Bài giảng Giới thực vật

GIỚI THỰC VẬT GVGD: TS. Nguyễn Dương Tâm Anh Giới thực vật Đặc điểm cấu tạo Đa bào, tế bào nhân thực Tế bào có vách làm bằng cellulose Nhiều tế bào có lục lạp, chứa sắc tố chlorophyll Cơ thể phân hóa thành nhiều mô và hệ cơ quan khác nhau Lá hấp thụ ánh sáng mặt trời để chuyển thành glucose. Lá có lớp phủ giống sáp ở bề mặt để chống sự mất nước Hệ rễ phân nhánh cung cấp sự chống đỡ và hấp thu nước Thân cung cấp sự chống đỡ Hoa/Đài hoa/ Nụ là cơ quan sinh sản Đặc điểm biến dưỡng Tự dưỡng nhờ quang hơp Sống cố định Môi trường sống ở nước và đất Dự trữ thức ăn ở dạng tinh bột Đặc điểm sinh sản Sinh sản hữu tính và vô tính Vai trò giới Thực vật đối với tự nhiên và con người Tạo nên hệ cân bằng sinh thái Cung cấp O2 đảm bảo sự sống còn cho thế giới động vật và con người Sản phẩm từ quang hợp cung cấp nguồn dinh dưỡng, năng lượng cho toàn bộ thề giới động vật và con người * Sự phân loại Thực vật Thực vật được chia thành 2 nhóm Dựa trên sự hiện diện của hệ thống vận chuyển nước và vật liệu hòa tan gọi là hệ thống mô mạch (vascular system) Thực vật có hệ mạch Thực vật không có hệ mạch Các bó mạch Sự phát sinh loài của giới Thực vật Các ngành Thực vật Có nguồn gốc từ tảo lục đa bào nguyên thủy, đã tiến hóa theo hướng xâm chiếm các sinh cảnh ở cạn Tùy theo mức độ tiến hóa trong cấu trúc cơ thể và đặc điểm thích nghi ở cạn mà giới TV được chia thành các ngành: Nhóm TV không mạch Rêu (Ngành Bryophyta, Hepatophyta, Anthocerophyta) Nhóm TV có mạch TV có mạch bậc thấp Quyết (Ngành Psilotophyta, Sphenophyta, Lycophyta, Pteridophyta) TV có mạch bậc cao Progynospermophyta Hạt trần (Ngành Cycadophyta, Coniferophyta, Ginkophyta, Gnetophyta) Hạt kín (Ngành Anthophyta) Nhóm TV không mạch - Bryophyte Phát tán bằng bào tử Sự thụ tinh cần nước Kích thước nhỏ Không có cấu trúc mô mạch Mọc thành bụi hoặc thành khối Hầu hết lá không có lớp cutin bao phủ Gồm có 3 ngành: Bryophyta (Rêu thật sự) Marchantiophyta (Rêu tản) Anthocerophyta (Rêu sừng) Giới thiệu chung về Rêu Khoảng 23,000 loài được xác định Nhiều loài sống cộng sinh với nấm Rêu bùn có vai trò quan trong trong các đầm lầy: Sử dụng làm nhiên liệu Làm lớp phủ nông nghiệp Xây dựng nhà cửa Rêu phát dạ quang được phát hiện trong các hang động cũng như ở những nơi tối tăm, ẩm thấp Hai giả thuyết về phát sinh loài của TV có phôi (Rêu) Đặc điểm chung của rêu Không có rễ thực sự Không có mô mạch để lưu thông các chất lỏng Không có hoa và không sản sinh ra hạt Giao tử được biệt hóa thành thân và cấu trúc giống lá Sinh sản nhờ bào tử Tế bào tinh trùng có roi Hầu hết sống ở cạn, môi trường ẩm ướt Sự sinh sản ở Rêu Thể giao tử (n) là trạng thái chính của rêu. Các giao tử phát triển trong túi giao tử gồm 2 loại Túi đực (antheridia) tạo ra cơ quan sinh sản đực Túi noãn (archegonia) tạo ra cơ quan sinh sản cái Phôi phát triển trong vỏ bảo vệ của túi chứa noãn (archegonium) Rêu đơn tính khác gốc chỉ sinh sinh ra các túi đực hoặc túi noãn Rêu đơn tính cùng gốc sinh ra cả cả hai túi bào tử Sự thụ tinh nhờ nước Cây đực Cây cái Đầu túi đực (antheridial) Mô tạo cơ quan sinh sản đực Đầu túi noãn (archegonial) Noãn/trứng Vòng đời chung của Rêu Sợi mềm Đài Ngành Marchantiophyta - Rêu tản Tản phẳng, có thùy Trạng thái giao tử phát triển từ bào tử. Khi các bào tử nảy mầm, chúng tạo ra các thể giao tử chưa trưởng thành Loài được biết nhiều nhất là Marchantia Tản dày tạo thành các chĩa ra khi phát triển bao gồm các tế bào nhu mô chứa ít lục lạp Cấu trúc thể bào tử của Marchantia Ngành Anthocerophyta - Rêu sừng Thể bào tử trưởng thành nhìn giống những que màu xanh-đen nhạt Chỉ có 100 loài được xác định Tản có chứa bào tử và các khoang chất nhày với vi khuẩn cố định nitơ Ngành Bryophyta – Rêu thật sự Khoảng 15,000 loài được xác định Cấu trúc giống lá của thể giao tử không có tế bào nhu mô, khí khổng hoặc gân lá Phiến rêu luôn là một tế bào dày, không bao giờ phân thùy Mnium sp. Atricum sp. Polytrichum sp. Nhóm TV có mạch Có cấu trúc mô mạch Lá có lớp cutin hoặc suberin bao phủ để chống sự thoát hơi nước TV có mạch bậc thấp, không hạt (Quyết) Phát tán bằng bào tử Thụ tinh cần nước Chiếm ưu thế trong kỷ hóa thạch Đóng vai trò quan trọng đối với sự hình thành than đá TV mạch bậc cao, có hạt Phát tán bằng hạt đa bào Phôi được gói trong hạt Vận chuyển giao tử trong hạt phấn Sự thụ tinh không phụ thuộc nước TV hạt trần: thụ phấn nhờ gió, hạt không được bảo vệ TV hạt kín: Thụ phấn nhờ gió, nước, côn trùng, thụ tinh kép, hạt được bảo vệ trong quả Sự phát sinh loài của Thực vật có mạch Ordovician, 475 mya Devonian, 400 mya Devonian, 360 mya Cretaceous, 130 mya Giới thiệu nhóm Quyết thực vật Thuộc nhóm Thực vật có mạch bậc thấp (không có hạt) Tiến hóa từ những tổ tiên thực vật có mạch sơ khai Mọc phổ biến ở nơi ẩm ướt Khoảng 11,000 loài được xác định, rất khác nhau về kích thướck (1cm-25m) Gồm có 4 ngành: Psilotophyta Sphenophyta Lycophyta Pteridophyta Đặc điểm chung của Quyết thực vật Lá thường có hình răng lược gồm các loài dương xỉ, mộc tặc, cỏ tháp bút Có rễ thật với mô mạch hóa gỗ Thể bào tử chiếm ưu thế trong vòng đời Dạng cây quen thuộc là thể bào tử Thể giao tử là cây nhỏ mọc trên hoặc dưới mặt đất Có một sự khác biệt quan trọng so với TV có mạch: cây đồng bào tử (homosporous)và dị bào tử (heterosporous) Cây đồng bào tử chỉ tạo ra một loại bào tử. Bào tử này phát triển thành giao tử lưỡng tính với túi đục và túi noản Cây dị bào tử tạo ra 2 loại bào tử: Đại bào tử (megaspore) phát triển thành giao tử cái Tiểu bào tử (microspore) phát triển thành bào tử đực Giao tử đực có roi, thụ tinh nhờ nước Vai trò của Quyết thực vật đối với hệ sinh thái và con người Loài tiên phong: tự mọc đầu tiên trên những vùng đất nghèo dinh dưỡng Cải thiện môi trường sống cho các loài khác phát triển Đưa chất dinh dưỡng trở vào đất Giúp tránh sói mòn đất Làm thực vật cắm hoa, trang trí Thổ dân châu Úc ăn dương xỉ như nguồn tinh bột Tro dương xỉ làm gia vị Sử dụng dương xỉ như thuốc trị gãy xương, sưng loét, sốt, đau đầu, cảm lạnh, nhiễm trùng răng miệng, đau dạ dày, bệnh phong, đau đẻ Làm dây thừng, hàng rào, sản phẩm lau chùi Vòng đời chung của Quyết thực vật Ngành Lycophyta – Thông đá Là những thực vật có mạch, không hạt cổ xưa nhấtThese are the oldest of the seedless vascular plants that are still living. Chiếm ưu thế trong các khu rừng thời kỳ than đá khoảng 40 tri65u năm Khi lục địa chuyển dời và khí hậu khô hạn, chúng hầu như tuyệt chủng Có khoảng 1200 loài được xác định hiện nay Kích thước nhỏ (>1 m) Mộ số loài có khả năng sống sót trong vùng khô hạn bằng cách cuốn chặt thân lại thành khối tròn, ngưng lại hoạt động biến dưỡng, khi trời mưa, chúng duỗi ra và sinh trưởng Ngành Sphenophyta – Cỏ tháp bút Là loài quyết thực vật được phát hiện đầu tiên These are the easiest ferns to recognize Thân chứa nhiều silica nên thường tạo ra tiếng cọt kẹ khi cọ xát vào nhau Mọc ở khắp nơi ngoại trứ Úc, New Zealand và Nam cực Là thực vật có mạch cổ xưa nhất ít bị biến đổi theo thời gian nhất Tinh trùng có nhiều roi được dùng để bơi trong nước đến túi noãn Cấu trúc sinh sản Vegetative structure Ngành Psilotophyta – Lá thông Có ít loài (khoảng chỉ ~30) Phân bố rộng rãi ở Úc, New Zealand, và ít loài ở Nam Mỹ Ngành Pteridophyta – Dương xỉ Đa dạng về loài nhất với hơn 12,000 loài được phát hiện Lá hình lược, cuộn tròn khi còn non và duỗi thẳng ra khi lá trưởng thành Rễ là thân rễ đơn giản Các túi bào tử nằm ở mặt dưới là trong những đám tròn gọi là sorus (túi bào tử). Thỉnh thoảng các túi bào tử được phủ bởi một lá nhỏ gọi là indusium Tản giao tử Tinh trùng Trứng Tản bào tử Tản bào tử non Lá dương xỉ với các túi bào tử Tế bào cây dương xỉ Indusium Túi bào tử Túi bào tử giải phóng các bào tử Sự phát sinh của thực vật có mạch, sinh sản bằng hạt Thực vật có mạch có hạt Sinh sản bằng cách tạo hạt 3 đặc điểm thích nghi quan trọng của sinh sản Tiếp tục giảm ưu thế của thể giao tử Sự hình thành của hạt Sự tiến hóa của hạt phấn Thể giao tử của thực vật có hạt giảm về kích thước và thời gian tồn tại so với thực vật có mach không hạt Thể giao tử cái và phôi non được bảo vệ khỏi những bất lợi môi trường bởi vì chúng được giữ lại trong túi bào tử ẩm ướt của thể bào tử bố mẹ Gồm 2 nhóm: Thực vật hạt trần - Gymnosperms Thực vật hạt kín - Angiosperms Sự giảm thiểu ưu thế của thể giao tử Sự phát triển của hạt Bào tử là hình thức chủ yếu mà nhờ đó thực vật phát tán khắp nơi trong suốt 200 triệu năm ở trên cạn Hạt là một giải pháp để thực vật kháng chịu môi trường khắc nghiệt và phát tán thế hệ mới Hạt gồm có một phôi bào tử được gói với nguồn dinh dưỡng trong một vỏ bảo vệ Tất cả hạt đều là thể dị bào tử, tạo 2 dạng túi bào tử khác nhau để sản xuất ra 2 lọai bào tử. Túi đại bào tử sản sinh đại bào tử phát triển thành giao tử cái hoặc noãn (chứa trứng) Túi tiểu bào tử sản sinh tiểu bào tử phát triển thành giao tử đực (chứa tinh trùng) Vỏ bảo vệ hạt có nguồn gốc từ lớp vỏ ngoài của tế bào noãn. Trong lớp vỏ bảo vệ này, hạt có thể ở trạng thái ngủ trong thời gian hàng ngày, hàng tháng, thậm chí hàng năm cho đến khi gặp điều kiện thuận lợi cho sự nảy mầm Khi hạt được giải phóng khỏi cây bố mẹ, nó có thể ở gần cây bố mẹ hoặc được mang đi chỗ khác nhờ gió hoặc động vật Hạt phấn: không phụ thuộc nước Tiểu bào tử, được giải phóng khỏi túi tiểu bào tử, phát triển thành hạt phấn Có lớp ngoài chắc bền bao bọc Được mang đi bởi gió hoặc động vật cho đến khi sự thụ phần xảy ra khi chúng tiếp cận với vùng phụ cận của noãn Hạt phấn sẽ kéo dài một ống vào noãn và đưa hai tinh trùng vào trong đại giao tử cái (trứng) Ở rêu và quyết thực vật, tinh trùng có roi phai bơi qua một màng nước để đến được với trứng Sự tiến hóa của hạt phấn ở cây có hạt dẫn đến sự đa dạng của thực vật trên đất liền Thực vật hạt trần - Gymnosperms Hầu hết thực vật hạt trần là cây có quả hình nón như thông Noãn và hạt của thực vật hạt trần phát triển trên bề mặt của loại lá biệt hóa gọi là là bào tử (sporophyll) Có nguồn gốc từ nhóm thực vật tiền hạt trần (progymnosperm) thuộc kỷ Devon Gồm 4 ngành: Cycadophyta – Tuế Coniferophyta - Thông Gingkophyta – Bạch quả Gnetophyta Ngành Ginglophyta – Bạch quả Có 1 loài duy nhất Gingko biloba. Lá hình quạt, chuyển thành vàng và rụng vào mùa thu, thường được trồng làm cây cảnh Thường trồng cây đực vì quả của cây cái khi phân hủy có mùi rất khó chịu Ngành Cycadophyta – Tuế Có lá giống lá cọ nhưng không phải cây cọ Ngành Gnetophyta Ngành Gnetophyta gồm 3 chi rất khác nhau: Weltwitschia (hai lá): mọc ở các vùng sa mạc phía tây nam châu Phi, lá dạng dây đai Gentum (dây gắm): cây mộc hoặc dây leo vùng nhiệt đới Ephedra (Ma hoàng): một loài cây bụi ở các vùng sa mạc châu Mỹ Ephedra Gentum Ngành Coniferophyta - Thông “conifer” xuất phát từ cấu trúc sinh sản là quả hình nón “cone”. Khoảng 550 loài gồm thông, linh sam, vân sam, thông rụng lá, thủy tùng, tuyết tùng, bách, cây gỗ đỏ… Hầu hết nhóm thực vật này xanh thường niên, lá xanh và quang hợp suốt năm Vòng đời chung của thực vật hạt trần Nhóm thực vật hạt kín - Angiosperms Còn gọi là thực vật có hoa, sản sinh ra hoa và quả Rất đa dạng và phân bố khắp trái đất Khoảng 250,000 loài được biết Chỉ có một ngành duy nhất Anthophyta. Cuối thập niên 1990s, thực vật hạt kín được chia thành 2 lớp: Thực vật một lá mầm (monocots), lá có gân là song song Thực vật hai là mầm (dicots), lá có gân lá dạng mạng lưới Thực vật một lá mầm và hai lá mầm Vòng đời chung của thực vật có hoa