Mô tả cơ chế vận chuyển nước từ rễ lên lá theo con đường gỗ.

Quá trình vận chuyển nước từ rễ lên lá theo con đường mạch gỗ (xylem) ở thực vật chủ yếu dựa vào cơ chế “hút – kéo” do sự kết hợp của các yếu tố sau: 1. Hấp thu nước tại rễ a. Rễ hấp thu nước qua lông hút, vào tế bào biểu bì và vỏ rễ: - Con đường ngoại bào (apoplast): nước đi theo thành tế bào, khe giữa – không qua màng tế bào cho đến khi gặp Caspary strip ở nội bì. - Con đường nội bào (symplast): nước đi vào tế bào qua màng, rồi di chuyển giữa các tế bào qua cầu nối plasmodesma. - Con đường xuyên màng (transmembrane): nước nhiều lần qua màng tế bào nhờ sự hỗ trợ của aquaporin. b. Áp suất thẩm thấu của tế bào rễ (do chất tan cao trong tế bào) tạo ra áp suất thẩm thấu hút nước từ đất vào. 2. Áp suất rễ (root pressure) Khi tích lũy ion khoáng trong mạch gỗ, áp suất thủy tĩnh trong mạch gỗ ở rễ tăng lên, có thể đẩy một phần nước lên thân trong điều kiện đất ẩm—nhưng không đủ để đưa nước lên đến tán lá cao. 3. Lực kéo do thoát hơi nước ở lá (transpiration pull) – đóng vai trò chủ đạo a. Thoát hơi nước qua khí khổng lá (stomata) làm giảm áp suất hơi nước trong không gian dưới biểu bì. b. Giảm áp suất hơi nước trong tế bào khí khổng khiến áp suất thẩm thấu trong tế bào giảm, tạo áp suất âm hút dòng nước từ mạch gỗ lên bề mặt tế bào biểu bì dưới. c. Nhờ tính liên kết (cohesion) giữa các phân tử H₂O và tính bám dính (adhesion) với thành mạch gỗ, cột nước trong ống mạch gỗ bị kéo lên như một sợi liên tục từ rễ đến lá. 4. Mao dẫn (capillarity) Đường kính rất nhỏ của mạch gỗ giúp tăng lực mao dẫn, hỗ trợ phần nào cho việc đưa nước lên cao. 5. Gradient thế nước (water potential gradient) Hướng vận chuyển luôn từ nơi có thế nước cao (đất, rễ) đến nơi có thế nước thấp (khí quyển qua lá). Tóm lại, quá trình chủ yếu dựa vào: – Hấp thu nước và ion khoáng ở rễ → tạo áp suất rễ. – Thoát hơi nước ở lá → tạo áp suất âm kéo cột nước. – Tính liên kết giữa các phân tử nước và mao dẫn trong mạch gỗ duy trì liên tục dòng vận chuyển. Nhờ cơ chế “cohesion–tension” kết hợp với mao dẫn và áp suất rễ, cây có thể vận chuyển nước lên cao, nuôi dưỡng toàn bộ bộ máy quang hợp.