Trình bày thành phần, cấu tạo và động lực của dòng mạch gỗ?

Dòng mạch gỗ (xylem) là hệ thống mô dẫn nước và chất khoáng từ rễ lên lá ở cây thân gỗ và thân thảo. Để trả lời đầy đủ, ta có thể chia làm ba phần: thành phần, cấu tạo và cơ chế (động lực) dẫn nước. 1. Thành phần của dòng mạch gỗ A. Tế bào dẫn chính (vô sinh, không còn tế bào chất khi trưởng thành) 1. Mạch bào (tracheids) – Thường có ở cả cây thân gỗ và thân thảo bậc thấp (thực vật có hạt kín và hạt trần). – Hình thoi, đầu nhọn, vách thứ cấp dày có nhiều pit (lỗ). 2. Ống mạch (vessel elements) – Chỉ có ở Angiosperms (cây có hoa). – Hình trụ ngắn, đầu thớt: vách ngang bị thủng hoặc biến thành cửa sổ (perforation plates). – Xếp dạng chuỗi để tạo ống dẫn liên tục. B. Tế bào mô mềm và sợi (sống, còn chứa tế bào chất) 1. Tế bào mô mềm trụ góp phần dự trữ tinh bột, chất tan và hỗ trợ trao đổi hóa học. 2. Sợi mạch gỗ (fibers): vách dày, chủ yếu cung cấp cơ học và bảo vệ cho hệ mạch gỗ. C. Chất nền gian bào – Lignin: bão hòa vách tế bào sơ cấp và thứ cấp, giúp chịu nén, chịu kéo và không thấm nước. – Hemicellulose, pectin… 2. Cấu tạo vi thể của dòng mạch gỗ – Vách tế bào thứ cấp tầng 1, 2, 3 giàu lignin → tính cứng, chịu nén tốt. – Pit (lỗ) trên vách bên cho phép nước và ion đi ngang giữa tế bào này và tế bào kia. – Ở ống mạch, qua các perforation plates nước có thể đi thẳng theo trục dọc mà không “lách” qua pit nhiều. – Hệ thống các ống mạch thường được tổ chức theo bó mạch (tiệm tiến) chạy dọc thân, cành, rễ. 3. Động lực (cơ chế) kéo – đẩy dòng nước trong mạch gỗ Theo thuyết “cohesion–tension” (hút – dính – căng): A. Lực hút do thoát hơi nước ở lá (transpiration pull) – Khi khí khổng mở, nước bốc hơi từ không bào tế bào nhu mô lá → giảm áp suất thẩm thấu nội bào → kéo nước từ mạch gỗ vào nhu mô lá. – Sức hút này truyền suốt hệ ống mạch nhờ tính liên kết (cohesion) của phân tử H₂O và tính bám (adhesion) vào thành vách mạch. B. Áp suất rễ (root pressure) – Do rễ liên tục vận chuyển ion vào mạch gỗ → tạo áp suất thẩm thấu cao trong tế bào rễ so với đất → đẩy nước lên phần gốc mạch. – Chỉ đóng vai trò nhỏ, thường chỉ đáng kể vào ban đêm hoặc điều kiện độ ẩm cao. C. Sức mao dẫn (capillarity) – Ống mạch có đường kính rất nhỏ (vài chục micromét) → nước có thể lên cao nhờ sức mao dẫn. – Kết hợp với lực hút do thoát hơi nước, mao dẫn giúp nước vượt độ cao lớn ở cây rất cao. Tóm lại, dòng mạch gỗ bao gồm các tế bào dẫn vô sinh (mạch bào, ống mạch) cùng tế bào sợi, mô mềm và chất gian bào giàu lignin để tạo thành “đường ống” cứng vững. Nước và ion khoáng được kéo – đẩy chính nhờ sự kết hợp của lực hút do thoát hơi nước, áp suất rễ và sức mao dẫn trong hệ ống mạch.