Bài học

Mạch rây vận chuyển chất hữu cơ

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em mô tả được mạch rây vận chuyển chất hữu cơ từ lá tới nơi sử dụng hoặc dự trữ, giải thích được vì sao chiều vận chuyển trong mạch rây có thể thay đổi, và phân biệt được mạch gỗ với mạch rây theo chiều vận chuyển, chất vận chuyển, và động lực.

Kiến thức nền cần nhớ

Bốn bài trước em đã học đầy đủ về mạch gỗ: cấu tạo, chiều vận chuyển một chiều, và động lực từ thoát hơi nước (same-grade bridge). Cây còn có một hệ thống ống dẫn thứ hai, chở một loại chất hoàn toàn khác, theo một quy luật khác — mạch rây, nội dung chính của bài này.

Khởi động

Nếu khoanh một vòng vỏ quanh thân một cây gỗ, sau vài tuần, phần thân ngay phía trên vết khoanh phình to dần lên, trong khi phần dưới lại teo đi. Điều gì bên trong lớp vỏ đã bị cắt đứt để gây ra hiện tượng này?

Kiến thức trọng tâm

Mạch rây gồm các tế bào sống, nằm ngay trong phần vỏ của thân cây, phía ngoài mạch gỗ. Nhiệm vụ của mạch rây là vận chuyển chất hữu cơ — chủ yếu là đường — mà lá tạo ra trong quá trình quang hợp, đưa chúng tới những nơi khác trong cây.

Chất hữu cơ trong mạch rây di chuyển từ nơi tạo ra nó — lá, thường gọi là 'nguồn' — tới nơi cần sử dụng hoặc dự trữ, gọi là 'nơi chứa'. Nơi chứa không cố định: có thể là rễ đang cần chất hữu cơ để duy trì hoạt động sống, có thể là quả đang lớn, hoặc chồi non đang phát triển. Vì nơi chứa thay đổi tuỳ thời điểm và tuỳ vị trí trên cây, dòng chảy trong mạch rây có thể đi xuống, tới rễ, hoặc đi lên, tới quả hay chồi ngọn — hoàn toàn khác với mạch gỗ, vốn luôn chỉ đi một chiều lên trên.

Thí nghiệm khoanh vỏ chứng minh rõ vị trí và vai trò của mạch rây. Khi cắt đứt một vòng vỏ quanh thân, mạch rây tại vị trí đó bị cắt đứt hoàn toàn, trong khi mạch gỗ — nằm sâu bên trong gỗ — vẫn nguyên vẹn. Chất hữu cơ do lá tạo ra vẫn tiếp tục di chuyển xuống qua mạch rây, nhưng bị chặn lại ngay phía trên vết khoanh, ứ đọng dần khiến phần đó phình to. Phần rễ phía dưới, không còn nhận được chất hữu cơ, dần thiếu nguyên liệu để sống, teo lại, và có thể chết nếu vết khoanh không được khắc phục kịp thời — dù rễ vẫn hút được nước bình thường suốt thời gian đó, vì mạch gỗ chưa hề bị ảnh hưởng.

Hai hệ thống nằm ở vị trí khác nhau trong thân và hoạt động theo hai quy luật khác nhau, dù cùng tồn tại song song trong một cây.

Ví dụ

Giải thích hiện tượng phình to phía trên vết khoanh vỏ

1
Một vòng vỏ quanh thân cây bị khoanh (bóc) hoàn toàn. Sau vài tuần, phần thân ngay phía trên vết khoanh phình to rõ rệt, còn phần dưới có dấu hiệu teo nhỏ. Giải thích.
2
Khoanh vỏ cắt đứt hoàn toàn mạch rây tại vị trí đó, trong khi mạch gỗ nằm sâu hơn, trong phần gỗ, vẫn còn nguyên vẹn.
3
Chất hữu cơ do lá tạo ra vẫn tiếp tục di chuyển xuống qua mạch rây như bình thường, nhưng bị chặn đứng ngay tại vị trí vết khoanh, không thể đi tiếp xuống dưới.
4
Chất hữu cơ ứ lại ngay phía trên vết khoanh làm các tế bào tại đó tích luỹ nhiều chất hữu cơ hơn bình thường, khiến phần thân đó phình to dần theo thời gian.
5
Vậy phần trên phình to vì chất hữu cơ bị ứ đọng do mạch rây bị cắt đứt; phần dưới teo dần vì không còn nhận được chất hữu cơ nuôi rễ, dù rễ vẫn hút nước bình thường qua mạch gỗ chưa bị ảnh hưởng.

Ví dụ

Xác định chiều vận chuyển của mạch rây trong một cây đang ra quả (dạng đề kiểm tra)

1
Một cây ăn quả đang có nhiều quả lớn dần trên cành cao, đồng thời rễ của cây cũng đang phát triển thêm nhiều rễ non ở dưới đất. Trong giai đoạn này, chất hữu cơ trong mạch rây của cây có thể di chuyển theo (các) hướng nào? Giải thích.
2
Cả quả đang lớn trên cao và rễ non đang phát triển dưới đất đều là những 'nơi chứa' đang cần chất hữu cơ để phát triển, tồn tại đồng thời trên cùng một cây.
3
Chất hữu cơ luôn di chuyển từ lá — nơi tạo ra nó — tới bất kỳ nơi chứa nào đang cần dùng, nên mạch rây nối với cành mang quả sẽ chuyển chất hữu cơ đi lên, còn mạch rây nối với rễ sẽ chuyển chất hữu cơ đi xuống.
4
Vì hai nơi chứa nằm ở hai hướng trái ngược nhau trên cùng một cây, việc mạch rây vận chuyển đồng thời theo cả hai chiều — tuỳ vào đoạn mạch rây nối với bộ phận nào — hoàn toàn phù hợp với đặc điểm chiều thay đổi tuỳ nơi cần dùng.
5
Vậy trong giai đoạn này, chất hữu cơ trong mạch rây di chuyển theo cả hai hướng cùng lúc: đi lên tới quả trên cành cao, và đi xuống tới rễ non dưới đất, tuỳ theo đoạn mạch rây đang phục vụ nơi chứa nào.

Sai lầm thường gặp

Một nhầm lẫn khá phổ biến là nghĩ mạch rây luôn vận chuyển chất hữu cơ đi xuống, giống như bị trọng lực kéo xuống rễ — thực ra hướng đi phụ thuộc hoàn toàn vào nơi đang cần chất hữu cơ, có thể là chồi ngọn hay quả ở phía trên, không phải lúc nào cũng là rễ ở phía dưới. Một nhầm lẫn khác là nghĩ khoanh vỏ làm cây chết ngay lập tức vì mất hết nước — thực ra rễ vẫn hút nước bình thường một thời gian, vì mạch gỗ nằm sâu hơn, không bị ảnh hưởng bởi vết khoanh ở lớp vỏ.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Mạch rây gồm tế bào sống, nằm ở phần vỏ thân, vận chuyển chất hữu cơ từ lá tới nơi cần dùng hoặc dự trữ — chiều đi có thể lên hoặc xuống, tuỳ nơi chứa. Khoanh vỏ cắt đứt mạch rây, làm chất hữu cơ ứ đọng phía trên vết khoanh, trong khi mạch gỗ và khả năng hút nước không bị ảnh hưởng.

Nước, khoáng chất, và chất hữu cơ đều đang di chuyển khắp cây theo hai hệ thống riêng biệt. Bài tiếp theo xem các quá trình này liên kết với nhau chặt chẽ tới mức nào.