Thực vật có mạch

Thực vật có mạch
Thời điểm hóa thạch: Đầu kỷ Silur – gần đây[1]
Phân loại khoa học
Giới (regnum)	Plantae
Phân giới (subregnum)	Embryophyta
Nhánh	Tracheophyta
Các ngành
Pteridophytes †Rhyniophyta †Zosterophyllophyta Lycopodiophyta †Trimerophytophyta Pteridophyta Siêu ngành Spermatophyta †Pteridospermatophyta Pinophyta Cycadophyta Ginkgophyta Gnetophyta Magnoliophyta

Thực vật có mạch, hay thực vật bậc cao là các nhóm thực vật có các mô hóa gỗ để truyền dẫn nước, khoáng chất và các sản phẩm quang hợp trong cơ thể. Thực vật có mạch bao gồm ngành dương xỉ, thông đất, mộc tặc, thực vật có hoa, thực vật lá kim và các thực vật hạt trần khác. Tên gọi khoa học cho nhóm thực vật này là Tracheophyta và Tracheobionta, nhưng cả hai tên gọi đều không được sử dụng rộng rãi.

Đặc trưng

Thực vật có mạch được phân biệt nhờ hai đặc trưng chính sau:

• Thực vật có mạch có các mô mạch, với chức năng tuần hoàn các tài nguyên trong cây. Đặc trưng này cho phép thực vật có mạch tiến hóa để có kích thước to lớn hơn so với thực vật không mạch, là nhóm thực vật thiếu các mô truyền dẫn chuyên biệt đó và vì thế bị hạn chế ở kích thước tương đối nhỏ.
• Trong thực vật có mạch, pha thế hệ chủ yếu là thể bào tử, thông thường là dạng lưỡng bội với hai bộ nhiễm sắc thể trên mỗi tế bào. Ngược lại, pha thế hệ chủ yếu ở thực vật không mạch lại thông thường là thể giao tử, nghĩa là dạng đơn bội với một bộ nhiễm sắc thể trên mỗi tế bào.

Việc vận chuyển nước diễn ra hoặc là trong mạch gỗ (chất gỗ) hoặc là mạch rây (libe). Mạch gỗ vận chuyển nước và các chất vô cơ hòa tan trong đó từ rễ đi lên các lá, trong khi mạch rây vận chuyển các chất hữu cơ hòa tan đi khắp thân cây.

Phát sinh chủng loài

Cây phát sinh chủng loài được đề xuất cho thực vật có mạch theo Kenrick và Crane^[2] là như dưới đây, với sự sửa đổi cho nhóm Pteridophyta lấy theo Smith và ctv.^[3]

Polysporangiates

Tracheophyta Eutracheophyta Euphyllophytina Lignophyta Spermatophyta   Pteridospermatophyta † (dương xỉ có hạt)     Cycadophyta (tuế)     Pinophyta (thực vật lá kim)     Ginkgophyta (bạch quả)     Gnetophyta (dây gắm)     Magnoliophyta (thực vật có hoa)       Progymnospermophyta †     Pteridophyta     Pteridopsida (dương xỉ thật sự)     Marattiopsida (dương xỉ tòa sen)     Equisetopsida (mộc tặc)     Psilotopsida (quyết lá thông)     Cladoxylopsida †         Lycophytina   Lycopodiophyta (thông đất)     Zosterophyllophyta †         Rhyniophyta † (dương xỉ trần)         Aglaophyton †     Horneophytopsida †

Phân bố dinh dưỡng

Hình chỉ ra các thành phần của mạch gỗ trong một cành non của cây sung trắng (Ficus alba).

Các chất dinh dưỡng và nước từ đất cùng các chất hữu cơ sinh ra trong lá cây được phân phối vào các khu vực cụ thể trong cây thông qua mạch gỗ và mạch rây. Mạch gỗ đưa nước và các chất dinh dưỡng từ rễ lên các phần phía trên của thân cây, còn mạch rây vận chuyển các chất khác, chẳng hạn glucoza sinh ra từ quá trình quang hợp, là chất hữu cơ tạo ra cho cây nguồn năng lượng để phát triển và kết hạt.

Mạch gỗ bao gồm các quản bào, là các tế bào chết có vách cứng được sắp xếp để tạo ra các ống nhỏ có chức năng vận chuyển nước. Vách quản bào thông thường chứa linhin. Mạch rây lại bao gồm các tế bào sống gọi là các thành viên ống sàng. Giữa các thành viên ống sàng là các tấm sàng, có các lỗ để cho phép các phân tử đi qua. Các thành viên ống sàng thiếu các bộ phận như nhân hay ribosom, nhưng các tế bào cạnh nó (tế bào đồng hành) thì có chức năng duy trì hoạt động của các thành viên ống sàng.

Chuyển động của nước, chất dinh dưỡng, đường và chất thải được thực hiện nhờ sự truyền dẫn, hấp thụ và thoát hơi nước.

Thoát hơi nước

Hợp chất phổ biến nhất trong phần lớn các loài thực vật là nước, đóng vai trò lớn trong nhiều hoạt động mà nó tham gia. Sự thoát hơi nước là quá trình chính mà thực vật có thể dựa vào để di chuyển các hợp chất trong các mô của nó. Các chất dinh dưỡng và các chất khoáng cơ bản cấu thành nên phần còn lại của thực vật thì nói chung vẫn còn lại trong cây. Tuy nhiên, nước lại liên tục thoát từ các quá trình trao đổi chất và quang hợp ra ngoài khí quyển.

Nước thoát ra khỏi các lá cây thông qua các khí khổng, được đưa tới đó nhờ các gân lá và các bó mạch trong lớp phát sinh gỗ. Chuyển động của nước ra khỏi các khí khổng trên lá được tạo ra khi các lá có sức hút thoát hơi nước. Sức hút thoát hơi nước được tạo ra thông qua sức căng bề mặt của nước trong các tế bào của cây. Quá trình đẩy nước lên trên được hỗ trợ bởi chuyển động của nước vào trong rễ thông qua sự thẩm thấu. Quá trình này cũng hỗ trợ thực vật hấp thụ các chất dinh dưỡng từ đất dưới dạng các muối hòa tan trong quá trình gọi là hấp thụ.

Hấp thụ

Các tế bào mạch gỗ di chuyển nước và các chất dinh dưỡng hòa tan trong nước từ rễ và các lông rễ mịn lên phía trên tới các bộ phận khác của cây. Các tế bào rễ còn sống hấp thụ nước chủ động khi thiếu sức hút thoát hơi nước thông qua thẩm thấu tạo ra áp lực rễ. Có những khoảng thời gian khi thực vật không có sức hút thoát hơi nước, thông thường là do thiếu sáng hay do các yếu tố môi trường khác gây ra. Nước trong các mô thực vật có thể di chuyển tới rễ để hỗ trợ khi hấp thụ thụ động.

Truyền dẫn

Các mô mạch gỗ và mạch rây tham gia vào các quá trình truyền dẫn trong thân cây. Chuyển động của thức ăn mà thực vật tổng hợp được trong các bộ phận của nó chủ yếu diễn ra trong mạch rây. Truyền dẫn thực vật (chuyển động của thức ăn) từ nơi có hàm lượng thức ăn cao, như nơi sản xuất (nơi diễn ra quá trình quang hợp) hay nơi lưu trữ, tới các nơi có nhu cầu sử dụng thức ăn, hay từ nơi sản xuất tới các mô lưu trữ. Các muối khoáng được di chuyển trong các mô mạch gỗ.^[4]

Xem thêm

• Thực vật không mạch

Tham khảo

1. D. Edwards; Feehan, J. (1980). “Records of Cooksonia-type sporangia from late Wenlock strata in Ireland”. Nature. 287 (5777): 41–42. doi:10.1038/287041a0.
2. Kenrick Paul & Peter R. Crane. 1997. The Origin and Early Diversification of Land Plants: A Cladistic Study. (Washington D.C., Nhà in Viện Smithsonian). ISBN 1-56098-730-8.
3. Smith Alan R., Kathleen M. Pryer, E. Schuettpelz, P. Korall, H. Schneider, & Paul G. Wolf. (2006). "A classification for extant ferns". Taxon 55(3): 705-731.
4. Robbins W.W., Weier T.E. và ctv., Botany:Plant Science, Ấn bản lần thứ ba, Wiley International, New York, 1965.

Liên kết ngoài

• Tracheophyte (plant) tại Encyclopædia Britannica (tiếng Anh)
• Thực vật có mạch tại Từ điển bách khoa Việt Nam