Nắm được đặc điểm đặc trưng của giới Thực vật về tổ chức cơ thể, sinh sản và phương thức sống.
Nắm được hệ thống phân loại và phân biệt nhanh các ngành.
Thấy được sự khác biệt cơ bản nhất của Thực vật so với các giới sinh vật khác.
ĐẶC ĐIỂM CHUNG
Trước hết, thực vật mang đặc điểm chung của sinh vật: Có quá trình trao đổi chất với môi trường (lấy các chất cần thiết cho cơ thể và thải ra những chất không cần thiết), có quá trình sinh trưởng và lớn lên, có quá trình sinh sản để tạo ra con cái.
Thực vật khác biệt với tất cả các sinh vật khác bởi: Cơ thể sống cố định; tế bào có nhân chuẩn, vách tế bào bằng xenlulo (hiếm khi bằng kitin), trong tế bào có lục lạp; dinh dưỡng kiểu tự dưỡng quang hợp (tổng hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ nhờ năng lượng ánh sáng mặt trời);
chất dự trữ đặc trưng là tinh bột (hydrat cacbon); có quá trình sinh sản hữu tính và xen kẽ thế hệ trong chu trình sống; không có hệ thần kinh và phản ứng thần kinh.
PHÂN BỐ VÀ VAI TRÒ
Có khoảng 500.000-600.000 loài, riêng ngành Hạt kín (Ngọc lan) có gần 300.000 loài (ước tính có 400.000 loài), phân bố khắp thế giới. Việt Nam có khoảng 15.000 loài.
Là vật sản xuất của mọi hệ sinh thái (là mắt xích đầu tiên của chuỗi thức ăn), cung cấp chất hữu cơ và khí oxy cho tất cả các sinh vật khác; đóng vai trò quan trọng trong chu trình carbon, biến đổi carbon dioxid (CO2) thành Oxy nhờ quang hợp và thành canxi carbonat nhờ sự hoá canxi; đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa khí hậu, cân bằng sinh thái và bảo vệ môi trường,... Đối với con người, là nguồn dinh dưỡng chủ yếu, nhiều loài được dùng làm thuốc, lấy gỗ,…
NGUỒN GỐC VÀ TIẾN HÓA
Về nguồn gốc, người ta cho rằng thực vật phát sinh từ tảo cổ nào đó sau đó tiến hoá theo 2 hướng: Hướng 1 cho ra Thực vật bậc thấp (Tảo) và hướng 2 cho ra Thực vật bậc cao.
Về xu hướng tiến hoá (gồm 3 giai đoạn): 1) Thực vật đầu tiên sống ở nước, cơ thể đơn bào, không có màu, cấu tạo tế bào chưa hoàn chỉnh. 2) Khi lục địa và đáy đại dương thay đổi, đất liền được mở rộng, thực vật chuyển từ nước lên cạn, những dạng không thích nghi bị tiêu diệt, thực vật phát triển thành 2 nhóm từ Quyết trần tiến hoá theo hướng thể giao tử chiếm ưu thế (Rêu) và thể bào tử chiếm ưu thế (các ngành thực vật bậc cao còn lại); khi khí hậu trở nên khô xuất hiện hạt trần sinh sản bằng hạt (chưa được bảo vệ). 3) Khí hậu tiếp tục thay đổi mạnh, không khí khô hơn, cây hạt trần tỏ ra chưa phù hợp, Hạt kín ra đời, hạt được bảo vệ, cơ quan dinh dưỡng đa dạng nên thích nghi với mọi điều kiện sống. Do đó ngày nay, hạt kín chiếm ưu thế trên trái đất.
PHÂN LOẠI
Được chia thành 2 phân giới (Thực vật bậc thấp và Thực vật bậc cao).
1. THỰC VẬT BẬC THẤP, bao gồm tất cả các ngành Tảo 2. THỰC VẬT BẬC CAO, bao gồm:
– Thực vật bậc cao không mạch (Đài thực vật): Ngành Rêu
– Thực vật bậc cao có mạch: Các ngành còn lại của Thực vật bậc cao
– Thực vật bậc cao có bào tử (không hạt): Rêu, Dương xỉ trần, Lá thông, Thông đất, Cỏ tháp bút, Dương xỉ
– Thực vật bậc cao có hạt, gồm 2 ngành: Thông (Hạt trần) và Ngọc lan (Hạt kín)
– Thực vật có hoa: Ngành Ngọc lan (Hạt kín).
KHOÁ ĐỊNH LOẠI CÁC NGÀNH THỰC VẬT
1A. Cơ thể dạng tản (chưa phân hoá thành rễ, thân, lá), không phân hoá thành mô hay cơ quan, chưa có biểu bì và lỗ khí. Hợp tử phát triển ngay thành cơ thể mới. Sống dưới nước. (THỰC VẬT BẬC THẤP) ... các ngành tảo
(2176/ 50.000 loài)
1B. Cơ thể phân hoá thành thân, lá và rễ (trừ Quyết trần, Rêu & Lá thông chỉ có rễ giả)1), phân hoá thành các mô và cơ quan đảm nhiệm các chức năng khác nhau, có biểu bì và lỗ khí. Hợp tử phát triển thành phôi (thể bào tử non) bên trong cơ quan sinh sản cái, sau đó mới phát triển tiếp thành cơ thể mới. Hầu hết sống trên cạn. (THỰC VẬT BẬC CAO).
2A. Cơ thể trưởng thành là thể giao tử (n), mọc thành từng đám (không bao giờ sống đơn độc), thân không phân nhánh, chưa có mạch dẫn. Thể bào tử (2n) sống nhờ vào thể giao tử. (Thực vật bậc cao không mạch) ... 1. ngành Rêu (Bryophyta)
(481/ 26.000 loài)
2B. Cơ thể trưởng thành là thể bào tử (2n), sống độc lập. Thân phân nhánh, có mạch dẫn. (Thực vật bậc cao có mạch).
3A. Cây có rễ giả. Thân phân nhánh kiểu lưỡng phân (phân đôi). Bào tử giống nhau (không phân biệt đực cái).
4A. Túi bào tử mọc đơn độc ở đỉnh ... 2. ngành Dương xỉ trần (Rhyniophyta) 4B. Túi bào tử thành nhóm 2-3 túi ở nách lá ... 3. ngành Lá thông (Psilotophyta)
(1/ 10 loài)
3B. Cây có rễ thật. Thân phân nhánh kiểu đơn phân hoặc trục hợp. Bào tử thường khác nhau.
5A. Sinh sản bằng bào tử (cây không có hạt).
6A. Phần thân cây trên mặt đất phân nhánh. Cây chỉ có lá tiêu giảm (dạng vảy hoặc dạng gai).
Túi bào tử mọc ở đỉnh cành.
7A. Thân đặc, không phân đốt. Lá mọc xoắn ốc hoặc thành 4 hàng ...
... 4. ngành Thông đất (Lycopodiophyta)
(53/ 800-1200 loài)
7B. Thân rỗng, phân đốt. Lá mọc vòng quanh đốt ... 5. ngành Cỏ tháp bút (Equisetophyta)
(3/ 30 loài)
6B. Phần thân trên mặt đất không phân nhánh. Cây có lá điển hình. Túi bào tử mọc ở mặt dưới lá, hiếm khi mọc ở thân hay cành ... 6. ngành Dương xỉ (Polypodiophyta)
(691/ 11.000 loài)
5B. Sinh sản bằng hạt. (Thực vật có hạt).
8A. Cơ quan sinh sản hữu tính là nón. Noãn và hạt nằm phơi (trần) trên bề mặt lá bào tử, không có thụ tinh kép. Yếu tố dẫn là quản bào ... 7. ngành Thông (Pinophyta)
(69/ 840 loài)
8B. Cơ quan sinh sản hữu tính là hoa. Noãn được bao bọc trong lá noãn, đặc trưng bởi thụ tinh kép. Yếu tố dẫn là mạch thật ... 8. ngành Ngọc lan (Magnoliophyta)
(11.500/ 350.000 loài)
1) Rễ thật đặc trưng bởi có hệ thống dẫn truyền (mạch) nối với thân. Còn rễ giả không có đặc điểm này, rễ ở đây chỉ là các lông hút đơn hoặc đa bào. Đặc biệt, ở Rêu chưa có có mô dẫn, rễ ở đây chỉ là các lông đơn hoặc đa bào. Nước
3.1. PHÂN GIỚI THỰC VẬT BẬC THẤP (TẢO, THỰC VẬT HẠ ĐẲNG, THỰC VẬT CÓ TẢN) – THALLOBIONTA (THALLOPHYTA, ALGAE)
Mục tiêu:
Nắm được những nét đại cương về phân giới Thực vật bậc thấp (tổ chức cơ thể, sinh sản và chu trình sống, phương thức sống, nguồn gốc, xu hướng tiến hoá,...).
Nắm được hệ thống phân loại, sự đa dạng và giá trị tài nguyên của các ngành.
Nắm được các mức độ tổ chức cơ thể và con đường tiến hóa của các ngành.
Trên cơ sở kiến thức đã học, nắm được nguồn gốc và xu hướng tiến hóa của Thực vật, đồng thời giải thích được tại sao một số thực vật hiện vẫn được xếp vào cả giới Động vật.
Vận dụng kiến thức đã học để nhận biết nhanh và sử dụng những đại diện có giá trị và phổ biến; biết cách hạn chế các tác hại do một chúng gây ra.
ĐẶC ĐIỂM CHUNG Gồm tất cả các ngành Tảo.
Cấu tạo cơ thể: Đơn bào, tập đoàn đến đa bào. Tất cả các dạng sống đều chưa phân hoá thành mô (trừ một số Tảo nâu có mô sơ khai) hay cơ quan; chưa phân hoá thành thân, rễ, lá,.. nên được gọi là dạng tản. Kớch thước cơ thể thay đổi từ hiển vi (1 x 1,5 àm ở Tảo lục)1) tới 300 một (Tảo nâu), được chia thành 8 kiểu:
1. Dạng mô nát (monas: đơn độc): Đơn bào, có roi, sống độc lập, đơn độc (đa số) hay thành tập đoàn (Pandorina morum, thuộc Tảo lục), chuyển động được nhờ roi.
2. Dạng hạt (coccos: hạt): Đơn bào, không có roi, sống độc lập; có định hoặc chuyển động bằng việc tiết chất nhầy qua khe vỏ cơ thể tạo lực đẩy (Tảo silic), một số dạng amip di chuyển bằng chân giả (Chrysomoeba radians, thuộc Tảo vàng ánh).
3. Dạng palmella: Đơn bào, không có roi, cùng sống trong bọc keo thành tập đoàn khối, không chuyển động được. Các tế bào (cơ thể) không có liên hệ phụ thuộc nhau (các chi Asterionella, Achnanthes thuộc Tảo silic; Tetraspora ở Tảo lục; Chlorosaccus ở Tảo vàng; Phaeosphaera ở Tảo vàng ánh).
4. Dạng tập đoàn: Các tế bào sống thành tập đoàn, chuyển động được, liên hệ với nhau bởi tiếp xúc trực tiếp hoặc qua các sợi sinh chất (Volvox, thuộc Tảo lục).
5. Dạng sợi: Tản đa bào, gồm các tế bào (thường giống nhau, không chuyển động) liên kết với nhau thành sợi đơn hoặc phân nhánh (Ulothrix zonata, thuộc Tảo lục).
6. Dạng bản: Tản đa bào hình lá, do dạng sợi phân chia theo cả chiều ngang và dọc tạo thành (Tảo nâu, Tảo đỏ).
7. Dạng ống hay dạng ống thông (siphon): Cơ thể chỉ là 1 tế bào khổng lồ chứa nhiều nhân, đơn hoặc phân nhánh, nhưng không có vách ngăn ngang (Ulothrix và Caulerpa ở Tảo lục).
8. Dạng cây: Tản đa bào dạng sợi hay dạng bản, phân nhánh hoặc có dạng “thân”, “lá” và
“rễ giả” (Tảo vòng và một số đại diện thuộc Tảo đỏ, Tảo nâu, Tảo lục).
Cấu tạo tế bào: Tế bào nhân chuẩn, mỗi tế bào có 1-nhiều nhân (Tảo thông tâm, Tảo vòng,...), tất cả các tế bào trong cùng 1 cơ thể giống nhau (trừ một số tảo có mô giả hoặc mô sơ khai :Tảo vòng, Tảo nâu, Tảo đỏ). Ở một số dạng đơn bào, tế bào có roi (để vận động) và điểm mắt (có vai trò thụ cảm ánh sáng).
1) Loài Micromonas pusilla thuộc Tảo lục được xem có kích thước cơ thể nhỏ nhất trong giới thực vật.
Vách tế bào: Bằng xenluloza và kitin, một số thấm thêm silic (Tảo silic) hoặc CaCO3 (Tảo đỏ), một số không có vách tế bào (Tảo 1 roi, Tảo hai roi lông,...).
Bào quan: Có thể màu chứa diệp lục và chất màu (xanthophyll và phycobilin) làm chúng có màu sắc khác nhau), có hình dạng và kích thước đặc trưng cho từng ngành, không có dạng hạt (gana) và túi, làm chức năng quang hợp. Trong thể mầu thường có hạch tạo bột bản chất là protein, đây là trung tâm tích tụ tinh bột.
Phương thức sống: Hầu hết sống cố định, một số đại diện đơn bào và tập đoàn thường có khả năng vận động chủ động. Tất cả đều sống trong môi trường nước (ngọt, mặn, lợ), một số ít đại diện ở Tảo lục có thể sống trên đất ẩm.
Dinh dưỡng: Tự dưỡng quang hợp, một số Tảo lục và Tảo vàng cộng sinh với Nấm (thành Địa y). Tuy nhiên, khi thiếu điều kiện để quang hợp, hầu hết tảo đơn bào đều tiến hành dinh dưỡng kiểu dị dưỡng tiêu hóa giống động vật (thường ăn vi khuẩn).
Sinh sản:
– Sinh dưỡng: Phân đôi tế bào (tảo đơn bào), tập đoàn (tách ra thành tập đoàn nhỏ), khúc sợi (phát triển một đoạn tản tách khỏi tản mẹ: tảo dạng sợi), nảy chồi (một số có bộ phận chuyên hoá của tản hình thành chồi rồi tách ra thành cơ thể mới). Đây là phương thức có ở hầu hết các tảo.
– Vô tính: Hình thành các bào tử chuyên hoá (có roi - động bào tử và không có roi - bất động bào tử) trong túi bào tử rồi nảy mầm thành tản mới, ở tảo đơn bào cả cơ thể biến thành túi bào tử (Tảo lục).
– Hữu tính: Thực hiện bằng sự kết hợp của những tế bào chuyên hóa là giao tử để hình thành hợp tử, gồm: đẳng giao, dị giao, noãn giao. Hợp tử sẽ nảy mầm thành tản. Một số tảo chưa tiến bộ còn có hình thức toàn giao (kết hợp toàn bộ cơ thể),
tiếp hợp giữa 2 tế bào sinh dưỡng và không tạo thành giao tử. Đại diện tiến hóa nhất (Tảo vòng) bắt đầu hình thành “túi tinh” và “túi noãn” đa bào.
Chu trình sống: Sự xen kẽ thế hệ (giao thế hình thái) là đẳng hoặc dị hình. Chu trình sống thể hiện mức độ tiến hoá, gồm các kiểu chính như sau:
– Giai đoạn ưu thế trong chu trình sống là thể giao tử (n), hợp tử là tế bào duy nhất của thế hệ lưỡng bội (2n) sau đó sẽ giảm phân để sinh các tế bào đơn bội, phát triển thành cơ thể mới: Tảo lục đơn bào (Chlamydomonas), Tảo sợi (Ulothrix).
– Thế hệ bào tử (2n) luân phiên với thế hệ giao tử (n), trong mỗi thế hệ đều có một số lần nguyên phân, tồn tại cả thể đa bào đơn bội và đa bào lưỡng bội, cả 2 giai đoạn đều có các tế bào dinh dưỡng,
chu trình vô tính có cả ở 2 thế hệ. Nếu thế hệ lưỡng bội và đơn bội khác nhau về hình thái bên ngoài và cấu trúc di truyền gọi là giao thế hình thái dị hình (Tảo bẹ), nếu chỉ khác nhau về cấu trúc di truyền còn hình thái bên ngoài giống nhau gọi là giao thế hình thái đồng hình (Rau diếp biển).
Hình 9. Chu trình sống của Tảo lục đơn bào (Chlamydomonas)
Hình 10. Chu trình sống của Rau diếp biển (Ulva) Hình 11. Chu trình sống của Tảo bẹ (Laminaria)
PHÂN BỐ VÀ VAI TRÒ
Có khoảng 50.000 loài, chủ yếu ở nước, đất ẩm hoặc cộng sinh. Việt Nam có 1552 loài.
Trong thủy vực, tùy vào vị trí chúng chiếm lĩnh, người ta xếp chúng vào 3 nhóm sinh thái là màng nước, phù du và sống bám (dưới đáy):
– Tảo màng nước (neuston): Gồm một số tảo sống nổi trên bề mặt nước, ví dụ:
Nautococcus (thuộc Tảo lục), Chromatophyton (Tảo vàng ánh), Botrydiopsis (Tảo vàng) hoặc ngay sát dưới màng nước (hyponeuston) có các chi Lampropedia, Navicula (Tảo silic), Codonosiga (Tảo vàng ánh).
– Tảo phù du (plankton hay phytoplankton: lang thang): Chiếm đa số, gồm phần lớn các loài của tất cả các ngành, chúng sống trong lớp nước có ánh sáng tới được gọi là vùng Euphotic (ở đại dương vùng này dày tới 100 m). Năng suất đạt 2-400 g khô/m2/1 năm, tạo ra 41,5 tỷ tấn vật chất hữu cơ khô ở đại dương và 9,8 tỷ tấn vật chất hữu cơ khô ở thềm lục địa (ở rừng nhiệt đới là 1000-3500 g khô/m2/1 năm; đất canh tác là 100-3500 g khô/m2/1 năm; đầm lầy là 800-3500 g khô/m2/1 năm.
– Tảo đáy (bentos hay phytobentos): Gồm những loài sống bám hoặc ẩn nhập ở đáy thủy vực, gồm hầu hết là Tảo đỏ, Tảo nâu và một số Tảo lục (lớp Siphonophyceae, Charophyceae, bộ Ulvales) và một số Tảo silic (Tảo silic lông chim), Tảo vàng và Tảo vàng ánh. Ở Việt Nam, từ Đà Nẵng đến Vũng Tàu có nhiều thảm Rong mơ (Sargassum thuộc Tảo nâu) dài tới hàng trăm ha, sản lượng đạt 12 kg tươi/1 m2/1 năm.
Tảo là vật sản xuất của mọi hệ sinh thái nước (là mắt xích đầu tiên của chuỗi thức ăn), cung cấp chất hữu cơ và dưỡng khí cho các sinh vật sống trong nước. Đóng vai trò quan trọng trong chu trình carbon, biến đổi carbon dioxid (CO2) thành carbonhydrat nhờ quang hợp và thành canxi carbonat nhờ sự hoá canxi. Chỉ tính riêng ngoài đại dương, hàng năm tảo sản xuất ra 41,5 tỷ tấn vật chất hữu cơ khô (2-400g khô/m2/1 năm), tổng số vật chất trên toàn trái đất khoảng 170 tỷ tấn khô/1 năm. Trong số đó, chỉ tính riêng thực vật phù du (chủ yếu là Tảo silíc cung cấp tới 19 tỷ tấn, nuôi sống 5 tỷ tấn động vật không xương sống).
Nhờ quá trình phân giải chất hữu cơ, tảo là nhân tố quan trọng làm sạch môi trường.
Nhiều loài được dùng làm thức ăn và làm thuốc cho người: Rau câu, Rong mứt, Rong thạch, Rau diếp biển,…
Nhiều loài tảo đơn bào, tập đoàn do sinh sản quá nhiều gây hiện tượng “nước nở hoa” làm ô nhiễm môi trường, gây hại tới động vật thủy sinh,...
PHÂN LOẠI
Việc phân loại Tảo căn cứ vào nhóm sắc tố quang hợp và cấu tạo cơ thể, mỗi tác giả có quan điểm riêng về vị trí và giới hạn các taxon. Do đó, cho đến nay, các hệ thống phân loại tảo vẫn chưa thống nhất, cho nên việc phân loại chúng còn nhiều tranh cãi. Các hệ thống dao động từ 1-12 ngành.
Trong một số tài liệu, các ngành Tảo hai rãnh – Dinophyta (gồm cả Tảo roi lông – Cryptophyta), Tảo vàng ánh – Chrysophyta (gồm cả Tảo có phần phụ – Haptophyta), Tảo mắt – Euglenophyta được chuyển vào giới Động vật (trong nhóm Trùng roi).
Ở Việt Nam, cho đến nay có 3 hệ thống được sử dụng nhiều, cụ thể như sau:
Bảng 5. Các hệ thống phân loại chính được sử dụng hiện nay1)
HỆ THỐNG 9 NGÀNH (Hoàng Thị Sản, 2003)
HỆ THỐNG 11 NGÀNH (Nguyễn Nghĩa Thìn, Đặng Thị Sy, 2004)
HỆ THỐNG 12 NGÀNH (Đặng Thị Sy, 2005)
RHODOPHYTA (Tảo đỏ) RHODOPHYTA RHODOPHYTA
PYRROPHYTA (Tảo hai rãnh) CRYPTOPHYTA (Tảo hai roi lông) DINOPHYTA (Tảo hai rãnh)
CRYPTOPHYTA DINOPHYTA BACILLARIOPHYTA (Tảo silic) BACILLARIOPHYTA BACILLARIOPHYTA CHRYSOPHYTA (Tảo vàng ánh) HAPTOPHYTA (Tảo có phần phụ)
CHRYSOPHYTA
HAPTOPHYTA CHRYSOPHYTA XANTHOPHYTA (Tảo vàng) EUSTIGMATOPHYTA (Tảo một roi)
XANTHOPHYTA
EUSTIGMATOPHYTA XANTHOPHYTA
PHAEOPHYTA (Tảo nâu) PHAEOPHYTA PHAEOPHYTA
EUGLENNOPHYTA (Tảo mắt) EUGLENNOPHYTA EUGLENNOPHYTA
CHLOROPHYTA (Tảo lục)
CHLOROPHYTA
CHLOROPHYTA
CHAROPHYTA (Tảo vòng) CHAROPHYTA
Do các quan điểm còn chưa thống nhất như vậy, để thuận lợi cho việc tra cứu chúng tôi sẽ giới thiệu tối đa các ngành hiện biết.
Khóa định loại các ngành 1A. Cơ thể có màu đỏ hoặc màu sắc thay đổi từ vàng đến nâu.
2A. Cơ thể có màu đỏ. Chu trình sống không có giai đoạn chuyển động ...
... 1. ngành Tảo đỏ (Rhodophyta) 2B. Cơ thể có màu sắc thay đổi từ vàng đến nâu. Chu trình sống có giai đoạn chuyển động.
3A. Cơ thể dạng đơn bào có roi
4A. Có 1 roi ... 2. ngành Tảo 1 roi (Eustigmatophyta) 4B. Có 2 roi.
5A. Roi có lông ... 3. ngành Tảo 2 roi lông (Cryptophyta) 5B. Roi không có lông.
6A. Roi đều nhau, nằm trong rãnh, không có phần phụ ...
... 4. ngành Tảo 2 rãnh (Dinophyta)
1) Trùng roi (Flagellatae) là tên dùng để gọi những tảo có khả năng chuyển động bằng roi, ở các ngành