DLACZEGO WODA JEST WAŻNA DLA MCHÓW? - BIOLOGIA - 2026

Woda ma duże znaczenie dla mchów, ponieważ rośliny te nie posiadają tkanek naczyniowych ani wyspecjalizowanych organów do wchłaniania. Z drugiej strony nie są w stanie regulować utraty wody i są od niej zależne do rozmnażania płciowego.

Mchy należą do mszaków, uważanych za pierwszą grupę roślin kolonizujących środowisko lądowe. Gametofit tworzy ciało wegetatywne, a sporofit jest od niego zależny.

Krople wody na mchu. Autor: publicdomainpictures.net

Rośliny te mają bardzo cienki naskórek i nie mają aparatów szparkowych, które regulują pocenie się. Są bardzo podatne na zmiany wilgotności, przez co bardzo szybko ulegają odwodnieniu.

Absorpcja wody może nastąpić w całej roślinie lub przez ryzoidy. Przewodnictwo może być kapilarne, apoplastyczne lub uproszczone. W niektórych grupach są komórki wyspecjalizowane w transporcie wody (hydroidy).

Męskie gamety (plemniki) są biczowane i wymagają obecności wody, aby dotrzeć do komórki jajowej (gameta żeńska).

Wiele mchów ma dużą zdolność regeneracji po odwodnieniu. Próbki zielnika Grimmia pulvinata okazały się żywotne po 80 latach suszenia.

Ogólna charakterystyka mchów

Mchy należą do grupy mszaków lub roślin nienaczyniowych, charakteryzujących się brakiem wyspecjalizowanych tkanek do przewodzenia wody.

Ciało wegetatywne odpowiada gametofitowi (faza haploidalna). Sporofit (faza diploidalna) jest słabo rozwinięty i jego utrzymanie zależy od gametofitu.

Ogólnie mchy nie osiągają dużych rozmiarów. Mogą mieć od kilku milimetrów do 60 cm długości. Mają liściowy wzrost z wyprostowaną osią (kalidium), która jest przymocowana do podłoża za pomocą małych włókien (ryzoidów). Mają struktury podobne do liści (filidia).

Ciało wegetatywne gametofitu

Kalidium jest wyprostowane lub pełzające. Ryzoidy są wielokomórkowe i rozgałęzione. Filidia są spiralnie skonfigurowane wokół kalidium i są siedzące.

Ciało mchów jest praktycznie zbudowane z tkanki miąższowej. Pory podobne do jamy ustnej mogą występować w najbardziej zewnętrznych warstwach tkanek niektórych struktur.

Filidios są spłaszczone. Generalnie przedstawia warstwę komórek, z wyjątkiem strefy centralnej (wybrzeża), gdzie może występować kilka.

Struktury rozrodcze

Struktury płciowe powstają na wegetatywnym ciele gametofitu. Mchy mogą być jednopienne (obie płcie na tej samej stopie) lub dwupienne (na osobnych łapach).

Antheridium stanowi męską strukturę płciową. Mogą mieć kształt kulisty lub wydłużony, a wewnętrzne komórki tworzą plemniki (męskie gamety). Plemniki mają dwie wici i muszą poruszać się w wodzie.

Kobiece struktury seksualne nazywane są archegonią. Mają kształt butelki z poszerzoną podstawą i długą wąską częścią. W ich obrębie powstaje oocell (samica gamety).

Sporophyte

Kiedy zapłodnienie jaja następuje w archegonium, powstaje zarodek. To zaczyna się dzielić i tworzy diploidalne ciało. Składa się z haustorium przyczepionego do gametofitu, którego funkcją jest wchłanianie wody i składników odżywczych.

Następnie jest szypułka i torebka (zarodnia) w pozycji wierzchołkowej. Dojrzała kapsułka wytwarza archesporium. Jego komórki ulegają mejozie i powstają zarodniki.

Zarodniki są uwalniane i rozpraszane przez wiatr. Później kiełkują, aby zapoczątkować wegetatywne ciało gametofitu.

Struktura wegetatywna mchów i ich związek z wodą

Bryophytes są uważane za pierwsze rośliny, które skolonizowały środowisko lądowe. Nie rozwinęły się w nich tkanki podporowe ani komórki zdrewniałe, dlatego są małe. Jednak mają pewne cechy, które sprzyjają ich rozwojowi z wody.

Tkaniny ochronne

Jedną z głównych cech, która umożliwiła roślinom kolonizację środowiska lądowego, jest obecność tkanek ochronnych.

Rośliny lądowe mają warstwę tłuszczową (naskórek), która pokrywa zewnętrzne komórki ciała rośliny. Uważa się, że jest to jedna z najważniejszych adaptacji w celu uzyskania niezależności od środowiska wodnego.

W przypadku mchów cienki naskórek jest obecny na co najmniej jednej z powierzchni filidii. Jednak jego konstrukcja pozwala na przedostawanie się wody do niektórych obszarów.

Z drugiej strony obecność aparatów szparkowych pozwoliła roślinom lądowym regulować utratę wody poprzez transpirację. W wegetatywnym ciele gametofitu mchów nie występują aparaty szparkowe.

Z tego powodu nie mogą kontrolować strat wody (są poikilohydryczne). Są bardzo wrażliwe na zmiany wilgotności w środowisku i nie są w stanie zatrzymać wody wewnątrz komórek, gdy występuje niedobór wody.

W torebkach sporofitów kilku gatunków obserwowano szparki. Są one związane z mobilizacją wody i składników odżywczych w kierunku sporofitu, a nie z kontrolą utraty wody.

Absorpcja wody

W roślinach naczyniowych woda pobierana jest przez korzenie. W przypadku mszaków ryzoidy na ogół nie pełnią tej funkcji, ale raczej przyczepiają się do podłoża.

Mchy prezentują dwie różne strategie wchłaniania wody. Zgodnie z prezentowaną przez nie strategią dzielą się na:

Gatunki endohydryczne : woda jest pobierana bezpośrednio z podłoża. Ryzoidy biorą udział w wchłanianiu, a następnie woda jest kierowana do wnętrza całego ciała rośliny.

Gatunki bezwodne : wchłanianie wody zachodzi w całym ciele rośliny i jest transportowana przez dyfuzję. Niektóre gatunki mogą mieć wełnianą okrywę (tomentum), która sprzyja wchłanianiu wody obecnej w środowisku. Ta grupa jest bardzo wrażliwa na wysychanie.

Gatunki endohydryczne mogą rosnąć w bardziej suchych środowiskach niż gatunki exhydric.

Przewodzenie wody

W roślinach naczyniowych wodę przewodzi ksylem. Przewodzące komórki tej tkanki są martwe, a ściany silnie zdrewniałe. Obecność ksylemu sprawia, że ​​są bardzo wydajne w zużyciu wody. Ta cecha pozwoliła im skolonizować dużą liczbę siedlisk.

W mchach nie ma zdrewniałych tkanek. Przewodzenie wody może zachodzić na cztery różne sposoby. Jednym z nich jest ruch między komórkami (uproszczona ścieżka). Inne sposoby są następujące:

Apoplastyczny : woda przepływa przez apoplast (ściany i przestrzenie międzykomórkowe). Ten rodzaj jazdy jest znacznie szybszy niż uproszczony. Jest bardziej wydajny w tych grupach, które mają grube ściany komórkowe, ze względu na wyższą przewodność hydrauliczną.

Przestrzenie kapilarne : w grupach ektohydrycznych mobilizacja wody następuje zwykle przez kapilarność. Między filidiami a kalidium powstają przestrzenie kapilarne, które ułatwiają transport wody. Kanały kapilarne mogą osiągać długości do 100 µm.

Hydroidy : u gatunków endohydrycznych zaobserwowano obecność szczątkowego układu przewodzenia. Obserwuje się komórki specjalizujące się w przewodzeniu wody zwane hydroidami. Te komórki są martwe, ale ich ściany są cienkie i bardzo przepuszczalne dla wody. Są ułożone w rzędach jeden nad drugim i centralnie umieszczone w kalidium.

Rozmnażanie płciowe zależne od wody

Mchy mają wiciowate męskie gamety (plemniki). Kiedy antheridium dojrzewa, do otwarcia niezbędna jest obecność wody. Gdy dojdzie do rozejścia się, plemniki pozostają w warstwie wody.

Do zapłodnienia niezbędna jest obecność wody. Plemniki mogą pozostać żywe w środowisku wodnym przez około sześć godzin i mogą przemieszczać się na odległości do 1 cm.

Pojawieniu się męskich gamet do antheridii sprzyja wpływ kropli wody. Kiedy rozpryskują się w różnych kierunkach, niosą dużą liczbę plemników. Ma to ogromne znaczenie w rozmnażaniu grup dwupiennych.

W wielu przypadkach antheridia mają kształt miseczki, co ułatwia rozproszenie plemników pod wpływem wody. Mchy pełzające tworzą mniej lub bardziej ciągłe warstwy wody, przez które poruszają się gamety.

Tolerancja mchu na odwodnienie

Niektóre mchy są wodniste. Gatunki te nie tolerują wysychania. Jednak inne gatunki mogą rosnąć w ekstremalnych środowiskach, z wyraźnymi okresami suchymi.

Ponieważ są poikilohydryczne, mogą bardzo szybko tracić i zdobywać wodę. Kiedy środowisko jest suche, mogą stracić do 90% wody i odzyskać siły, gdy wilgotność wzrośnie.

Gatunek Tortula ruralis był przechowywany z wilgotnością 5%. Po ponownym nawodnieniu mogła odzyskać swoje zdolności metaboliczne. Innym interesującym przypadkiem jest Grimmia pulvinata. Próbki zielnika mające ponad 80 lat okazały się żywotne.

Ta tolerancja na odwodnienie wielu mchów obejmuje strategie, które pozwalają im zachować integralność błon komórkowych.

Jednym z czynników, który przyczynia się do utrzymania struktury komórkowej jest obecność białek zwanych rehydrynami. Ingerują w stabilizację i odbudowę błon uszkodzonych podczas odwodnienia.

U niektórych gatunków obserwowano podział wakuoli na wiele małych wakuoli podczas odwodnienia. Wraz ze wzrostem wilgotności łączą się one i ponownie tworzą dużą wakuolę.

Rośliny tolerujące długie okresy wysychania wykazują mechanizmy przeciwutleniające, ponieważ wraz z okresem odwodnienia rośnie uszkodzenie oksydacyjne.

Bibliografia

1. Glime J (2017) Stosunki wodne: strategie roślin. Rozdział 7-3. W: Glime J (red.) Bryophyte Ecology Tom I. Physiological Ecology. Ebook sponsorowany przez Michigan Technological University i International Association of Bryologist. 50 osób
2. Glime J (2017) Stosunki wodne: siedliska. Rozdział 7-8. W: Glime J (red.) Bryophyte Ecology Tom I. Physiological Ecology. Ebook sponsorowany przez Michigan Technological University i International Association of Bryologist. 29.pp.
3. Green T, L Sancho and A Pintado (2011) Ecophysiology of Desiccation / Rehydration Cycles in Mosses and Lichens. W: Lüttge U, E Beck i D Bartels (red.) Plant Desiccation Tolerance. Ecological Studies (Analysis and Synthesis), tom 215. Springer, Berlin, Heidelberg.
4. Izco J, E Barreno, M Brugués, M Costa, J Devesa, F Fernández, T Gallardo, X Llimona, E Salvo, S Talavera i B Valdés (1997) Botánica. McGraw Hill - Interamericana z Hiszpanii. Madryt, Hiszpania. 781 s.
5. Montero L (2011) Charakterystyka niektórych fizjologicznych i biochemicznych aspektów mchu Pleurozium schreberi związanych z jego zdolnością do tolerowania odwodnienia. Praca dyplomowa o nadanie tytułu doktora nauk rolniczych. Wydział Rolniczy, Narodowy Uniwersytet Kolumbii, Bogota. 158 s.