Sự thích nghi của thực vật với môi trường khắc nghiệt Ở sa mạc nhiệt Đới

 Dọc theo hai chí tuyến Bắc – Nam và các vùng nằm sâu trong lục địa đất đai cằn cỗi, không có hơi nước từ biển thổi vào, càng vào sâu bên trong nhiệt độ càng cao, lượng mưa giảm nên số

SỰ THÍCH NGHI

CỦA THỰC VẬT VỚI MÔI TRƯỜNG

1 TỔNG QUAN VỀ SA MẠC NHIỆT ĐỚI

SA MẠC NHIỆT ĐỚI LÀ GÌ?

• Là những sa mạc nằm trong

vùng nhiệt đới nơi có khí hậu lục

địa khô

• Nóng và khô quanh năm, lượng

nước rất ít, mưa hiếm khi xảy ra

hoặc thậm chí không xảy ra

• Địa hình chủ yếu là cát, đất đai

SA MẠC NHIỆT ĐỚI LÀ GÌ?

1.1

1 TỔNG QUAN VỀ SA MẠC NHIỆT ĐỚI

SA MẠC NHIỆT ĐỚI LÀ GÌ?

Sa mạc nhiệt đới thường phân bố ở vùng nội địa hoặc ven biển

MỘT SỐ SA MẠC LỚN VÀ KHU VỰC PHÂN BỐ

1.2

MỘT SỐ SA MẠC LỚN VÀ KHU VỰC PHÂN BỐ

1.2

Sa mạc Sahara là hoang mạc lớn thứ ba thế giới (sau sa mạc châu Nam Cực và Bắc

Cực), bao phủ gần một nửa châu Phi, có diện tích khoảng 9,2 triệu km2 trải dài qua 10 quốc gia bao gồm Algeria, Chad, Ai Cập, Libya, Mali, Mauritania, Morocco, Niger, Sudan

và Tunisia Đây là hoang mạc nóng nhất thế giới

MỘT SỐ SA MẠC LỚN VÀ KHU VỰC PHÂN BỐ

1.2

Sa mạc Kalahari là một khu vực lớn chứa cát bán khô cằn đến khô cằn ở miền nam châu

Phi có diện tích khoảng 500.000 km2, chiếm 70% diện tích của Botswana và một phần của Namibia và Nam Phi

1.2

Sa mạc Ả Rập là một vùng hoang vu rộng lớn tại Tây Á trải dài từ Yemen đến vịnh Ba Tư

và từ Oman đến Jordan và Iraq Sa mạc này chiếm hầu hết bán đảo Ả Rập, có diện tích là 2,33 triệu km2 Đây là hoang mạc lớn thứ tư trên thế giới và lớn nhất tại châu Á

MỘT SỐ SA MẠC LỚN VÀ KHU VỰC PHÂN BỐ

MỘT SỐ SA MẠC LỚN VÀ KHU VỰC PHÂN BỐ

1.2

Sa mạc Atacama là một sa mạc nằm ở phía bắc Chile và một phần nhỏ ở phía nam Peru

Những địa hình ở nơi đây hoàn toàn tương phản với nhau: những ngọn đồi toàn đá, đá núi lửa và những cồn cát trải dài So với mặt biển, sa mạc này cao 3.200 m và rộng 181.300

km2

1 TỔNG QUAN VỀ SA MẠC NHIỆT ĐỚI

SA MẠC NHIỆT ĐỚI LÀ GÌ?

động từ 30°C - 40°C

 Đất khô cứng và nghèo dinh dưỡng, bao phủ bởi lớp cát dày bên trên

 Nhiệt độ quá cao khiến lượng nước trong đất bốc hơi hết nên trong đất giữ lại rất nhiều muối

ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG

1.3

1 TỔNG QUAN VỀ SA MẠC NHIỆT ĐỚI

SA MẠC NHIỆT ĐỚI LÀ GÌ?

 Các dòng biển lạnh dẫn đến hình thành một số

hoang mạc ở các vùng ven biển

 Dọc theo hai chí tuyến Bắc – Nam và các vùng

nằm sâu trong lục địa đất đai cằn cỗi, không có

hơi nước từ biển thổi vào, càng vào sâu bên

trong nhiệt độ càng cao, lượng mưa giảm nên số

lượng sa mạc, hoang mạc nhiều hơn so với ven

biển

 Tác động của con người: khai thác, tàn phá

rừng, các chất thải công nghiệp

 Biến đổi khí hậu khiến nhiệt độ Trái Đất tăng cao

NGUYÊN NHÂN HÌNH THÀNH

1.4

2 SỰ THÍCH NGHI CỦA TV VỚI ĐIỀU KIỆN MÔI

TRƯỜNG KHẮC NGHIỆT Ở SA MẠC NHIỆT ĐỚI

CÂY XƯƠNG RỒNG (CACTUS)

CÂY XƯƠNG RỒNG (CACTUS)

2.1

• Là loài thực vật mọng nước

• Có nguồn gốc từ châu Mỹ

• Tên khoa học là Cactaceae

• Một họ bao gồm khoảng 127 chi với

khoảng 1.750 loài đã biết của bộ Caryophyllales

• Được biết đến với khả năng chịu hạn và

khô, thích nghi với môi trường khô cằn như hoang mạc, sa mạc và vùng nhiệt đới

Xương rồng có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau.

2.1

 LÁ:

• Lá xương rồng biến thành gai hạn chế được

sự thoát hơi nước

• Gai xương rồng mọc lên từ các cấu trúc

chuyên biệt gọi là cụm chân gai (areoles)

• Bảo vệ thân cây khỏi những loài thú tấn công

Gai của xương rồng Ferocactus

CÂY XƯƠNG RỒNG (CACTUS)

 THÂN:

• Thường có các rãnh chạy dọc chiều dài

thân để khi mưa xuống hoặc sương đọng thì theo dòng chảy xuống đất để rễ hấp thụ

• Thường có các gân hoặc khía cho phép

cây giãn nở và co lại để hấp thụ nước nhanh sau khi mưa, sau đó giữ lại trong thời gian hạn hán kéo dài

• Trên thân có lớp sáp nhằm giữ cho nước

bên trong cây không bị bốc hơi Thân cây xương rồng Saguaro

CÂY XƯƠNG RỒNG (CACTUS)

2.1

 THÂN:

 Sử dụng cơ chế “chuyển hóa axit crassulacean”

(CAM) như một phần của quá trình quang hợp

 Quá trình thoát hơi nước diễn ra vào những giờ

ban đêm mát mẻ và ẩm ướt hơn, lượng nước mất đi sẽ giảm đáng kể

 Cây lưu trữ CO2 mà nó hấp thụ dưới dạng axit malic, giữ lại cho đến khi ánh sáng ban

ngày trở lại, và chỉ sau đó sử dụng nó trong quá trình quang hợp

 Do đó, ở loài thực vật CAM, cường độ quang hợp thấp kéo theo lượng chất hữu cơ

được tổng hợp và tích lũy ít dẫn đến sinh trưởng và phát triển của cây chậm hơn các loài thực vật C3 và C4

CÂY XƯƠNG RỒNG (CACTUS)

 RỄ:

• Hầu hết các loài xương rồng sống trên mặt

đất chỉ có rễ nhỏ, lan rộng xung quanh gốc

cây theo các khoảng cách khác nhau, gần

bề mặt chỉ ăn sâu một khoảng cách ngắn

vào đất

• Xương rồng có thể nhanh chóng hình

thành rễ mới khi mưa rơi sau hạn hán

 cho phép hấp thụ nước nhanh chóng

trong thời gian mưa ngắn hoặc mưa nhẹ. Rễ lan rộng của xương rồng

CÂY XƯƠNG RỒNG (CACTUS)

2.1

 Xương rồng Saguaro:

• Phân bố ở khu vực khô hạn tây Arizona phát

triển chỉ với tốc độ bằng một nửa so với

những cây trong và xung quanh Tucson,

Arizona

• Một số mẫu vật có thể sống hơn 150 năm.

• Rễ mọc sâu 10 – 15 cm, tuy nhiên rễ mọc ở

giữa thường cắm sâu xuống đất và có thể dài

hơn 0,6m Vì vậy chúng có khả năng hút nước

2 SỰ THÍCH NGHI CỦA TV VỚI ĐIỀU KIỆN MÔI

TRƯỜNG KHẮC NGHIỆT Ở SA MẠC NHIỆT ĐỚI

CÂY CHÀ LÀ (DATE PALM)

• Tên khoa học là Phoenix Dactylifera, thuộc họ

Cau (Arecaceae)

• Có nguồn gốc từ Bắc Phi lan dần về châu Á,

sau được trồng và phát triển rộng rãi tại Hy

Lạp và các nước thuộc châu Âu

• Tại Trung Đông, cây chà là được trồng ở ốc

đảo và sa mạc để lấy bóng mát và lấy trái làm

thức ăn

• Ngày nay, mặt hàng chà là đã phổ biến trên

khắp thế giới, chủ yếu là trái chà là nhập khẩu

Cây chà là

CÂY CHÀ LÀ (DATE PALM)

2.2

• Chà là được trồng ở những vùng khô hạn và

bán khô hạn, đặc trưng bởi mùa hè dài và nóng

• Có thể chịu được nhiệt độ cao bất thường (±

56°C) trong nhiều ngày khi được tưới nước

• Vào mùa đông, cây cũng có thể chịu được

nhiệt độ dưới 0°C

• Điểm sinh trưởng bằng không của cây là 7°C,

trên mức này, cây vẫn phát triển và đạt mức tối

ưu ở khoảng 32°C; cây sẽ tiếp tục phát triển ở

tốc độ ổn định cho đến khi nhiệt độ đạt 38°C

-Cây chà là

CÂY CHÀ LÀ (DATE PALM)

2.2

CÂY CHÀ LÀ (DATE PALM)

2.2

 RỄ:

• Rễ lan rộng, sâu, phân tầng và có khả năng chịu mặn cao

• Tất cả rễ cây chà là đều có khí quản, là cơ quan hô hấp Rễ có thể được tìm thấy cách xa

cây chà là 25m và sâu hơn 6m, nhưng 85% rễ phân bố ở vùng sâu 2m và 2m ở cả hai bên trong đất thịt pha sâu

• Rễ cây có khả năng chịu đựng tốt trong môi trường đất mặn, hệ thống rễ lọc muối, cộng

với khả năng khử muối trong nước biển, trong đất giúp cây chà là sống sót và phát triển mạnh mẽ bất chấp nhiệt độ cao và khô hạn

CÂY CHÀ LÀ (DATE PALM)

CÂY CHÀ LÀ (DATE PALM)

2.2

VÙNG III (Vùng hấp thụ)

- Tầm quan trọng vùng này phụ

thuộc vào loại hình nuôi cấy và độ

sâu của nước ngầm.

- Độ sâu từ 1,5 đến 1,8 m

- Mật độ của vùng này thấp hơn

vùng II - chỉ có khoảng 200 rễ

/m².

- Ở độ sâu nông, rất khó để phân

biệt giữa Vùng III và Vùng IV vì

cả hai loại rễ đều được tìm thấy ở đây

- Khi nước ngầm sâu, rễ của vùng

này có thể vươn tới độ sâu lớn hơn

 LÁ:

• Lá dài từ 3 - 6 m (trung bình 4 m) và có tuổi

thọ bình thường từ 3 - 7 năm

• Gân giữa lá hoặc cuống lá có hình tam giác

tương đối khi cắt ngang với hai góc bên và một góc lưng

• Ở đầu lá, có thể có một lá chét ở đầu cuối

hoặc hai lá chét tạo thành hình chữ V

• Được phủ một chất giống như sáp giúp giảm

CÂY CHÀ LÀ (DATE PALM)

2.2

 LÁ:

• Cũng như cây xương rồng, cây chà là sử

dụng cơ chế quang hợp của thực vật CAM

để tổng hợp chất hữu cơ

• Cây khi muốn hít thở carbon dioxide sẽ mở

các lỗ khí trên lá gọi là khí khổng và khi thời tiết nóng khí khổng sẽ đóng chặt lại để giữ

độ ẩm trong cây

Lá cây chà là

CÂY CHÀ LÀ (DATE PALM)

2.2

2 SỰ THÍCH NGHI CỦA TV VỚI ĐIỀU KIỆN MÔI

TRƯỜNG KHẮC NGHIỆT Ở SA MẠC NHIỆT ĐỚI

CÂY XƯƠNG RỒNG (CACTUS)

Có khả năng sinh tồn mạnh mẽ nhờ vào các đặc

điểm đặc biệt của mình, giúp nó phát triển trong

môi trường thiếu nước, nhiệt độ cao, và đất cằn

cỗi

Cây Acacia ở sa mạc Negev, Israel

CÂY KEO (ACACIA)

2.3

Một số loài Acacia nổi bật :

• Acacia tortilis (Umbrella Thorn Acacia): phổ

biến ở sa mạc Sahara và các khu vực sa mạc khác

thành bụi rậm lớn, tạo thành các khu rừng Mulga

Cây Acacia ở Zimbabwe, châu Phi

CÂY KEO (ACACIA)

2.3

• Loài Acacia như Acacia tortilis (Umbrella

Thorn) có rễ sâu lên tới 20-30 mét, giúp

cây duy trì nguồn nước ngay cả trong mùa

khô khốc liệt

CÂY KEO (ACACIA)

2.3

Hệ thống rễ lan rộng của cây Acacia

 RỄ:

Hệ thống rễ lan rộng:

• Một số loài Acacia có hệ thống rễ nông và

lan rộng, giúp cây thu thập nước nhanh

chóng khi có mưa bất chợt

• Rễ lan rộng giúp cây hút nước từ một diện

tích lớn, tối ưu hóa việc thu thập nước từ

các trận mưa nhỏ, ngắn và ít thường

xuyên trong sa mạc

• Với hệ thống rễ sâu và lan rộng, Acacia giúp bảo vệ đất, giữ chặt các hạt đất và ngăn

ngừa tình trạng xói mòn do gió ở các vùng sa mạc

• Hệ thống rễ còn giúp duy trì cấu trúc đất, ngăn chặn việc đất bị mất chất dinh dưỡng

khi có mưa lớn

 LÁ:

Kích thước lá nhỏ và hình dạng đặc biệt:

• Lá rất nhỏ, nhiều loài Acacia có lá dạng lông

chim nhỏ hoặc biến thành gai nhọn giúp giảm bề mặt tiếp xúc với ánh nắng, từ đó giảm bớt quá trình bốc hơi nước

• Tạo ra một lớp chắn ánh sáng, bảo vệ các

mô non bên trong khỏi tác động của tia UV mạnh trong sa mạc

Lá và gai của cây Acacia

 LÁ:

Lá biến thành gai:

• Một số loài như Acacia tortilis biến đổi lá

thành gai để chống lại sự tấn công của động vật ăn lá dê, lạc đà)

• Gai nhọn cũng giúp cây tránh mất nước do

thoát hơi qua lá

• Giảm bề mặt lá tiếp xúc với ánh sáng mặt

trời, từ đó hạn chế sự mất nước

Lá và gai của cây Acacia

 LÁ:

Quang hợp CAM (Crassulacean Acid

Metabolism):

• Một số loài Acacia sử dụng cơ chế quang

hợp CAM, cho phép cây chỉ mở khí khổng vào ban đêm để hấp thụ CO₂ và lưu trữ trong các tế bào lá

• Quá trình quang hợp chính được thực hiện

vào ban ngày khi khí khổng đóng kín, giúp giảm thiểu sự mất nước do thoát hơi

Lá và gai của cây Acacia

 LÁ:

Lớp sáp bảo vệ trên bề mặt lá:

• Nhiều loài có lớp sáp mỏng phủ trên bề mặt

lá, giúp ngăn chặn sự bốc hơi nước và bảo

vệ lá khỏi ánh nắng gắt

• Duy trì độ ẩm bên trong lá

• Tạo ra một lớp chắn chống lại tác động của

gió khô và nhiệt độ cao trong sa mạc

Lá và gai của cây Acacia

 THÂN CÂY:

• Thân cây Acacia thường có lớp vỏ dày màu sẫm

bảo vệ cây khỏi tác động của ánh nắng gay gắt và

nhiệt độ cao trong sa mạc

• Bề mặt xù xì làm giảm tác động của gió mạnh,

ngăn cản sự bay hơi nước

• Một số loài phát triển một lớp sáp mỏng trên thân

• Một số loài có thân cây lưu trữ nước

• Thân cây thường phân nhánh mạnh mẽ, tạo

thành một tán rộng với các cành tỏa ra xung Lớp vỏ của cây Acacia

 HẠT:

• Hạt của Acacia có vỏ cứng, có thể nằm yên trong đất nhiều năm và chỉ nảy

mầm khi điều kiện thích hợp (như sau một trận mưa lớn), giúp cây duy trì sự tồn tại qua nhiều thế hệ

Hạt cây Acacia

2 SỰ THÍCH NGHI CỦA TV VỚI ĐIỀU KIỆN MÔI

TRƯỜNG KHẮC NGHIỆT Ở SA MẠC NHIỆT ĐỚI

CÂY XƯƠNG RỒNG (CACTUS)

thu bị héo và bong ra, cuộn lăn theo gió

• Nổi tiếng vì có khả năng "nuốt chửng"

đường sá, nhà cửa, vườn tược khi vào

mùa lăn

• Chủ yếu là các loài thuộc chi Salsola và

các loài khác như Kali tragus (cây kế

Nga), thích nghi tốt với môi trường sa

mạc

Cây cỏ lăn

CÂY CỎ LĂN (TUMBLEWEED)

2.4

 RỄ:

• Hệ rễ cỏ phát triển, bao gồm rễ nông và rễ sâu

• Rễ nông thường nằm gần bề mặt đất, giúp cây hấp thụ nước và chất dinh dưỡng từ

lớp đất trên cùng Rễ sâu có khả năng mở rộng xuống dưới, cho phép cây tiếp theo

nguồn nước bổ dưỡng, đặc biệt trong những mùa khô hạn

• Có khả năng tái sinh tốt Khi được cắt giảm hoặc chịu tác động cơ học, cây có thể phục

hồi nhanh chóng thông qua các loại rễ mới, từ đó duy trì sự phát triển liên tục

• Lá dài, mảnh, chiều dài từ 5 - 20 mm và chiều

rộng từ 5 - 20 mm giúp tối đa hóa bề mặt tiếp

xúc với ánh sáng mặt trời, cần thiết cho quá

trình quang hợp

• Lá có hệ thống mạch dẫn (xylem và phloem)

phát triển, cho phép cây vận động chuyển nước,

chất dinh dưỡng và sản phẩm quang hợp một

cách hiệu quả

CÂY CỎ LĂN (TUMBLEWEED)

2.4

Lá của cây cỏ lăn

 CẤU TRÚC LÁ:

• Các lỗ khí (khí khổng) trên bề mặt lá có vai trò

quan trọng trong công việc điều chỉnh quá trình

thoát hơi nước Khi điều kiện khô hạn, cỏ lăn có

thể bịt lỗ khí để giảm thiểu lượng nước mất đi

• Khi bị cắt lá có khả năng phục hồi nhanh chóng

Cấu trúc lá giúp cây tiếp tục quang hợp và phát

triển ngay sau khi mất đi một phần lớn lá

• Cấu trúc lá có thể điều chỉnh để loại bỏ muối

Cho phép cây sống và phát triển trong các khu

CÂY CỎ LĂN (TUMBLEWEED)

2.4

 Cách thức phát tán đặc biệt:

• Khi cây khô héo và chết đi, một lớp tế bào cực nhỏ ở gốc cây được gọi là lớp cắt bỏ sẽ tạo ra

một vết đứt sạch sẽ và những cơn gió trên sa mạc sẽ dễ dàng làm cây gãy, lăn đi và phát tán hạt (điều này giải thích cho cái tên “cỏ lăn”)

Gốc cây cỏ lăn gãy ngọt khi có gió Cách cây lăn và phát tán hạt giống

CÂY CỎ LĂN (TUMBLEWEED)

2.4

 Cách thức phát tán đặc biệt:

• Hạt nằm giữa những bông hoa có gai của cây Một cây cỏ lăn có thể mang khoảng 200.000

hạt giống, khi lăn, lực nhào mạnh sẽ giúp hạt rung lên và rơi xuống mặt đất Hạt giống của cây không cần lượng nước nhiều để này mầm

• Cỏ lăn có thể sinh sản bằng hạt hoặc quả phương pháp vô tính

• Rễ sâu hoặc rễ lan rộng

• Khả năng tái sinh rễ

• Hạt nằm yên trong đất trong thời gian dài và nảy mầm khi có điều kiện thích hợp