Bài học

Hướng nước và hướng tiếp xúc ở thực vật

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em giải thích được vì sao rễ cây luôn tìm đến vùng đất ẩm hơn dù không hề nhìn thấy nước, vì sao tua cuốn của một cây leo tự quấn chặt quanh chiếc cọc ngay sau khi chạm vào nó, và phân biệt được đầy đủ bốn kiểu hướng động đã học qua các tình huống thực tế quen thuộc.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài trước em đã học cơ chế chung của hướng động: sinh trưởng không đều giữa hai phía một cơ quan khiến cơ quan đó cong về một hướng, và đã áp dụng cơ chế này cho hướng sáng cùng hướng trọng lực (same-grade bridge). Bài này áp dụng đúng cơ chế đó cho hai kích thích khác: độ ẩm của đất và sự tiếp xúc trực tiếp với một vật thể.

Khởi động

Em từng thấy cây đậu, cây mướp, hay dây tơ hồng leo quấn chặt quanh một hàng rào, một cái cọc chưa? Ngay lúc mới mọc, tua cuốn của chúng còn thẳng và mềm oặt. Điều gì xảy ra ngay sau khi đầu tua cuốn chạm phải một vật cứng?

Kiến thức trọng tâm

Rễ cây có tính hướng nước dương: khi độ ẩm đất chênh lệch giữa hai phía, phía đất khô hơn của rễ sinh trưởng nhanh hơn phía đất ẩm hơn, kéo đầu rễ cong dần về hướng có nhiều nước. Đây chính là lý do vì sao rễ cây trong một chậu chỉ tưới nước ở một góc thường phát triển dày đặc hơn hẳn về phía góc đó, dù ban đầu rễ mọc khá đều quanh gốc. Lợi ích rất thiết thực: cây luôn tự điều chỉnh để rễ vươn tới nguồn nước gần nhất trong đất, kể cả khi nguồn nước đó phân bố không đều.

Hướng tiếp xúc là kiểu hướng động khác hẳn về nguyên nhân: nó chỉ xảy ra khi có một vật thể chạm trực tiếp vào cơ quan thực vật, thường gặp nhất ở tua cuốn của các cây leo như mướp, đậu Hà Lan, chanh dây. Khi đầu tua cuốn chạm vào một giá đỡ — một cái cọc, một sợi dây thép, thậm chí một cành cây khác — phía tua cuốn tiếp xúc với vật đó ngừng sinh trưởng hoặc sinh trưởng rất chậm, trong khi phía đối diện, không hề chạm vật, vẫn tiếp tục dài ra bình thường. Sự chênh lệch này khiến tua cuốn uốn cong và dần quấn vòng quanh giá đỡ, giữ chặt lấy nó.

Bốn kiểu hướng động đã học đều tuân theo cùng một nguyên tắc — sinh trưởng không đều giữa hai phía một cơ quan — nhưng khác nhau ở loại kích thích khởi phát: ánh sáng cho hướng sáng, trọng lực cho hướng trọng lực, độ ẩm đất cho hướng nước, và sự tiếp xúc vật lý cho hướng tiếp xúc. Điểm khác biệt đáng chú ý nhất của hướng tiếp xúc là nó cần một cú chạm thật sự — không giống hướng sáng hay hướng trọng lực, vốn tác động lên cây liên tục dù không hề có tiếp xúc nào.

Phản ứng chỉ bắt đầu từ bước 2 — thời điểm có cú chạm thật sự — chứ không phải trước đó.

Bốn kiểu hướng động cùng một cơ chế sinh trưởng không đều, chỉ khác kích thích khởi phát.

Ví dụ

Thí nghiệm rễ cây tìm vùng đất ẩm

1
Một học sinh gieo hạt đậu vào giữa một khay đất dài, rồi chỉ tưới nước cho một nửa khay (nửa bên trái), giữ nửa bên phải luôn khô. Sau khoảng mười ngày, rễ cây phát triển tập trung về phía nào?
2
Nửa khay bên trái luôn ẩm còn nửa bên phải luôn khô, tạo ra một chênh lệch độ ẩm rõ rệt giữa hai phía của bộ rễ đang lớn lên.
3
Theo tính hướng nước dương, phía rễ nằm trong vùng đất khô sinh trưởng nhanh hơn phía nằm trong vùng đất ẩm, kéo đầu rễ cong dần và phát triển mạnh hơn về phía đất ẩm bên trái.
4
Nếu tưới đều cả hai nửa khay như nhau, rễ sẽ phát triển cân đối về cả hai phía, không nghiêng hẳn bên nào — cho thấy chính chênh lệch độ ẩm, chứ không phải yếu tố khác, quyết định hướng phát triển của rễ.
5
Vậy sau mười ngày, rễ cây sẽ phát triển dày đặc hơn hẳn về phía nửa khay bên trái, đúng với tính hướng nước dương của rễ.

Ví dụ

Quan sát tua cuốn cây mướp qua hai ngày liên tiếp (dạng đề kiểm tra)

1
Sáng thứ Hai, một tua cuốn non của cây mướp vươn thẳng, chưa chạm vào giàn tre bên cạnh. Đến sáng thứ Ba, tua cuốn đó đã quấn được nửa vòng quanh một thanh tre của giàn. Giải thích quá trình đã xảy ra trong khoảng thời gian đó.
2
Phản ứng hướng tiếp xúc chỉ bắt đầu từ lúc tua cuốn thật sự chạm vào thanh tre — trước đó, dù thanh tre ở rất gần, tua cuốn vẫn sinh trưởng thẳng bình thường vì chưa có kích thích tiếp xúc nào.
3
Ngay sau khi chạm vào thanh tre, phía tua cuốn áp sát vào thanh tre bị chậm sinh trưởng lại, trong khi phía đối diện, không hề chạm vật, vẫn tiếp tục dài ra bình thường trong suốt một ngày đêm đó.
4
Sự dài ra không đều liên tục giữa hai phía trong khoảng một ngày đủ để tua cuốn uốn cong dần và tạo thành nửa vòng xoắn quanh thanh tre — khớp với những gì quan sát được vào sáng thứ Ba.
5
Vậy tua cuốn đã phản ứng bằng tính hướng tiếp xúc ngay sau khi chạm vào thanh tre, và nếu tiếp tục sinh trưởng không đều thêm vài ngày nữa, nó sẽ quấn trọn một hoặc nhiều vòng quanh giàn tre.

Sai lầm thường gặp

Một nhầm lẫn thường gặp là nghĩ tua cuốn 'nhìn thấy' hay 'cảm nhận từ xa' cái cọc rồi tự vươn tới nó, giống như thân cây vươn về phía ánh sáng dù chưa chạm bóng đèn. Thực ra hướng tiếp xúc hoàn toàn khác: nó chỉ bắt đầu từ lúc có một cú chạm thật sự, còn trước đó tua cuốn chỉ vươn thẳng ra một cách ngẫu nhiên, không nhắm sẵn về phía giá đỡ nào cả.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Bốn kiểu hướng động: hướng sáng dương ở thân (theo ánh sáng), hướng trọng lực dương ở rễ và âm ở thân (theo trọng lực), hướng nước dương ở rễ (theo độ ẩm đất), hướng tiếp xúc ở tua cuốn (chỉ sau khi chạm vào vật). Tất cả đều là sinh trưởng không đều, không phải cử động tức thời.

Bài tiếp theo cho thấy con người vận dụng cả bốn kiểu hướng động này thành những kỹ thuật trồng trọt cụ thể, quen thuộc trong vườn nhà và ngoài đồng.