Mô tả và cho biết đặc trưng của thực vật chỉ thị nhân tố môi trường bất lợi

I KHÁI NIỆM - Chỉ thị sinh học( Bioindicator): nghiên cứu loài sinh vật dùng để định mức chất lượng biến đổi môi trường - Loài thị( Indicator Species) + Là các loài mẫn cảm với điều kiện sinh lí sinh hóa, nghĩa chúng hiện diện thay đổi số lượng cá thể các lồi chỉ thị mơi trường bị ô nhiễm hay môi trường sống bị xáo trộn + Cũng từng cá thể, loài phản ứng vật chỉ thị môi trường, nhóm cây, cũng vật chỉ thị cho số môi trường đó Đặc tính các nhóm thực vật phát triển đất secpentine có nồng độ canxi thấp magiê cao môi trường ví dụ điển hình nhóm chỉ thị môi trường Tại Bắc Mỹ ở đất secpentine thường chỉ có các nhóm phát triển rời rạc lùn Quercus durata Cupressus sargentii Một sớ lồi khơng thể chớng chịu xáo trộn môi trường có thể các chỉ thị cho tuổi rừng - Cây thị( Indicator Plant):Là dùng để nhận biết mức độ môi trường Những có đặc tính sinh học thích nghi cao với điều kiện môi trường đặc biệt dễ bị chết, bị ảnh hưởng Ngoài có động vật chỉ thị( Indicator Animals) - Chỉ thị môi trường ( Environmental Indicator): tập hợp các thông số môi trường( hóa, lý, sinh vật) chỉ đặc trưng đó MT + Thực tế, MT chứa vô số các thông số hóa, lý, sinh học xác định hết tất cả các thông số dựa vào 1/1 số thông số chính có giá trị chỉ thị + Sự biến động, hiện diện số thông số xác định đặc điểm thành phần môi trường: tác nhân đó gọi chỉ thị môi trường - Chỉ thị sinh thái môi trường( Environmental Elogical Indicator): nghiên cứu về các khoa học lấy sinh vật làm chỉ thị cho tình trạng, mức độ lành hay ô nhiễm, thích hợp hay không đối với sinh vật môi trường sinh thái - Chỉ thị hình thái mô (Morphological and Histological indicators) Các số liệu về có mặt vắng mặt độ phong phú các lồi khơng chỉ các thông sô đo thừa nhận sử dụng các chỉ thị sinh học Đối với thực vật, điều đó gồm cả tốc độ sinh trưởng tương đối, tuyệt đối, trọng lượng tươi- khô, rễ- mầm, tỷ lệ lá/ trọng lượng, chỉ số diện tích lá nhiều tính chất hình thái khác II ĐẶC TRƯNG CỦA THỰC VẬT CHỈ THỊ MÔI TRƯỜNG Chỉ thị sinh học ở môi trường đất 1.1 Thực vật thị thiếu thừa chất dinh dưỡng đất - Thực vật đòi hỏi chất dinh dưỡng cần thiết cho sinh trưởng đảm bảo các chức bình thường khác Ngưỡng đủ các chất dinh dưỡng xem ngưỡng các chất dinh dưỡng cần thiết để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng sinh trưởng mạnh thực vật Các chất dinh dưỡng nằm ngưỡng đủ thực vật gây hiện tượng thiếu thừa dinh dưỡng điều tác động đến thực vật - Sự thiếu hụt dinh dưỡng xảy chất dinh dưỡng cần thiết không đủ về số lượng cho sinh trưởng thực vật Sự dư thừa gây ngộ độc xảy chất dinh dưỡng quá nhiều so với yêu cầu thực vật làm giảm sinh trưởng chất lượng trồng Thông thường có công cụ để chuẩn đoán thiếu thừa gây ngộ độc dinh dưỡng:  Phân tích đất  Phân tích thực vật  Quan sát các dấu hiệu bằng mắt ngồi thực địa 1.1.1 Ch̉n đốn thiếu dinh dưỡng bằng thực vật thị: * Những dấu hiệu thiếu dinh dưỡng thông thường: Bước chuẩn đoán thiếu dinh dưỡng bằng việc mô tả các dấu hiêu đó Mỗi dấu hiệu điều liên quan đến số chức chất dinh dưỡng thực vật Có thể gộp nhóm dấu hiệu thiếu hụt chất dinh dưỡng vào thể loại Sinh trưởng cọc còi Bệnh vàng lá Bệnh vàng găng lá Hoại tử *Nguyên nhân, dấu hiệu và ngưỡng thiếu hụt các nguyên tớ vi lượng ở thực vâ Sự còi cọc dấu hiệu thông thường cho thiếu nhiều chất dinh dưỡng để đảm bảo các chức khác chúng thực vật 1.1.1 Dấu hiệu thiếu các chất dinh dưỡng ở thực vật + Nhóm đa lượng: Đây nhóm các chất dinh dưỡng thiết yếu mà trồng cần nhiều bao gồm: đạm (N), lân (P), kali (K) + Nhóm trung lượng: Đây các chất dinh dưỡng khoáng thiết yếu mà trồng cần ở mức trung bình bao gồm: lưu huỳnh (S), canxi (Ca), magiê(Mg) + Nhóm vi lượng: Đây các chất dinh dưỡng khoáng thiết yếu mà trồng cần với số lượng ít, bao gồm các nguyên tố: kẽm (Zn), sắt (Fe), đồng (Cu), mangan (Mn), bo (B), molypđen (Mo), Clo (Cl) a Nitơ (N): Nitơ có mặt nhiều hợp chất hữu quan trọng, có vai trò định quá trình trao đổi chất lượng cũng các hoạt động sinh lý - Khi thiếu N, sinh trưởng phát triển kém, diệp lục không hình thành, lá chuyển màu vàng, đẻ nhánh phân cành kém, hoạt động quang hợp tích lũy giảm sút nghiêm trọng, dẫn tới suy giảm suất - Thừa N làm sinh trưởng quá mạnh, thân lá tăng trưởng nhanh mà mô giới hình thành nên yếu, dễ lốp đổ, dễ bị sâu bệnh cơng Ngồi dư thừa N sản phẩm trồng (đặc biệt rau xanh) gây tác hại lớn tới sức khỏe người Nếu N dư thừa ở dạng NO2- thì vào dạ dày, chúng vào ruột non mạch máu, chuyển hemoglobin (của máu) thành dạng met-hemoglobin, làm khả vận chuyển oxy tế bào Còn ở dạng NO2- chúng kết hợp với axit amin thứ cấp tạo thành chất Nitrosamine - chất gây ung thư mạnh b Photpho (P): Photpho cần cho tất cả các loại trồng rõ rệt với họ đậu vì khả tham gia trực tiếp vào các quá trình sớng cây, chúng thúc đẩy khả cớ định đạm vi sinh vật cộng sinh - Khi thiếu P, lá ban đầu có màu xanh đậm, sau chuyển màu vàng, hiện tượng bắt đầu từ các lá phía dưới trước, từ mép lá vào Cây lúa thiếu P làm lá nhỏ, hẹp, đẻ nhánh ít, trỗ chậm, chín kéo dài, nhiều hạt xanh, hạt lép Cây ngô thiếu P sinh trưởng chậm, lá có màu lục rồi chuyển màu huyết dụ - Thừa P không có biểu hiện gây hại thừa N vì P thuộc loại nguyên tố linh động, nó có khả vận chuyển từ quan già sang quan non c Kali (K): Kali cần thiết cho loại trồng, quan trọng đối với nhóm chứa nhiều đường hay tinh bột lúa, ngô, mía, khoai tây Bón K làm tăng hiệu quả sử dụng N P - Biểu hiện rõ thiếu K lá hẹp, ngắn, xuất hiện các chấm đỏ, lá dễ héo rũ khô Cây lúa thiếu K sinh trưởng kém, trỗ sớm, chín sớm, nhiều hạt lép lửng, mép lá về phía đỉnh biến vàng Ngô thiếu K làm đốt ngắn, mép lá nhạt dần sau chuyển màu huyết dụ, lá có gợn sóng Điều đặc biệt K có vai trò quan trọng việc tạo lập tính chớng chịu trồng với điều kiện bất thuận (hạn, rét) cũng tính kháng sâu bệnh, vì thiếu K làm chức suy giảm d Lưu huỳnh (S): Lưu huỳnh tham gia thành phần protein, axit amin, vitamin, có vai trò quan trọng quá trình trao đổi lipit hô hấp - Biểu hiện đặc chưng thiếu S cũng có hiện tượng vàng lá thiếu N, nhiên khác với thiếu N hiện tượng vàng lá xuất hiện ở các lá non trước các lá trưởng thành lá già Khi thiếu S, gân lá chuyển vàng phần thịt lá vẫn xanh, sau đó mới chuyển vàng Kèm theo tổn thương trước hết ở phần lá non, cộng với xuất hiện các vết chấm đỏ lá mô tế bào chết e Canxi (Ca): Canxi có vai trò quan trọng việc hình thành tế bào, hình thành các mô quan Chúng có ý nghĩa quan trọng việc trung hòa độ chua đất cũng việc khử độc có mặt các cation (Na+, Al3+ ) nguyên sinh chất tế bào Cùng với P, Ca nguyên tố hàng đầu để tăng suất chất lượng họ đậu - Khi thiếu Ca thì đỉnh sinh trưởng chóp rễ bị ảnh hưởng nghiêm trọng các mô phân sinh ngừng phân chia, sinh trưởng bị ức chế Triệu chứng đặc trưng thiếu Ca các lá mới bị dị dạng, chóp lá uốn câu, rễ phát triển, ngắn, hóa nhầy chết Ca chất không di động nên biểu hiện thiếu Ca thường thể hiện ở các lá non trước f Magiê (Mg): Magiê thành phần quan trọng phân tử diệp lục nên nó định hoạt động quang hợp Đây cũng chất hoạt hóa nhiều enzym quan trọng đối với quá trình hô hấp trao đổi chất Mg cần đối với các ngắn ngày lúa, ngô, đậu, khoai tây Mg làm tăng hàm lượng tinh bột sản phẩm Thiếu Mg làm chậm quá trình hoa, thường bị vàng lá thiếu diệp lục Triệu chứng điển hình các gân lá xanh phần thịt lá biến vàng Xuất hiện các mô hoại tử thường từ các lá phía dưới, lá trưởng thành lên lá non, vì Mg nguyên tố linh động, có thể dùng lại từ các lá già g Sắt (Fe): Vai trò quan trọng sắt hoạt hóa các enzym quá trình quang hợp hô hấp Nó không tham gia vào thành phần diệp lục có ảnh hưởng định tới tổng hợp diệp lục Hàm lượng sắt lá có quan hệ mật thiết đến hàm lượng diệp lục chúng - Sự thiếu hụt Fe thường xảy nền đất có đá vôi Lá thiếu sắt chuyển từ màu xanh sang vàng hay trắng ở phần thịt lá, gân lá vẫn xanh Triệu chứng thiếu sắt xuất hiện trước hết ở các lá non, sau đến lá già, vì Fe không di động từ lá già về lá non h Mangan (Mn): Mn nguyên tố hoạt hóa nhiều enzym các quá trình quang hợp, hô hấp cố định nitơ phân tử - Triệu chứng điển hình thiếu Mn phần gân lá mạch dẫn biến vàng, nhìn toàn lá có màu xanh sáng, về sau xuất hiện các đốm vàng ở phần thịt lá phát triển thành các vết hoại tử lá Nếu thiếu nghiêm trọng gây khô chết lá Triệu chứng thiếu Mn có thể biểu hiện ở lá già hay lá non tùy theo từng loại i Đồng (Cu): Đồng nguyên tố hoạt hóa nhiều enzym quá trình tổng hợp protein, axit nucleic dinh dưỡng nitơ - Hiện tượng thiếu đồng thường xảy vùng đất đầm lây, ruộng lầy thụt Cây trồng thiếu đồng thường hay có hiện tượng chảy gôm (rất hay xảy ở ăn quả), kèm theo các vết hoại tử lá hay quả Với họ hòa thảo, thiếu đồng làm màu xanh ở phần lá k Bo (B): B nguyên tố vi lượng có hiệu quả với trồng B tác động trực tiếp đến quá trình phân hóa tế bào, trao đổi hocmon, trao đổi N, nước chất khoáng khác, ảnh hưởng rõ rệt B tới mô phân sinh ở đỉnh sinh trưởng quá trình phân hóa hoa, thụ phấn, thụ tinh, hình thành quả - Khi thiếu B thì chồi bị chết, các chồi bên cũng thui dần, hoa không hình thành, tỷ lệ đậu quả kém, quả dễ rụng, rễ sinh trưởng kém, lá bị dày lên 10 l Molypden (Mo): Mo có vai trò quan trọng việc trao đổi nitơ, tổng hợp Vitamin C hình thành lục lạp - Thiếu Mo ức chế dinh dưỡng đạm trồng nói chung, đặc biệt các họ đậu m Kẽm (Zn): Zn tham gia hoạt hóa khoảng 70 enzym nhiều hoạt động sinh lý, sinh hóa - Thiếu Zn gây rối loạn trao đổi auxin nên ức chế sinh trưởng, lá bị biến dạng, ngắn, nhỏ xoăn, đốt ngắn biến dạng Thảm thực vật thị đất phèn - Trên vùng đất phèn, vào mối quan hệ chế độ nước tính đa dạng mà có thể phân chia thực vật thành các kiểu thực vật nước nước lợ 11 - Đặc biệt, tính đa dạng thực vật ở nước cao Tính đa dạng về cấu trúc thảm thực vật phụ thuộc vào các kiểu chế độ nước  Đất phèn tiềm tàng (theo phân loại FAO: Proto-Thionic Fluvisols) đơn vị đất thuộc nhóm đất phù sa phèn Đất phèn tiềm tàng hình thành vùng chịu ảnh hưởng nước có chứa nhiều sulfat Trong điều kiệm yếm khí với hoạt động vi sinh vật, sulfat bị khử để tạo thành lưu huỳnh chất kết hợp với sắt có trầm tích để tạo thành FeS2 * Thực vật thị vùng đất phèn tiềm tàng như: - Chà là( Phoenis Roxb): mọc ở vùng đất cao, có độ ngập thủy triều cao 10-20 cm; đặc điểm cao 3-5m, đường kính bụi 3-5m, đường kính thân 510cm Rễ ăn dần theo phát triển bụi, nhiều gai - Ráng dại( Arro stichum aureum L): mọc ở vùng tháp hơn,độ ngập thủy triều lúc cao 25-30cm, có mọc xen với chà các lùm bụi khác 12 13 *Thực vật thị vùng đất phèn nhiều: - Cây (Eleocharis Dulcis): phát triển tốt ở pH thấp, chỉ sống ở mức độ phèn Al dưới 2.000 ppm, quá ngưỡng này, khơ héo chỉ gớc, củ gầy Năng phát triển đất bị ngập nước có độ ẩm cao, độ ẩm đất dưới 15% thì khó sống Nếu nước ngập thường xuyên pH nâng dần lên thì phát triển mạnh, thân lá thành ống Năng có củ màu đen bên ngồi, bên thắng, dòn, dễ vỡ, sinh sản chủ yếu vô tính Trong tích luỹ cao SO 4: 0,6% - 0,9 % trọng lượng khô 3+ Al có thể lên đến 1.500 - 1.800 ppm Đặc biệt rễ tích lũy gấp - lần ở thân, lá có khả tích luỹ nhiều 14 - Sậy (Phragmites kakar): chỉ thị tốt cho đất phèn có giá trị việc cải tạo làm nguyên liệu sấy Sậy mọc ở vùng cao so với vùng có nhiều bàng, có độ phèn thấp vùng có kim Sậy thuộc loại cỏ đa niên cao có đến 3m, trung bình 1,5 - 2,0 m Đường kính thân có thể từ -15mm Sậy hoa vào tháng - hạt chính vào tháng 12, hạt rơi xuống gặp điều kiện thích hợp nảy thành Đó kiểu sinh sản hữu tính Ngồi ra, sậy sinh sản vơ tính bằng thân ngầm, mạnh *Thực vật chỉ thị đất phèn ít và trung bình - Năng ngọt: thường phát triển tốt ở pH= a-4,5 15 Thực vật thị đất mặn: - Chỉ thị cho đất mặn - Bùn mặn ven biển: Vùng bùn mặn ven biển, đất chưa có nền, độ mặn từ 10 ‰ đến 25 ‰, cửa sông bồi hàng năm, ít gió bão, nhiều phù sa hệ thực vật rừng ngập mặn mắm, bần, đước, già, sú, vẹt, đất cao hơn, nền ổn định ráng, chà là, ven rạch dừa nước,ô rô, cóc kèn, mái dầm - Chỉ thị ô nhiễm dầu: vùng đất bị ô nhiễm dầu, cối bị chết rụi, thối rữa đất ướt, khô mủn đất khô hạn Ở đấy, đất có thể thấy số sinh vật tham gia vào quá trình phân giải dầu các sản phẩm từ dầu: Cyanobacteria; Methannotropic; Corynebacteria; Mycobacteria; nấm men Thực vật thị đất cát biển - Thảm cỏ biển Gồm các thực vật thủy sinh bậc cao (Hydrophytes), nhóm có hoa (Anthophyta) thích nghi sống ngập nước biển với môi trường độ muối cao, chịu lực tác động 16 sóng gió, thủy triều khả hấp thụ phấn nước Cỏ xoan, muống biển Thực vật thị loại đất dốc thoái hóa, chua - Thực vật chỉ thị cho các loại đất dốc thoái hóa, chua ở vùng đất dốc tập quán canh tác nương rẫy từ lâu đời, đất bị rửa trơi, xói mòn thoái hóa Đất trở nên chua, nhiều Fe3+, Al3+ linh động - Một sớ lồi thực vật có thể phát triển loại đất có thể xem sinh vật chỉ thị, đặc trưng như: Sim Cỏ lau Guột Chè vằng Cây mua Cỏ lào - Những thân bò đặc trưng cho đất dớc chua cằn Đậu mèo dại Cây trinh nữ Hiện tượng phú dưỡng - Thực vật (Pyrrophyta) số thực vật có khả chỉ thị cho môi trường nước bởi - Ô nhiễm chẩt hữu gây suy giảm nồng độ oxi hồ tan - Nước bị phú dưỡng - Ơ nhiễm nhiều chất độc - Ô nhiễm dầu mỡ - Thực vật lớn: 17 + Phát triển vùng nước tù hãm, giàu dinh dưỡng: bèo chỉ thị cho vùng nước phú dưỡng hoá Ngộ độc kim loại Sự xuất hiện các loài chỉ thị giúp cho kỹ thuật phát hiện ô nhiễm kim loại hay tìm kiếm quặng mỏ gọi dò tìm quặng bằng sinh học (Canon – 1960; Allan –1970 …) Có thể khẳng định ô nhiễm kim loại nặng cách nặng nề tại số nơi thường đưa đến hậu quả cối tích lũy lượng lớn kim loại - Hiện tượng gọi hiện tượng “tích tụ” Nó thường đặc thù cho vùng có kim loại - Trong đa sớ các lồi đều có chế đào thải chất độc với cỏ Vertiver thì vào đến rễ, kim loại đồng chuyển thành dạng khó tan lưu giữ lại phần, phần lại di chuyển đến cổ rễ Rễ cổ rễ có khả tích lũy đồng, chống lại vận chuyển đồng đến các phận khác Điều cũng chứng tỏ rễ phần hấp thu nhiều KLN các phận cỏ Vetiver  Ở MÔI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ Ơ NHIỄM Ví dụ: Thành phớ Nam Kinh( Trung Quốc) phát hiện vào mùa xuân, tuyết tùng mọc cành mới, lá kim nó ngả màu vàng rồi khô Qua điều tra:do nhà máy cạnh đó thải quá nhiều khí thải sinh ra, thấy tuyết tùng có hiện tượng trên: xung quanh 18 đó bị ô nhiễm Gọi tuyết tùng máy cảnh báo ô nhiễm không khí tốt Tảo, địa y:  Tảo, địa y thường nhạy cảm với chất ô nhiễm không khí cả thực vật có mao dẫn vì chúng hấp thụ trực tiếp nước chất dinh dưỡng từ không khí nước mưa Kết quả: nồng độ các chất ô nhiễm chất độc cấp tính vào thể nhanh thực vật có mao mạch Các dấu hiệu tổn thương thực vật nhiễm khơng khí - Thực vật chỉ thị O3 tốt nhất: thân gỗ, bụi thân gỡ, các lồi cỏ - Ơzơn gây tổn thương cho các tế bào nhu mô đầu tiên, sau đó đến thịt lá - Lá bị lốm đốm li ti tập trung gần - Dấu hiệu đặc trưng: lá xuất hiện các điểm có màu trắng, đen, đỏ, hay màu huyết dụ Tác hại O3 lên lá 19 Lá bị lốm đốm li ti tập trung gần Tia cực tím gây mất mùa  KẾT LUẬN - Sinh vật chỉ thị-thực vật liên quan mật thiết với môi trường - Các đặc điểm hình đặng, sinh lý, hóa thực vật đều có liên quan đến môi trường -> đánh giá hiện trạng môi trường, dự đoán thay đổi môi trường hoạch định kế hoạch bảo vệ môi trường  Ý nghĩa chỉ thị sinh học – thực vật xử lý ô nhiễm môi trường - Xử lý môi trường bị ô nhiễm quá trình phức tạp ( công nghệ, hiểu biết sâu về chế hấp phụ, chuyên hóa, Chi phí tây cao) 20 - Trong đó khả làm sạch môi trường đất nước bị ô nhiễm ( bởi kim loại nặng, chất hữu cơ, thuốc súng, chất phóng xạ, ) bằng thực vật đanv coi công nghệ mới, đơn giản hiệu quả - Hiện vấn đề ô nhiễm kin loại nặng các hóa chất nguy hại tới môi trường đất, nước phổ biến Có nhiều phương pháp xử lý ô nhiêm kim loại nặng đất ( đào đất ô nhiễm chôn lấp chỗ khác, rữa đất, cố định các chất ô nhiễm xử lý nhiệt) các phương pháp đều tốn kinh phí, giới hạn về thuật hạn chế về diện tích Do dó, phương pháp sủ dụng thực vât để xử lý ô nhiễm kim loại nặng đất, nước quan tâm đặc biệt bởi kỉ thuật đơn giản, chi phí đầu tư thấp, an tồn thân thiện với mơi trường 21 ... thị -thực vật liên quan mật thiết với môi trường - Các đặc điểm hình đặng, sinh lý, hóa thực vật đều có liên quan đến môi trường -> đánh giá hiện trạng môi trường, dự đoán thay đổi môi. .. khác II ĐẶC TRƯNG CỦA THỰC VẬT CHỈ THỊ MƠI TRƯỜNG Chỉ thị sinh học ở mơi trường đất 1.1 Thực vật thị thiếu thừa chất dinh dưỡng đất - Thực vật đòi hỏi chất dinh dưỡng cần thiết cho sinh... môi trường hoạch định kế hoạch bảo vệ môi trường  Ý nghĩa chỉ thị sinh học – thực vật xử lý ô nhiễm môi trường - Xử lý môi trường bị ô nhiễm quá trình phức tạp ( công nghệ, hiểu biết