San hô
San hô là các sinh vật biển thuộc lớp San hô
(Anthozoa) tồn tại dưới dạng các thể polip nhỏ
giống hải quỳ, thường sống thành các quần thể
gồm nhiều cá thể giống hệt nhau. Các cá thể này
tiết ra cacbonat canxi để tạo bộ xương cứng, xây
nên các rạn san hô tại các vùng biển nhiệt đới.
San hô
Dendrogyra
cylindricus
Phân loại khoa học
Giới
(regnum):
Animalia
Ngành Cnidaria
(phylum):
Lớp
(class):
Anthozoa
Ehrenberg
,
(nematocyst) tiết chất độc tại các xúc tu để bắt
phù du, loại động vật này thu nhận phần lớn
dưỡng chất từ loại tảo đơn bào cộng sinh có tên
tảo vàng đơn bào (zooxanthella). Do đó, hầu hết
san hô phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời và phát
triển ở các vùng nước trong và nông, thường ở
độ sâu không tới 60 m (200 ft). San hô có thể
đóng góp lớn cho cấu trúc vật lý của các rạn san
hô phát triển ở những vùng biển nhiệt đới hoặc
cận nhiệt đới, chẳng hạn như rạn san hô Great
Barrier ở ngoài khơi bang Queensland, Úc. Các
loại san hô khác không cần đến tảo và có thể
sống ở vùng nước sâu hơn, chẳng hạn các loài
trong chi Lophelia nước-lạnh sống được tới độ
sâu 3.000 m ở Đại Tây Dương.
[3]
Một ví dụ
khác là Darwin Mounds ở phía tây nam Cape
Wrath, Scotland. San hô còn được tìm thấy ở
ngoài khơi bang Washington và quần đảo
Aleutian ở Alaska, Mỹ.
Mục lục
1 Phát sinh loài
2 Cấu tạo
3 Sinh sản
o 3.1 Hữu tính
o 3.2 Vô tính
4 Rạn san hô
5 Lịch sử địa chất
6 Ảnh hưởng của môi trường
Tuy một đầu san hô trông như một cơ thể sống,
nhưng nó thực ra là đầu của nhiều cá thể giống
nhau hoàn toàn về di truyền, đó là các polip.
Các polip là các sinh vật đa bào với nguồn thức
ăn là nhiều loại sinh vật nhỏ hơn, từ sinh vật
phù du tới các loài cá nhỏ.
Polip thường có đường kính một vài milimet,
cấu tạo bởi một lớp biểu mô bên ngoài và một
lớp mô bên trong giống như sứa được gọi là
ngoại chất. Polip có hình dạng đối xứng trục với
các xúc tu mọc quanh một cái miệng ở giữa -
cửa duy nhất tới xoang vị (hay dạ dày), cả thức
ăn và bã thải đều đi qua cái miệng này.
Dạ dài đóng kín tại đáy polip, nơi biểu mô tạo
một bộ xương ngoài được gọi là đĩa nền. Bộ
xương này được hình thành bởi một vành hình
khuyên chứa canxi ngày càng dầy thêm (xem ở
dưới). Các cấu trúc này phát triển theo chiều
thẳng đứng và thành một dạng ống từ đáy polip,
cho phép nó co vào trong bộ xương ngoài khi
cần trú ẩn.
Polip mọc bằng cách phát triển khoang hình cốc
(calices) theo chiều dọc, đôi khi chia thành vách
ngăn để tạo một đĩa nền mới cao hơn. Qua nhiều
thế hệ, kiểu phát triển này tạo nên các cấu trúc
san hô lớn chứa canxi, và lâu dài tạo thành các
rạn san hô.
Sự hình thành bộ xương ngoài chứa canxi là kết
quả của việc polip kết lắng aragonit khoáng từ
các ion canxi thu được từ trong nước biển. Tuy
thể thấy rõ các xúc tu.
Các polip kết nối với nhau qua một hệ thống
phức tạp gồm các kênh hô hấp tiêu hóa cho
phép chúng chia sẻ đáng kể các chất dinh dưỡng
và các sinh vật cộng sinh. Đối với các loài san
hô mềm, các kênh này có đường kính khoảng
50-500 µm và cho phép vận chuyển cả các chất
của quá trình trao đổi chất và các thành phần tế
bào.
[6]
Ngoài việc dùng sinh vật phù du làm thức ăn,
nhiều loài san hô, cũng như các nhóm Thích ti
(Cnidaria) khác như hải quỳ (ví dụ chi
Aiptasia), hình thành một quan hệ cộng sinh với
nhóm tảo vàng đơn bào thuộc chi
Symbiodinium. Thông thường, một polip sẽ
sống cùng một loại tảo cụ thể. Thông qua quang
hợp, tảo cung cấp năng lượng cho san hô và
giúp san hô trong quá trình canxi hóa
[7]
. Tảo
hưởng lợi từ một môi trường an toàn, và sử
dụng điôxít cacbon và các chất chứa nitơ mà
polip thải ra.
Sinh sản
Hữu tính
San hô chủ yếu sinh sản hữu tính, với 25% san
hô phụ thuộc tảo (san hô đá) tạo thành các quần
thể đơn tính trong khi phần còn lại là lưỡng
tạo các polip mới.
Hầu hết các loài san hô, mà không phải san hô
đá, đều không phát tán giao tử. Các loài này
phóng tinh trùng nhưng giữ trứng, cho phép
phát triển các ấu trùng planula lớn hơn để sau
này khi thả ra sẽ đủ sẵn sàng để lắng xuống
[7]
.
Ấu trùng phát triển thành polip san hô và cuối
cùng trở thành đầu san hô bằng mọc chồi vô
tính và phát triển để tạo ra các polip mới. Các khoang hình cốc (đĩa nền) của Orbicella
annularis cho thấy 2 phương pháp nhân giống:
mọc chồi (khoang nhỏ ở giữa) và phân chia
(khoang đôi lớn).
Việc phóng giao tử đồng bộ thường xảy ra và rất
điển hình tại các rạn san hô, ngay cả khi tại rạn
có nhiều loài, tất cả san hô trên rạn phóng giao
tử vào cùng một đêm. Sự đồng bộ này rất thiết
yêu để các giao tử đực và cái có thể gặp nhau để
tạo thành ấu trùng planula. Những dấu hiệu
hướng dẫn cho việc phóng giao tử rất phức tạp,
nhưng xét thời gian ngắn, nó bao gồm các thay
đổi về mặt trăng, thời gian mặt trời lặn, và có
thể cả tín hiệu hóa học
[8]
. Việc phóng giao tử
đồng thời có thể tạo ra kết quả là sự hình thành
. Các giao
tử với sức nổi dương trôi nổi về phía bề mặt
nơi sự thụ tinh diễn ra để tạo thành các ấu
trùng planula. Các ấu trùng planula bơi về
phía ánh sáng bề mặt để đi vào các dòng
chảy, nơi chúng ở lại khoảng 2 ngày, nhưng
có thể tới 3 tuần, và trong một trường hợp đã
biết là 2 tháng
[10]
, sau đó chúng chìm xuống
và biến hóa thành các polip và tạo thành các
quần thể mới.
San hô ấp trứng thông thường nhất là
không phụ thuộc tảo vàng đơn bào (không
tạo rạn), hoặc một số san hô phụ thuộc tảo
vàng đơn bào trong các khu vực có tác động
của sóng hay luồng chảy mạnh. San hô ấp
trứng chỉ giải phóng tinh trùng, với sức nổi
âm, và có thể lưu trữ trứng đã thụ tinh trong
vài tuần, giảm bớt nhu cầu đối với các sự
kiện sinh sản đồng bộ hàng loạt, nhưng nó
vẫn có thể xảy ra
[8]
. Sau khi thụ tinh thì san
hô giải phóng các ấu trùng planula đã sẵn
sàng chìm lắng xuống.
Vô tính
Tại các đầu san hô, các polip giống hệt nhau về
di truyền sinh sản vô tính để phát triển quần thể.
Điều này được thực hiện bằng nảy mầm hay
nghĩa là một polip có đĩa nền (đáy) còn
polip kia có đĩa miệng (đỉnh). Hai polip mới
cũng phải tự hoàn thiện các phần bị mất.
Phân đôi diễn ra ở một số san hô, đặc biệt là
trong họ Fungiidae, trong đó quần thể có
khả năng tự tách thành 2 hay nhiều quần thể
trong các giai đoạn đầu của sự phát triển của
chúng.
Cả quần thể san hô có thể sinh sản vô tính qua
sự phân mảnh hay thoát ra ngoài, khi một mảnh
vỡ từ một đầu san hô được sóng đem đi nơi
khác có thể tiếp tục phát triển tại địa điểm mới.
Polip thoát ra ngoài diễn ra khi một polip từ
bỏ quần thể và tái thiết lập trên một nền mới
để tạo ra quần thể trưởng thành mới.
Phân mảnh, trên thực tế có thể coi như là
một kiểu của phân đôi, với các cá thể bị vỡ
ra khỏi quần thể do bão hay trong các tình
huống khác mà việc vỡ ra này có thể xảy ra.
Các cá thể tách biệt có thể bắt đầu cho các
quần thể mới.
Rạn san hô Vị trí của các rạn san hô
Bài chi tiết: Rạn san hô
Các loài san hô phụ thuộc vào tảo vàng đơn bào
và tạo rạn (san hô đá) thường được tìm thấy tại
các rạn san hô - các cấu trúc lớn bằng cacbonat
canxi tại các vùng biển nhiệt đới nông. Các rạn
một dạng khoáng hóa của cacbonat canxi gọi là
canxit.
San hô bốn tia trở thành nhóm thống lĩnh vào
giữa kỷ Silur, và bị tuyệt chủng vào đầu kỷ
Trias. San hô bốn tia tồn tại dưới dạng đơn độc
và quần thể, và giống như san hô vách đáy, bộ
xương của chúng cũng được tạo thành từ từ
canxit.
San hô đá (Scleractinia) lấp đầy các hốc sinh
thái bị bỏ trống do sự tuyệt chủng của san hô
bốn tia và san hô vách đáy. Các hóa thạch của
chúng có thể được tìm thấy với số lượng nhỏ
trong các lớp đá từ kỷ Trias, và trở thành tương
đối phổ biến trong các lớp đá từ kỷ Jura và các
kỷ muộn hơn. Các bộ xương của san hô đá được
tạo thành từ một dạng của cacbonat canxi gọi là
aragonit
[14]
. Mặc dù về mặt địa chất chúng là trẻ
hơn so với san hô vách đáy và san hô bốn tia,
nhưng bộ xương từ aragonit của chúng lại khó
bảo tồn hơn và vì thế hồ sơ hóa thạch của chúng
là ít hoàn hảo hơn.
Ở một giai đoạn nhất định trong quá khứ địa
chất, san hô đã từng rất phổ biến, cũng như san
hô hiện đại trong các vùng nước trong và ấm
khu vực nhiệt đới tại một số nơi nhất định của
thế giới ngày nay. Giống như san hô hiện đại,
các tổ tiên của chúng cũng tạo rạn đá ngầm, một
số trong chúng hiện nay là các cấu trúc lớn
cũng sẽ chết nếu nhiệt độ nước thay đổi vượt
quá 1-2 độ ra ngoài khoảng bình thường, hoặc
nếu độ mặn trong nước giảm. Dấu hiệu ban đầu
của ứng suất môi trường là việc san hô thải tảo
vàng đơn bào; không có tảo đơn bào cộng sinh
của mình, các mô san hô sẽ mất mầu và để lộ
mầu trắng của bộ xương cacbonat canxi, một
hiện tượng được gọi là san hô bạc màu
[16]
.
Hiện nay nhiều chính phủ cấm lấy san hô từ các
rạn san hô để giảm thiệt hại do những người lặn
dùng bình dưỡng khí. Tuy nhiên, san hô vẫn
chịu thiệt hại do mỏ neo của các tàu thuyền hay
do nghề cá. Tại những nơi mà nghề cá địa
phương gây hại cho rạn san hô, các chương
trình tuyên truyền đã được thực hiện để giáo dục
dân chúng về hệ sinh thái và việc bảo vệ rạn san
hô. Một mặt cắt san hô, được nhuộm màu để xác
định tốc độ tăng trưởng
Hốc sinh thái hẹp mà san hô chiếm lĩnh, và sự
phụ thuộc của các loài san hô đá (Scleractinia)
vào sự trầm lắng cacbonat canxi, có nghĩa rằng