Trong tự nhiên, một số loài thực vật được mệnh danh là “hóa thạch sống” vì tuổi thọ dài đến kinh ngạc của chúng.
Vấn đề sinh sản tự nhiên của “hóa thạch sống” thực vật
Hạt giống là chìa khóa để sinh sản thực vật. Chúng chứa thông tin di truyền của cây và có khả năng chịu đựng tốt sự khắc nghiệt của môi trường tự nhiên. Trong điều kiện môi trường thích hợp, hạt sẽ nảy mầm và phát triển thành những cá thể cây mới. Tuy nhiên, hiệu quả bảo quản hạt giống “hóa thạch sống” thực vật tương đối kém khiến việc sinh sản tự nhiên của chúng gặp khó khăn.
Hạt của hầu hết các loài thực vật đều yêu cầu những điều kiện môi trường cụ thể để bảo tồn và sinh sản. Ví dụ, hạt của một số loại cây “hóa thạch sống” chỉ có thể tồn tại trong môi trường ẩm ướt và chỉ có thể nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ và ánh sáng nhất định. Điều này có nghĩa là nếu hạt giống không tìm được môi trường thích hợp kịp thời sẽ khó tồn tại, khiến cây không thể sinh sản tự nhiên.
Hiệu suất bảo quản kém của hạt giống “hóa thạch sống” thực vật cũng được phản ánh ở chỗ chúng phản ứng yếu với môi trường nghịch cảnh bên ngoài. Bởi vì chúng trải qua rất ít thay đổi khi lớn lên nên hạt của những cây này có khả năng chống chịu tương đối kém hơn trước các yếu tố như biến đổi khí hậu, các chất độc hại và hoạt động của con người.
Trong xã hội đương đại, các vấn đề như biến đổi khí hậu, sự can thiệp của con người và ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên nghiêm trọng đã mang đến những thách thức lớn cho quá trình sinh sản tự nhiên của các “hóa thạch sống” thực vật.
Để giải quyết vấn đề hiệu suất bảo quản kém của hạt giống “hóa thạch sống” thực vật, các nhà khoa học đã tiến hành một loạt nghiên cứu và khám phá. Họ phát hiện ra rằng bằng cách nghiên cứu biến thể di truyền ở hạt giống, các giống mới có đặc tính bảo quản tốt hơn có thể được phát triển. Ngoài ra, việc sử dụng các công nghệ hiện đại như bảo quản lạnh, ngân hàng hạt giống và chỉnh sửa gene cũng có thể cải thiện hiệu quả hiệu quả bảo quản hạt giống. Những nỗ lực này mang lại hy vọng mới cho sự sinh sản tự nhiên của “hóa thạch sống” thực vật.
Khó sinh sản và chu kỳ sinh trưởng dài
Khó khăn trong việc nhân giống những loài thực vật “hóa thạch sống” này phần lớn là do môi trường sinh thái đặc biệt và phương pháp sinh sản độc đáo của chúng. Ví dụ, cây bạch quả là một ví dụ rõ ràng. Cây bạch quả là loài cây cổ thụ mọc ở châu Á. Cách sinh sản chính của chúng là thông qua hạt giống, thay vì các phương pháp thông thường là giâm cành hoặc chia cành. Tuy nhiên, vỏ hạt của cây bạch quả rất cứng và chỉ có thể nảy mầm sau một thời gian dài bị phân hủy. Điều này khiến quá trình nhân giống cây bạch quả trở nên vô cùng phức tạp và tốn thời gian, đòi hỏi phải chờ đợi rất lâu trước khi thấy cây non mới phát triển.
Ngoài khó khăn trong việc nhân giống, chu kỳ sinh trưởng của những loài thực vật “hóa thạch sống” này cũng rất dài. Ví dụ, tuổi thọ trung bình của cây tuyết tùng Nhật Bản ở tỉnh Miyazaki có thể lên tới hơn 1.000 năm. Hơn nữa, tốc độ tăng trưởng của cây tuyết tùng Nhật Bản rất chậm, chỉ vài centimet mỗi năm và đôi khi không thể thấy sự thay đổi tăng trưởng rõ ràng trong nhiều thập kỷ. Điều này có nghĩa là các nhà khoa học cần đầu tư nhiều thời gian và sức lực vào việc nghiên cứu, bảo vệ những loài thực vật “hóa thạch sống” này để hiểu rõ hơn về vòng đời cũng như cơ chế sinh sản của chúng.
Phụ thuộc mạnh mẽ vào môi trường cụ thể
Những loài thực vật “hóa thạch sống” này thường chỉ phát triển mạnh ở những môi trường địa lý cụ thể. Ví dụ như cây thông Tương Sơn là một loại cây cổ thụ ở Trung Quốc, nó chỉ có thể mọc ở đất Tương Sơn và một số ít nơi khác. Loại cây này có khả năng thích nghi cực kỳ cao với các điều kiện môi trường mà nó tồn tại, nhưng nó cũng đặt ra những hạn chế trong quá trình sinh sản của nó. Khi môi trường thay đổi như thành phần đất thay đổi, khí hậu nóng lên…, những loài thực vật này sẽ đứng trước nguy cơ khó sinh sản cho thế hệ tương lai.
Cách những cây này sinh sản cũng hạn chế sự lây lan tự nhiên của chúng. Một số thực vật “hóa thạch sống” như cây độc cần và linh sam bạc là những cây có khả năng sinh sản chủ yếu dựa vào sự phát tán phấn hoa. Phấn hoa phải được chuyển từ hoa đực sang hoa cái để hoàn tất quá trình thụ tinh, phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài như côn trùng hoặc gió. Do những khó khăn trong việc nhân giống những cây này trong môi trường khô cằn và lạnh giá nên tốc độ sinh sản tự nhiên của chúng tương đối chậm.
Một số thực vật “hóa thạch sống” cũng phụ thuộc vào các sinh vật khác, điều này càng hạn chế sự lây lan của chúng. Lấy dương xỉ làm ví dụ, thường cần có sự cộng sinh với nấm trong hệ sinh thái dương xỉ để phát triển bình thường. Mối quan hệ cộng sinh này được gọi là mycorrhizae, nơi nấm cung cấp nước và chất dinh dưỡng cho cây bằng cách hình thành cấu trúc cộng sinh với rễ cây. Nếu không có mối quan hệ cộng sinh này thì những cây này sẽ không thể sinh trưởng và phát triển tốt.
Sự suy giảm đa dạng di truyền hạn chế khả năng thích nghi
Đa dạng di truyền đề cập đến mức độ biến đổi di truyền trong một nhóm hoặc loài. Sự thích hợp của một loài thường liên quan đến sự đa dạng di truyền của nó, bởi vì ở nơi nào có sự đa dạng di truyền cao thì có thể xảy ra nhiều sự kết hợp gene và những thay đổi thích nghi hơn. Tuy nhiên, “hóa thạch sống” thực vật có độ đa dạng di truyền tương đối thấp do lịch sử tồn tại lâu dài và những hạn chế trước những thay đổi của môi trường.
Do tồn tại lâu dài và môi trường ổn định nên tính đa dạng di truyền của các “hóa thạch sống” thực vật đã bị hạn chế trong quá trình tiến hóa. Những loài thực vật này đã tồn tại trên Trái Đất trong một thời gian dài và môi trường nơi chúng phát triển tương đối ổn định, chưa trải qua những thay đổi môi trường quy mô lớn. Một môi trường như vậy sẽ gây bất lợi cho sự đa dạng di truyền của thực vật vì việc thiếu các thách thức và căng thẳng về môi trường, làm giảm cơ hội biến đổi gene. Ngược lại, thực vật sống trong môi trường phức tạp và đa dạng hơn có thể phải đối mặt với nhiều thay đổi chọn lọc và thích nghi hơn, do đó có tính đa dạng di truyền cao hơn.
Quá trình sinh sản tự nhiên của nhiều loài “hóa thạch sống” thực vật thường bị hạn chế vì chúng thường chỉ có thể sinh sản vô tính. Sinh sản vô tính là sinh sản thông qua các cơ quan vô tính như thân rễ, củ hoặc cành của cây, phương pháp này không bao gồm quá trình giao phối và tái tổ hợp di truyền. Vì vậy, không có vật liệu di truyền mới nào được đưa vào trong quá trình sinh sản của chúng, dẫn đến sự giảm đa dạng di truyền. Ngược lại, các loài thực vật khác sinh sản thông qua sinh sản hữu tính, có thể tạo ra các tổ hợp gene mới và tăng tính đa dạng di truyền cũng như khả năng thích ứng thông qua tái tổ hợp di truyền.
Sự đa dạng di truyền giảm làm hạn chế khả năng thích nghi của “hóa thạch sống” thực vật. Giảm đa dạng di truyền có nghĩa là thiếu sự kết hợp của các gene để thích nghi với môi trường mới. Những cây này không thể thích nghi nhanh chóng khi phải đối mặt với những áp lực môi trường mới vì chúng thiếu sự đa dạng di truyền để chọn ra tổ hợp gene phù hợp. Đối với những loài có tính đa dạng di truyền cao, chúng có thể nhanh chóng thích nghi với điều kiện môi trường mới thông qua quá trình tái tổ hợp và chọn lọc di truyền.
