Dlaczego woda jest ważna dla mchów?



Woda ma ogromne znaczenie dla mchów, ponieważ rośliny te nie mają tkanek ani narządów wyspecjalizowanych w absorpcji. Z drugiej strony, nie są w stanie regulować strat wody i zależą od niej dla rozmnażania płciowego.

Mchy należą do mszaków, uważanych za pierwszą grupę roślin kolonizujących środowisko lądowe. Gametofit tworzy ciało wegetatywne i od tego zależy sporofit.

Rośliny te mają bardzo cienką naskórek i nie mają szparek, które regulują pocenie się. Są bardzo podatne na zmiany wilgotności, dzięki czemu mogą bardzo szybko się odwodnić.

Absorpcja wody może wystąpić w całej roślinie lub przez kłącza. Przewodzenie może być spowodowane działaniem kapilarnym, apoplastycznym lub uproszczonym. W niektórych grupach istnieją wyspecjalizowane komórki w transporcie wodnym (hydroidy).

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

Wiele mchów ma wielką zdolność do regeneracji po odwodnieniu. Próbki zielnika z Grimmia pulvinata były opłacalne po 80 latach suszenia.

Indeks

  • 1 Ogólna charakterystyka mchów
    • 1.1 Ciało wegetatywne gametofitu
    • 1.2 Struktury rozrodcze
    • 1.3 Esporofito
  • 2 Struktura roślinna mchów i ich stosunek do wody
    • 2.1 Tkaniny ochronne
    • 2.2 Absorpcja wody
    • 2.3 Przewodnictwo wodne
  • 3 Rozmnażanie płciowe zależne od wody
  • 4 Tolerancja mchów na odwodnienie
  • 5 referencji

Ogólna charakterystyka mchów

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

Ciało wegetatywne odpowiada gametofitowi (faza haploidalna). Zarodnik (faza diploidalna) jest słabo rozwinięty i zależy od samego gametofitu.

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

Ciało wegetatywne gametofitu

Kocioł jest wyprostowany lub pełzający. Rizoidy są wielokomórkowe i rozgałęzione. Filidios są spiralnie uformowane wokół kotła i są siedzące.

Ciało mchów jest formowane praktycznie przez tkankę miąższową. W najbardziej zewnętrznych warstwach tkankowych niektórych struktur mogą występować pory przypominające stomię.

Filidios są spłaszczone. Zwykle ma warstwę komórek, z wyjątkiem centralnej strefy (wybrzeża), gdzie kilka.

Struktury rozrodcze

Struktury płciowe powstają na ciele wegetatywnym gametofitu. Mchy mogą być monoicos (dwie płci w tej samej stopie) lub dioicos (płeć w osobnych stopach).

Anteridio stanowi męską strukturę seksualną. Mogą mieć kształt kulisty lub wydłużony, a komórki wewnętrzne tworzą plemniki (gamety męskie). Plemniki przedstawiają dwie wici i wymagają mobilizacji przez wodę.

Kobiece struktury seksualne nazywane są archegonia. Mają kształt butelki z szeroką podstawą i długą wąską częścią. W ich obrębie tworzy się komórka jajowa (żeńska gameta).

Esporofito

Gdy zapłodnienie komórki jajowej występuje w archegonium, powstaje zarodek. Zaczyna się dzielić i formować ciało diploidalne. Składa się z haustorium przyłączonego do gametofitu, którego funkcją jest wchłanianie wody i składników odżywczych.

Następnie prezentowana jest szypułka i w pozycji wierzchołkowej kapsułka (esporangio). Kiedy dojrzeje, kapsuła wytwarza archesporio. Komórki tego samego ulegają mejozie i powstają zarodniki.

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

Struktura wegetatywna mchów i ich związek z wodą

Mszaki są uważane za pierwsze rośliny, które skolonizowały środowisko lądowe. Nie rozwinęły tkanek podtrzymujących ani obecności zdrewniałych komórek, więc są małe. Przedstawiają jednak pewne cechy, które sprzyjały ich rozwojowi poza wodą.

Tkaniny ochronne

Jedną z głównych cech, które pozwoliły roślinom na kolonizację środowiska lądowego, jest obecność tkanin ochronnych.

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

W przypadku mchów cienka naskórka jest obecna na co najmniej jednej z twarzy filidiów. Jednak struktura tego samego pozwala na wejście wody w niektórych obszarach.

Z drugiej strony obecność aparatów szparkowych pozwoliła roślinom lądowym regulować straty wody poprzez transpirację. W ciele wegetatywnym gametofitu mchu nie pojawiają się szparki.

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

W kapsule sporofitu kilku gatunków zaobserwowano obecność aparatów szparkowych. Związane są one z mobilizacją wody i składników odżywczych w kierunku sporofitu, a nie z kontrolą utraty wody.

Absorpcja wody

U roślin naczyniowych absorpcja wody zachodzi poprzez korzenie. W przypadku mszaków rizoidy zwykle nie mają tej funkcji, ale fiksację na podłożu.

Mchy mają dwie różne strategie absorpcji wody. Zgodnie ze strategią, którą prezentują, są one klasyfikowane jako:

Gatunki endohydryczne: woda jest pobierana bezpośrednio z podłoża. Rizoidy ingerują w absorpcję, a później woda jest doprowadzana wewnętrznie do całego ciała rośliny.

Gatunki egzohydryczne: Absorpcja wody zachodzi w całym ciele rośliny i jest przenoszona przez dyfuzję. Niektóre gatunki mogą mieć wełnianą pokrywę (tomentum), która sprzyja wchłanianiu wody obecnej w środowisku. Ta grupa jest bardzo wrażliwa na suszenie.

Gatunki endohydryczne są w stanie rosnąć w bardziej suchych środowiskach niż gatunki exohydric.

Przewodnictwo wodne

W roślinach naczyniowych wodę napędza ksylem. Komórki przewodzące tej tkanki są martwe i mają bardzo zdrewniałe ściany. Obecność ksylemu sprawia, że ​​są bardzo wydajne w użyciu wody. Ta funkcja umożliwiła im kolonizację dużej liczby siedlisk. 

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

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

Przestrzenie do włosów: w grupach ektohydrycznych mobilizacja wody ma tendencję do bycia kapilarną. Pomiędzy filidiami i kalafiorami tworzą się kapilary, które ułatwiają transport wody. Kapilary mogą osiągnąć długość do 100 μm.

Hydroids: obecność rudymentarnego systemu przewodzenia zaobserwowano u gatunków endohydrycznych. Istnieją wyspecjalizowane komórki w przewodzeniu wody zwane hydroidami. Te komórki są martwe, ale ich ściany są cienkie i bardzo przepuszczalne dla wody. Są one ułożone w rzędy jeden nad drugim i znajdują się w centralnej pozycji w kotle.             

Rozmnażanie płciowe zależne od wody

Mchy mają biczowane męskie gamety (plemniki). Kiedy antheridium dojrzewa, obecność wody jest niezbędna do jego otwarcia. Po wystąpieniu rozejścia się plemniki pozostają pływające w warstwie wody.

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

Przybyciu gamet męskich do antheridii sprzyjają krople wody. Kiedy bryzgają w różnych kierunkach, noszą dużo plemników. Ma to ogromne znaczenie w reprodukcji grup dwupiennych.

W wielu przypadkach antheridia ma kształt kubka, co ułatwia rozproszenie plemników, gdy pojawia się uderzenie wody. Mchy o pełzającym pokroju, tworzą mniej lub bardziej ciągłe warstwy wody, przez które poruszają się gamety.

Tolerancja mchów na odwodnienie

Niektóre mchy są zmuszane do wody. Gatunki te nie tolerują wysychania. Jednak inne gatunki są w stanie rosnąć w ekstremalnych środowiskach, z zaznaczonymi okresami suszy.

Ponieważ są poikilohydric, mogą bardzo szybko stracić i zyskać wodę. Gdy środowisko jest suche, mogą stracić do 90% wody i odzyskać, gdy wilgotność wzrośnie.

Gatunek Tortula ruralis był przechowywany z zawartością wilgoci 5%. Po nawodnieniu jest w stanie odzyskać zdolność metaboliczną. Innym interesującym przypadkiem jest sprawa Grimmia pulvinata. Próbki zielnika w wieku powyżej 80 lat były opłacalne.

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

Jednym z czynników, który pomaga utrzymać strukturę komórkową, jest obecność białek zwanych rehydrynami. Są zaangażowane w stabilizację i rekonstytucję uszkodzonych błon podczas odwodnienia.

U niektórych gatunków zaobserwowano, że wakuola dzieli się na wiele małych wakuoli podczas odwadniania. Zwiększając zawartość wilgoci, łączą się i ponownie tworzą dużą wakuolę.

Rośliny odporne na długie okresy suszenia zawierają mechanizmy antyoksydacyjne, ponieważ uszkodzenia spowodowane utlenianiem zwiększają się z czasem odwodnienia.

Referencje

  1. Glime J (2017) Relacje wodne: strategie roślinne. Rozdział 7-3. W: Glime J (red.) Bryophyte Ecology Tom I. Fizjologiczna ekologia. Ebook sponsorowany przez Michigan Technological University i International Association of Bryologist. 50.pp.
  2. Glime J (2017) Relacje wodne: siedliska. Rozdział 7-8. W: Glime J (red.) Bryophyte Ecology Tom I. Fizjologiczna ekologia. Ebook sponsorowany przez Michigan Technological University i International Association of Bryologist. 29.pp.
  3. Green T, L Sancho i A Pintado (2011) Ekofizjologia cykli suszenia / nawadniania u mchów i porostów. W: Lüttge U, E Beck i D Bartels (eds) Plant Desiccation Tolerance. Badania ekologiczne (analiza i synteza), 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) Botanika. McGraw Hill - Interamerican Hiszpanii. Madryt, Hiszpania 781 pp.
  5. Montero L (2011) Charakterystyka niektórych fizjologicznych i biochemicznych aspektów mchu Pleurozium schreberi związane z jego zdolnością do tolerowania odwodnienia. Praca, aby ubiegać się o tytuł doktora nauk rolniczych. Wydział Agronomii, Narodowy Uniwersytet Kolumbii, Bogotá. 158 pp.