Trên các đỉnh núi cao gần xích đạo như Kilimanjaro, núi Kenya và dãy Andes ở Colombia, Venezuela, có những cây "hoa thị khổng lồ": một bó lá to xếp hình hoa thị trên đỉnh một thân cột, như cúc khổng lồ Dendrosenecio, lô-bê-li-a khổng lồ và frailejón. Chúng sống được nơi ngày nào cũng ấm như mùa hè còn đêm nào cũng giá buốt như mùa đông, nhờ váy lá chết quấn quanh thân, lá cuộn khép lại che chồi non ban đêm và thân xốp trữ nước. Những cây từ các họ thực vật khác nhau, trên các lục địa cách xa nhau, đã tiến hoá ra cùng một hình dáng.
Núi cao nhiệt đới: mùa hè mỗi ngày, mùa đông mỗi đêm
Núi cao ở vĩ độ ôn đới có mùa đông và mùa hè rõ rệt. Cây ở đó có thể "ngủ" qua mùa lạnh dưới tuyết. Núi cao gần xích đạo thì khác: gần như không có mùa, nhưng chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm cực lớn. Ở độ cao khoảng 4.000 m trên núi Kenya hay Kilimanjaro, ban ngày nắng gắt có thể làm mặt đất ấm tới hơn chục độ, ban đêm thì tụt xuống dưới 0 °C. Đất có thể đóng băng mỗi đêm rồi tan mỗi sáng, quanh năm.
Vùng sinh thái này ở châu Phi được gọi là đai núi cao Afro-alpine; ở Nam Mỹ gọi là páramo, trải dọc dãy Andes phía bắc, nhất là Colombia, Venezuela và Ecuador. Cây ở đây không thể ngủ đông vì không có mùa đông dài; chúng phải chịu được băng giá mỗi đêm mà vẫn sinh trưởng mỗi ngày.
Những cây khổng lồ ấy là ai
| Cây | Họ thực vật | Nơi sống | Đặc điểm nổi bật |
|---|---|---|---|
| Cúc khổng lồ (Dendrosenecio) | Cúc | Kilimanjaro, núi Kenya, Rwenzori, núi Elgon, các núi cao Đông Phi | Thân phân nhánh như cây nến, cao vài mét, đỉnh mỗi nhánh là một hoa thị lá lớn |
| Lô-bê-li-a khổng lồ (Lobelia deckenii, L. telekii…) | Hoa chuông | Các núi cao Đông Phi | Hoa thị chứa nước; cụm hoa dựng thành cột cao, phủ lá bắc hoặc lông |
| Frailejón (Espeletia) | Cúc | Páramo ở Colombia, Venezuela, Ecuador | Lá phủ lông bạc mịn như nhung, thân cột phủ lá chết |
| Puya raimondii | Dứa | Andes ở Peru và Bolivia | Cụm hoa khổng lồ cao nhiều mét, ra hoa một lần sau nhiều chục năm rồi chết |
| Kiếm bạc (Argyroxiphium) | Cúc | Núi lửa Haleakalā và Mauna Kea, Hawaii | Hoa thị lá bạc hình cầu, ra hoa một lần rồi chết |
Cúc khổng lồ, frailejón và kiếm bạc cùng họ Cúc nhưng tiến hoá ra dạng hoa thị khổng lồ một cách độc lập ở những vùng khác nhau. Lô-bê-li-a thuộc họ Hoa chuông, Puya thuộc họ Dứa. Đây là một trong những ví dụ đẹp nhất về tiến hoá hội tụ ở thực vật: các dòng họ không liên quan, trên các lục địa cách nhau nửa vòng Trái Đất, đều đi tới một hình dáng gần giống nhau khi gặp cùng một kiểu khí hậu.
Váy lá chết: áo khoác cho thân
Ở nhiều cây hoa thị khổng lồ, lá chết không rụng xuống mà khô lại, rủ quanh thân như một chiếc váy dày. Thoạt nhìn, đó như dấu hiệu cây già cỗi, nhưng thực ra là một thích nghi quan trọng. Lớp lá chết giữ không khí tĩnh, cách nhiệt cho thân và các mô dẫn nước bên trong. Thí nghiệm bóc bỏ lớp lá chết ở frailejón và cúc khổng lồ cho thấy thân bị lạnh hơn ban đêm, mô dẫn nước dễ bị đóng băng, và cây phát triển kém hoặc chết nhiều hơn.
Lý do là nếu nước trong thân đông cứng vào ban đêm, sáng ra cây không hút được nước lên lá đúng lúc nắng gắt và cần nước nhất. Lớp váy lá giữ cho thân không đóng băng qua những đêm giá, để dòng nước sẵn sàng chảy khi mặt trời lên.
Lá khép lại ban đêm
Ở cúc khổng lồ và một số lô-bê-li-a, các lá non của hoa thị cử động theo ngày đêm. Ban ngày lá xoè ra đón nắng. Chiều tối, lá cuộn khép vào trong, ôm lấy chồi đỉnh như những cánh hoa bọc lấy nụ. Lớp lá khép kín, nhiều khi phủ lông dày ở mặt dưới, giữ cho chồi non, nơi phát triển của cả cây, ấm hơn không khí bên ngoài nhiều độ suốt đêm giá.
Hiện tượng lá cử động theo nhịp ngày đêm có ở nhiều loài cây, kể cả cây xấu hổ hay me ở Việt Nam. Nhưng ở cây núi cao nhiệt đới, nó gắn với việc chống băng giá, một chức năng sống còn chứ không chỉ là đặc điểm thú vị.
Lô-bê-li-a mang bể nước đóng băng
Một số loài lô-bê-li-a khổng lồ ở Đông Phi, như Lobelia keniensis trên núi Kenya, có hoa thị chứa đầy nước giống như một chiếc bình. Nước này do cây tiết ra một phần, thêm nước mưa đọng lại. Ban đêm, bề mặt nước đóng một lớp băng mỏng, nhưng chồi đỉnh chìm bên dưới vẫn ở trong nước lỏng, nhiệt độ quanh 0 °C, không xuống thấp hơn.
Nghe có vẻ ngược đời: dùng nước đóng băng để chống lạnh. Thực ra đó là vật lý đơn giản. Khi nước đóng băng, nó nhả ra một lượng nhiệt lớn, giữ nhiệt độ quanh điểm đông cho tới khi cả khối nước đông hết. Một bể nước đủ lớn sẽ không đông hết trong một đêm, nên chồi luôn được giữ ở khoảng 0 °C thay vì tụt xuống âm vài độ như không khí. Người trồng cây ở xứ lạnh đôi khi dùng chính nguyên lý này khi tưới nước cho vườn cây ăn quả trước đêm sương giá.
Các loài lô-bê-li-a sống ở những nơi khác nhau trên núi có chiến lược khác nhau. Loài ở sườn ẩm thì giữ nước trong hoa thị; loài ở sườn khô thì phủ lông dày thay vì giữ nước. Sự khác biệt này cho thấy thích nghi được tinh chỉnh theo từng tiểu môi trường.
Thân xốp trữ nước, lông bạc
Nhiều cây hoa thị khổng lồ có lõi thân to, xốp, chứa nhiều nước. Lõi này vừa là kho nước dự trữ cho buổi sáng khi đất còn đông cứng, vừa là khối nhiệt giúp thân nguội chậm ban đêm.
Lá của frailejón và kiếm bạc phủ lông bạc dày. Như ở các cây núi cao khác, lông giữ lớp không khí cách nhiệt, phản xạ bớt nắng gắt ban ngày và tia tử ngoại mạnh ở độ cao lớn. Màu bạc của những ngọn đồi páramo phủ frailejón là cảnh tượng đặc trưng của vùng Andes phía bắc.
Ra hoa một lần
Puya raimondii và kiếm bạc Hawaii có chung một kiểu đời sống: sống nhiều năm, nhiều khi nhiều chục năm, dưới dạng hoa thị lá, tích trữ năng lượng, rồi một lần duy nhất dựng lên một cụm hoa khổng lồ, kết hạt và chết. Ở môi trường khắc nghiệt và khó đoán, dồn mọi nguồn lực cho một lần sinh sản lớn có thể có lợi hơn chia ra nhiều lần nhỏ, đặc biệt khi cụm hoa càng to thì càng thu hút côn trùng và chim thụ phấn. Cách tính toán này còn được các nhà sinh thái học tranh luận cho từng loài.
Puya raimondii, có khi được gọi là "nữ hoàng Andes", được cho là có một trong những cụm hoa lớn nhất giới thực vật, cao nhiều mét, mang hàng nghìn bông. Tuổi ra hoa của nó thường được nhắc là nhiều chục năm, nhưng ước tính dao động khá rộng tuỳ quần thể.
Góc nhìn hôm nay
Cây hoa thị khổng lồ là bằng chứng thuyết phục rằng môi trường có thể "nặn" hình dáng sinh vật theo những cách lặp lại được. Khi ta thấy cùng một dạng xuất hiện độc lập ở châu Phi, Nam Mỹ và Hawaii, khó giải thích nó bằng sự ngẫu nhiên.
Các vùng páramo ở Colombia và Ecuador còn có vai trò như những "bọt biển" giữ nước, cung cấp nước cho nhiều thành phố bên dưới. Biến đổi khí hậu và mở rộng chăn thả, canh tác đang thu hẹp những vùng này. Muốn tìm hiểu thêm, có thể xem phim tài liệu về núi Kenya, Rwenzori hoặc páramo Andes, và đọc các bài tổng quan về "tiến hoá hội tụ ở thực vật" trong sách sinh thái học thực vật.
Câu hỏi thường gặp
Cây hoa thị khổng lồ là gì?
Là những cây có một bó lá to xếp hình hoa thị trên đỉnh một thân cột, mọc ở núi cao nhiệt đới. Ví dụ gồm cúc khổng lồ và lô-bê-li-a ở Đông Phi, frailejón ở Andes, kiếm bạc ở Hawaii.
Páramo là gì?
Páramo là vùng sinh thái núi cao nhiệt đới ở dãy Andes phía bắc, chủ yếu Colombia, Venezuela và Ecuador, nằm trên đai rừng. Ở đó ngày ấm, đêm giá rét, đặc trưng bởi các bụi cỏ và cây frailejón.
Vì sao cây trên Kilimanjaro giữ lá chết?
Lớp lá chết quấn quanh thân như váy giúp cách nhiệt, giữ cho mô dẫn nước không đóng băng ban đêm. Nhờ đó sáng ra cây vẫn hút được nước khi nắng gắt.
Nước đóng băng giúp lô-bê-li-a chống lạnh thế nào?
Khi nước đóng băng nó nhả ra nhiệt, giữ nhiệt độ quanh 0 °C cho tới khi đông hết. Bể nước trong hoa thị không đông hết trong một đêm, nên chồi chìm bên dưới không bị lạnh xuống dưới điểm đông.
Puya raimondii ra hoa bao lâu một lần?
Puya raimondii chỉ ra hoa một lần trong đời sau nhiều chục năm sống dưới dạng hoa thị lá, rồi kết hạt và chết. Tuổi ra hoa ước tính dao động rộng tuỳ quần thể.