Penyerapan air oleh akar

Di mana ia berlaku

Penyerapan air berlaku pada sel rambut akar yang terdapat berhampiran hujung akar muda, di kawasan tepat di belakang tudung akar.

Input dan output

• Input: air tanah, iaitu larutan cair berpotensi air tinggi yang terkandung dalam ruang antara zarah tanah.
• Input: ion mineral terlarut dalam air tanah, seperti ion nitrat, fosfat, kalium dan magnesium.
• Input: ATP daripada respirasi dalam sel rambut akar, digunakan untuk pengangkutan aktif ion mineral.
• Output: air yang dihantar ke xilem akar, sedia ditarik ke atas oleh arus transpirasi.
• Output: ion mineral yang dimuatkan ke dalam sap xilem dan dibawa ke daun untuk membuat protein, klorofil dan sebatian lain.

Langkah-langkahnya

1. Sel rambut akar mempunyai lanjutan yang panjang dan nipis (rambut akar) yang meningkatkan dengan besar luas permukaan yang bersentuhan dengan air tanah.
2. Air tanah ialah larutan cair dan justeru mempunyai potensi air yang lebih tinggi daripada getah sel di dalam sel rambut akar.
3. Air bergerak masuk ke dalam sel rambut akar melalui osmosis, menuruni cerun potensi air, merentasi membran sel separa telap.
4. Air kemudian melalui dari sel ke sel merentasi korteks akar, setiap sel mempunyai potensi air yang sedikit lebih rendah daripada sel sebelumnya, sehingga sampai ke xilem.
5. Ion mineral seperti ion nitrat dan magnesium diserap ke dalam sel rambut akar secara berasingan, melalui pengangkutan aktif menentang cerun kepekatannya, menggunakan tenaga daripada respirasi.
6. Pada endodermis, satu jalur kalis air yang dipanggil jalur Kasparia menyekat laluan antara sel, jadi air dan ion mesti melalui sitoplasma sel endodermis sebelum memasuki xilem; ini membolehkan akar mengawal apa yang sampai ke xilem.
7. Setelah berada di dalam xilem, air menyertai lajur berterusan yang ditarik ke atas oleh tarikan transpirasi, dan potensi air yang rendah dalam xilem akar terus menarik air baharu masuk daripada korteks.

Mengapa ia penting dan bagaimana ia dikawal

Luas permukaan yang besar, dinding yang nipis dan vakuol yang besar pada sel rambut akar menjadikan penyerapan air cekap. Oleh sebab ion mineral dalam tanah selalunya lebih cair daripada di dalam akar, pokok bergantung pada pengangkutan aktif, bukan osmosis, untuk memperoleh ion mineral yang mencukupi, sebab itu sel rambut akar mengandungi banyak mitokondria.

Kadar penyerapan dikawal dari atas dan bukannya oleh akar itu sendiri. Apabila transpirasi pantas, air dikeluarkan daripada xilem akar dengan cepat, cerun potensi air merentasi korteks menjadi lebih curam, dan penyerapan menjadi lebih pantas.

Apabila stoma tertutup pada waktu malam, penyerapan menjadi perlahan. Gandingan ini bermakna pokok yang kehilangan air lebih pantas daripada yang dapat dibekalkan oleh akarnya akan layu.

Keadaan tanah juga menetapkan had. Tanah yang tenggelam air mempunyai sedikit oksigen, jadi sel akar tidak dapat menjalankan respirasi aerob untuk menghasilkan ATP yang diperlukan bagi pengangkutan aktif ion mineral, dan rambut akar mungkin mati.

Tanah dengan kepekatan garam yang tinggi boleh mempunyai potensi air yang lebih rendah daripada getah sel rambut akar, jadi air keluar daripada akar melalui osmosis dan pokok layu walaupun tanahnya lembap. Sebab itu pembajaan berlebihan merosakkan pokok.

Penyerapan ion mineral bersifat terpilih. Protein pembawa dalam membran sel rambut akar mengenali ion tertentu, jadi pokok menyerap nitrat dan magnesium mengikut kadar yang diperlukannya dan bukan mengikut apa yang paling banyak dalam tanah.

Bagaimana ia diperiksa

Anda mungkin diminta menerangkan cara sel rambut akar disesuaikan untuk penyerapan air, menerangkan mengapa air bergerak masuk melalui osmosis manakala ion mineral memerlukan pengangkutan aktif, atau menerangkan mengapa sel rambut akar mempunyai banyak mitokondria.

Soalan berstruktur sering menunjukkan rajah sel rambut akar dalam tanah dan meminta anda melukis anak panah bagi arah pergerakan air, kemudian menerangkannya menggunakan potensi air. Markah diberikan untuk menyatakan bahawa air tanah mempunyai potensi air yang lebih tinggi daripada getah sel dan bahawa air bergerak melalui osmosis merentasi membran separa telap.

Gaya kedua mengemukakan data penyerapan ion apabila akar dibekalkan dengan oksigen atau perencat respirasi, dan meminta anda menerangkan mengapa penyerapan berkurang tanpa oksigen. Kaitan antara respirasi, ATP dan pengangkutan aktif mesti dinyatakan dengan jelas.

Salah faham biasa

Contoh soalan bergaya peperiksaan

Soalan. Dua anak benih yang serupa ditanam dalam larutan yang mengandungi ion nitrat. Larutan A digelembungkan dengan udara; larutan B digelembungkan dengan gas nitrogen supaya ia tidak mengandungi oksigen.

Selepas 24 jam, kepekatan nitrat di dalam akar anak benih A adalah lima kali lebih tinggi daripada dalam larutan, manakala dalam anak benih B ia lebih kurang sama dengan larutan. (a) Namakan proses yang digunakan anak benih A untuk menyerap ion nitrat.

(b) Terangkan perbezaan antara kedua-dua anak benih. (c) Nyatakan cara sel rambut akar disesuaikan untuk proses ini.

(d) Terangkan mengapa penyerapan air oleh kedua-dua anak benih kurang terjejas berbanding penyerapan nitrat.

Jawapan model. (a) Pengangkutan aktif. (b) Anak benih A mempunyai oksigen, jadi sel akarnya menjalankan respirasi aerob dan menghasilkan ATP.

ATP itu menggerakkan protein pembawa yang mengangkut ion nitrat menentang cerun kepekatan, jadi ion terkumpul di dalam akar. Anak benih B tiada oksigen, jadi sedikit ATP dihasilkan; nitrat hanya boleh masuk melalui resapan sehingga kepekatannya sama.

(c) Sel rambut akar mempunyai banyak mitokondria untuk membekalkan ATP dan luas permukaan yang besar dengan protein pembawa dalam membrannya. (d) Air masuk melalui osmosis, yang bersifat pasif dan tidak memerlukan ATP, jadi ia berterusan selagi wujud cerun potensi air antara larutan dan getah sel.

Sumber:SRC-DSKP-EN

Soalan lazim