Lên mạng ngày 3/2/2011 (Mồng Một Tết Tân Mão)
BỤI HỒNG NÀO CHẢ CÓ GAI
Trần-Đăng Hồng, PhD
Trước những áp lực bị hủy diệt, mọi sinh vật đều “tự diễn biến để sinh tồn” cho thích nghi với hoàn cảnh mới. Những áp lực hủy diệt đó có thể là môi trường sinh sống bị thay đổi, hay có thể là kẻ thù trước mắt. Thực vật không thể chạy trốn như động vật, vì vậy cây cối phải đứng tại chỗ mà chiến đấu với thù địch để sống còn. Cây phải tạo những dụng cụ để chiến đấu, gai là một trong các khí giới tự vệ của cây.
Trong tiếng Việt, chỉ có một từ “Gai”. Gai là một bộ phận trên cây có cấu trúc cứng với đầu nhọn có thể đâm chích thù địch khi bị tấn công. Các nhà thực vật học phân biệt ba loại gai, thorn, spine và prickle. Thorn là gai nhọn mọc ở thân và cành như ở cây Cam, Quít, nghĩa là gai có phần gỗ bên trong khá cứng (nên dùng lể ốc); Spine là biến thể một phần của lá như lá Ilex lá thơm có gai ở bìa, hay biến thể của bộ phận phụ cuống lá (stipule) như cườm-thảo Acacia có gai ở cuống lá, hay biến thể của toàn lá như ở của cây Xương rồng mỗi lá biến thành một gai; còn Prickle là biến thể của vỏ cây hay biểu bì trên thân, như gai ở bụi hoa hồng, cây vông, cây gòn.
Thorns ở Cam quít Prickles ở hoa hồng Spines ở viền lá Ilex, hay cuống lá Acacia
Ở cây Tylecodon reticulatus phần phát hoa trở nên nhọn thành gai. Các vảy trên trên trái thơm khóm cũng là gai. Ở buồng dừa, các bẹ quanh buồng dừa có mũi rất nhọn, cũng là một loại gai. Vì vậy, gai là những bộ phận nào ở cây có mũi nhọn có thể đâm chích và gây thương tích được. Do đó hình dạng gai rất đa dạng.
Nhiệm vụ của gai
Trước nhất, gai có nhiệm vụ bảo vệ cây, ngăn ngừa động vật ăn cỏ (herbivore) phá hại. Con thú khi thấy toàn cây có gai thì lẫn tránh, chỉ chọn loại cây hay phần cây không có gai để ăn. Gai mọc nhiều ở gốc, thân, nhánh ngăn chận động vật leo lên cây ăn lá hay trái. Lá cây có gai ở bìa lá thì sâu không thể cắn được, bởi vì sâu ăn từ bìa lá trở vào, gai ở bìa lá là một cản trở cho con sâu. Con người lợi dụng đặc tính có gai của vài loại cây. Chẳng hạn trồng bụi hoa hồng dưới cửa sổ vừa có hoa đẹp vừa làm nản chí dân ăn trộm. Cũng vậy trồng cây có gai quanh vườn, quanh khu đất làm hàng rào như xương rồng, hàng rào Ilez. Trước đây, quanh đồn bót, ngoài hàng kẻm gai, còn có hàng rào tre gai, dây mắt mèo, v.v. để làm chùn chân tình địch. Lịch sử Scotland kễ khi quân đội xứ Norse tấn công vào ban đêm lại đi nhầm vào hàng rào cây thistle có gai nên tự động rút lui.
Ngoài ra, gai còn có nhiều nhiệm vụ khác, tùy loài cây và môi trường sinh sống.
Ở cây Cactus (họ xương rồng), gai mọc thành chùm. Gai chính là biến thể của lá. Ngoài nhiệm vụ bảo vệ cây chống động vật ăn cỏ, gai ở gần phát hoa còn tiết ra mật để lôi cuốn loài kiến giúp thụ phấn cho hoa. Họ xương rồng thích ứng vùng khô hạn và nắng cháy. Chính gai giúp cây không mất nước qua hiện tượng thoát hơi nước như ở lá cây thông thường. Sa mạc cũng là vùng nắng cháy có thể làm chết các phần mới sinh trưởng. Gai ở các phần chung quanh đọt tăng trưởng thường mọc rất dày, dài và rũ như một mái che nắng ngăn chận ánh mặt trời và làm mát đọt cây.
Ngoài gai, cây còn biến cải kiến trúc của thân hay lá thành chiến cụ. Rầy aphis không thể dùng mỏ ngắn để chích vào lá hút nhựa khi lá cây có che phủ một lớp lông tơ dài. Một vài loại cây có thân hóa gỗ cứng làm sâu đục thân không thể khoét lỗ. Các nhà lai tạo giống chuyễn những cấu trúc này vào cây lai để hoa màu kháng được một số côn trùng.
Vài loại cây sản xuất chất keo để bắt côn trùng. Các loại cây ăn ruồi có cơ chế như bẩy sập để bắt nhốt côn trùng.
Gai có chất độc?
Khi bị gai chích, dĩ nhiên rất đau đớn, nơi chích bị sưng đỏ, rĩ máu, có khi bị làm độc thành ung nhọt.
Gai thường là nơi trú ẩn hay sinh sống của nhiều loại vi khuẩn như Clostridium perfringens có thể gây chết người, Bacillus anthracis và Pantoea agglomerans hay nấm độc. Ở cây chà-là và Crataegus aronia gai là nơi thường trú của 13 loại vi khuẩn độc. Các loại vi khuẫn này không có khả năng xuyên qua làn da khỏe mạnh của thú hay người, nhưng một khi bị gai đâm, các vi khuẩn sẽ theo vết thương vào cơ thể và làm ung độc. Đầu gai thường tiết một chất làm môi trường sinh sống của một số loại vi khuẩn.
Cây có gai và môi trường sinh sống
Cây có gai hiện diện ở mọi môi trường, từ nhiệt đới đến ôn đới, từ vùng mưa nhiều đến khô hạn và sa mạc, từ rừng đến đồng cỏ. Ở rừng rậm thường ít cây có gai, ngược lại rừng thưa nhất là đồi trọc thì đa số cây có gai. Ở sa mạc cây mọc thưa thớt thì lại có nhiều loại cây có gai và gai nhiều nhất. Đây là do sự tuyển chọn của thiên nhiên, của thú vật. Thoạt tiên thú ăn cỏ ăn hầu hết cây không gai, các cây này không kịp tái sinh lại, và bị lấn áp bởi cây-có-gai mà thú không ăn được. Ngoài ra, nơi ít cây cối, có ánh sáng và nhiệt độ cao, đất mau khô nên dễ bị khô hạn, nên cây có nhiều gai có lợi thế để sinh tồn.
Như vậy, gai là bộ phận của cây để giúp cây sinh tồn, tránh hay giảm thiểu việc động vật phá hại, và giúp thích ứng với môi trường sống.
Các cơ chế khác giúp thực vật tự vệ
Gai chỉ ngăn chận được các động vật lớn ăn hại cây, nhưng không ngăn ngừa được các sinh vật nhỏ như côn trùng có thể len lỏi đi giữa hàng gai để cắn phá các bộ phận của cây, hay một số bệnh tật do vi khuẩn hay nấm gây cho cây. Để sinh tồn, cây cũng phải tiến hóa để trang bị cho mình những phương tiện bảo vệ cơ thể qua các chiến lược tự vệ khác.
Nhiều loại cây sản xuất một số hóa chất có ảnh hưởng tác hại đến con thú. Chẳng hạn cây sản xuất chất xua đuổi con thú (repellents) khi lại gần, hay gây ngộ độc cho thú khi ăn phải. Trái cây như bom, nho, táo, v.v. khi non rất chát vì chứa nhiều tannin, hay chua vì chứa nhiều acit. Côn trùng không phá trái non, nhờ vậy trái cây và hạt có nhiều cơ hội chín để truyền giống và sinh tồn. Dây leo Ivy có chứa chất độc urushiol. Khi cọ xát với cây này, chất uroshiol làm da dị ứng ngứa ngáy khó chịu. Cây hoa Foxgloves sản xuất vài hóa chất rất độc, ảnh hưởng vào tim và hệ thần kinh. Khi ăn trúng, các hóa chất này tạo nôn mữa, thân thể co giật và có thể chết. Cánh hoa Geranium sản xuất một chất rất độc. Trong vòng 30 phút sau khi ăn cánh hoa, con bọ bị ngộ độc nằm tê liệt trong vài ba tiếng đồng hồ, đủ thời gian cho loài kiến tìm thấy để ăn thịt nó. Cây thuốc lá sản xuất nicotine, cây thuốc phiện sản xuất morphine, dây thuốc cá sản xuất rotenone. Côn trùng khi chích cây có những chất này sẽ ngây ngất say nằm bất động làm mồi ngon cho thú khác.
Các hóa chất cây sản xuất để chống động vật ăn cỏ được phân loại thành 3 nhóm: nhóm hợp chất Nitrogen gồm alkaloids, cyanogenic glycosides và glucosinolates; nhóm terpenoids, và nhóm phenolics. Có khoảng 3000 chất alkaloids do cây sản xuất, trong số này có một số ảnh hưởng đến hệ thần kinh. Các cyanogenic glycosides và glucosinolates gây xáo trộn bộ tiêu hóa, chảy nước giải, tiêu chảy. Chất Diterpenoids thường gặp trong mủ cao su (latex) và nhựa cây (resins) là chất rất độc. Lá cây hoa Đỗ quyên (Rhododendron) rất độc vì có hiện diện chất Diterpenes. Các nhà lai tạo giống áp dụng chiến lược tự vệ này của cây để tạo giống mới có sức đề kháng một số côn trùng. Điển hình nhất là chuyển gen của vi khuẩn Bacillus thuringiensis vào cây. Nhờ gen này cây sản xuất một số proteins độc hại cho côn trùng, giúp cây đề kháng được một số sâu bọ. Chiến lược này được áp dụng tạo giống đề kháng côn trùng cho kỹ thuật sản xuất “thực phẩm hửu cơ” (organic food). Tuy nhiên, kỹ thuật này bị các nhà môi sinh phản đối, vì độc hại cho côn trùng cũng có thể có tác động phụ độc hại cho người tiêu thụ.
Cây cũng biết giả bộ héo rũ như chết khi gặp kẽ nghi là tình địch. Thí dụ điễn hình nhất là lá Mắc Cở (Trinh nử) (Mimosa pudica) xếp lại khi có thú vật đụng tới, thú ăn cỏ tưởng là lá héo chết, không ngon, nên tìm bụi cây khác để ăn.
Cây cũng biết ngụy trang để đánh lừa thù địch. Vài loại cây tạo trên lá vài hình dạng giống như ổ trứng của côn trùng. Bướm một khi thấy trên lá có ổ trứng rồi thì bỏ bụi cây này để tìm bụi cây khác chưa có côn trùng đẻ trứng, bởi vì bướm tránh con nó chết đói vì ổ trứng đẻ trước nở ra sâu sẽ ăn hết lá trước khi trứng của nó nở. Thí dụ này gặp nhiều ở vài loại dây leo của loài Passiflora (nhản lồng), lá có vài cục u nỗi lên giống y hệt trứng của loài bướm Heliconius là loại bướm sinh sâu phá hoại các loại cây này.
Giống như ổ trứng
Một vài loại cây biết xử dụng chiến lược xử dụng “kẻ thù của kẻ thù của mình”, như kiến, ong vò vẽ, v.v.. Một vài loại cây tạo nhiều hang lỗ trên cây để làm nơi trú ẩn của kiến, của ong vò vẻ làm thú không dám đến gần. Trên cam quít thường rất nhiều kiến vàng.
Thế giới thực vật cũng lắm huyền diệu! Con người còn phải học ở loài cây để tìm phương pháp cải thiện đời sống con người.
Reading, Mồng Một Tết Tân Mão 2011.
