Sự thích nghi của thực vật ôn đới và một số nhóm thực vật đặc trưng

SỰ THÍCH NGHI CỦA THỰC VẬT ÔN ĐỚI VÀ MỘT SỐ NHÓM THỰC VẬT ĐẶC TRƯNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾKHOA SINH HỌCBÁO CÁO SEMINARGiáo viên hướng dẫn:Học viên thực hiện:A. Đặt vấn đềB. Nội dung I. Điều kiện tự nhiên và sự phân bố các kiểu rừng vùng (khí hậu) ôn đới II. Sự thích nghi của thực vật ôn đới III. Một số nhóm thực vật đặc trưng IV. Thực vật ôn đới ở Việt NamC. Kết luậnPhân chia các khu vực khí hậu thế giới khi xét theo đường đẳng nhiệt A. ĐẶT VẤN ĐỀMỗi môi trường có một điều kiện sinh thái khác nhau, chúng luôn có những hệ sinh vật đặc trưng cho từng vùng đó.Khả năng thích nghi của thực vật đối với môi trường rất đặc biệt, chúng có những biến đổi về hình thái bên ngoài và cấu trúc bên trong để phù hợp với môi trường sống.Một trong những cách thích nghi quan trọng nhất của cây là cách chịu đựng cho qua mùa đông lạnh hay mùa hè nắng nóng.Vậy, bản thân thực vật đã có những biến đổi nào để thích nghi với khí hậu ôn đới?Bài báo cáo này sẽ cung cấp thêm một số thông tin về “Sự thích nghi của thực vật vùng ôn đới”Phân loại khí hậu Köppen Phân loại khí hậu Köppen là một trong những hệ thống phân loại khí hậu được sử dụng rộng rãi nhất. Nó được Wladimir Köppen, một nhà khí hậu học người Đức phát triển vào khoảng năm 1900 (với vài sửa đổi sau này do chính ông thực hiện, đáng chú ý nhất là vào các năm 1918 và 1936). Nó dựa trên khái niệm cho rằng thảm thực vật bản địa là diễn giải tốt nhất cho khí hậu, vì thế ranh giới của các đới khí hậu phải được lựa chọn với sự phân bố thảm thực vật trong suy nghĩ và ý tưởng. Nó kết hợp các nhiệt độ trung bình hàng năm và hàng tháng cùng lượng giáng thủy, cũng như tính chất theo mùa của giáng thủy. Sơ đồ phân loại khí hậu Köppen phân chia các đới khí hậu ra thành 5 nhóm chính và vài kiểu cùng vài phụ kiểu. Mỗi kiểu khí hậu cụ thể được ký hiệu bằng 2 tới 4 chữ cái.* Kiểu sắp xếp Nhóm A: Khí hậu nhiệt đới/đại nhiệt Khí hậu nhiệt đới (xem nhiệt đới) được đặc trưng bằng nhiệt độ cao khá ổn định (ở mực nước biển và ở các cao độ thấp) tất cả 12 tháng của năm có nhiệt độ trung bình là 18 °C (64,4 °F) hoặc cao hơn. Nó được chia thành:- Khí hậu rừng mưa nhiệt đới (Af).- Khí hậu gió mùa nhiệt đới (Am).- Khí hậu ẩm và khô nhiệt đới hay khí hậu xavan (Aw).Nhóm B: Khí hậu khô (khô cằn và bán khô cằn) Các kiểu khí hậu này được đặc trưng bằng một thực tế là lượng giáng thủy thấp hơn lượng bốc thoát hơi nước tiềm năng. Ngưỡng giáng thủy (tính bằng mm) được xác định như sau:Nếu ở Bắc bán cầu, nó sẽ bằng nhiệt độ trung bình năm (°C) x 20 + 280 (nếu >=70% tổng lượng giáng thủy diễn ra trong thời gian mặt trời cao của năm (từ tháng 4 tới tháng 9), hay + 140 (nếu 30%-70% tổng lượng giáng thủy diễn ra trong thời gian mặt trời cao), hoặc + 0 (nếu ít hơn 30% tổng lượng giáng thủy diễn ra trong thời gian mặt trời cao). Ở Nam bán cầu tính toán tương tự, nhưng cho khoảng thời gian từ tháng 10 năm trước tới tháng 3 năm sau.Nhóm C: Khí hậu ôn đới/trung nhiệtCác kiểu khí hậu này có nhiệt độ trung bình trên 10 °C (50 °F) trong các tháng ấm nhất, và tháng lạnh nhất trung bình nằm trong khoảng −3 °C tới 18 °C - Khí hậu Địa Trung Hải (Csa, Csb).- Khí hậu cận nhiệt đới ẩm (Cfa, Cwa).Khí hậu ôn đới hải dương hay khí hậu hải dương (Cfb, Cwb).Khí hậu hải dương cận bắc cực hay khí hậu hải dương cận cực (Cfc). Nhóm D: Khí hậu lục địa/tiểu nhiệtCác kiểu khí hậu này có nhiệt độ trung bình trên 10 °C trong các tháng ấm nhất, và tháng lạnh nhất có nhiệt độ trung bình dưới −3 °C - Khí hậu lục địa nóng mùa hè (Dfa, Dwa, Dsa).- Khí hậu lục địa mùa hè ấm hay khí hậu bán Bắc cực (Dfb, Dwb, Dsb).- Khí hậu lục địa cận Bắc cực hay khí hậu Boreal (taiga) (Dfc, Dwc, Dsc).- Khí hậu lục địa cận bắc cực với mùa đông cực kỳ khắc nghiệt (Dfd, Dwd):Nhóm E: Khí hậu vùng cực Kiểu khí hậu này được đặc trưng bằng nhiệt độ trung bình thấp hơn 10 °C trong cả 12 tháng của năm:- Khí hậu lãnh nguyên hay khí hậu tundra (ET).- Khí hậu chỏm băng (EF).Một số nhà khí hậu học cho rằng hệ thống Köppen có thể phải được hoàn thiện thêm nữa. Một trong những sự phản đối hay phát sinh nhất liên quan tới thể loại ôn đới nhóm C, được nhiều người coi là quá rộng (ví dụ, nó bao gồm cả Tampa (Florida) và Cape May (New Jersey)).Ý tưởng thứ ba là tạo ra miền hải dương vùng cực hay miền EM trong phạm vi nhóm E để chia tách các vị trí hải dương tương đối ôn hòa (như Ushuaia (Argentina) và khu vực phía ngoài khơi xa của quần đảo Aleut) ra khỏi các kiểu khí hậu lãnh nguyên lục địa lạnh lẽo hơn.Độ chính xác của đường đẳng nhiệt tháng ấm nhất 10 °C như là sự bắt đầu của khí hậu vùng cực cũng bị đặt câu hỏiMột luận điểm gây bất đồng khác là các khí hậu khô nhóm B; luận cứ ở đây là cho rằng sự chia tách chúng theo Köppen thành chỉ hai tiểu thể loại theo nhiệt là không hợp lý.Phê phánPhần màu xanh lục là ôn đới ấm, phần hồng tím là ôn đới lạnh Phân chia của ôn đới 1.1.1. Nhiệt độa) Ôn đới ấmKhu vực với nhiệt độ trung bình cả năm trong những tháng ấm nhất là trên 10°C, trong những tháng lạnh nhất là trên 0°C.b) Ôn đới lạnhThuộc về miền này là các khu vực với nhiệt độ trung bình cả năm là dưới 0°C và nhiệt độ trung bình trong các tháng ấm nhất là trên 10°C. 1.1.2. Lượng mưaLượng mưa hàng năm từ 750 – 1500mm1.1.3. Độ ẩmĐộ ẩm từ 60 – 80%1.1. Điều kiện tự nhiên vùng ôn đới I. Điều kiện tự nhiên và sự phân bố các kiểu rừng vùng (khí hậu) ôn đớiMùa xuân: nhiệt độ ấm và có mưa 1.1.4. Sự phân chia mùa Mùa hạ: nhiệt độ cao nhất trong năm, có khi 300CMùa thu: nhiệt độ ấm và khôMùa đông: nhiệt độ xuống thấp, có khi -200C và có tuyết bao phủ1.2. Sự phân bố rừng ôn đới:- Rừng phân bố ở những vùng khí hậu ôn đới, từ 350 đến 380 vĩ Bắc và Nam, cho đến ranh giới khí hậu cận cực  đới. - Rừng ôn đới Bắc Bán Cầu phân rõ thành 2 đai: phía bắc là đai rừng lá kim (taiga) phân bố rộng ở Bắc Á, Bắc Âu, Bắc Mĩ; phía nam là đai rừng lá rộng ôn đới, thích ứng với khí hậu ôn đới ấm. - Giữa hai đai có một đai phụ rừng hỗn loài lá rộng và lá kim. Rừng lá rộng ôn đới thường có những loài cây thường xanh hoặc rụng lá thuộc các họ: Sồi dẻ (Fagaceae), Thích (Aceraceae), Cáng lò (Betulaceae), Hồ đào (Juglandaceae), Du (Ulmaceae), Đỗ quyên (Ericaceae)... - Nơi có khí hậu ẩm cao, thường xuất hiện rừng mưa thường xanh ôn đới. Tầng dưới rừng có cây bụi và cỏ phát triển. Động vật cư trú có hươu, linh miêu, chó sói, gõ kiến, gà tây rừng... - Ở Việt Nam, ở độ cao từ 2.600 m trở lên ở Miền Nam, từ 2.400 m trở lên ở Miền Bắc đã xuất hiện những quần thể thực vật rừng ôn đới và những loài tre lùn chỉ cao 2m.- Theo một số nhà khoa học, ở vùng cao này có hai kiểu quần hệ:1) Quần hệ khô vùng cao với họ Sồi dẻ và họ Hồ đào chiếm ưu thế như ở Mộc Châu (Sơn La), hoặc với một số loài cỏ chiếm ưu thế (Mộc Châu, Tuần Giáo, đèo Pha Đin). 2) Quần hệ lạnh vùng cao với nhiều loài dẻ và cây bụi họ Đỗ quyên, họ Chua nem (Vacciniaceae) ở các đỉnh núi cao Phansipan, Tà Phình, Tây Côn Lĩnh (miền Bắc Việt Nam), Ngọc Áng, Chư Yang Sin (miền Nam Việt Nam).- Rừng Taiga là một quần xã sinh vật với đặc trưng nổi bật là các rừng cây lá kim.- Rừng Taiga bao phủ hầu hết phần trên đại lục của Alaska, Canada, Thuỵ Điển, Phần Lan, Na Uy và Nga (đặc biệt là Siberi), cũng như phần xa nhất về phía bắc của Hoa Kỳ (không kể Alaska), bắc Kazakhstan và khu vực Hokkaido của Nhật Bản. 1.3.1. Rừng Taiga1.3. Các kiểu rừng ôn đới đặc trưngRừng TaigaRừng TaigaCó hai loại rừng Taiga chính: - Rừng kín: bao gồm nhiều loại cây gỗ mọc chen chúc với mặt đất được rêu che phủ.- Rừng địa y: với các cây gỗ mọc thưa hơn và địa y che phủ mặt đất; kiểu rừng này là phổ biến hơn tại khu vực rừng taiga phía bắc.- Các loài lá thường xanh trong rừng taiga (vân sam, linh sam, thông) có một loạt cơ chế tự thích ứng đặc biệt để tồn tại trong điều kiện mùa đông khắc nghiệt, Các cây gỗ rừng taiga có xu hướng có rễ ăn nông để chiếm lấy các ưu thế của lớp đất mỏng.- Hình dạng nón hẹp của các loài cây lá kim phương bắc, cùng với các cành rủ xuống giúp cho tuyết được rơi xuống mặt đất nhanh hơn.- Sự thích nghi của các cây lá kim thường xanh đã hạn chế sự mất nước do thoát hơi nước của cây và màu lục sẫm của lá giúp cho chúng gia tăng khả năng hấp thụ ánh nắng mặt trời. 1.3.2. Rừng rụng lá- Cấu trúc tầng dưới tương ứng với mức độ khép tán chiếm ưu thế tạo điều kiện thuận lợi để giữ ẩm và chống gió.- Nét tiêu biểu là thực vật ra hoa vào mùa xuân, kết thúc giai đoạn sống trên mặt đất ngay khi trút hết lá.Hiện tượng rụng láMùa thu khi lá đổi màu, phần lớn các cây gỗ đều rụng lá.Hiện tượng rụng láHiện tượng rụng lá- Rừng này ở miền trung Trung Quốc và miền đông Bắc Mỹ, với một số vùng sinh thái khác trên toàn thế giới đặc biệt ở vùng Caucasus, dãy Himalaya, miền nam châu Âu và Nga. - Các loài như sồi (Quercus spp.), Bạch dương (Betupa spp.), và Phong (Acer spp.) tiêu biểu cho thành phần của rừng lá rộng ôn đới và rừng hỗn hợp. 1.3.3. Rừng lá rộng và rừng hỗn hợp ôn đớiRừng lá rộng và rừng hỗn hợp ôn đới- Cấu trúc rừng này được đặc trưng bởi 4 tầng:+ Tầng đầu tiên bao gồm đầy các loài cây có kích cỡ trưởng thành chiếm ưu thế+ Tầng thấp hơn là các loài cây dưới trưởng thành+ Tầng thứ ba là các loài cây bụi.+ Tầng cuối cùng là các cây cỏ và cây thân thảo khác- Cây rụng lá thường là các loài cây thường xanh. - Tác động của các nhân tố sinh thái lên cơ thể sinh vật qua nhiều thế hệ đã hình thành nhiều đặc điểm thích nghi với các môi trường sống khác nhau. - Tuy nhiên, khi môi trường sống thay đổi, những đặc điểm vốn có lợi có thể trở nên bất lợi và được thay bằng những đặc điểm thích nghi mới.2.1. Sự thích nghi về hình thái bên ngoàiII. SỰ THÍCH NGHI CỦA THỰC VẬT ÔN ĐỚI* Một số đặc điểm thích nghi về hình thái bên ngoàiDạng lá thônga. Lá: Khi sống trong điều kiện lạnh khắc nghiệt, thực vật có những đặc điểm thích nghi như: thu nhỏ kích thước của cơ thể, lá thường có dạng hình kim. Một số cây thường có hiện tượng rụng lá, cành có lông che phủ, hoặc hình thành chồi kín, có dạng vảy bao bọc. Lá xếp hình hoa thị ban ngày xòe ra, ban đêm cụp lại.Ví dụ: cây Lobenia keniensis ở vùng Kenta độ cao 4500m- Thân thấp hay bò sát mặt đất để tận dụng lượng nhiệt của mặt đất- Ở loài thông Pinus pumila, và cây Festuca pilgeri đều có hệ thống phân nhánh phát triển tạo thành bụi rậm.b. Thân:Pinus pumila - Cây có tán bên ngoài giúp ngăn cản cho chồi cành bên trong bớt lạnh hơn. - Một số cây ban đêm trên ngọn tiết ra chất dịch, vì vậy băng có thể đóng ở phần trên nên chồi không bị chết.Cây đỗ quyên- Có màu sắc sặc sỡ, nó có liên quan đến sự hình thành các sắc tố đỏ, vàng để tận dụng được sự hấp thu các tia sáng để tăng cường lượng nhiệt cho cây.c. Hoa:- Do có sự khác nhau về các mùa rõ rệt nên đối với cây thân gỗ có sự xuất hiện các vòng gỗ hằng năm. Những vòng gỗ mùa xuân có màu sáng hơn và mỏng hơn, vòng gỗ mùa thu thì có màu sẫm hơn và dày hơn. Dựa vào vòng gỗ có thể xác định được tuổi cây.2.2. Sự thích nghi về mặt giải phẫu của thực vật- Các khí khổng chìm sâu nên những lá này có thể hạn chế sự thoát hơi nước khá mạnh theo định kì.- Các khí khổng khép kín nên cây gỗ lá kim chịu được băng giá và có khả năng đồng hóa ngay cả trong mùa lạnh và mát.Về phương diện sinh lý, mùa lạnh tương đương với mùa khô vì nước đọng lại và sự hấp thu nước trở nên khó.Thực vật thích ứng bằng nhiều cách: + Thực vật ôn đới sinh trưởng vào mùa hè, mùa đông nghỉ. Thời gian không có tuyết khoảng 70 - 80 ngày. + Cây đại mộc và cây tiểu mộc có lá rụng vào mùa đông.+ Nhiều cây thân cỏ chống chịu thời tiết bằng củ. 2.3. Sự thích nghi về mặt sinh lý của thực vật3.1. Nhóm thực vật bán hoang mạc và hoang mạc ôn đới3. MỘT SỐ NHÓM THỰC VẬT ĐẶC TRƯNGĐây là những vùng khí hậu khô hạn và mang tính chất lục địa gay gắt nhất. Lớp phủ thực vật của bán hoang mạc và hoang mạc rất nghèo, có khả năng chịu hạn và chịu mặn cao. Trong bán hoang mạc thường gặp quần thể hòa thảo - ngải cứu, còn ở hoang mạc phổ biến nhất là ngải cứu - cỏ muối. Ở phía Nam vùng Trung Á, ven theo các cồn cát trong hoang mạc còn gặp các bụi cây muối đen (Haloxylon aphyllum), một loại cây bụi lớn. Ven theo các hồ và thung lũng sông có các rừng hành lang và rừng lau sậy.Trong đới bán hoang mạc, lượng mưa hằng năm khoảng 150-200mm, còn trong đới hoang mạc giảm xuống không đầy 150mm. Độ bốc hơi rất lớn, có thể gấp 4-9 lần lượng mưa, vì thế mà độ ẩm thường xuyên thấp. Tại các vùng ở Trung Á, độ ẩm không khí trung bình khoảng 35-40%, còn mùa hạ, những lúc có gió mạnh và bão bụi kéo dài thì độ ẩm có thể giảm xuống tới 18-19%. Do bốc hơi mạnh, dòng chảy trên mặt đất trong các đới này rất hiếm, mặt đất được tích tụ muối nên nhiều nơi tầng cacbonat trồi lên tới mặt đất. Cây Huyết rồngCây muối đen (Haloxylon aphyllum)Rừng lau sậyTrong môi trường nhiệt đới nắng lắm, mưa nhiều. Cây thoát hơi nước cũng rất lớn. Chính vì vậy rễ khí sinh là một giải pháp tốt để bổ sung kho dự trữ dịch lỏng cho cơ thể. Rễ khí sinh không có lông hút và chóp rễ, vì vậy không thể hút được thức ăn, nhưng bù lại, chúng có thể hút nước trong không khí giúp cây phát triển.3.2. Nhóm thực vật khí sinhMặt khác, với nhiều loại cây có thân to lớn như đa, rễ khí sinh còn có tác dụng phụ trợ là nâng đỡ. Cũng có loại rễ khí sinh chứa chất diệp lục, có thể quang hợp tạo ra chất dinh dưỡng.Trong môi trường đất ngập nước lâu ngày, một số loại cây có rể khí sinh có tách dụng như một cơ quan hô hấp, ví dụ như Đước, Sú, Vẹt ...Một số cây ngập nướcMột số cây ngập nướcRể cây Phong lan3.3. Nhóm thực vật ký sinh và bán ký sinha) Nhóm thực vật ký sinhCác loại cây ký sinh không có lá xanh hoặc lá đã bị thoái hoá hoàn toàn thành dạng vẩy ốc không tiến hành quang hợp được, do đó hoàn toàn phải lấy các chất hữu cơ, vô cơ và nước của cây ký chủ để sống. Các bó mạch gỗ và mạch phloem của chúng được nối thông với các bó mạch gỗ và mạch phloem của các cây ký chủ, hoặc thông qua các vòi hút đâm ra chằng chịt như rễ giả cắm sâu vào trong các bó mạch dẫn của cây ký chủ, nhờ vậy có thể hút được đầy đủ số lượng nước và muối vô cơ cũng như các chất hữu cơ trong mạch gỗ và mạch phloem của cây ký chủ. Đó là trường hợp ký sinh của các loài trong họ Cuscutaceae.Những loài này ký sinh trên các vật chủ khác nhau. Nhiều loại chỉ có thể ký sinh trên một loại vật chủ như các loài tơ hồng, nhưng cũng có loài ký sinh trên nhiều vật chủ khác nhau, phần lớn là các loài trong họ Loranthaceae.Có loại ký sinh ở bộ phận rễ cây trồng như họ Orobanchaceae, Scrophilariaceae. Có loại chỉ ký sinh trên các bộ phận thân cành như các loài tơ hồng (Cuscutaceae) và tầm gửi. Tuy nhiên, cũng có loại vừa có thể ký sinh ở rễ, vừa có thể ở thân cành như Santalaceae.Dây tơ hồngCây thuộc họ OrobanchaceaeCây thuộc họ Santalaceaeb) Nhóm thực vật bán ký sinhLà nhóm cây ký sinh có lá xanh, có diệp lục tố, có thể tiến hành quang hợp nhưng phải sống ăn bám trên các cây khác để hút lấy các chất khoáng chủ yếu là muối vô cơ và nước. Đó là những loài trong họ Loranthaceae và Santalacea. Về mặt quan hệ ký sinh thì sau khi xâm nhập vào bộ phận cây ký chủ, các vòi hút được hình thành và các hệ thống mạch dẫn của chúng được nối liền thông suốt với hệ thống mạch dẫn của cây ký chủ, do vậy mà chúng có thể trực tiếp hút nước và các muối vô cơ ở trong cây ký chủ để sống. Vì vậy, những loại ký sinh không hoàn toàn không có "rễ" mọc ở đất mà lại mọc ở trên các cơ quan của cây trồng.Chùm gửi (loranthaceae)4.1. Thực vật ôn đới ở Đà Lạt :Đà Lạt được mệnh danh là vương quốc của các loài hoa. Đặc trưng và tiêu biểu nhất là hoa anh đào, mimosa, phượng tím, ngoài ra phải kể đến hoa lan, cẩm tú cầu, dã quỳ,... Xứ sở hoa Đà LạtIV. Thực vật ôn đới ở Việt Nam Không chỉ là vương quốc của các loài hoa, Đà Lạt còn là xứ sở của các loại rau quả. Rau quả ở Đà Lạt có chất lượng cao, không những cung cấp cho các tỉnh trong nước mà còn xuất khẩu sang nước ngoài.Rau Đà Lạt có khá nhiều chủng loại như: cải bắp, cải thảo, bó xôi, súp lơ, atisô, cần tây, đậu Hà Lan, cà rốt ..Rau quả ở Đà Lạt4.2. Thực vật ôn đới ở Sa PaSa Pa là “vương quốc” của hoa trái như mận tím, mận tam hoa, hoa lay ơn, hoa mận, hoa lê, hoa đào, hoa cúc, hoa hồngđặc biệt là hoa bất tử sống mãi với thời gianKhí hậu Sa Pa trong lành và mát, thích hợp cho những loại rau ôn đới như bắp cải, su hào, su su, cây dược liệu quý và nhiều loại cây ăn quả như đào, mận, lê v.v. Cây súp lơ C. KẾT LUẬN- Bộ rể phát triển sâu để hút nước hoặc lan rộng lên bề để hút sương đêm.- Thân thấp hay bò sát mặt đất để tận dụng lượng nhiệt của mặt đất. - Thu nhỏ kích thước của cơ thể, lá nhỏ thường có dạng hình kim.- Hiện tượng rụng lá, cành có lông che phủ, hoặc cây hình thành chồi kín có các dạng vảy bao bọc.- Khả năng thích nghi tận dụng được các tia sáng để tăng cường lượng nhiệt cho cơ thể.- Khí khổng chìm sâu hoặc khép kín nên những lá này có thể hạn chế sự thoát hơi nước khá mạnh theo định kì.- Ở một số môi trường đặc trưng thì các loài thực vật có những cách thích nghi đặc biệt khác nhau. D. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Khoa Lân - Giải phẫu hình thái thích nghi thực vật. 2. Sinh thái thực vật, Thái Nguyên Hồng – Vũ Văn Dũng, NXBGD, 1978. 3. 4. 5. 6. 7.