Tảo là gì? Phân loại, Đặc điểm và Cấu tạo chi tiết về Tảo

Khái niệm cơ bản về Tảo

Tảo là một nhóm thực vật bậc thấp, đặc trưng bởi tản (cơ thể không phân biệt rõ ràng thành thân, rễ, lá). Tế bào tảo chứa diệp lục, cho phép chúng thực hiện quá trình quang hợp. Tảo chủ yếu sinh sống trong môi trường nước.

Tảo thể hiện sự đa dạng lớn về hình dạng, từ các dạng đơn bào nhỏ bé đến các dạng tập đoàn và đa bào phức tạp với kích thước lớn. Khả năng sinh sản và cấu tạo cơ quan sinh sản của tảo rất khác nhau giữa các loài. Màu sắc của tảo cũng rất đa dạng, do sự hiện diện của nhiều loại sắc tố khác ngoài diệp lục, có thể che khuất màu xanh lục của diệp lục.

Hiện tượng tảo lam bùng phát trong tự nhiên, gây ảnh hưởng đến môi trường nước

Hình dạng và Cấu tạo chi tiết của Tảo

Tảo thể hiện sự đa dạng đáng kể về hình thái cơ thể và cấu tạo tế bào.

a. Hình dạng: Dựa trên hình thái cấu tạo và kích thước cơ thể, tảo được phân thành 8 kiểu hình dạng cơ bản:

• Kiểu Monas: Tảo đơn bào, có thể sống đơn độc hoặc thành tập đoàn. Các tế bào trong tập đoàn giống nhau về hình dạng và chức năng, không phụ thuộc lẫn nhau. Chúng di chuyển nhờ lông roi. Phần lớn tế bào có hai roi (ít khi một, bốn hoặc nhiều hơn). Một số tảo đơn bào có cấu trúc dạng amip, thiếu màng tế bào cứng, không có roi và di chuyển bằng chân giả, thường thấy trong các lớp tảo vàng ánh, ngành tảo lục.
• Kiểu Palmella: Tảo đơn bào sống chung trong một lớp chất keo, tạo thành tập đoàn dạng khối với hình dạng nhất định hoặc không ổn định. Kiểu này thường gặp trong các ngành tảo lam, tảo lục.
• Kiểu hạt: Bao gồm các tế bào không chuyển động, có hình dạng khác nhau (không phải dạng sợi). Tảo đơn bào không có lông roi, sống đơn độc và phân bố rộng rãi.
• Kiểu sợi: Đặc trưng bởi các tế bào không chuyển động liên kết với nhau thành sợi. Sợi có thể đơn giản hoặc phân nhánh. Các tế bào thường giống nhau, đôi khi các tế bào ở gốc hoặc ngọn có cấu tạo riêng biệt.
• Kiểu bản: Tản đa bào hình lá, được tạo thành do sự sinh trưởng của tế bào ở đỉnh hoặc gốc, phân chia theo các mặt phẳng ngang và dọc. Dạng bản có thể được cấu tạo bởi một hoặc nhiều lớp tế bào.
• Kiểu ống: Tản là một ống chứa nhiều nhân tế bào, có dạng sợi phân nhánh hoặc dạng cây có thân, lá và rễ giả. Các tế bào thông với nhau do quá trình phân chia tế bào không hình thành vách ngăn.
• Kiểu cây: Tản dạng sợi hoặc dạng bản phân nhánh, hoặc có dạng thân, rễ, lá giả. Thường mang cơ quan sinh sản có mức độ phân hóa cao.
• Kiểu tập đoàn: Các tế bào sống thành tập đoàn và liên hệ với nhau thông qua tiếp xúc trực tiếp hoặc sợi sinh chất.

b. Cấu tạo:

Ngoại trừ tảo lam (thực chất là vi khuẩn lam) có cấu trúc dạng Monas, tế bào dinh dưỡng của đa số tảo ở giai đoạn trưởng thành có cấu tạo tương tự như các thực vật khác. Cấu tạo tế bào gồm hai phần chính: thành tế bào và phần nội chất.

• Thành tế bào: Là lớp vỏ bao bọc bên ngoài các thành phần sống của tế bào, phân chia giữa các tế bào hoặc ngăn cách tế bào với môi trường. Thành tế bào của tảo sống nổi (phytoplankton) có thể có cấu tạo khác nhau:

  • Thành tế bào hai lớp: Lớp trong bằng cellulose (C6H10O5), lớp ngoài bằng pectin. Loại thành tế bào này thường có hình dạng nhất định và phổ biến trong ngành tảo lục và vi khuẩn lam.
  • Thành tế bào cấu tạo từ silic (SiO2.nH2O): Hầu hết các loài thuộc lớp tảo silic (Bacillariophyceae) có thành tế bào cấu tạo từ silic.
  • Thành tế bào cấu tạo bởi lớp chu bì (periplast): Lớp chu bì được tạo thành từ màng ngoài của nguyên sinh chất, gắn với các hạt cellulose tạo thành một lớp màng dai và bền. Loại thành tế bào này làm cho hình dạng tế bào dễ biến đổi và thường thấy trong ngành tảo mắt (Euglenophyta).
  • Ở nhiều tảo đơn bào, thành tế bào chỉ là chất nguyên sinh đậm đặc, khiến tế bào dễ biến dạng. Một số loài có thành tế bào được silic hóa, tạo thành cấu trúc cứng và hình dạng nhất định. Một số tảo khác có lớp muối oxit sắt hoặc calcium carbonate bên ngoài thành tế bào.
  • Bên ngoài thành tế bào của một số tảo có màng keo chứa các polysaccharide có giá trị như alginate, agar, carrageenan.

  Bề mặt thành tế bào có thể trơn nhẵn, có vân (dạng lông chim, vân lỗ dạng phóng xạ, vân dọc theo tế bào…) hoặc sần sùi, có gai hoặc mấu nhô. Đây là các đặc điểm quan trọng để phân loại tảo nổi.

• Phần nội chất:

  • Chất tế bào: Bao gồm tất cả các thành phần bên trong tế bào, trừ nhân, lạp thể, thể ẩn nhập và không bào. Chất tế bào là chất lỏng, nhớt, đàn hồi, không màu và trong suốt, tương tự như lòng trắng trứng. Thành phần của nó chứa khoảng 80% nước, nhưng không trộn lẫn với nước. Khi đun nóng ở 50-60°C, chất tế bào mất khả năng sống, nhưng ở bào tử, nó có thể chịu được nhiệt độ lên đến 105°C.
  • Nhân tế bào: Nhân tế bào của tảo tương tự như các tế bào nhân thực khác, nhưng hầu hết là nhân đơn bội. Một số tảo silic, tảo lục, tảo đỏ có nhân lưỡng bội. Nhân thường có hình cầu và nằm giữa tế bào, đôi khi kéo dài ở các tế bào hẹp và dài hoặc có dạng đĩa. Thường mỗi tế bào có một nhân, nhưng cũng có một số tế bào có nhiều nhân. Vi khuẩn lam (Cyanobacteria) không có nhân, nhưng có một vùng trung tâm có chức năng tương tự như nhân.
  • Thể sắc tố và sắc tố: Thể sắc tố là một thể protein chứa các sắc tố, đóng vai trò quan trọng trong quá trình đồng hóa của tảo. Ngoại trừ vi khuẩn lam, các ngành tảo khác đều chứa thể sắc tố. Hình dạng, kích thước và số lượng của thể sắc tố khác nhau tùy theo loài. Ví dụ, thể sắc tố có dạng bản xoắn (Spirogyra), dạng chén (Chlamydomonas) hoặc dạng hình sao (Zygnema). Trên thể sắc tố, đôi khi có các hạt protein chiết quang gọi là hạt tạo bột (pyrenoid).

  Sắc tố của tảo chứa ba chất màu cơ bản: diệp lục chlorophyll (a, b, c, d) màu xanh lục, diệp hoàng xanthophyll màu vàng và carotene màu da cam.

  • Chất dự trữ: Tảo tạo ra chất dự trữ trong cơ thể thông qua quá trình quang hợp. Các ngành tảo khác nhau có các chất dự trữ khác nhau, ví dụ như tinh bột ở tảo lục, leucosin ở tảo roi và dầu ở tảo silic.
  • Không bào: Không bào là những khoảng trống trong chất tế bào. Các loài tảo sống trong nước ngọt thường có một hoặc vài không bào co bóp (co rút) ở phần đầu của tế bào. Chúng mở ra và bóp lại theo nhịp điệu, giúp duy trì lượng nước trong tế bào và loại bỏ chất thải.

  Ở các tế bào dạng Monas, có các đặc điểm đặc trưng như lông roi (roi) và điểm mắt màu đỏ. Điểm mắt cùng với roi giúp định hướng chuyển động của tế bào.

Sinh sản ở Tảo

Tảo có ba phương thức sinh sản chính:

a. Sinh sản sinh dưỡng (sinh dưỡng):

Phương thức này được thực hiện bằng các phần riêng rẽ của cơ thể, thường không chuyên hóa cho chức năng sinh sản. Tảo đơn bào sinh sản bằng cách phân chia tế bào. Tảo tập đoàn sinh sản bằng cách phân cắt tập đoàn hoặc hình thành tập đoàn mới bên trong tập đoàn mẹ, phân cắt từng đoạn tảo. Tảo sợi sinh sản bằng cách tách sợi thành những đoạn hoặc bằng sự đứt đoạn ngẫu nhiên của sợi. Một số ít tảo tạo thành cơ quan chuyên hóa cho sinh sản sinh dưỡng, ví dụ như chồi ở tảo vòng Chara.

b. Sinh sản vô tính:

Đây là hình thức sinh sản phổ biến của tảo, được thực hiện bằng sự hình thành các bào tử vô tính như bào tử động (zoospore). Bào tử động bơi lội trong một thời gian ngắn, tạo vỏ bọc và nảy mầm thành một cơ thể mới. Một số tảo sinh sản bằng các bào tử không chuyển động, gọi là bào tử tĩnh hoặc bào tử bất động (aplanospore). Một số ngành tảo sản sinh ra các bào tử đặc trưng, ví dụ như vi khuẩn lam sản sinh ra bào tử nội sinh (endospore) và bào tử ngoại sinh (exospore), một số loài trong ngành tảo lục sản sinh ra bào tử tự thân (autospore) và bào tử màng dày (akinete).

c. Sinh sản hữu tính:

Phương thức này được thực hiện bằng các tế bào chuyên hóa, gọi là giao tử, kèm theo quá trình hữu tính. Ở những tảo chưa tiến hóa (Volvocales), quá trình hữu tính được tiến hành bằng sự kết hợp toàn vẹn cả cơ thể (hologamy – toàn giao). Đại đa số tảo trong quá trình hữu tính bao gồm sự kết hợp của hai tế bào sinh sản hữu tính trần (giao tử) thành một tế bào gọi là hợp tử (zygote). Ở hợp tử, diễn ra sự tiếp hợp chất nguyên sinh của hai giao tử và kết hợp nhân. Hợp tử thường có màng dày và có thể nảy mầm ngay (ở nhiều tảo biển) hoặc chuyển sang trạng thái nghỉ (chủ yếu ở tảo nước ngọt), sau đó nảy mầm thành các động bào tử hoặc trực tiếp thành cây mới.

Sinh sản hữu tính có thể diễn ra ở ba mức độ: đẳng giao (homogamy – hai giao tử giống nhau về hình dạng và kích thước), dị giao (heterogamy – hai giao tử chuyển động, một cái lớn hơn) và noãn giao (oogamy – giao tử đực nhỏ, chuyển động gọi là tinh trùng, giao tử cái lớn thường có hình cầu và không chuyển động).

Ngoài ra, ở tảo còn có quá trình sinh sản đặc biệt theo lối tiếp hợp (zygogamy), trong đó hai tế bào liên kết với nhau bằng các mấu lồi không có vách ngăn và kết hợp chất nguyên sinh không có roi, không có sự phân hoá bên ngoài thành các giao tử đực và giao tử cái.

Hình ảnh minh họa sự đa dạng của các loại tảo

Các Ngành Tảo Thường Gặp

Dưới đây là giới thiệu về một số ngành tảo có liên quan nhiều đến ngành nuôi trồng thủy sản, bao gồm các loài có giá trị làm thức ăn cho tôm cá hoặc các động vật thủy sinh khác, cũng như các loài thường gặp hoặc gây hại cho các đối tượng nuôi trồng thủy sản.

Có nhiều hệ thống phân loại tảo khác nhau. Ở đây, chúng tôi giới thiệu hệ thống phân loại các ngành tảo (bao gồm cả vi khuẩn lam Cyanobacteria) theo Peter Pancik, với các lớp, bộ, họ và các chi thường gặp trong các thủy vực nước ngọt, lợ, mặn.

Phân loại tảo theo các ngành:

• Ngành Tảo Mắt (Euglenophyta)
• Ngành Tảo Lam (Cyanophyta)
• Ngành Tảo Hai Roi (Dionphyta)
• Ngành Tảo Lông Roi Lệch (Heterokontophyta)
• Ngành Tảo Lục (Chlorophyta)

(Tài liệu tham khảo: Giáo trình Sinh thái Thủy sinh vật)