây, cây sẽ héo.
- Ánh sáng: Khí khổng được kích hoạt để mở ra khi có ánh sáng, nhờ đó khí carbon dioxide được cung cấp cho quá trình phụ thuộc vào ánh sáng.quang hợpHầu hết các loài thực vật đều đóng khí khổng trong bóng tối. Ánh sáng yếu vào lúc bình minh có thể khiến khí khổng mở ra để chúng có thể hấp thụ carbon dioxide cho quá trình quang hợp ngay khi mặt trời chiếu vào lá. Khí khổng nhạy cảm nhất với ánh sáng xanh, loại ánh sáng chiếm ưu thế vào lúc mặt trời mọc.
- Gió: Gió có thể làm thay đổi tốc độ thoát hơi nước bằng cách loại bỏ lớp biên, lớp hơi nước tĩnh bao quanh bề mặt lá. Gió làm tăng sự vận động của nước từ bề mặt lá khi nó làm giảm lớp biên, bởi vì đường đi của nước đến khí quyển ngắn hơn.