BRIOLOGIA: HISTORIA, PRZEDMIOT BADAŃ I BADAŃ - BIOLOGIA - 2025

Briología jest dyscypliną, która jest odpowiedzialna za badania mszaków (wątrobowców, mchów i antóceras). Jego nazwa pochodzi od greckiego bryonu, co oznacza mech. Ta gałąź biologii ma swój początek w połowie XVIII wieku, uznając Niemca Johanna Hedwigę za swojego ojca za wkład w zdefiniowanie pojęcia mszaka i wkład w systematykę grupy.

Najnowsze badania z brologii dotyczyły różnych dziedzin. Wśród nich wyróżniają się te związane z ochroną tej grupy roślin i ich zachowaniami ekologicznymi. Duże znaczenie mają również badania prowadzone w zakresie systematyki i florystyki.

Historia

Prehistoryczne zastosowania mszaków

Istnieją dowody na wykorzystywanie niektórych mchów przez starożytne cywilizacje. Istnieją zapisy, że w epoce kamiennej mieszkańcy dzisiejszych Niemiec zbierali mech Neckera crispa, a ludzie wykorzystywali występujące na torfowiskach gatunki z rodzaju Sphagnum.

Ponieważ torfowiec generuje warunki środowiskowe, które zapobiegają rozkładowi ciała zwierzęcia, znaleziono zmumifikowane ciała ludzkie mające nawet 3000 lat.

Szczególnie interesujący jest ten znany jako człowiek Tollund, odkryty w 1950 r. Na torfowisku w Danii, pochodzący z IV wieku pne (epoka żelaza).

Człowiek z Tollunda. Źródło: Sven Rosborn, źródło Wikimedia Commons

Okres grecko-rzymski

Pierwsze wzmianki o briologii dotyczą okresu grecko-rzymskiego. Jednak w tym czasie mszaki nie były uznawane za grupę naturalną.

Grecko-rzymscy zielarze ukuli termin „wątrobowce” dla tych roślin w odniesieniu do gatunku Marchantia. Uważali, że płaty plechy marchantia (podobne do wątroby) mogą leczyć dolegliwości wątroby.

XVIII i XIX wiek

Briologia jako dyscyplina formalna zaczęła się rozwijać w XVIII wieku. Jednak autorzy tego czasu zaliczali do tej samej grupy mszaki i likopodiofity.

Pierwsze opisy mszaków zostały wykonane przez Niemca Johanna Dilleniusa w 1741 r. Autor ten opublikował pracę Historia muscorum, w której rozpoznaje 6 rodzajów mchów i przedstawia 85 rycin.

Później Carolus Linneaus w 1753 r. Wnosi interesujący wkład w rozwój mszaków, rozpoznając 8 rodzajów u mszaków.

Brytyjski botanik Samuel Gray w 1821 roku jako pierwszy rozpoznał mszaki jako grupę naturalną. W jego klasyfikacji wyróżnia się Musci (mchy) i Hepaticae (wątrobowce) jako dwie duże grupy.

Za ojca briologii uważa się niemieckiego botanika Johanna Hedwigę. Ten autor pod koniec XVIII wieku ustanawia koncepcję mszaka, którą znamy dzisiaj. Opublikował książkę Species Moscorum, w której ustalono podstawy systematyki mszaków.

Johann Hedwig. Źródło: Zobacz stronę autora, za pośrednictwem Wikimedia Commons

Przez długi czas u mszaków rozpoznawano tylko dwie grupy; wątrobowce i mchy. Dopiero w 1899 roku północnoamerykański botanik Marshall Howe oddzielił Anthocerotae od wątrobowców.

XX i XXI wiek

Na początku XX wieku ważne stały się badania nad morfologią i cyklem życiowym mszaków. Podobnie, wiele badań florystycznych w różnych częściach świata było istotnych.

Badania te przyczyniły się do zrozumienia wielkiej różnorodności gatunków mszaków. Rozpoczęto również badania dotyczące ekologii tych gatunków i ich funkcji w ekosystemach.

Wraz z rozwojem technik molekularnych, briologia poczyniła wielkie postępy w badaniach ewolucyjnych. W ten sposób możliwe było określenie pozycji filogenetycznej tych roślin w roślinach i ich roli w kolonizacji środowiska lądowego.

W XXI wieku briolodzy skupili się przede wszystkim na badaniach filogenetycznych i ekologicznych. Dzisiaj bryologia jest skonsolidowaną dyscypliną, z wieloma ekspertami z różnych dziedzin na całym świecie.

Przedmiot badań

Bryophytes charakteryzują się tym, że nie prezentują tkanek przewodzących i są uzależnione od wody do rozmnażania płciowego. Ponadto dominuje gametofit (pokolenie haploidalne) i zależy od niego sporofit (pokolenie diploidalne).

Jedną z dziedzin, które zajmuje się brologią, jest badanie cykli życiowych mchów, wątrobowców i rogatek. Ten aspekt ma ogromne znaczenie, ponieważ pozwolił nam rozpoznać różne gatunki.

Czerwony mech. Źródło: Pierwszym przesyłającym był Vaelta z angielskiej Wikipedii. , za pośrednictwem Wikimedia Commons

Również briolodzy przywiązywali dużą wagę do systematycznych badań, ponieważ uważa się, że mszaki były pierwszymi roślinami, które skolonizowały środowisko lądowe.

Z drugiej strony brologia skupiła się na badaniach ekologicznych mchów, grupy zdolnej do wzrostu w ekstremalnych warunkach środowiskowych związanych z określonym zachowaniem ekologicznym.

Zajmował się również badaniem biochemii i fizjologii mszaków. Podobnie interesujące było dla grupy briologów określenie bogactwa gatunkowego mszaków w różnych regionach planety.

Najnowsze przykłady badań

W ostatnich latach badania nad briologią koncentrowały się na aspektach konserwatorskich, ekologicznych, florystycznych i systematycznych.

Ochrona

W obszarze ochrony prowadzono badania nad zmiennością genetyczną i czynnikami ekologicznymi mszaków.

W jednym z tych badań Hedenäs (2016) badał zmienność genetyczną 16 gatunków mchów w trzech regionach Europy. Stwierdzono, że skład genetyczny populacji każdego z gatunków był inny w każdym regionie. Ze względu na ich różnice genetyczne konieczna jest ochrona populacji w każdym z badanych regionów.

Zbadano również znaczenie zbiorników słodkowodnych dla rozwoju zbiorowisk mszaków. W pracy przeprowadzonej w Europie Monteiro i Vieira (2017) stwierdzili, że rośliny te są wrażliwe na prędkość prądów wodnych i rodzaj podłoża.

Wyniki tych badań można wykorzystać do określenia obszarów priorytetowych dla ochrony tych gatunków.

Ekologia

W dziedzinie ekologii trwają badania nad tolerancją mszaków na wysychanie. Na przykład Gao i wsp. (2017) badali transkryptomy (transkrybowane RNA) zaangażowane w procesy suszenia mchu Bryum argenteum.

Można było dowiedzieć się, w jaki sposób RNA jest transkrybowany podczas suszenia i ponownego nawadniania tego mchu. Pozwoliło to na lepsze zrozumienie mechanizmów związanych z tolerancją tych roślin na wysychanie.

Florystyka i biogeografia

Badania gatunków mszaków występujących w różnych regionach geograficznych są dość częste. W ostatnich latach nabrały znaczenia przy określaniu różnorodności biologicznej różnych obszarów.

Wyróżniają się badania przeprowadzone na florze Arktyki. Lewis i in. (2017) stwierdzili, że mszaki są szczególnie bogate w tym obszarze planety. Ponadto mają duże znaczenie ekologiczne ze względu na ich zdolność do przetrwania w tych ekstremalnych środowiskach.

Kolejnym regionem, w którym przeprowadzono liczne badania florystyczne, jest Brazylia. W kraju tym istnieje ogromna różnorodność środowisk, w których mogą rozwijać się mszaki.

Wśród nich wyróżnia się badanie przeprowadzone przez Peñalozę i in. (2017) dotyczące flory mszaków w glebach o wysokim stężeniu żelaza w południowo-wschodniej Brazylii. Znaleziono dziewięćdziesiąt sześć gatunków rosnących na różnych podłożach i mikrosiedlach. Ponadto zróżnicowanie tej grupy jest bardzo duże w porównaniu z innymi obszarami o podobnym środowisku.

Taksonomia i filogeneza

W badaniu przeprowadzonym przez Sousę i wsp. W 2018 roku zweryfikowano monofię (grupę utworzoną przez przodka i wszystkich jego potomków) mszaków. Podobnie proponuje się, aby ta grupa odpowiadała innej gałęzi ewolucyjnej niż tracheofity (rośliny naczyniowe) i że nie są one ich przodkami, jak proponowano wcześniej.

Podobnie przeprowadzono badania w niektórych grupach problemowych w celu określenia ich systematycznej pozycji (Zhu i Shu 2018). Tak jest w przypadku gatunku Marchantiophyta, który występuje endemicznie w Australii i Nowej Zelandii.

Po przeprowadzeniu badań molekularnych i morfologicznych ustalono, że gatunek ten odpowiada nowemu jednogatunkowemu rodzajowi (Cumulolejeunea).

Bibliografia

1. Fram J (2012) Dwa wieki systematyki bryofitów - co przyniesie przyszłość? Archive for Bryology 120: 1-16.
2. Gao B, X Li, D Zhang, Y Liang, H Yang, M Chen, Y Zhang, J Zhang and A Wood (2017) Desiccation tolerance in mszaków: the dehydration and rehydration trancriptomes in the desiccation-toleran bryophyte Bryum argenteum. Nature Scientific Reports 7.
3. Hedenäs L (2016) Wewnątrzgatunkowa różnorodność ma znaczenie w ochronie mszaków - wewnętrzna transkrypcja spacera i zmienność intronu rpl16 G2 u niektórych mchów europejskich. Journal of Bryology 38: 173–182
4. Lewis L, SM Ickert-Bond, EM Biersma, P Convey, B Goffinet, Kr Hassel, HKruijer, C La Farge, J Metzgar, M Stech, JC Villarreal i S McDaniel (2017) Przyszłe kierunki priorytetami badań nad mszakami arktycznymi Arctic Science 3: 475-497
5. Monteiro J i C Vieira (2017) Determinanty struktury społeczności mszaków strumieniowych: wprowadzenie ekologii do ochrony. Freshwater Biology 62: 695–710.
6. Peñaloza G, B Azevedo, C Teixeira, L Fantecelle, N dos Santos and A Maciel-Silva (2017) Bryophytes na brazylijskich wychodniach żelaza: różnorodność, filtrowanie środowiska i implikacje dotyczące ochrony. Flora: 238: 162-174.
7. Sousa F, PG Foster, P Donoghue, H Schneider i CJ Cox (2018) Nuclear protein phylogenies wspierają monofilię trzech grup mszaków (Bryophyta Schimp.) Nowy fitolog
8. Vitt D (2000) Klasyfikacja mchów: dwieście lat po Jadwidze. Nova Hedwigia 70: 25–36.
9. Zhu R i L Shu (2018) Systematyczne stanowisko Microlejeunea ocellata (Marchantiophyta: Lejeuneaceae), niezwykłego gatunku endemicznego dla Australii i Nowej Zelandii. The Bryologist, 121: 158-165.