Nếu bạn đã từng nhổ một củ cà rốt ra khỏi đất hoặc thay chậu cho một cây cảnh, bạn hẳn đã thấy chúng: rối rắm, như sợi chỉ, đôi khi dày, đôi khi xù xì. Nhưng những rễ cây mà bạn kéo lên không chỉ đơn thuần là những chiếc neo.
Chúng là những nhà thám hiểm tinh vi, công cụ sinh tồn và đường ống dinh dưỡng. Cây cối có thể trông tĩnh tại, nhưng bên dưới bề mặt, rễ của chúng luôn chuyển động - tìm kiếm, cảm nhận và thích nghi.
Vậy rễ cây thực sự thu thập nước và chất dinh dưỡng từ lòng đất như thế nào? Và tại sao các loại rễ khác nhau lại phát triển theo những cách khác nhau?
Hãy cùng tìm hiểu sâu hơn theo nghĩa đen nhé.
Chức năng của rễ: Không chỉ là giữ cây
Đúng vậy, rễ giúp neo cây vào lòng đất. Nhưng nhiệm vụ phức tạp hơn của chúng là tìm kiếm, hấp thụ và vận chuyển nước cùng các chất dinh dưỡng hòa tan đến các bộ phận còn lại của cây. Đây không phải là một quá trình thụ động. Rễ tham gia tích cực vào sự sống còn của cây - phản ứng với độ ẩm, cấu trúc đất, rễ gần đó và thậm chí cả vi khuẩn.
Ở cấp độ vi mô, rễ được trang bị lông rễ - những phần mở rộng nhỏ như ngón tay giúp tăng đáng kể diện tích bề mặt và giúp hút nước từ các lỗ rỗng trong đất thông qua một quá trình gọi là thẩm thấu. Nước di chuyển từ những vùng có nồng độ cao hơn trong đất đến những vùng có nồng độ thấp hơn bên trong tế bào rễ.
Sau đó, thông qua hoạt động mao dẫn và hệ thống áp suất bên trong của cây, nước này được kéo lên cao - đôi khi lên đến vài mét - về phía lá, nơi diễn ra quá trình quang hợp.
Mặt khác, chất dinh dưỡng đi vào rễ thông qua vận chuyển chủ động, đòi hỏi năng lượng từ cây để đưa các khoáng chất thiết yếu như nitơ, phốt pho và kali vào hệ thống của nó.
Hệ thống rễ khác nhau, chiến lược khác nhau
Không phải tất cả rễ đều được cấu tạo giống nhau. Tùy thuộc vào loài thực vật và môi trường, rễ phát triển khác nhau để tối đa hóa khả năng tiếp cận nước và chất dinh dưỡng. Dưới đây là ba loại hệ thống rễ chính và cách mỗi loại thực hiện một chức năng khác nhau:
1. Hệ thống rễ cọc:
Phổ biến ở cà rốt, bồ công anh và sồi. Hệ thống này có một rễ trung tâm dày, mọc sâu vào đất. Nó lý tưởng để tiếp cận nguồn nước ngầm dự trữ trong thời kỳ hạn hán. Rễ cọc cũng có thể dự trữ chất dinh dưỡng, đó là lý do tại sao cà rốt và củ cải đường có thể ăn được - chúng chứa đầy đường dự trữ.
2. Hệ thống rễ xơ:
Cỏ, lúa mì và hầu hết các loài thực vật có hoa đều có rễ xơ. Đây là những rễ mảnh, giống như sợi lông, tạo thành một mạng lưới dày đặc gần bề mặt đất. Mặc dù chúng không ăn sâu như rễ cọc, nhưng chúng rất tốt trong việc giữ đất lại với nhau và nhanh chóng hấp thụ nước mưa và chất dinh dưỡng từ bề mặt.
3. Rễ bất định:
Những rễ này mọc từ những vị trí bất thường—như thân hoặc lá. Bạn sẽ thấy chúng trên ngô, hoa lan hoặc cây thường xuân. Chúng giúp ổn định cây và trong một số trường hợp thậm chí còn hấp thụ nước trực tiếp từ không khí trong môi trường ẩm ướt.
Mỗi loại hệ thống rễ phản ánh một chiến lược sinh tồn thích nghi với các loại đất, độ ẩm và khả năng hấp thụ dinh dưỡng khác nhau.
Cách rễ cảm nhận và định hướng dưới lòng đất
Rễ không mọc ngẫu nhiên. Chúng "biết" phải đi đâu. Đầu rễ đang phát triển, được gọi là chóp rễ, hoạt động như một trạm cảm biến. Nó phát hiện:
• Trọng lực (hướng trọng lực):
Rễ mọc hướng xuống dưới.
• Độ ẩm (hướng nước):
Rễ mọc hướng về nguồn nước.
• Nồng độ dinh dưỡng (hướng hóa học):
Rễ mọc ở nơi có nồng độ nitơ hoặc phốt pho cao hơn.
• Rào cản: Nếu rễ cây chạm vào đá hoặc một vùng đất khô cằn, chúng sẽ quay lại và phát triển xung quanh đó.
Điều thực sự thú vị là rễ cây có thể "tạm dừng" sự phát triển trong điều kiện bất lợi và tiếp tục phát triển khi độ ẩm hoặc mức dinh dưỡng tốt hơn được phát hiện. Bằng cách này, rễ cây liên tục điều chỉnh để tối đa hóa cơ hội phát triển mạnh mẽ của cây.
Vai trò của nấm: Một mối quan hệ cộng sinh tiềm ẩn
Cây trồng không làm điều này một mình. Hầu hết các hệ thống rễ hình thành mối quan hệ cộng sinh với nấm đất trong một mối quan hệ gọi là mycorrhizae. Những loại nấm này bao quanh hoặc thậm chí xâm nhập vào các tế bào rễ và giúp cây vươn xa hơn vào sâu trong đất - vượt xa nơi mà đầu rễ có thể tự vươn tới.
Đổi lại các chất dinh dưỡng như phốt pho và khoáng chất vi lượng, nấm nhận được đường do cây sản xuất. Sự cộng sinh này rất cần thiết đến nỗi nhiều cây sẽ không thể phát triển tốt - hoặc không thể phát triển được - nếu không có nó.
Theo một nghiên cứu năm 2017 được công bố trên tạp chí Nature, hơn 90% tất cả các loài thực vật đều phụ thuộc vào nấm rễ cộng sinh tại một thời điểm nào đó trong vòng đời của chúng. Trong đất nghèo dinh dưỡng, mối quan hệ này có thể quyết định sự sống còn của cây.
Nước di chuyển lên trên như thế nào: Chống lại trọng lực
Sau khi nước thấm vào rễ, làm thế nào nước đến được lá ở ngọn?
1. Cơ chế mao dẫn: Các phân tử nước bám vào thành mạch gỗ của cây (ống vận chuyển nước).
2. Lực kết dính: Các phân tử nước cũng bám vào nhau, tạo thành một cột nước liên tục.
3. Lực hút thoát hơi nước: Khi nước bốc hơi từ bề mặt lá (qua khí khổng), nó kéo thêm nước từ bên dưới lên—giống như hút chất lỏng qua ống hút.
Quá trình này cực kỳ hiệu quả. Ở những cây cao như cây gỗ đỏ, nước có thể di chuyển hơn 90 mét mà không cần bất kỳ bơm cơ học nào—chỉ cần vật lý và sinh học kết hợp với nhau.
Tại sao điều này quan trọng đối với khu vườn của bạn (hoặc thực phẩm của bạn)
Hiểu về rễ cây không chỉ là thực vật học—mà còn có tác động thực tế:
1. Vấn đề tưới quá nhiều nước: Biết rằng rễ cây cũng cần oxy giúp tránh làm chết cây trồng trong nhà do quá nhiều nước.
2. Hiệu quả cây trồng: Nông dân thường chọn cây trồng dựa trên cấu trúc rễ—rễ sâu thích hợp cho khí hậu khô hạn, rễ xơ để kiểm soát xói mòn.
3. Sức khỏe đất: Rễ cây khỏe mạnh cải thiện cấu trúc đất, hỗ trợ sự sống của vi sinh vật và lưu trữ carbon, đóng vai trò quan trọng trong cân bằng khí hậu.
Vì vậy, lần tới khi bạn làm vườn hoặc chỉ đơn giản là nhìn vào một cái cây, hãy nhớ rằng—những gì bạn thấy trên mặt đất chỉ nói lên một nửa câu chuyện.
Giờ bạn đã biết những gì nằm dưới lòng đất
Rễ cây không chỉ là những chiếc neo cứng cáp. Chúng là hệ thống thông minh, nhạy cảm và có khả năng thích nghi đáng ngạc nhiên, hoạt động không ngừng nghỉ để giữ cho cây sống và phát triển. Dù mọc sâu trong lòng đất hay lan rộng trên lớp đất mặt, rễ cây vẫn là những kiến trúc sư thầm lặng của sự sống trên cạn.
Bạn đã bao giờ thử trồng cây từ hạt chưa? Lần tới, hãy thử nhìn vào rễ cây. Chúng cho bạn biết điều gì về cách cây sinh trưởng? Biết đâu bạn sẽ bắt đầu nhìn nhận đất theo một cách hoàn toàn mới.
