Bài thuyết trình Sự thích nghi của các nhóm thực vật bậc thấp trong môi trường nước. Sự tiến hóa của thực vật từ nước lên cạn Sự thích nghi của thực vật tảo

Sự thích nghi của các nhóm Thực vật bậc thấp trong môi trường nước.Sự tiến hóa của Thực vật từ nước lên cạn Seminar:... - Hình thức sinh sản hữu tính phổ biến và có thể có sự xen kẽ thế

Sự thích nghi của các nhóm Thực vật bậc thấp trong môi trường nước.

Sự tiến hóa của Thực vật

từ nước lên cạn

Seminar:

Để hiểu hơn vấn đề này tôi chọn đề tài “Sự

thích nghi của thực vật Tảo”

Tảo có những đặc điểm giống với thực vật như:

- Tế bào của chúng được bao bọc bởi vách tế bào tách biệt và nằm ngoài màng tế bào.

- Chất tế bào của chúng thường có chứa 1 hoặc nhiều không bào lớn.

- Chúng có sắc tố quang hợp chứa trong các bào quan đặc biệt gọi là lạp thể mà lục lạp là dạng phổ biến nhất.

- Hình thức sinh sản hữu tính phổ biến và có thể

có sự xen kẽ thế hệ giữa các cá thể đơn bội và lưỡng bội trong chu trình sống

Tuy về cấu tạo, hình dạng, kích thước và màu sắc của các loài tảo rất khác nhau nhưng chúng có những đặc điểm chung:

- Cơ thể dạng tản

- Tế bào có diệp lục nên có khả năng tự dưỡng

- Nhóm Tảo có màu lục: Ngành Chlorophyta (Tảo lục), ngành Charophyta (Tảo vòng), ngành Euglenophyta (Tảo mắt).

- Nhóm Tảo có màu từ vàng đến nâu đậm: Ngành Bacillariophyta (Tảo silic), ngành Pyrrophyta (Tảo giáp), ngành Phaeophyta (Tảo nâu), ngành

Chrysophyta (tảo ánh vàng), ngành Xanthophyta (tảo vàng lục).

- Nhóm Tảo đỏ: Ngành Rhodophyta

Tảo đỏ:

Characiopsis (Tảo vàng lục) Chromulina (Tảo ánh vàng)

Tảo màu:

Cyclotella (Tảo silic)

A : Cosmarium B : Cell wall of Cosmarium

C : Cosmaruium in the stage ofdivision

III Đặc điểm của môi trường nước.

1.Lượng oxi trong nước.

Hệ số khuếch tán oxi trong nước nhỏ hơn trong không khí khoảng 230 nghìn lần, thường hàm lượng chúng không quá 10ml/l nước, ít hơn trong không khí 21 lần.

Oxy trong nước chủ yếu từ hoạt động quang hợp của tảo và do khuếch tán từ không khí Do vậy lớp nước trên giàu O2 hơn lớp nước dưới Nồng độ O2 trong nước giảm khi nhiệt độ và nồng độ muối tăng lên Ở những lớp nước tương đối sâu có các vi khuẩn

và động vật sử dụng O2 nhiều nên ở đáy có thể thiếu O2.

da trời, và sâu nhất là xanh tím.

Sự phân bố không đồng đều của các tia sáng là nguyên nhân gây ra sự phân bố khác nhau theo chiều sâu của các loại thực vật, trong đó có tảo.

4 Chế độ nhiệt trong nước.

Trong nước có chế độ nhiệt ít thay đổi hơn so với trên cạn Biên độ dao động nhiệt ở lớp nước trên cùng của đại dương không quá 10- 15 oC Ở khu vực nước nội địa nhỏ hơn 30 oC, ở các nước sâu nhiệt độ

ổn định hơn Từ đó ta thấy được các sinh vật thủy trong nước có biên độ chịu nhiệt hẹp hơn các sinh vật trên cạn.

*Với những đặc điểm trên thì môi trường nước có những thuận lợi và khó khăn nhất định cho những sinh vật sống trong đó.

Trong nước có chế độ nhiệt ổn định và thấp thuận lợi cho các quá trình sinh trưởng và phát triển.

Nước là môi trường thuận lợi cho việc phát tán bào

tử và giao tử.

Nước là nguyên liệu cho quá trình quang hợp.

Không chịu lực đẩy của gió và áp lực của trọng lực (nhờ lực đẩy acsimet)

IV Sự thích nghi của thực vật tảo

1.Thích nghi về hình thái và cấu tạo cơ thể.

1.1 Sự thích nghi về hình thái.

Hình thái của tảo rất đa dạng, từ dạng rất đơn giản như đơn bào tới các dạng rất phức tạp như ở Tảo

vòng Có thể chia thành 8 kiểu hình thái như sau:

1) Kiểu Monad: Tảo đơn bào, sống đơn độc hay

thành tập đoàn, chuyển động nhờ lông roi

2) Kiểu Pamella: Tảo đơn bào, không có lông roi,

cùng sống chung trong bọc chất keo thành tập đoàn dạng khối có hình dạng nhất định hoặc không Các tế bào trong tập đoàn không có liên hệ phụ thuộc nhau.

3) Kiểu Hạt: Tảo đơn bào , không có lông roi,

sống đơn độc.

4) Kiểu Tập đoàn: Các tế bào sống thành tập

đoàn và giữa các tế bào có liên hệ với nhau nhờ tiếp xúc trực tiếp hay thông qua các sợi sinh chất

5) Kiểu Sợi: Cấu tạo thành tản (thallus) đa bào

do tế bào chỉ phân đôi theo cùng một mặt phẳng ngang, sợi có phân nhánh hoặc không.

6) Kiểu Bản: Tản đa bào hình lá do tế bào sinh

trưởng ở đỉnh hay ở gốc phân đôi theo các mặt phẳng

cả ngang lẫn dọc Bản cấu tạo bởi một hay nhiều lớp

tế bào.

7) Kiểu Ống: Tản là một ống chứa nhiều nhân, có

dạng sợi phân nhánh hay dạng cây có thân , lá và rễ giả (rhizoid) các tế bào thông với nhau vì tuy phân chia nhưng không hình thành vách ngăn.

8) Kiểu Cây: Tản dạng sợi hay dạng bản phân

nhánh, hoặc có dạng thân- lá- rễ giả Thường mang

cơ quan sinh sản có mức độ phân hóa cao.

có mặt trên hành tinh chúng ta những dạng cơ thể nguyên thủy bên cạnh những dạng tiến hóa xuất phát

từ những dạng tiến hóa đó Và số lượng cũng như số loài tảo phong phú và đa dạng như ngày nay.

- Kiểu đa bào dạng ống chỉ gặp ở ngành Tảo lục

và Tảo vàng lục Dạng rễ hoặc dạng amip chỉ thấy có

ở hai lớp của ngành Tảo ánh vàng và Tảo vàng lục.

- Kiểu cây có ở Tảo nâu, Tảo đỏ, Tảo vòng Về hình thái đã có các bộ phận giống thân, lá, rễ Các bộ phận này có chức năng cơ học khác nhau như rễ để bám, thân để nâng đỡ cơ thể lên Nhưng chưa có sự phân biệt về chức năng sinh lý với nhau, mỗi bộ phận có thể phải làm tất cả các chức năng, như lấy chất dinh dưỡng, nước, quang hợp, tổng hợp các chất

và sinh trưởng Vì vậy gọi là thân, lá, rễ “giả”.

Ulva lobata.

Tảo đỏ

1.2 Sự thích nghi về cấu tạo cơ thể.

- Do trao đổi chất qua bề mặt, hấp thụ chất dinh dưỡng trực tiếp qua bề mặt cơ thể nên “hệ dẫn và “hệ rễ” kém phát triển.

- “Mô cơ” không cần phát triển mạnh như các loài thực vật ở cạn nhờ sự nâng đỡ của nước Với sự

nâng đỡ của nước mà nhiều loài tảo có kích thước lớn có khi dài hàng chục đến hàng trăm mét Như: tảo thảm Macrocystic pyifera, một loài tảo nâu Thái Bình Dương có thể dài đến 100-300 mét

- Do ánh sáng yếu, ở những tảo đa bào có lá ngập chìm trong nước thì không có sự phân hóa mô dậu,

tế bào biều bì có diệp lục, số lượng diệp lục nhiều, kích thước lớn để tranh thủ thực hiện quá trình quang hợp

- Giảm tỷ trọng cơ thể để nâng cao khả năng di chuyển trên mặt nước và chống lại sự chìm bằng cách tích lũy lipid Như ở Tảo silic có chất dự trữ là các giọt dầu.

những tầng nước khác nhau.

+ Tảo lục phân bố ở lớp trên cùng.

+ Tảo đỏ và các loại tảo khác nhờ có sắc tố phụ (như phycocyanin, phycoeytrin ở tảo đỏ) có thể sống

ở độ sâu hơn cả 100m.

+ Một số loài tảo nâu như Fucus cũng có sắc tố như phucoxanthin nên phân bố ở những độ sâu hơn các nhóm tảo khác.

2 Thích nghi về sinh dưỡng

Tảo là một thực vật nên chúng sống tự dưỡng nhờ quá trình quang hợp Sống trong môi trường nước chúng có thể hấp thụ chất dinh dưỡng trực tiếp qua

bề mặt cơ thể Một số ít tảo sống tự dưỡng Tùy vào điều kiện môi trường sống có ánh sang hay không

mà một số loài tảo có thể sống tự dưỡng sang dị dưỡng.

- Tự dưỡng : hầu hết các tảo như tảo lục, tảo đỏ, tảo mắt , tảo vàng lục…

Tảo lục chứa diệp lục a và b nên phân bố rộng rãi

ở những nơi có ánh sáng ( lớp nước nông của nước mặn, trên thân cây, trên đất ẩm…)

- Dị dưỡng: một số loài tảo silic, vàng ánh…

Những loài tảo sống ở nước sâu, trong đất nơi ánh sáng không đi tới được nên chúng hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan, thể màu có thể tiêu biến Một số loài tảo mắt tự dưỡng có thể chuyến sang sống dị dưỡng trong môi trường thiếu ánh sáng.

ở tảo.

- Sinh sản vô tính: hình thành các bào tử Các bào

tử có thể được sản sinh bên trong các tế bào sinh dưỡng thông thường hoặc bên các tế bào thuộc nhóm

tế bào đặc biệt Cấu trúc của bộ phân sản sinh bào tử

là khác nhau ở các tảo khác nhau, chúng được phân làm hai loại chính là động bào tử nang và bất động bào tử nang Nhiều Tảo lục, Tảo nâu, Tảo vàng đã sản sinh ra các dạng có roi là các động bào tử Một

số loài Tảo lục và Tảo vàng khác sản sinh ra các bào

tử không chuyển động được Các bào tử sinh ra thường có vách dày, có thể chống lại sự làm khô và các điều kiện ức chế sự phát triển dinh dưỡng.

là noãn giao Trong noãn giao ở Tảo đỏ, giao tử đực không có roi, , nhưng một số trường hợp vận động

kiểu amip.Một số tảo đơn bào như Chlamydomonas,

các cơ thể tự chúng có thể làm chức phận như giao

tử và thú vị là sinh sản hữu tính ở chi tảo này có thẻ

là đẳng giao, dị giao và noãn giao tùy thuộc vào loài.

Hình thức sinh sản vô tính và hữu tính ở Chlamydomonas

V Sự tiến hóa của thực vật từ nước lên cạn

và sinh sản

- Ánh sáng trực xạ và tán xạ phân bố không đồng đều đến cây xanh tùy theo các điều kiện sinh địa

khác nhau.

- Các tác động cơ học của gió, bão…trọng lực ảnh hưởng đến cơ thể thực vật.

2 Trở ngại đối với Thực vật khi sống trên cạn

- Thứ nhất là hệ thống nâng đỡ Trong nước, thực vật nổi và chịu ảnh hưởng của trọng lực là tối thiểu Trên mặt đất, không có sự nâng đỡ của nước thực vật muốn phát triển cao, nó cần phải chịu được tác dụng của lực hấp dẫn.

- Thứ hai là sự phân phối nước và các chất dinh dưỡng đến mỗi tế bào Trong môi trường nước, sự trao đổi nước và muối khoáng xảy ra trực tiếp với môi trường xung quanh Tuy nhiên trên cạn, thực vật phải lấy nước và muối khoáng từ đất

ra trong môi trường ẩm và đó là chính xác những gì

sẽ xảy ra với rêu và dương xỉ

trường xung quanh Ngược lại trên mặt đất, phôi có thể khô nhanh chóng và nó chỉ có thể tồn tại trong một môi trường có nước và chất dinh dưỡng xung quanh

- Để hấp thụ nước và muối khoáng ở trong đất, cây phát triển hệ rễ

- Rễ và thân họp lại thành cơ quan trục, đảm bảo lưu thông hai dòng dẫn nhựa nguyên và nhựa luyện trong cây

- Nhằm tăng cường sự hút nước và có đủ nước cho cơ thể và đảm bảo quá trình trao đổi khí, thực vật hình thành các lỗ khí và lỗ vỏ

Thực vật ở cạn không những phân hóa thành các

cơ quan khác nhau mà trong chúng còn phân hóa thành các mô khác nhau Mô dẫn lúc đầu chỉ có quản bào về sau xuất hiện mạch thông ngày càng hoàn

thiện Đồng thời trụ dẫn cũng tiến hóa từ dạng trụ nguyên đến các dạng trụ phức tạp và chuyên hóa cao Mô bì che chở bảo vệ cây có cả cấu trúc như lỗ khí, lỗ vỏ giúp trao đổi khí với môi trường Mô cơ giúp nâng đỡ, giữ vững cây và một số loại mô thực vật khác.

Những tổ chức, cơ quan của thực vật bậc cao thích nghi với đời sống ở cạn giúp chúng ngày càng phát triển và chiếm ưu thế trong giới thực vật.

b Về giải phẫu

 Ở tảo: chưa có mô dẫn (thức ăn hoà tan trong

nước có thể được trực tiếp đưa vào cơ thể thực vật)

 Rêu: “Thân” gồm một giải trung tâm của các tế

bào hình ống để giúp dẫn nước mà chưa có quản bào

 Ở quyết: đã hình thành quản bào.

Quản bào: là các tế bào hình thoi, chết, nhọn 2 đầu, xếp nối tiếp nhau Nhựa nguyên được vận chuyển

từ tế bào này sang tế bào khác qua các vách ngang không hóa gỗ Vách bên của quản bào dày lên thứ cấp (hóa gỗ) theo nhiều kiểu khác nhau tạo nên các loại quản bào khác nhau

 Hạt kín: xuất hiện mạch gỗ (mạch thông): Là yếu tố

dẫn truyền chủ yếu của cây Hạt kín, gồm các tế bào xếp nối tiếp nhau thành dãy dọc trong cây, kéo dài trung bình 10 – 15cm, ở các dây leo có khi dài tới 3 – 5m

- Mạch gỗ là các tế bào chết, các vách ngăn ngang đã có

sự thủng lỗ tạo nên ống thông (thành phần mạch), vách bên dày và hóa gỗ theo nhiều kiểu khác nhau, bên trong không có chất tế bào.

- Sự thủng lỗ giúp nhựa nguyên lưu thông dễ dàng, sự thủng lỗ của các vách ngăn ngang là một dấu hiệu chuyên hóa cao và mạch tiến hóa hơn so với quản bào Trong mạch cũng tiến hóa từ mạch dài hẹp với bản ngăn xiên tới dạng mạch rộng, ngắn với bản ngăn bớt xiên và cuối cùng là mạch có bản ngăn hoàn toàn

- Libe: Có chức năng dẫn truyền nhựa luyện (các

sản phẩm hữu cơ đã được tổng hợp ở lá xuống tất cả các bộ phận khác trong cây – dòng đi xuống).

- Các yếu tố của libe: gồm mạch rây, tế bào kèm,

mô mềm libe và sợi libe

+ Tế bào rây hình dài, không có nhân, chất tế bào mỏng sát vách, không bào rất lớn chứa nhựa luyện Các tế bào xếp nối tiếp nhau thành từng dãy.

+ Trong quá trình tiến hóa, chiều dài của tế bào rút ngắn lại, tăng cường chiều ngang

+ Các vách tận cùng của tế bào rây từ xiên nhiều đến bớt xiên tới nằm ngang, từ phiến rây kép (kém chuyên hóa hơn) đến phiến rây đơn (chỉ một vùng

 Sự hình thành tế bào kèm là một dấu hiệu tiến hóa của các cây Hạt kín

Ở tảo do sống trong môi trường nước khá ổn định, có

nhiều thuận lợi hơn so với môi trường ở cạn nên mô

bì không phát triển và mô cơ cũng không phát triển (nước cũng có tác dụng nâng đỡ và giữ thăng bằng cho cơ thể)  Rêu: mô bì, mô cơ có cấu tạo sơ khai

nên rêu vẫn phải phân bố ở nơi ẩm ướt  Dương xỉ:

mô bì, mô cơ phát triển mạnh  Thực vật có hạt: mô

bì, mô cơ hoàn thiện giúp thực vật thích ứng được với

- Mô bì làm nhiệm vụ che chở, bảo vệ cây khỏi bị

những tác động biến đổi thường xuyên của môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, gió, ánh sáng… Trên

mô bì có lỗ khí giúp cho sự trao đổi khí và nước giữa cây với môi trường.

- Mô cơ làm nhiệm vụ nâng đỡ cây.

Trong sự xen kẽ thế hệ, trừ ngành Rêu có thể giao

tử chiếm ưu thế so với thể bào tử, còn lại các ngành khác thì thể bào tử ngày càng chiếm ưu thế rõ rệt và tới ngành Hạt kín thì thể giao tử xem như không

đáng kể Cơ quan sinh sản cái là túi noãn đa bào.

Thể giao tử được bảo vệ trong thể bào tử chống được sự mất nước và các mối nguy hiểm khác.

c Về đặc điểm sinh sản

cơ quan sinh sản chung là hoa.

Hoa là một chồi rút ngắn, mang những lá biến thái làm chức năng sinh sản Hoa khi còn non là

cơ quan sinh sản vô tính, khi xuất hiện giao tử

♀(trứng) và giao tử ♂ (tinh tử) thì lúc đó mới là

cơ quan sinh sản hữu tính.

Có sự xuất hiện phôi Phôi là một giai đoạn nghỉ

trong quá trình phát triển của cơ thể, được bảo vệ và nuôi dưỡng bởi thức ăn lấy từ cơ thể mẹ Đây là một đặc điểm tiến hóa hơn hẳn thực vật bậc thấp, đảm bảo cho nòi giống phát triển tốt hơn

Vì đặc điểm này nên những thực vật bậc cao còn

có tên là thực vật có phôi (embryophytes)

Sự tiến hóa trong nhóm thực vật có mạch dẫn đến

sự xuất hiện hạt, một cơ cấu bảo vệ phôi sống được trong những điều kiện bất lợi của môi trường, nhất là vào mùa hạn hán hay mùa đông băng giá Có hai

nhóm thực vật có hạt: nhóm hạt kín (angiosperm, angios: vật chứa và sperm: hạt) hay thực vật có hoa, với hạt được bao kín; nhóm có hạt không được bao kín gọi là hạt trần (gymnosperm, gymnos: trần).

Ưu điểm của hạt:

- Cung cấp bảo vệ và nuôi dưỡng cho phôi phát triển.

- Sự phân tán hạt giống có thể được phân tán rộng rãi hơn so với bào tử Hạt chứa trong quả có thể phát tán đi xa nhờ các loài động vật ăn quả.

-Trạng thái nghỉ: phôi phát triển được bảo vệ và

có thể chờ đợi một thời gian dài để nảy mầm khi có điều kiện thích hợp.

- Hạt giống tốt hơn so với bào tử vì bào tử có một cuộc đời ngắn Các bào tử

có vách mỏng hơn và dễ bị

Ong, dơi, chim và những động vật khác đều có thể trở thành phương tiện chuyên chở phấn hoa

* Vai trò sự tiến hóa của TV từ nước lên cạn:

Sự xuất hiện của thực vật ở môi trường cạn là bước quyết định cho sự tiến hóa của thực vật đa bào, dẫn đến sự hình thành dạng thực vật chồi cành Từ đây thực vật phát triển theo hướng ngày càng phân hóa về mặt tổ chức và chuyên hóa về mặt chức năng

Sự tiến hóa của cơ thể thực vật thể hiện ở các mức

độ thích nghi của chúng trong những môi trường nhất định.

+ Dòng thứ nhất đi từ ngành Quyết trần, tiến hóa theo hướng giao tử thể chiếm ưu thế, cho ra ngàng Rêu Ngành Rêu cũng tiến hóa từ dạng tản đến dạng thân lá.

+ Dòng thứ hai tiến hóa theo hướng thể bào tử chiếm ưu thế hình thành ra tất cả các thực vật bậc cao khác Dòng tiến hóa này đi xa hơn, phát triển đến những dạng thực vật có tổ chức cao như Hạt trần, Hạt kín; tạo thành giới sinh vật đa dạng và phong phú ngày nay.