Bài thuyết trình tiểu luận Giải phẫu thích nghi thực vật Sự thích nghi của thực vật nhiệt đới

MỞ ĐẦUThực vật nói riêng và các loài sinh vật nói chung đều chịu ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp bởi sự tác động của môi trường xung quanh thông qua ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm...gọi là

SỰ THÍCH NGHI CỦA THỰC VẬT NHIỆT ĐỚI

Tiểu luận Giải Phẫu thích nghi thực vật

MỞ ĐẦU

Thực vật nói riêng và các loài sinh vật nói chung đều chịu ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp bởi sự tác động của môi trường xung quanh thông qua ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm gọi là các nhân tố sinh thái Tuy nhiên không phải chúng chịu ảnh hưởng một cách thụ động mà bằng nhiều cách khác nhau chúng có những kiểu đáp ứng lại các tác động này sao cho thích hợp nhất với đời sống , sự sinh trưởng và phát triển của chúng

Ở các vùng khác nhau thì các nhân tố sinh thái có đặc điểm khác nhau và sự ảnh hưởng của nó đến sinh vật nói chung và thực vật nói riêng cũng có sự khác biệt Chính vì vậy các loài sinh vật có những đặc điểm riêng để phù hợp với điều kiện sinh thái này

Vùng nhiệt đới là nơi có sự phong phú về cả số lượng và đa dạng về chủng loại Thực vật vùng nhiệt đời nói riêng bản thân nó cũng có những đặc điểm riêng để đáp ứng lại các nhân tố sinh thái tác động đến đời sống của chúng

Vậy, thực vật nhiệt đới đã có những đặc điểm gì để thích nghi với các nhân

tố sinh thái này Để giải quyết vấn đề này chúng tôi xin chọn đề tài: “SỰ THÍCH NGHI CỦA THỰC VẬT NHIỆT ĐỚI”

NỘI DUNG

Vị trí địa lí của vùng nhiệt đới

Phần I: Đặc điểm tự nhiên vùng nhiệt đới

- Vùng nhiệt đới nằm giữa hạ chí tuyến ở Bắc bán cầu và đông chí tuyến

ở Nam bán cầu, khoảng 23o26’21’’ Bắc đến 23o26’21’’ Nam, bao gồm cả đường xích đạo

- Ở vùng này, mặt trời có thể lên tới thiện đỉnh ít nhất một lần trong năm

- Tổng lượng bức xạ nhận được trong năm lớn hơn so với những vùng địa

lý khác (180-200 Kcal/cm2/năm)

- Độ ẩm 90-95%, lượng mưa trung bình đạt đến 2000 mm/năm Tuy nhiên, tùy vào độ cao, vỹ độ mà lượng mưa có sự chênh lệch khác nhau ở các vị trí địa lý khác nhau

- Tùy theo sự biến đổi lượng mưa trung bình trong năm mà người ta chia vùng nhiệt đới thành 4 kiểu môi trường: môi trường xích đạo ẩm (chủ

yếu từ 5-độ Bắc đến 5-độ Nam.), môi trường nhiệt đới (Khoảng từ 50B và

N đến 300B và N, Nhiệt độ quanh năm cao.Trong năm có hai thời kỳ nhiệt độ tăng cao khi mặt trời đi qua thiên đỉnh), môi trường nhiệt đới gió mùa và môi trường hoang mạc

Phần I: Đặc điểm tự nhiên vùng nhiệt đới

- Nhiệt độ phân bố đều trong cả năm, sự chênh lệch nhiệt độ không quá

5oC, nhiệt độ trung bình năm là 25oC Nhiệt độ tháng lạnh nhất khoảng 15 – 20 oC

- Sự phân chia các mùa không rõ rệt Khí hậu vùng này chủ yếu phân thành 2 mùa: mùa mưa và mùa khô Khác với sự phân chia thành 4 mùa ở các vùng ôn đới

- “Nhiệt đới” thường được dùng để chỉ các khu vực nóng ẩm quanh năm, cây cối tươi tốt, xanh tươi quanh năm Tuy nhiên có những khu vực dù nằm trong vùng nhiệt đới nhưng lại không được xem là vùng “nhiệt đới” theo nghĩa này, như các đỉnh núi có tuyết phủ quanh năm ở Mauna Kea, đỉnh Kikimanjaro và dãy núi Andes và một số vùng thuộc Chile và Argentina

Phần II: Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến sự

thích nghi của thực vật

1/ Ảnh hưởng của nhân tố ánh sáng:

- Ánh sáng là nhân tố đóng vai trò quan trọng trong đời sống của các loài thực vật Đây vừa là nguồn sống cơ bản vừa là nhân tố điều khiển quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật

-Ánh sáng có ảnh hưởng khác nhau đến sự nảy mầm của các loại hạt

- Ánh sáng ảnh hưởng đến sự sắp xếp lá trên cành, hình thái giải phẫu của

lá và các quá trình sinh lý diễn ra

- Tùy vào cường độ chiếu sáng mà có cách sắp xếp lá trên cành khác nhau (xếp song song hay vuông góc với tia sáng)

- Cường độ ánh sáng cũng làm thay đổi hàm lượng sắc tố trong lá và cấu tạo giải phẫu của lá

- Thời gian chiếu sáng ảnh hưởng đến sự ra hoa của cây

- Thành phần các tia sáng tác động đến năng suất quang hợp của cây Ánh sáng có hàm lượng tia đỏ càng cao thì càng làm tăng năng suất quang hợp của cây

Phần II: Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến sự

thích nghi của thực vật

1/ Ảnh hưởng của nhân tố ánh sáng:

-Dựa vào nhân tố ánh sáng, người ta có thể chia thực vật thành 3 nhóm:

+ Nhóm thực vật ưa sáng+ Nhóm thực vật ưa bóng+ Nhóm thực vật chịu bóng

Phần II: Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến sự

thích nghi của thực vật

2/ Ảnh hưởng của nhân tố nhiệt độ:

- Nhiệt độ là nhân tố cơ bản của quá trình trao đổi chất, mọi quá trình sinh

lý, sinh hóa trong cơ thể đều xảy ra trên 1 nền nhiệt nhất định, tùy theo từng loài Nhiệt độ quá cao hay quá thấp đều tác động đến hệ enzym  quá trình trao đổi chất quá trình sinh trưởng và phát triển của cơ thể

- Thực vật là sinh vật biến nhiệt, lại có đời sống cố định nên chịu tác động lớn của các nhân tố sinh thái Để tồn tại trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt, đòi hỏi chúng phải có những chiến lược thích nghi phù hợp, hình thành các đặc điểm thích nghi để bảo vệ cơ thể trước các stress nhiệt, do đó, hình thái của chúng cũng có những biến đổi

-Dựa vào nhân tố nhiệt độ, người ta chia thực vật thành 2 nhóm:

+ Cây chịu nóng+ Cây chịu lạnh

Phần II: Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến sự

thích nghi của thực vật

3/ Ảnh hưởng của nhân tố độ ẩm:

- Nước là một thành phần không thể thiếu của cơ thể, chiếm 50-80% trọng lượng cơ thể, là dung môi tốt nhất hòa tan các chất dinh dưỡng và chất khoáng để cung cấp cho cơ thể thực vật trong quá trình trao đổi chất  Thiếu nước sẽ làm ảnh hưởng đến các hoạt động sinh lý, đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây

- Trong những điều kiện địa lý khác nhau, lượng mưa phân bố không đều,

có vùng khô hạn, vùng ngập nước, vùng thường xuyên ẩm ướt thực vật cũng

có những đặc điểm thích nghi với những điều kiện khác nhau của chế độ nước Mặt khác, mỗi giai đoạn, cây lại có nhu cầu về nước khác nhau

-Dựa vào sự tác động của nhân tố này, chia thực vật thành 3 nhóm:

+ Nhóm ưa ẩm+ Nhóm chịu hạn+ Nhóm trung sinh

Phần III: Các nhóm thực vật nhiệt đới

+ Nhóm thực vật ưa sáng + Nhóm thực vật ưa bóng + Nhóm thực vật chịu bóng

+ Cây chịu nóng + Cây chịu lạnh.

+ Nhóm ưa ẩm + Nhóm chịu hạn + Nhóm trung sinh

1/ Nhóm thực vật ưa sáng, chịu hạn

1.1 Điều kiện sống:

Trong điều kiện khô hạn kéo dài, những loài thuộc nhóm này vẫn có thể chịu đựng được Chúng thường phân bố ở những vùng đồi trọc, thảo nguyên, vùng nửa sa mạc hoặc đất cát ven biển

- Trong vùng nhiệt đới, tại những nơi khô hạn thường có cường độ chiếu sáng mạnh, nhiệt độ cao Do đó chúng vừa phải chống lại những stress về nước, nhiệt

+ Cây lá cứng chịu hạn phần lớn thuộc họ Lúa (Poaceae), họ Cói (Cyperaceae), một số cây thuộc họ Đậu (Fabaceae), họ Cà Phê (Rubiaceae), họ Cúc (Asteraceae) và một số cây gỗ, cây bụi thuộc họ Thầu dầu, họ Cam (Rutaceae)… Chúng thường sống trong vùng nhiệt đới có khí hậu khô hạn trong

1 thời gian nhất định trong năm hoặc những vùng có tiểu khí hậu khô, đất rắn, ít màu mỡ như đất Feralit

1/ Nhóm thực vật ưa sáng, chịu hạn

1.3 Đặc điểm, cấu tạo :

Đặc điểm của nhóm thực vật này là có tán thưa, phân nhiều cành, lá hẹp, dày và nhẵn bóng Lá của chúng có thể thay đổi vị trí để tiếp nhận ánh sáng hiệu quả nhất, khi cường độ ánh sáng vừa phải, lá xếp vuông góc với tia sáng và nếu ánh sáng quá mạnh thì lá xếp song song với tia sáng Ví dụ, cây keo lai có thể thay đổi cách sắp xếp lá nhiều lần trong ngày để đáp ứng với những cường độ ánh sáng khác nhau, hoặc lá xếp theo chiều ánh sáng hướng xiên nghiêng: VD: lá lúa, lá mía, ánh sáng trượt trên bề mặt lá hạn chế tiếp xúc trục diện với ánh sáng

- Cấu tạo tán lá của các cây thuộc nhóm này cũng thay đổi tùy theo vị trí mọc của cây trong rừng Những cây nằm trong rừng có tán đều còn những cây ở bìa rừng hoặc những nơi tiếp giáp với khoảng đất trống thì có tán lệch về phía có nhiều ánh sáng chiếu vào.

Cây

1/ Nhóm thực vật ưa sáng, chịu hạn

1.3 Đặc điểm, cấu tạo :

- Những loài cây thuộc nhóm này thường có xu hướng thu hẹp diện tích tiếp xúc với môi trường, đặc biệt là diện tích lá Lá nhỏ có thể biến đổi thành dạng vảy hoặc dạng gai Cành khẳng khiu hoặc phát triển lông biểu bì màu trắng bạc giúp cây phản chiếu ánh sáng tốt hơn như Thông, tùng, la hán, cây họ lúa, tre, trúc đào, lá nhót…

Lá dạng vảy ở phi lao Lá biến thành gai

Vỏ thân cây bạch dương họ Hoa Mộc (Betulaceae)

1.3 Đặc điểm, cấu tạo :

- Thân cây thường có vỏ màu trắng hoặc xám để phản chiếu một phần ánh sáng: như cây bạch đàn

1/ Nhóm thực vật ưa sáng, chịu hạn

1.3 Đặc điểm, cấu tạo :

- Mạng gân lá dày, có nhiều lỗ khí, mô dậu phát triển nhiều lớp ( cường độ ánh sáng tỉ lệ thuận với độ dày mô thịt lá) Biểu bì lá có phủ lớp sáp hay cutin dày để ngăn cản sự mất nước cũng như giúp phản xạ ánh sáng.

-Những cây sống ở sa mạc có chu bì phát triển, rễ có tầng mô xốp dày đóng vai trò là lớp cách nhiệt.

- Các cây mọng nước có các tổ chức chứa nước phát triển (đó là những tế bào

lớn có vách mỏng) Biểu bì có tầng cutin dày, mô cơ và mô dẫn kém phát triển

Lỗ khí ít và nằm sâu trong biểu bì, vào ban ngày, các lỗ khí đóng lại và chỉ mở

ra vào ban đêm khi nhiệt độ hạ xuống Thân cây chứa nhiều diệp lục đảm nhận chức năng quang hợp Những cây này giữ nước nhiều nhưng lại sinh trưởng chậm.

- Các cây lá cứng có số lượng bó mạch nhiều, mô cơ phát triển, tế bào biểu bì

có vách dày, bên ngoài phủ 1 lớp cutin dày Lỗ khí các cây ưa sáng chịu hạn còn nằm trong thịt lá hoặc có lông bảo vệ để giữ độ ẩm điển hình là cây trúc đào, có những trường hợp trên tế bào biểu bì có tế bào mô tơ (tế bào vận động) Những

tế bào vận động hình dẻ quạt, kích thước, chứa nhiều nước có vai trò làm giảm

áp suất thẩm thấu nhanh, làm lá xoăn mép khi cường độ ánh sáng mạnh gây khô hạn thường gặp ở các cây họ Lúa.

1/ Nhóm thực vật ưa sáng, chịu hạn

1.4 Đặc điểm sinh lý:

- Về mặt sinh lý, các cây mọng nước có tỷ lệ nước liên kết trong cơ thể

cao nên thích nghi được với môi trường có nhiệt độ cao, có khả năng tái

sử dụng lại nước và CO2 thoát ra trong quá trình hô hấp cũng như là O2giải phóng ra trong quá trình quang hợp nhờ lớp cutin dày phủ ngoài biểu bì

- Đối với các cây lá cứng, chúng chịu được sự mất nước , áp suất thẩm

thấu cao và một số cây có cường độ thoát hơi nước mạnh để làm mát lá như loài Kim cang Hô hấp ban đêm xảy ra mạnh hơn nhóm cây ưa bóng, điểm bù CO2 cao hơn

- Các cây mọng nước sinh trưởng rất chậm Ngược lại, cây lá cứng lại

sinh trưởng nhanh, sớm đạt đến mức tối đa và chết sớm

1/ Nhóm thực vật ưa sáng, chịu hạn

+ Dự trữ nước: Những cây mọng nước có thân phát triển và chứa nhiều nước Cây lá cứng cũng có thịt lá phát triển thành các tổ chức chứa nước Ví

dụ, cây Hoàng liên

+ Tăng cường hút nước: hệ rễ ăn sâu và áp suất thẩm thấu cao giúp cho cây hút được nước ở các tầng đất sâu hơn khi gặp hạn hán Ví dụ, cỏ Lạc đà có rễ

ăn sâu xuống đất gấp 20 lần chiều cao của cây, dài đến 15m Ở một số loài khác sống ở vùng sa mạc có hệ rễ ăn nông và lan rộng, nằm sát mặt đất để dễ dàng hấp thụ nước mưa và sương đêm, do đó, khi gặp khô hạn lâu, rễ hầu như khô kiệt nhưng khi mưa xuống thì phục hồi rất nhanh

1/ Nhóm thực vật ưa sáng, chịu hạn

- Nhóm thực vật này thường gặp ở nơi có môi trường bão hòa hơi nước như các vùng đất trống ẩm ươt như động ruộng, đồng cỏ ẩm ướt Chúng không chịu được sự thiếu nước vì ít có các tổ chức bảo vệ chống sự mất nước

- Các cây thuộc nhóm thực vật ưa ẩm, ưa sáng phần lớn tập trung trong họ Lúa,

họ Rau bợ, họ Cói…

- Đặc điểm của nhóm thực vật này là cây phân cành nhiều, lá hẹp, dày và nhẵn bóng Hệ rễ kém phát triển, không ăn sâu vào đất và ít phân nhánh do không cần phải tìm nguồn nước, áp suất thẩm thấu của rễ thấp, chỉ đạt 6-14 atm (trong khi

ở nhóm thực vật ưa sáng, chịu nóng và chịu hạn là 15-38 atm).

- Mạng gân lá dày, lỗ khí nhiều, phân bố ở cả 2 mặt lá và thường ở trạng thái mở; mô dậu phát triển; tế bào biểu bì ít với vách tế bào ngoằn ngoèo; lớp cutin mỏng Hàm lượng diệp lục ít Cây không có hệ thống điều tiết nước

- Hệ thống gian bào rộng, có mặt trong cấu tạo của cả rễ, than và lá để dự trữ khí

và chuyển không khí từ các bộ phân trên mặt đất xuống dưới để thích nghi với điều kiện sống thiếu O2.

2/ Nhóm thực vật ưa sáng, ưa ẩm

- Khí khổng đôi khi nằm lồi lên trên biểu bì để tăng cường sự thoát hơi nước.

- Như vậy, nhóm thực vật ưa ẩm, ưa sáng có 3 xu hướng để thích nghi với điều kiện sống:

+ Tăng cường sự thoát hơi nước

+ Tăng cường dự trữ khí

+ Giảm sự hút nước và giảm dự trữ nước

2/ Nhóm thực vật ưa sáng, ưa ẩm

- Những cây thuộc nhóm này thường bắt gặp ở vùng rừng ẩm, chân núi đã vôi, bờ suối… gồm các loài thuộc họ Thài lài (Commelinaceae), họ Ráy (Araceae)…

- Đặc điểm của những cây thuộc nhóm này là có tán dày nhưng nhỏ, thu hẹp

ở ngọn, cành dưới dài hơn cành trên Lá cây dạng phiến rộng, xếp xen kẽ nhau (Ví dụ các loài thuộc họ Ráy)

- Lá có mạng gân thưa thớt, lỗ khí ít và lớn, nằm cạn so với bề mặt biểu bì

Mô dậu kém phát triển, thường chỉ có 1 lớp Trái lại, mô khuyết rất phát triển

- Tế bào biểu bì trên của lá thường lớn và cóc vách ít ngoằn ngoèo, có thể có thêm lớp hạ bì

- Hàm lượng diệp lục nhiều hơn ở các cây ưa sáng Tầng cutin mỏng, lỗ khí luôn mở để tăng cường độ thoát hơi nước Cây sống trong điều kiện ẩm ướt nên không có hệ thống điều tiết nước

- Áp suất thẩm thấu ở nhóm này rất thấp, tương tự như ở những cây ưa ẩm

ưa sáng

- Cây sinh trưởng chậm và sống lâu

3/ Nhóm thực vật ưa bóng, ưa ẩm

- Những cây thuộc nhóm này cũng thường được bắt gặp ở vùng rừng ẩm, dưới tán rừng nhiệt đới ẩm.

- Đặc điểm của những cây thuộc nhóm này là lá có dạng phiến mỏng, rộng Mô dậu kém phát triển, tầng cutin mỏng

- Hệ rễ kém phát triển, không ăn sâu và ít phân nhánh

- Áp suất thẩm thấu của tế bào thấp

4/ Nhóm thực vật chịu bóng, ưa ẩm

- Nhóm thực vật trung sinh là nhóm trung gian giữa cây ưa sáng và cây ưa bóng, giữa nhóm cây chịu hạn với nhóm cây ưa ẩm.

- Đây được xem là nhóm cây phổ biến, phân bố rộng ở vùng nhiệt đới, hầu hết các cây sống ở đồng bằng và các cây nông nghiệp đều là cây trung sinh

- Đặc điểm của các cây thuộc nhóm này là có thân cây cao Lá có kích thước trung bình, mỏng và thường có lông phủ ở bề mặt

- Biểu bì có số lượng lỗ khí ít, nằm ngang với bề mặt tế bào biểu bì Lá phân thành mô dậu, mô khuyết rõ ràng Lớp tế bào biểu bì và tầng cutin mỏng

- Hệ thống mô dẫn và mô cơ phát triển bình thường Hệ rễ không ăn sâu, áp suất thẩm thấu của tế bào rễ thấp, chỉ khoảng 15-20 atm

- Sự cấu trúc các tổ chức trong cơ thể không đi theo hướng tiết kiệm nước hoặc giữ nước vì nước được môi trường cung cấp gần như đầy đủ và thường xuyên

=> Cây trung tính thích nghi với điều kiện nhiệt độ, ánh sáng và dinh dưỡng trung bình

5/ Nhóm thực vật trung sinh

Dựa vào sự phân chia các nhóm cây trung sinh của A P Xennhicop (1950),

ở vùng nhiệt đới có các nhóm cây trung sinh như sau:

- Cây trung sinh rừng mưa nhiệt đới: Chúng sống trong rừng, nơi có độ ẩm cao Lá cây thuộc tầng dưới ưa bóng và có kích thước lớn, đôi khi có lỗ khí

để tiết nước thừa Lá cây đa phần có phiến nguyên (Richards, 1948; Baker, 1938)

- Cây trung sinh rụng lá mùa khô: Những cây này phát triển ở những vùng

có mùa khô rõ rệt Vào mùa khô hạn, cây rụng lá để chống thiếu nước Ví dụ: rừng khộp

- Cây trung sinh ngắn kỳ: Nhóm cây này chỉ sống một năm, vào mùa khô hạn cây sẽ chết đi

5/ Nhóm thực vật trung sinh

1 Rừng mưa thường xanh nhiệt đới

- Phân bố: ở các tỉnh: Quảng Ninh, Cao Bằng, Lạng Sơn, Phú Thọ, Yên Bái, Lào Cai, Tuyên Quang, Ninh Bình, Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng Nam và các tỉnh Tây Nguyên

- Phân bố ở độ cao dưới 700m (ở miền Bắc) và dưới 1000m (ở miền Nam)

- Nhiệt độ trung bình hằng năm 20 – 250C, tháng lạnh nhất 15 – 200C

- Lượng mưa trung bình hằng năm cao: 2000 - 2500 mm, nhiều vùng có lượng mưa rất cao, từ 3000 - 4000 mm

- Chỉ số khô hạn chung là 3-0-0 (hằng năm không có tháng hạn, tháng kiệt