ĐỀ CƯƠNG GIẢI PHẪU THÍCH NGHI THỰC VẬT

1. Sự thích nghi của thực vật dưới tác động của nhân tố ánh sáng Ánh sáng là nhân tố vô cùng quan trọng đối với cây xanh, là nguồn năng lượng giúp cây quang hợp thực hiện đời sống tự dưỡng của thực vật. Ảnh hưởng đến hình thái, kiểu dạng, cấu tạo, đặc điểm sinh lý của cây, tác động đến quá trình sinh trưởng và sinh sản của cây. Dưới tác động của ánh sáng, TV được chia làm 3 nhóm chính: nhóm ưa sáng, ưa bóng và chịu bóng. Ngoài ra, dưới quy luật tác động tổng hợp của các nhân tố sinh thái lên đời sống của TV thì ngoài 3 nhóm trên chúng ta có thể phân chia thành các nhóm như sau: nhóm ưa sáng chịu hạn, ưa sáng chịu nóng chịu hạn, ưa sáng ưa ẩm, chịu bóng và ưa ẩm, chịu bóng và chịu lạnh… Hướng thích nghi chung của thực vật đối với ánh sáng Thay đổi diện tích bề mặt cơ thể phù hợp với điều kiện môi trường

VẤN ĐỀ 1: Sự thích nghi của thực vật dưới tác động của các nhân tố sinh thái cơ bản

(ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm) Phân tích các hướng thích nghi liên quan và đặc điểm thích

nghi tương ứng Ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp

1 Sự thích nghi của thực vật dưới tác động của nhân tố ánh sáng

Ánh sáng là nhân tố vô cùng quan trọng đối với cây xanh, là nguồn năng lượng giúp cây quang hợp thực hiện đời sống tự dưỡng của thực vật Ảnh hưởng đến hình thái, kiểu dạng, cấu tạo,

đặc điểm sinh lý của cây, tác động đến quá trình sinh trưởng và sinh sản của cây

Dưới tác động của ánh sáng, TV được chia làm 3 nhóm chính: nhóm ưa sáng, ưa bóng và chịu bóng Ngoài ra, dưới quy luật tác động tổng hợp của các nhân tố sinh thái lên đời sống của TV thì ngoài 3 nhóm trên chúng ta có thể phân chia thành các nhóm như sau: nhóm ưa sáng chịu

hạn, ưa sáng chịu nóng chịu hạn, ưa sáng ưa ẩm, chịu bóng và ưa ẩm, chịu bóng và chịu lạnh…

* Hướng thích nghi chung của thực vật đối với ánh sáng

Thay đổi diện tích bề mặt cơ thể phù hợp với điều kiện môi trường

* Hướng thích nghi riêng của từng nhóm thực vật

a Nhóm cây ưa sáng

 Đại diện: lúa, thông, tùng, bạch đàn…

 Hướng thích nghi: thích nghi theo hướng giảm sự tiếp xúc với ánh sáng quá mạnh và quá

nhiều

 Đặc điểm thích nghi:

+ Đặc điểm hình thái:

- Tán lá nhỏ, cành nhiều, xếp nghiêng, 1 số cây trong họ lúa có thể xoay hướng lá hoặc

lá cuộn lại như họ trinh nữ => Hạn chế sự tiếp xúc trực diện với ánh sáng

- Diện tích là nhỏ, hình kim, lá cứng, dày, màu xám bạc, có lông phủ

- Thân có lớp bần: nhiều lớp, dày

- Độ dày lá tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng

+ Đặc điểm giải phẫu:

- Tế bào nhỏ, thành tế bào dày => tránh sự đốt nóng lá

- Tầng cutin dày, số lượng diệp lục ít => Hạn chế hấp thu nhiệt và ánh sáng, bảo vệ lá

- Lỗ khí phân bố nhiều ở mặt dưới hoặc nằm sâu trong thịt lá => Giữ độ ẩm

- Một số loài trên tế bào biểu bì có mô tơ (tế bào vận động) hình rẻ quạt, kích thước

lớn, chứa nhiều nước => Giảm áp suất thẩm thấu nhanh, làm xoăn mép khi cường độ ánh sáng mạnh

- Mô giậu phát triển, diệp lục tập trung thành cột khi ánh sáng thích hợp, số lượng diệp lục giảm khi ánh sáng quá mạnh => Hấp thu ánh sáng quang hợp hiệu quả tránh đốt nóng lá

Tránh sự đốt nóng lá, phản xạ ánh sáng, cách nhiệt

+ Đặc điểm sinh lý:

Cường độ chiếu sáng tăng  Quang hợp tăng; khi ánh sáng tăng quá mức  quang hợp giảm.=> tận dụng nguồn sáng hợp lý để quang hợp hiệu quả

b Nhóm cây ưa bóng

 Đại diện: Cây lá dong, vạn niên thanh, cây chua me rừng….

 Hướng thích nghi: Thích nghi theo hướng lấy ánh sáng (do sống trong điều kiện có ánh

sáng tán xạ)

 Đặc điểm thích nghi:

+ Đặc điểm hình thái:

- Tán dày nhưng nhỏ, thu hẹp ở phần ngọn, cành dưới dài hơn cành trên => Dễ dàng nhận ánh sáng từ trên xuống

- Lá lớn, mỏng, xếp so le => Sử dụng được nhiều ánh sáng nhất ở cường độ chiếu sáng thấp

- Một số cây ở rừng mưa nhiệt đới lá nhỏ giọt để thấm bớt lượng mưa => tăng khả năng hấp thu ánh sáng

+ Đặc điểm giải phẫu:

- Kích thước tế bào lớn, thành tế bào mỏng, trong suốt => tăng hấp thu lượng ánh

sáng

- Số lượng lỗ khí ít => giảm sự thoát hơi nước

- Mô giậu kém phát triển

- Hàm lương diệp lục nhiều

+ Đặc điểm sinh lý:

- Cường độ chiếu sáng thấp, vừa phải => cây quang hợp tốt

- Ánh sáng mạnh => cây có thể bị chết

c Nhóm cây chịu bóng

 Đại diện: Lim, long não, ràng ràng….

 Hướng thích nghi:

- Sống trong điều kiện nhiều ánh sáng, cây chịu bóng mang đặc điểm của cây ưa sáng

- Sống trong điều kiện ít ánh sáng, cây chịu bóng mang đặc điểm của cây ưa bóng

 Đặc điểm thích nghi:

+ Đặc điểm hình thái, giải phẫu

- Tùy theo điều kiện sống mà mang những đặc điểm của nhóm cây ưa sáng hay ưa

bóng => thích nghi tùy thuộc điều kiện ánh sáng của môi trường

+ Đặc điểm sinh lý:

Khi cường độ chiếu sáng tăng thì cường độ quang hợp tăng nhưng chỉ tăng trong giới hạn Khi ánh sáng mạnh, cường độ quang hợp giảm => quang hợp hiệu quả

kiện đất đai, khí hậu, vĩ độ, độ cao, theo tuổi và các giai đoạn sinh trưởng của cây.

=> Ứng dụng trong nông nghiệp:

- Đa số cây nông nghiệp là cây ưa sáng => trồng cây theo mô hình tầng, tán => có đủ ánh sáng cho cây, giúp cây có sản lượng cao

- Trồng xen kẽ các loại cây.Dựa vào đặc tính của cây trồng là cây ưa sáng, cây chịu bóng và cây trung tính mà nông dân đã trồng xen kẽ các loại cây với nhau như cây ưa sáng với cây chịu bóng hay cây ưa sáng với cây trung tính => góp phần vào việc tăng năng suất cây trồng, tận dụng tối đa nguồn đất Ví dụ: trồng xen kẽ ngô và lạc

2 Sự thích nghi của thực vật dưới tác động của nhân tố nhiệt độ

+ Nhiệt độ là nhân tố có ảnh hưởng nhiều đến đời sống thực vật Nhiệt độ có sự liên hệ mật thiết với bức xạ của mặt trời, cho nên sự phân bố nhiệt ở các khu vực khác nhau là khác nhau

và thay đổi theo thời gian

+ Trong những điều kiện nhiệt độ khác nhau đều có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển cũng như sự tồn tại của thực vật Nó còn làm biến đổi cảnh quan ở các khu vực khí hậu khác nhau

+ Nhiệt độ làm ảnh hưởng đến quá trình sinh hóa của các tổ chức của cơ thể thực vật Nhiệt độ còn ảnh hưởng đến cấu trúc của tế bào, của các bào quan và ngay cả hệ keo sinh chất

Dưới tác động của nhiệt độ thực vật được chia làm hai nhóm chính: thực vật chịu lạnh và thực vật chịu nóng

* Hướng thích nghi chung của thực vật đối với nhiệt độ:

Giảm diện tích bề mặt tiếp xúc với môi trường quá nóng hoặc quá lạnh

* Hướng thích nghi riêng của từng nhóm thực vật đối với nhân tố nhiệt độ

a Thực vật chịu lạnh

Là những cây có thể sống được ở những vùng khí hậu lạnh, có nhiệt độ bằng hoặc dưới 00C

 Đại diện: thông, rau ôn đới (bắp cải, súp lơ, su hào…)

 Hướng thích nghi: Hạn chế tiếp xúc với không khí lạnh (bằng cách tăng cường giữ nhiệt).

 Đặc điểm thích nghi:

+ Đặc điểm hình thái, giải phẫu

- Thu nhỏ kích thước cơ thể, lá nhỏ, thường có hình kim => Giảm sự thoát hơi nước , hạn chế sự tiếp xúc với không khí lạnh khắc nghiệt

- Một số cây có hiện tượng rụng lá hằng năm, vd ở vùng ôn đới rụng lá vào mùa đông => hạn chế sự tiếp xúc của lá với không khí lạnh khắc nghiệt

- Hình thành các vảy, lớp bần => bảo vệ chồi non, cách nhiệt

- Hình thành các sắc tố đỏ, vàng => tận dụng được sự hấp thụ các tia sáng để tăng cường lượng nhiệt cho cơ thể

- Những cây vùng núi cao thường có màu sắc sặc sỡ, dạng thân thấp hay bò sát mặt đất

=> Tận dụng lượng nhiệt của mặt đất

+ Đặc điểm sinh lý:

- Tăng tích lũy lượng đường, 1 số acid amine và 1 số chất trong tế bào với nước liên kết

=> Giúp trong tế bào không bị đóng băng, chất nguyên sinh không bị hóa keo

b Thực vật chịu nóng

Là những cây sinh trưởng và phát triển trong điều kiện nhiệt độ cao kéo dài

 Đại diện: Xương rồng, rêu, tảo lam…

 Hướng thích nghi: Giảm diện tích tiếp xúc bề mặt với môi trường khô nóng (bằng cách

tăng cường thải nhiệt) Tăng hút nước để điều hòa nội nhiệt của cơ thể

 Đặc điểm thích nghi:

+ Đặc điểm hình thái, giải phẫu:

- Thu nhỏ tiết diện bề mặt cơ thể, lá nhỏ, cành lá khẳng khiu, cây thấp, lá dạng hình kim hay dạng vảy xếp thẳng đứng, cũng có khi cuộn lại => Hạn chế diện tích tiếp xúc với không khí nóng

- Thân có vỏ dày, tầng bần phát triển nhiều lớp, 1 số cây ở sa mạc có chu bì phát triển

=> Có vai trò cách nhiệt

- Lá có lớp sáp, tầng cutin dày hoặc lớp lông bạc, lỗ khí nhiều => thoát hơi nước nhanh

để giảm nhiệt độ cơ thể

- Một số cây rụng lá về mùa khô, ví dụ như rừng khộp Tây Nguyên => Giảm bề mặt tiếp xúc với môi trường khô nóng

- Vỏ màu sáng trắng hoặc xám tro => Phản xạ ánh sáng

- Cây Bùm bụp khi bị mặt trời đốt nóng thì lá cong lại để lộ mặt trắng ra ngoài => làm phản chiếu một phần ánh sáng đốt nóng cơ thể

+ Đặc điểm sinh lý:

- Nhiệt độ 20-300C  quang hợp mạnh; >400C ngừng quang hợp => quang hợp có hiệu quả

- Nhiệt độ cao, thoát hơi nước mạnh => Giảm lượng nhiệt trong cơ thể tránh đốt nóng lá

- Một số có khả năng tích lũy đường, muối khoáng => Tránh kết tủa các hệ keo nguyên sinh

=> Ứng dụng trong nông nghiệp:

- Sử dụng phân bón, một số hóa chất hợp lý

Vd: khi bị hạn : bón phân hợp lý: không bón đạm, không bón kali => tăng giữ nước, giảm mất nước của mô

- Ứng dụng trong chọn tạo các giống cây trồng chịu nóng hoặc lạnh

3 Sự thích nghi của thực vật đối với nhân tố độ ẩm

+ Nước là thành phần , là yếu tố vô cùng quan trọng cho sự phát triển của cây trồng

+ Nước giúp thực hiện các quá trình vận chuyển các chất khoáng trong đất giúp điều kiện quang hợp, hình thành sinh khối tạo nên sự sinh trưởng của cây trồng

chịu hạn, thực vật ưa ẩm, thực vật trung sinh.

* Hướng thích nghi chung của thực vật đối với nhân tố độ ẩm

Thích nghi theo hướng tăng hút nước

* Hướng thích nghi riêng của từng nhóm thực vật đối với nhân tố độ ẩm.

a nhóm thực vật ưa ẩm

Có 2 loại: cây ưa ẩm ưa sáng và cây ưa ẩm chịu bóng

 Đại diện: lúa, rau bợ, cói, thài lài, họ ráy…

 Hướng thích nghi: giảm thoát hơi nước, giảm trao đổi khí, giảm dự trữ O2 đối với cây ưa

ẩm ưa sáng; và đối với cây ưa ẩm chịu bóng cũng tương tự

 Đặc điểm thích nghi:

+ Đặc điểm hình thái, giải phẫu:

- Cây ưa ẩm ưa sáng: cành ít, thường có hiện tượng tỉa cành tự nhiên Mô giậu phát

triển, diệp lục ít, lá hẹp Lỗ khí luôn mở, phân bố ở hai mặt lá

- Cây ưa ẩm chịu bóng: lá mỏng rộng, mô giậu kém phát triển, cutin mỏng, thân dài Lỗ

khí luôn mở, phân bố ở hai mặt lá

- Hệ thống gian bào rộng có cả ở rễ, thân, lá => để chuyển không khí từ các bộ phận trên

mặt đất xuống phía dưới để “thở”

+ Đặc điểm sinh lý:

Khả năng điều tiết nước kém do môi trường đủ nước

b Nhóm cây trung sinh

 Đại diện: rừng mưa nhiệt đới, cây thân cỏ…

 Hướng thích nghi: Không phân hóa theo hướng tiết kiệm nước hay giữ nước.

 Đặc điểm thích nghi:

- Đặc điểm hình thái, giải phẫu

+ Lá có kích thước trung bình, mỏng, biểu bì có nhiều lỗ khí, thường có lông

+ Lá phân hóa mô giậu, mô khuyết rõ ràng

+ Mô dẫn, mô cơ phát triển bình thường

+ Rễ không ăn sâu

=> thích nghi với môi trường có đầy đủ nước

- Đặc điểm sinh lý:

Cường độ thoát hơi nước không cao

c Nhóm cây chịu hạn

 Đại diện: xương rồng, lúa, cói, họ thầu dầu, họ cà phê….

 Hướng thích nghi: thích nghi theo hướng: tăng cường hút nước, tăng cường dự trữ nước,

giảm thoát hơi nước, phát triển các phương diện tìm kiếm hoặc “trốn hạn”

 Đặc điểm thích nghi:

+ Đặc điểm hình thái, giải phẫu:

- Rễ đâm sâu lan rộng => tìm kiếm nguồn nước ngầm

- Thân phủ sáp hoặc lông tơ dày, số lượng khí khổng ít, lá biến thành gai, dạng kim, rụng

lá trong thời kì khô hạn => giảm tối đa sự thoát hơi nước

- Một số có rễ cây mở rộng lên sát mặt đất => Tận dụng hấp thụ nước từ sương đêm hay

nước mưa ít ỏi

- Nhiều cây có rễ phụ => lấy hơi nước từ không khí

- Khả năng “trốn hạn”: tồn tại dưới dạng hạt Chỉ nhanh chóng nảy mầm, phát triển thành

cây; ra hoa, tạo quả trong thời gian có mưa hoặc độ ẩm cao => thích nghi khi sống trong môi trường khắc nghiệt như những cồn cát, hoang mạc ít mưa

+ Đặc điểm sinh lý:

- Khả năng trao đổi chất yếu

- Khả năng giữ nước cao, nhưng sinh trưởng lại chậm

- Đóng khí khổng ban ngày, mở khí khổng vào ban đêm

=> Giảm thoát hơi nước

=> Ứng dụng trong nông nghiệp

- Ủ rơm rạ để tạo độ ẩm cho đất trong trồng tiêu, thanh long, nén,…

VẤN ĐỀ 2: Sự thích nghi của thực vật ở nước: sự thích nghi của nhóm tảo và nhóm thực vật thủy sinh bậc cao

1 Sự thích nghi của tảo

2 Sự thích nghi của nhóm thực vật thủy sinh bậc cao

Thực vật thủy sinh là thực vật bậc cao, chúng lên cạn hình thành thân lá rễ ( TV kiểu chồi, cành , vì lý do nào đó chúng quay về nước nên có cơ quan, mô

Sự thích nghi của nhóm thực vật thủy sinh bậc cao: Quá trình đi từ thích ứng ( vì trước đây

sống ở nước ) đến thích nghi

 Hướng thích nghi: Chúng thích nghi theo 3 hướng:

- Tăng khả năng hấp thu ánh sáng khuếch tán trong nước

- Tăng cường bề mặt tiếp xúc của cơ thể để giảm áp lực của nước hoặc nổi lên mặt nước

- TĂng cường khả năng dự trữ khí bằng những khoang rỗng chứa khí

a Nhóm thực vật ngoi trên mặt nước (bèo tây, bèo hoa dâu…)

- Rễ cây mọc trong bùn đáy, hệ rễ phát triển yếu, một phần cơ thể ngoi lên mặt nước => Tăng diện tích tiếp xúc với ánh sáng và giữ thăng bằng cho cây

- Có nhiều lỗ khí, mô khí phát triển, có nhiều khoảng gian bào lớn => trao đổi khí trực tiếp với môi trường

b Nhóm thực vật có lá nổi trên mặt nước ( sen, súng,… )

trường  hấp thu ánh sáng để quang hợp.

- Thân rễ to, chìm dưới đáy => có thể tồn tại trong mt ngập nước quanh năm

- Mô khí phát triển với nhiều khoảng gian bào lớn, lỗ khí nhiều mặt trên => chuyển không khí trên xuống phần rễ ngập trong bùn, thoát hơi nước và quang hợp

- Cuống lá, thân xốp chứa đầy không khí và có các tế bào đá phân nhánh => trôi nổi trên nước

và nâng đỡ cơ thể

- Lá có lớp cutin dày => hạn chếsự đốt nóng lá Trong lá có các tế bào đá giúp tăng độ vững chắc cho lá

c Nhóm thực vật chìm trong nước (tảo, rong,…)

- Thân dài, Lá thường hình dải, mỏng, phân thùy mảnh => xuôi dòng nước dễ dàng, không bị tác động của dòng chảy làm rách , hủy hoại lá

Một số loài có lá rất dài, phiến hẹp như rong mái chèo => tránh bớt lực của dòng chảy của nước

- Trong lá thường không có mô giậu hoặc mô giậu chỉ có 1 lớp tế bào rất ngắn Diệp lục nhiều, phân bố trong tất cả các tế bào biểu bì có cả 2 mặt lá => chúng sử dụng tốt lượng ánh sáng yếu

để quang hợp

d Nhóm thực vật ngập nước định kỳ

Những loài thực vật sống trên đất bùn, dọc bờ songo, cửa song, cửa biển, chịu tác động định kì của thủy triều

Hướng thích nghi: phát triển theo hướng chống lại tác động cơ học ( gió, bão, song, thủy

triều)

Đặc điểm thích nghi: + rễ chống, rễ hô hấp

+ thân thấp, phân nhánh ở những nơi sóng gió nhiều

+ Thân gỗ, lá màu xanh

+ Hiện tượng sinh con trên cây mẹ

VẤN ĐỀ 3: Sự thích nghi của thực vật rừng ngập mặn đáp ứng với các đặc điểm đặc trưng của môi trường.

* Đặc điểm thích nghi tương ứng với đặc điểm môi trường:

1 Thiếu oxi => Thích nghi bằng cách tăng cường hấp thu và dự trữ oxi

- HÌnh thành các cơ quan rễ đặc trưng : rễ chống, rễ thở ( rễ hô hấp ), rễ đầu gối,… + Thích nghi theo hướng tăng cường giữ vững cây trong mt bùn mềm và chịu nhiều yếu tố tác động cơ học bất lợi của sóng gió thủy triều

+ Tăng cường việc thông khí và chứa khí cho cây, trên rễ có các lỗ vỏ số lượng nhiều, kích thước lớn

+ Phần trong đất của rễ làm chức năng dinh dưỡng, có tính chất mềm xốp

+ Phần ngoài mô mềm vỏ có một số lớp Bần nằm dưới lỗ vỏ => tiếp nhận không khí, tăng hấp thu khí oxi Mô mềm có nhiều khoảng gian bào rất lớn để chứa và dự trữ khí

2 Thừa muối => thích nghi là giảm nồng độ muối (thải muối).

- Phần trụ rễ có nhiều mạch với kích thước nhỏ Đây là yếu tố giúp chuyển và thoát nước nhanh

=> tránh sự đầu độc cơ thể do nồng độ muối cao

- Rễ cây ngập mặn có cơ chế chỉ cho nước đi qua nhưng không cho muối đi qua Vì vậy dịch

mô ở rễ rất loãng nhưng ngược lại nồng độ chất tan ở lá rất cao, chính vì vậy mà cây có thể hút nước một cách dễ dàng, hạn chế sự hút muối

- lớp ngấm suberin ở chu bì phát triển rất sớm và ở gần chop rễ, lớp này như một màng chắn giúp cây chống lại nồng độ muối cao

3 Đất bùn lầy và môi trường có nhiều tác động cơ học => hướng thích nghi: tăng cường, giữ vững cây ở môi trường bùn mềm và chịu nhiều yếu tố tác động cơ học

Thích nghi về hình thái và giải phẫu

RỄ:

- Không có rễ cọc hoặc rễ cộc chết sớm và được thay thế bằng các rễ bên, rễ phụ hình thành từ gốc thân, mọc rộng lan xa hơn là đâm sâu => giữ vững cây

- Cấu tạo rễ, ví dụ rễ chống: có nhiều lỗ vỏ lớn với số lượng càng tăng khi càng mọc xa bờ, chúng mọc từ gốc thân hoặc từ các cành gần chống => chống đỡ cây

( ví dụ: Đước, )

- Trong rễ một số loài có thể cứng nằm xen giữa mô mềm xốp => rễ vừa xốp vừa vững chắc

THÂN:

- Mô cơ phân bố đều khắp bề mặt của thân Phần vỏ có mô dày, mô cứng Phần trụ có các sợi

gỗ, bó sợi gỗ, => thân chịu được tđ của gió bão vùng triều

- Một số loài có những tế bào mô cứng hình tròn như ở thân Sú Đặc biệt ở thân Mắm có vòng

mô cứng bao quanh thân trụ => thân vững chắc hơn

LÁ:

- Lá cứng và giòn và có tầng hạ bì ( 1-7 lớp ) => thích nghi với điều kiện bất lợi của môi

trường

4 Thủy triều => hướng thích nghi:

sản: sinh con trên cây mẹ , khi mầm rơi vào đất bùn, rễ sẽ nảy chồi , bám vào đất bùn => thủy triều lên, mầm sẽ không bị trôi