Buzz
Mọc tại khu vực núi Sierra Nevada, quần thể cây sequoia California nổi tiếng như những tòa tháp tự nhiên giữa sương mù. Với độ cao vượt trội hơn 100 mét, loài cây này đoạt danh hiệu 'cao thứ nhất' trên toàn cầu. Tuy nhiên, dường như chúng đều gặp phải giới hạn. Sổ sách ghi chép cho biết không có cây sequoia nào cao hơn 130 mét, và nhiều nghiên cứu cho rằng chúng không thể vượt qua giới hạn này dù thọ sống hàng ngàn năm. Vậy nguyên nhân gì khiến chúng không thể tiếp tục leo lên? Để hiểu rõ hơn, hãy tìm hiểu về cách thức vận chuyển chất dinh dưỡng để nuôi cơ thể của chúng.
Hệ tuần hoàn của cây
Để phát triển, cây cần di chuyển năng lượng thu được từ quá trình quang hợp tại lá, và chuyển giao chất dinh dưỡng từ rễ đến các phần khác của cây. Như dòng sông nối liền khắp cơ thể, cây có các dòng chảy giúp chuyển động hai loại nhựa chứa dưỡng chất đến mọi tế bào.
Mạch rây chứa đường được tạo ra từ quá trình quang hợp, giống như mật ong trong vẻ ngon lành, chảy trong mạch rây là thành quả của công việc của tế bào mạch rây, giúp phân phối đường khắp cây. Khi hành trình kết thúc, nước hòa quyện với dịch mạch rây và lưu trữ tại gốc cây.
Tại sao cây không thể liên tục cao lên suốt hàng thế kỷ?
Việc vận chuyển dịch mạch năng động từ rễ ngược lên đỉnh cây đối mặt với thách thức vô cùng kỳ thú - sự thách thức của chính bản năng vật lý - trọng lực. Để hoàn thành nhiệm vụ siêu việt này, dòng chảy trong mạch gỗ phải nhờ đến sức ép của hơi nước thoát ra, cùng với hiện tượng mao dẫn và áp suất từ rễ mạch.
Khi quá trình quang hợp diễn ra, lá cây mở đóng như bức tranh nghệ thuật, tạo ra những lỗ nhỏ như cổ chai - được gọi là khí khổng. Khí khổng này cho phép các phân tử khí carbonic, oxy và hơi nước tự do lưu thông qua lá cây. Sự thoát hơi nước tạo ra áp suất âm trong mạch gỗ, kích thích dịch chuyển lên trên thân cây. Hiệu suất của lực kéo này được tăng cường bởi hiện tượng mao dẫn đầy huyền bí.
Hiện tượng mao dẫn xảy ra trong sợi gỗ mảnh nhỏ hơn cả sợi tóc con người, tạo nên một sức mạnh liên kết giữa các phân tử nước và mạch gỗ. Sự kết hợp tuyệt vời giữa áp suất từ hơi nước, hiện tượng mao dẫn trong sợi gỗ, và áp suất từ rễ mạch làm đẩy nhựa cây lên cao, phân phối chất dinh dưỡng và tạo ra lá mới, mang lại sức sống cho quá trình quang hợp.
Dù hệ thống vận chuyển chất dinh dưỡng diệu kỳ đến đâu, mỗi milimet là một cuộc phiêu lưu đấu tranh với trọng lực. Càng lên cao, sự cung cấp chất dinh dưỡng trở nên hiểm trở. Ở những độ cao đỉnh điểm, quá trình quang hợp trên đỉnh cây chậm lại do sự khan hiếm nước. Thiếu nước làm chậm quá trình quang hợp, cây phải chiến đấu để hướng chất dinh dưỡng đến những ngón cây ưa thích. Đó chính là lý do tại sao chiều cao của cây bị hạn chế, thậm chí trong điều kiện phát triển lý tưởng.
Nguồn: TED-Ed
