Chương 1 trong Môn học này trình bày về đặc điểm, cấu tạo, phương pháp nghiên cứu, lợi ích cũng như tác hại nói chung của tảo và động vật nổi, đặc biệt đối với ngành nuôi trồng thủy sản. Mục tiêu: - Kiến thức: + Hiểu được những kiến thức cơ bản về động thực vật thủy sinh cũng như vai trò và tác hại của chúng trong thủy sản. + Trình bày phương pháp thu và bảo quản mẫu động và thực vật nổi. - Kỹ năng: thực hiện được cách thu và bảo quản mẫu khi nghiên cứu về động và thực vật nổi.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: có năng lực tự làm việc độc lập hay làm việc nhóm, có trách nhiệm với công việc được giao. Nội dung Chương: 1. Đặc điểm chung của thực vật thủy sinh (tảo) 1. Đặc điểm cấu tạo cơ thể tảo a.
Vị trí và khái niệm Sinh vật trên trái đất rất đa dạng và phong phú biểu hiện ở các loài và các cấp độ tổ chức từ thấp lên cao. Từ lâu người ta đã xác lập được 2 dạng tổ chức tế bào: - Dạng có nhân nguyên thủy, có tổ chức còn nguyên thủy, chưa có màng nhân (procaryota) bao gồm vi khuẩn và tảo lam. - Dạng tế bào có nhân chính thức (Eukaryota) bao gồm ba giới là giới động vật, giới nấm và giới thực vật. 1 Trong giới thực vật lại được chia ra thành hai cấp: thực vật bậc cao và thực vật bậc thấp.
Thực vật thủy sinh thuộc nhóm thực vật bậc thấp. Tảo là những thực vật bậc thấp, cơ thể chưa có sự chuyên hóa thành những loại mô làm nhiệm vụ đặc biệt như mô dẫn truyền, không phân biệt được rễ, thân, lá. nên cơ thể chúng được gọi chung là tản. Đa số tảo có kích thước rất nhỏ hầu như phải quan sát dưới kính hiển vi, tuy nhiên chúng có khả năng quang hợp do tế bào có chứa sắc tố.
Môi trường sống của tảo rất đa dạng, từ những vũng nước nhỏ đến đại dương bao la, sống phiêu sinh hay sống bám hoặc sống đáy trong nước. Một điều đặc biệt là tảo không những chỉ sống trong nước mà còn có thể sống trong không khí, trong đất,… Trong Chương giảng này, chỉ nói chủ yếu về nhóm vi tảo sống phiêu sinh trong nước. Hình dạng và cấu trúc Tảo có kích thước rất nhỏ, phải quan sát dưới kính hiển vi mới nhận dạng được. Nếu dựa vào kích thước để phân chia tảo thì sẽ có các nhóm sau đây: • Picoplankton: < 2µm • Nanoplankton: 2 - 20µm • Microplankton: 20µm – 200 µm • Mesoplankton: 0.2 mm – 2 cm • Macroplankton: 2 cm – 20 cm • Megaloplankton: 20 – 200 cm Tảo có rất nhiều hình dạng khác nhau: - Dạng hình cầu như: Chlorella, Chlorococcum, Coscinodiscus.
- Dạng hình thuôn hay quả chanh dài như: Oocystis, Lagerheimia. - Dạng hình trụ, ống như Hydrodiction. - Dạng đa bào hình sợi phân nhánh hoặc không phân nhánh như: Oscilatoria, Hapalosiphon. 2 Coscinodiscus Chlorella Oocystis Hydrodiction Hapalosiphon Oscilatoria Tetradesmus Synedra Characium Chaetoceros Scenedesmus Hình 1.1 Một số hình dạng của tảo (Nguồn: www.edu) - Hình kim thẳng hoặc cong do phần cuối tế bào thu nhỏ lại như: Tetradesmus, Synedra.
- Cơ thể kéo dài ra và có mấu nhọn ở những loài sống bám như: Characium, Pseudocharacium. - Tế bào có thêm các mấu bên, lông cứng hay gai ở những tảo sống trôi nổi như: Scenedesmus, Chaetoceros. 3 Xét về mặt cấu trúc, cơ thể tảo có các dạng sau: - Dạng monas: là cấu trúc đơn giản, các tế bào có roi, có thể di chuyển, sống cô độc hay thành tập đoàn (tập đoàn này gồm nhiều tế bào liên kết với nhau, giống nhau về hình dạng và nhiệm vụ). - Dạng amip: các tế bào không có màng cứng, không có roi, chuyển động bằng chân giả (giống như amip).
- Dạng pamella: nhiều tế bào được bao trong một bao nhầy chung nhưng sống độc lập không phụ thuộc với nhau. - Dạng coccos (dạng hạt): tế bào không vận động, đơn độc hay liên kết nhau trong tập đoàn. - Dạng bản hay dạng phiến: các tế bào phát triển và liên kết nhau thành phiến gồm có một hay nhiều tế bào. - Dạng sợi: các tế bào liên kết thành sợi, phân nhánh hoặc không phân nhánh.
Cấu tạo tế bào Hình 1.2: Cấu tạo của một tế bào tảo mắt (Nguồn: Út và Oanh, 2013) Cấu trúc của tảo nói chung cũng giống như giới thực vật nói chung bao gồm vách tế bào bên ngoài, bên trong gồm các bào quan như nhân, ti thể, ribosome, sắc tố,… Vách tế bào Vách tế bào của tảo phần lớn được cấu tạo bởi cellulose và pectin, một vài loài tảo vách có thấm thêm silic (như tảo khuê, tảo vàng ánh). Vách tế bào có nhiệm vụ bảo vệ và duy trì hình dạng cho tế bào. 4 Tuy nhiên, một số loài vách tế bào chỉ là lớp chu bì mỏng hoặc chỉ được bao quanh bằng một lớp màng tế bào chất. Những tế bào như vậy được gọi là tế bào trần.
Chúng không có khả năng bảo vệ hình dạng và chuyển động theo kiểu amip. Vách tế bào tảo có thể trơn láng hay sù sì hoặc mọc ra các mấu lồi, gai. Vách tế bào chiếm khoảng 13 - 15% trọng lượng khô của tảo, trong đó lượng lipid là 7,2% còn lại là protein và hydratcarbon. Tế bào chất - Tế bào chất là thành phần chính của các cơ thể tảo đơn bào cũng như đa bào.
Đó là những chất nhầy trong suốt, dạng hạt, không màu, chứa đầy bên trong vách tế bào. - Tế bào chất là nơi tiến hành sự trao đổi chất giữa các thành phần của tế bào, biểu hiện sự tăng trưởng, hô hấp, vận động và sinh sản của tế bào. - Tế bào chất có tính chuyển động, tính đàn hồi, tính bán thấm. Thành phần thay đổi theo môi trường bên ngoài.
- Trong tế bào chất gồm có nhân, lục sắc thể, ty thể, ribosom và các thể màu khác. Thành phần hóa học bao gồm phần lớn là nước (50 - 82%), còn lại là vật chất khô (protein, lipid, glucid, vitamin). Ti thể là bào quan hô hấp của tế bào. Là những thể hình túi, có nhiều và rải rác khắp bào tương, đặc biệt tập trung nhiều ở nơi hoạt động mạnh trong tế bào.
Không bào: ở một số động vật đơn bào, không bào là bào quan thực sự như không bào tiêu hóa, không bào Chương tiết nước cho tế bào. Ở thực vật không bào chứa chất dự trữ, nói chung chúng đều chứa đầy dịch. Nhân Nhân là cơ quan rất quan trọng, là thành phần bắt buộc của tất cả tế bào động vật cũng như thực vật, là trung tâm của các quá trình hoá học, điều khiển các hoạt sống của tế bào. Mỗi tế bào thường chỉ có một nhân, nhưng cũng có tế bào có 2 -3 nhân hoặc nhiều hơn (như tảo Hydrodiction).
Cấu trúc nhân của tảo cũng không sai khác so với thực vật bậc cao bao gồm màng nhân, dịch nhân, hạch nhân và mạng lưới nhiễm sắc thể. Sắc tố, sắc thể 5 Sắc tố Hệ số sắc tố của tảo bao gồm các dạng Chlorophyll, phycobiliprotein, carotinoid, perinidin. Chlorophyll có ở tất cả các loài thực vật và hầu hết các nhóm tảo. Chlorophyll bao gồm các dạng a, b, c, d, chúng khác nhau ở các loài tảo khác nhau - Chlorophyll a: tất cả các loài tảo và thực vật bậc cao.
- Chlorophyll b: tảo lục, tảo vòng, tảo mắt và thực vật bậc cao. - Chlorophyll c: tảo nâu, tảo vàng, tảo khuê, tảo giáp. - Chlorophyll d: tảo hồng. Sắc tố phụ phycobiliprotein có hai dạng ở tảo lam là phyccoerythin và phycocyanin.
Carotinoid có ở tất cả các ngành tảo, peridinin có ở tảo giáp. Mỗi ngành tảo đều có sắc tố chính và sắc tố phụ khác nhau. Chính sự phối trộn của những sắc tố ấy mà tạo nên màu sắc đặc trưng của mỗi ngành tảo. Trong quá trình quang hợp các Chlorophyll đóng vai trò thu nạp lượng tử ánh sáng, truyền năng lượng hấp thụ được cho các trung tâm phản ứng, ở đó xảy ra các phản ứng quang hóa để khử CO2.
Sắc thể Sắc thể của tảo có cấu tạo như ở thực vật, gồm hai lớp màng bao bọc, bên trong có chất nền (stroma) cùng với hệ thống các túi dẹt gọi là thylakoid. Các thylakoid xếp chồng lên nhau tạo thành loại cấu trúc giống như grana ở thực vật. Trên màng của thylakoid có nhiều sắc tố (chlorophyll) và các enzyme tham gia vào quá trình quang hợp. Ngoại trừ tảo lam chứa sắc tố trong tế bào chất, các loài tảo khác đều chứa sắc tố trong sắc thể.
Sắc thể có các dạng như dạng chén (Chlorella), dạng bản, dạng sao (Spirogyra), dạng ống, dạng lưới (Hydrodictyon). Roi và điểm mắt Roi Quan sát dưới kính hiển vi điện tử nhận thấy roi là một bó gồm 11 sợi, với 2 sợi ở giữa và 9 sợi ở xung quanh. Roi xuất phát từ gốc ở phía trước của tế bào, giúp tảo di chuyển. Chúng có trong cả quá trình sống hay chỉ có tính chất giai đoạn.
Không phải tất cả các loài tảo đều có roi, roi cũng là một trong 6 những đặc điểm để phân biệt các ngành tảo với nhau. Tế bào tảo thường có một, hai, ba, bốn đôi khi có đến tám roi (tảo mắt, tảo lục). Roi có thể bằng hoặc không bằng nhau, có cấu tạo nhẵn hay có lông. Nhìn chung, tất cả những tảo có roi đều chuyển động không ngừng, tốc độ chuyển động có thể đạt 5 – 10 m/ngày.
Điểm mắt Điểm mắt là một chấm đỏ ở gần gốc roi. Màu của điểm mắt là do có sắc tố thuộc nhóm carotenoid. Chức năng của điểm mắt là cảm thụ ánh sáng, định hướng cho cơ thể trong môi trường sống. Phương thức dinh dưỡng và sinh sản của tảo 1.
Phương thức dinh dưỡng Tảo nói chung có các kiểu dinh dưỡng như tự dưỡng thông qua quá trình quang hợp, dị dưỡng lấy nguồn dinh dưỡng từ bên ngoài môi trường, một số loài tảo có cả hình thức tự dưỡng và dị dưỡng. Tự dưỡng (quang hợp) Giống như thực vật bậc cao, quang hợp ở tảo là hiện tượng chuyển hoá khí carbonic và nước, dưới sự hiện diện của ánh sáng và sắc tố để tạo thành các hợp chất hữu cơ giàu năng lượng. Thông qua quá trình quang hợp, tảo tự cung cấp chất hữu cơ dự trữ cho bản thân thân mình, đồng thời tạo ra khí oxy cung cấp cho thủy vực. Thông thường, cường độ ánh sáng mặt trời gia tăng từ 0 vào trước lúc bình minh và đạt cực đại vào lúc giữa trưa (14:00 – 16:00).
Quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh gia tăng khi cường độ bức xạ mặt trời gia tăng và sẽ giảm khi cường độ bức xạ giảm.