đặc điểm Thích Nghi Của Thực Vật Thủy Sinh - 123doc

Cũng như thực vật trên cạn, thực vật thủy sinh cũng có khả năng quang hợp, cần những nguyên liệu cho quá trình quang hợp. Tuy nhiên, môi trường sống của chúng hoàn toàn khác nhau.Vậy với điều kiện “thừa nước thiếu khí” của môi trường sống, thực vật thủy sinh đã có những đặc điểm gì để thích nghi? Để trả lời câu hỏi này chúng ta hãy cùng thảo luận vần đề: “Đặc điểm thích nghi của thực vật thủy sinh”.

MỤC LỤC

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ

Trái đất của chúng ta có tổng diện tích 510 triệu km2; trong đó diện tích phần đất nổi (đại lục) là 148 triệu km2 (29%), phần đại dương là 362 triệu km2 (71%) Thực vật phân bố rộng rãi trên Trái đất, từ các lục địa đến các đại dương rộng lớn

Trong quá trình tiến hóa chung của sinh giới, các sinh vật đều có chiều hướng chuyển từ nước lên cạn Tuy nhiên, cũng có một số loài lại có những biến đổi để thích nghi trở lại môi trường nước (tất nhiên là không kể đến những sinh vật bậc thấp mang các đặc điểm còn nguyên thủy thích nghi với môi trường nước từ trước), những sinh vật này được gọi là thủy sinh vật, gồm động vật thủy sinh và thực vật thủy sinh

Ở đây chúng tôi chỉ xét đến thực vật thủy sinh Cũng như thực vật trên cạn, thực vật thủy sinh cũng có khả năng quang hợp, cần những nguyên liệu

cho quá trình quang hợp Tuy nhiên, môi trường sống của chúng hoàn toàn khác nhau

Vậy với điều kiện “thừa nước thiếu khí” của môi trường sống, thực vật thủy sinh đã có những đặc điểm gì để thích nghi? Để trả lời câu hỏi này chúng

ta hãy cùng thảo luận vần đề: “Đặc điểm thích nghi của thực vật thủy sinh”

Chú các chữ viết tắt được sử dụng trong bài:

NXB: Nhà xuất bản

TV: Thực vật

TVTS: Thực vật thủy sinh

PHẦN II: NỘI DUNG

II THỰC VẬT THỦY SINH LÀ GÌ?

Trước hết chúng ta cần hiểu “thủy sinh” là gì?

Thủy là nước Sinh có nghĩa là sống, là những cái gì sống được Thủy sinh là những sinh vật sống trong nước Cần chú ý là “sống trong nước” không có nghĩa là chìm hoàn toàn trong nước, mà là đời sống của chúng gắn liền với nước, chúng có thể là những sinh vật nổi trên mặt nước, chìm một phần cơ thể hoặc chìm hoàn toàn trong nước

Vậy thực vật thủy sinh (TVTS) là những thực vật sống trong nước, quá trình sinh trưởng và phát triển của chúng gắn liền với môi trường nước

II MÔI TRƯỜNG NƯỚC

1 Ý nghĩa của nước trong đời sống thực vật:

* Nước có một vai trò quan trọng trong đời sống thực vật Nước là thành phần không thể thiếu được của cơ thể sống chiếm từ 50 → 90% khối lượng cơ thể Có một số trường hợp nước chiếm tỷ lệ rất cao, tới 90% ở một số cây mọng nước

* Nước là nguyên liệu cho cây quang hợp tạo ra hữu cơ, chất dinh dưỡng trong cây

* Nước giúp cây duy trì sức cản của tế bào và điều hòa nền nhiệt cho cây

* Nước có vai trò quan trọng trong các quá trình nảy mầm, hô hấp, sinh trưởng và phát triển, sinh sản của thực vật

Ngoài ra, nước giữ vai trò phát tán nòi giống cho các thực vật và nước cũng là môi trường sống của nhiều loài thực vật

2 Những đặc điểm cơ bản của môi trường nước và sự thích nghi của sinh vật

Độ đậm đặc của môi trường nước:

Nước có độ đậm đặc lớn hơn không khí nhiều nên có tác dụng nâng đỡ cho cơ thể sống Sinh vật sống trong nước có các đặc điểm thích nghi:

* Tăng cường bề mặt tiếp xúc của

cơ thể với nước như cơ thể có dạng dep,

kéo dài, hình thành nhiều mấu và tơ gai Nhiều loài thực vật thủy sinh có kích thước lớn như cây nong tằm sống trong môi trường ao hồ vùng Amozon có lá nỗi trên mặt nước đường kính 1 – 1,2 m, thành cao 30 –40 cm, như một cái nong, nặng 35 – 50 kg Hình 1: Cây nong tằm

* Nhờ nước nâng đỡ tốt mà nhiều loài thực vật bậc thấp chưa có thân, lá thật, chưa có mạch như các loài tảo nâu, ở biển vẫn có kích thước lớn như tảo thảm

ở vùng biển Thái Bình Dương có thể dài tới trăm mét, nặng 40 -60 kg

Hình 2: Tảo thảm (Macrocystis pyrifera)

* Cơ thể thực vật sống trong nước giảm tỉ trọng cơ thể bằng cách ích lũy lipit hoặc có các túi hơi Ví dụ như các loài bèo…

* Những thực vật sống trong nước có mô cơ kém phát triển Các yếu tố

cơ trong thân cây tập trung ở phần trung tâm với nhiều tế bào đã phân nhánh có tác dụng nâng đỡ và tạo nhiều khoảng trống chứa khí

Lượng oxi trong nước

* Hệ số khuếch tán trọng nước nhỏ hơn không khí khoảng 320000 lần, thường thì hàm lượng của chúng không quá 20ml/ 1 lít nước và ít hơn không khí 21 lần Vì vậy vấn đề hô hấp của thực vật trong nước tương đối phức tạp

* Lượng oxi xâm nhập vào nước chủ yếu nhờ hoạt động quang hợp của thực vật thủy sinh và do khuếch tán từ lớp khí bề mặt Do đó lớp nước trên mặt nhiều khí O2 hơn lớp nước sâu

* Sinh vật trong nước (trong đó có TVTS) hấp thụ oxi qua bề mặt cơ thể Thực vật sống chìm trong nước, trên cơ thể không có lỗ khí, không khí hòa tan thấm qua bề mặt cơ thể Lá cây nổi trên mặt nước như lá súng chỉ có mặt lá

phía trên tiếp xúc với không khí có lỗ khí, còn mặt dưới tiếp xúc với nước không có Thực vật sống chìm trong cơ thể có nhiều khoảng trống chứa khí

* Một số loài có cấu tạo đặc biệt để thích nghi Ví dụ loài sen chúng sống trong bùn, một môi trường rất yếm khí, hô hấp tự nhiên gặp khó khăn, nhưng trong ngó sen lại có rất nhiều lỗ to nhỏ khác nhau Những lỗ này ăn thông với các lỗ trên cuống lá, đồng thời trong lá lại có nhiều khoang rỗng ăn thông với khí khổng của lá Vì vậy ngó sen tuy nằm sâu trong bùn nhưng vẫn sống bình thường nhờ tự do thở qua mặt lá

Độ mặn của nước

* Lượng muối hòa tan trong nước khác nhau giữa các vùng Nức biển có độ mặn 350/00, chủ yếu là muối NaCl Vùng cửa sông ven biển nơi giao tiếp giữa hai nguồn nước mặn của biển và nuocs ngọt từ thượng nguồn nên nước có độ mặn thấp, gọi là vùng nước lợ Vùng này có độ mặn thay đổi theo chế độ thủy triều và theo mùa, về mùa mưa độ mặn nước thay đổi từ 0,5 đến 100/00 (NaCl), nhưng mùa khô lên đến 25-350/00 (NaCl)

* Độ mặn của nước là nhân tố rất quan trọng ảnh hưởng đến sự phân bố và mức độ đa dạng của các loài thủy sinh

* Đối với thực vật trên cạn, việc giữ nước cho cơ thể trong điều kiện thiếu nước là rất quan trọng Đối với thực vật ở nước, làm thế nào để giữ một lượng nước trong cơ thể lúc môi trường ngoài thừa nước cũng không kém phần quan trọng Vì lượng nước thừa trong tế bào sẽ làm thay đổi áp suất thẩm thấu

và hủy hoại các chức năng sống chủ yếu của cơ thể Phần lớn các thực vật ở nước có áp suất thẩm thấu phụ thuộc vào nồng độ muối của môi trường nước

xung quanh Để giữ cân bằng nồng độ muối và giữ được lượng nước cần thiết cho cơ thể chúng phải có những cấu tạo đặc trưng

* Khí khổng thường mở hầu hết thời gian do lượng nước quá thừa thải không nên không cần được giữ lại trong cây, số lượng khí khổng thường gia tăng ở hai bên lá

Ánh sáng ở trong nước

* Năng lượng ánh sáng trong nước yếu hơn trong không khí do một phân ánh sáng khi chiếu vào mặt nước bị phản xạ lạ koong khí Do đó, trong nước ngày ngắn hơn trên cạn

* Ánh sáng phân bố trong nước với những mức độ khác nhau về cường

độ và tính chất

* Những tia sóng có độ dài bước sóng khác nhau nên được nước hấp thụ không đều nhau, dẫn đến màu sắc lá ở trong nước thường phân hóa theo loài, có loài có màu đỏ, màu tía, màu lục,…

Hình 3: Màu sắc lá khác nhau của các loài TVTS

a: Alternanthera reineckii 'rosaefolia' b: Ammannia gracilis

* Sự phân bố không đều của các tia sáng là nguyên nhân gây ra sự phân

bố khác nhau theo chiều sâu của các loài thực vật ở nước Ví dụ : Phần lớn các cây hạt kín, các loài tảo lục phân bố rất nông vì chúng hấp thụ tia đỏ Còn tảo nâu và tảo đỏ phân bố sâu hơn nhờ có sắc tố phụ mà chúng hấp thu được những tia yếu thấm xuống sâu

* Ánh sáng trong nước yếu là nguyên nhân của sự thiếu phân hóa hay là phân hóa yếu các đặc điểm giải phẫu của lá chìm trong nước Lá thường không

có mô giậu hoặc mô giậu chỉ có một lớp tế bào rất ngắn Diệp lục phân bố ở trong tất cả các tế bào biểu bì ở cả hai mặt của lá, nhờ đó mà chúng sử dụng rất tốt lượng ánh sáng yếu để quang hợp Ví dụ: rong mái chèo

Chế độ nhiệt trong nước

* Chế độ nhiệt ở trong nước thường không có những thay đổi lớn Biên độ dao động nhiệt độ trong các lớp nước trên cùng của đại dương không quá 10-150C, ở các vực nước nội địa dưới 30oC Càng xuống sâu nhiệt độ nước càng ổn định

* Sống trong môi trường có chế độ nhiệt tương đối ổn định nên các loài thực vật ở nước có chế độ nhiệt hẹp hơn các thực vật ở trên cạn Các loài chịu nhiệt rộng thường gặp ở các khu vực nước nhỏ nội địa hoặc các vùng triều ở nhiệt độ cao, nơi có giao động nhiệt theo mùa, ngày và đêm khá lớn

* Nhiệt độ ít thay đổi và thấp là môi trường ưu thế cho sự sinh trưởng của cây ở nước Hình thức phổ biến là nảy chồi như ở Bèo Tấm, Bèo Cái, rong mái chèo

Quá trình sinh sản hữu tính một số loài bị kìm hãm, phôi thường bị teo

III ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI CỦA CÁC NHÓM THỰC VẬT THỦY SINH

Sống trong môi trường nước, thực vật có những đặc diểm thích nghi rõ nét về cả hình thái và giải phẫu

Sự thích nghi của rễ: Trong lớp vỏ rễ cây thuỷ sinh đều có những

khoang rỗng tương đối lớn giữa các tế bào, thông với nhau thành một hệ thống dẫn khí Đặc biệt, biểu bì rễ cây là một lớp màng mỏng mờ đục, cho phép lượng ôxy ít ỏi hoà tan trong nước thấm qua (thẩm thấu), vào trong rễ Theo các khoang rỗng giữa các tế bào, ôxy được phân tán đi khắp rễ, cung cấp đầy

đủ dưỡng khí cho bộ phận này hô hấp

Ngoài ra, để thích nghi với môi trường nước, một số thực vật thuỷ sinh còn có cấu tạo đặc biệt Ví dụ củ ấu, rễ của nó cũng mọc trong bùn, nhưng cuống lá phình to, hình thành rất nhiều túi khí, chứa đủ khí để cho rễ thở Hay như bèo ong, dưới lá có rất nhiều rễ củ Kỳ thực không phải rễ thật mà là biến dạng của lá, đảm nhiệm tác dụng của rễ

Sự thích nghi của thân: Lớp biểu bì của thân TVTS cũng có tác dụng

như rễ Thân cây thủy sinh chìm, trên biểu bì có lớp cutin mỏng, khí có thể được trao đổi trực tiếp, tế bào biểu bì chứa nhiều lục lạp và quang hợp được Ở các loài cỏ sống trong nước mô dẫn truyền rất tiêu giảm và mô gỗ không có mộc tố, do vậy trong cấu tạo của thân phần vỏ thường dày hơn phần trung trụ Các loài Sen, Súng, các bọng được thành lập để chứa khí Ở Bèo cám thân chỉ

là một phiến dẹp màu lục, không có lá, rễ kém phát triển Thân của Bèo phấn chỉ là một khối hình trứng rất nhỏ và không có rễ

Sự thích nghi của lá: Những lá nổi trên mặt nước có cấu tạo hai mặt lá

khác nhau, mặt trên thường có màu xanh lục, có nhiều lỗ khí, còn mặt dưới của lá không có lỗ khí và thường có máu nâu hoặc sẫm Các lá nằm trong nước dài, phiến hẹp, uốn theo làn nước hoặc có dạng sợi, tua,…

Hình 4: Một số dạng lá của TVTS TVTS được chia làm 3 nhóm:

1 Thực vật ngoi lên mặt nước

* Đó là những loài thực vật mà cơ thể có rễ mọc trong bùn đáy và một phần cơ thể vươn lên khỏi mặt nước

* Chúng có số lượng lỗ khí nhiều hơn so với cây ở cạn Cây ở cạn thường có khoảng 100-300 lỗ khí/1mm2 thì ở thực vật ngoi trên mặt nước chỉ riêng mặt trên của lá đã có 400 – 600 lỗ khí trên diên tích tương tự Ngoài ra chúng là những cây ưa sáng vì vậy mà có lá to để tăng cường diện tích tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, còn các cơ quan sinh dưỡng ở trên mặt nước thì mang đặc tính của cây ưa ẩm

* Rễ của cây sống ngoi trên mặt nước phát triển yếu có tác dụng giữ thăng bằng cho cây không có lông hút và chóp rễ chống rời khỏi rễ ( bèo Nhật Bản, bèo Tấm)

* Các loài này thường có mô khí phát triển cũng như nhiều khoảng gian bào lớn, ở một số loài chiếm tới 70% thể tích của cây Nhờ vậy, không khí thu nhận được ở những phần trên có thể chuyển xuống đến rễ

* Các loài thực vật ngoi trên mặt nước như Cyperus pinosus,

Limnophyla heterophylla.

Hình 5: Aubias barteri Var.nana Hình 6: Aubias barteri Var.nana “marble”

2 Thực vật có lá nổi trên mặt nước

Đó là những loài thực vật có rễ chìm trong bùn và có lá trải nổi trên mặt nước

* Chúng có một số cấu tạo thích nghi riêng như ở Trang hay rau mác, trong biểu bì của lá và cuống lá có các tế bào đặc biệt gọi là “chân nước”, có hình dạng khác tế bào biểu bì và vách dễ thấm nước hơn Trong biểu bì dưới của lá nổi của các cây trong hồ như sen, súng có tế bào tròn “ giác mút” (Haustorium), ngoài ra chúng còn có các bọng được thành lập để chứa khí

* Trong thân và lá có các tế bào đá phân nhánh, nhất là các phần ở phía trên như lá bèo nhật bản, lá trang làm nhiệm vụ nâng đỡ Ngoài ra trong thân thường có mô khí phát triển cũng như nhiều khoảng gian bào lớn, ở một số loài chúng chiếm đến 70% thể tích của cây Nhờ vậy koong khí thu nhận ở những phần trên mặt nước có thể chuyển xuống đến rể như ở sen, súng…

* Lá cây nổi trên mặt có lượng lỗ khí khác nhau (mặt trên của lá có rất nhiều lỗ khí còn mặt dưới thì không có), màu sắc cũng khác nhau (mặt trên thường có màu xanh lục, mặt dưới có màu nâu hoặc màu sẫm)

* Nhờ sự nâng đỡ trong môi trường nước mà nhiều loài ở nước có kích thước lớn như tảo thảm, một loài tảo nâu ở Thái Bình Dương có thể dài đến vài trăm mét, nặng 40 – 60kg hoặc như

cây nong tằm, sống ở ao hồ Amazon vùng

Nam Mỹ có lá hình tròn nổi trên mặt nước

đường kính 1,3m trông như chiếc thuyền

nặng 35 – 50kg, có thể chịu trọng lượng

của một đứa trẻ 6 tuổi

Hình 7: Nymphoides cristata

* Những cây vừa có lá nổi vừa có lá chìm trong nước thì kích thước lá

chìm thường bé Ví dụ: cây rau mác có lá trong nước dài 40 – 250 cm, rộng 4 –

32cm trong khi lá vươn lên trên mặt nước dài 3,5 – 8,2 cm, rộng 2,4 cm

* Một số loài thực vật có lá nỗi trên mặt nước như Nymphoides cristata,

potamogeton cristatus.

3 Thực vật chìm trong nước

* Như các loài Hydrilla verticilata, Halophylla beccari cơ thể thích nghi

với lối sống chìm nên thường có lá hình kim, hình dải hoặc là phân thùy mảnh, thường phân bố ở độ sâu tử 0,2 – 3,3m

* Một số loài có lá rất dài, phiến hẹp như rong móc chèo, sự thu hẹp của phiến lá có tác dụng tránh bớt lực dòng chảy

* Cây sống chìm có thân dài, mảnh, lá mỏng nhu các loài thuộc chi rong liễu, hoặc chi thùy nhiều sợi

* Mô cơ phát triển yếu vì cơ thể thực vật được nâng đỡ trong môi trường nước Các yếu tố cơ học tập trung ở phần trung tâm vì vậy chịu được sự uốn lượn của dòng chảy

Hình 8: Aponogeton madagascariensis Hình 9: Hydrilla verticillata

* Các lá ngập có mô dậu phân hóa yếu hoặc không phân hóa do ánh sánh yếu, vì vậy ở nhiều loài lá có độ dày kém Đặc biệt trong tế bào biểu bì có diệp lục để tranh thủ quang hợp trong điều kiện ánh sánh yếu Ví dụ ở rong mái chèo và ngoài ra, một số loài còn có các sắc tố phụ đặc biệt khác để có thể hấp thụ những tia sáng yếu ớt chiếu xuống sâu như các tia vàng, lục, tia hồng

ngoại… vì vậy chúng có độ sâu khoảng 100m

IV CÁC NHÓM THỰC VẬT THỦY SINH TẠI VIỆT NAM VÀ VAI TRÒ CỦA CHÚNG

Việt Nam có đường bờ biển dài 3.260 km và vùng đặc quyền kinh tế rộng trên 1 triệu km2 với nguồn tài nguyên sinh vật biển khá phong phú Các thuỷ vực nước ngọt nội địa Việt nam rất đa dạng về hệ thực vật bao gồm