Trao đổi nước và các chất dinh dưỡng ở sinh vật là một quá trình rất quan trọng để duy trì sự sống và sự phát triển của chúng. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình này, có thể chia thành các nhóm chính như sau:

• Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ trao đổi nước và các chất dinh dưỡng. Nhiệt độ cao làm tăng tốc độ bay hơi nước và làm thay đổi khả năng hòa tan của các chất dinh dưỡng trong nước.
• Độ ẩm: Môi trường có độ ẩm cao sẽ giúp sinh vật giảm mất nước, ngược lại, trong môi trường khô hạn, sinh vật phải có cơ chế tiết kiệm nước để tránh mất nước quá mức.
• Áp suất: Áp suất môi trường, đặc biệt là áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng đến khả năng hấp thu nước và các chất dinh dưỡng của tế bào sinh vật, đặc biệt là ở động vật và thực vật sống dưới nước.
• Nồng độ các chất trong môi trường: Môi trường xung quanh sinh vật có thể ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất. Ví dụ, nếu môi trường có nồng độ cao các ion Na+, K+, Ca2+, v.v., sẽ ảnh hưởng đến quá trình thẩm thấu và trao đổi các chất dinh dưỡng qua màng tế bào.

• Màng tế bào: Màng tế bào đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát quá trình trao đổi nước và các chất dinh dưỡng. Tính thấm của màng tế bào đối với nước và các ion ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình này. Các kênh ion, protein vận chuyển và các cơ chế như thẩm thấu, khuếch tán dễ dàng hay chủ động giúp chuyển các chất vào trong và ra khỏi tế bào.
• Mạch dẫn (ở thực vật): Trong thực vật, hệ thống mạch dẫn gồm mạch gỗ (xylem) và mạch rây (phloem) có vai trò vận chuyển nước, muối khoáng và các chất dinh dưỡng từ đất lên các bộ phận khác của cây.
• Hệ tuần hoàn (ở động vật): Hệ tuần hoàn có vai trò vận chuyển các chất dinh dưỡng, oxy, và nước đến các tế bào. Chức năng của tim, mạch máu, và máu sẽ quyết định tốc độ và hiệu quả của quá trình trao đổi này.

• Thẩm thấu và khuếch tán: Các quá trình này giúp nước và các chất dinh dưỡng di chuyển qua màng tế bào theo gradient nồng độ, giúp duy trì sự cân bằng nước và chất trong cơ thể sinh vật.
• Vận chuyển chủ động: Một số chất dinh dưỡng (như glucose, các ion khoáng) cần được vận chuyển chủ động qua màng tế bào, đòi hỏi năng lượng từ ATP.
• Quá trình hô hấp: Trong hô hấp, sinh vật cần oxy để tạo ra năng lượng và sản sinh CO2. Quá trình này cũng ảnh hưởng đến sự trao đổi các chất dinh dưỡng và nước.
• Quá trình hấp thu và bài tiết: Các cơ chế hấp thu (ở ruột non, ở rễ thực vật) và bài tiết (qua thận, qua tĩnh mạch) giúp cân bằng các chất cần thiết cho cơ thể.

• Hệ thống nội tiết: Hormones như ADH (hormone chống bài tiết nước), aldosterone, insulin, và các yếu tố sinh học khác có thể điều chỉnh quá trình trao đổi nước và chất dinh dưỡng.
• Cơ chế phản hồi: Sinh vật có các cơ chế phản hồi để duy trì sự ổn định môi trường bên trong, ví dụ như điều hòa thẩm thấu nước trong các tế bào để không bị mất nước hoặc bị thừa nước.

• Các đặc điểm di truyền: Các gene quy định tính thấm của màng tế bào, khả năng hấp thụ nước và chất dinh dưỡng có thể khác nhau ở mỗi loài sinh vật. Những sinh vật có khả năng sống trong môi trường khắc nghiệt (như sa mạc hoặc đại dương sâu) thường phát triển những cơ chế đặc biệt để điều chỉnh sự trao đổi nước và chất dinh dưỡng.

• Chế độ ăn uống: Loại thức ăn mà sinh vật tiêu thụ có ảnh hưởng lớn đến nhu cầu chất dinh dưỡng. Ví dụ, các động vật ăn thịt sẽ cần nguồn protein và axit amin nhiều hơn, trong khi động vật ăn thực vật sẽ cần khoáng chất và vitamin từ thực vật.
• Hoạt động sống: Mức độ hoạt động của sinh vật ảnh hưởng đến tốc độ trao đổi chất. Những sinh vật vận động nhiều hoặc có tốc độ trao đổi chất cao (như động vật đang phát triển) cần lượng nước và chất dinh dưỡng lớn hơn.

• Bệnh tật và stress: Các bệnh lý hoặc tình trạng stress (như thiếu oxy, thiếu nước, hay bị nhiễm trùng) có thể làm giảm khả năng trao đổi chất của sinh vật. Các yếu tố này có thể làm giảm sự hấp thu hoặc tăng cường bài tiết các chất, dẫn đến mất cân bằng nước và chất dinh dưỡng.

• Quan hệ cộng sinh: Một số loài sinh vật có thể trao đổi chất dinh dưỡng thông qua các mối quan hệ cộng sinh (ví dụ, vi khuẩn có lợi trong dạ dày của động vật ăn cỏ, cây cối có thể nhận chất dinh dưỡng từ nấm mycorrhiza).
• Cạnh tranh và đối kháng: Sự cạnh tranh giữa các loài sinh vật cũng có thể ảnh hưởng đến việc tiếp cận và hấp thu các chất dinh dưỡng, ví dụ, các loài cây trong một khu rừng có thể tranh giành nước và khoáng chất trong đất.

Tóm lại, quá trình trao đổi nước và chất dinh dưỡng ở sinh vật chịu sự ảnh hưởng của nhiều yếu tố từ môi trường, cấu trúc cơ thể, các quá trình sinh lý nội tại, cho đến các yếu tố di truyền và sự tương tác sinh thái.

Các yếu tố ảnh hưởng đến trao đổi nước và các chất dinh dưỡng ở thực vật:

- Độ ẩm: Độ ẩm của đất thích hợp sẽ tăng cường khả năng hấp thụ nước và các chất dinh dưỡng của cây.

- Hàm lượng khí O2 trong đất: Đất tơi xốp, thoáng khí sẽ giúp rễ hoạt động tốt tạo thuận lợi cho quá trình hút nước và chất dinh dưỡng của cây.

- Ánh sáng: Ánh sáng chủ yếu ảnh hưởng đến quá trình thoát hơi nước ở lá – động lực đầu trên của quá trình vận chuyển nước và muối khoáng với vai trò là tác nhân gây mở khí khổng.

- Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng đến sự hấp thụ nước ở rễ, vận chuyển nước trong thân và thoát hơi nước ở lá.

- Độ ẩm không khí: Độ ẩm không khí liên quan chặt chẽ đến quá trình thoát hơi nước ở lá, độ ẩm không khí càng thấp thì thoát hơi nước càng mạnh.