Prečo je voda dôležitá pre machy?

Voda má veľký význam pre machy, pretože tieto rastliny nemajú cievne tkanivá alebo orgány špecializované na absorpciu. Na druhej strane, nie sú schopní regulovať straty vody a závisia od nej kvôli sexuálnej reprodukcii.

Mechy patria k machorastom, považovaným za prvú skupinu rastlín kolonizovať suchozemské prostredie. Gametofyt tvorí vegetatívne telo a sporofyt je na ňom závislý.

Tieto rastliny majú veľmi tenkú kutikulu a nemajú stomata, ktoré regulujú pot. Sú veľmi citlivé na zmeny vlhkosti, takže sa môžu veľmi rýchlo dehydratovať.

Absorpcia vody môže nastať v celej rastline alebo cez rizotoidy. Vedenie môže byť kapilárnym pôsobením, apoplastickým alebo zjednodušujúcim. V niektorých skupinách sú vo vodnej doprave špecializované bunky (hydroidy)..

Mužské pohlavné bunky (spermie) sú bičíkovité a vyžadujú prítomnosť vody na dosiahnutie ovocell (ženská gameta).

Mnohé machy majú veľkú schopnosť zotaviť sa z dehydratácie. Vzorky herbárov z Grimmia pulvinata životaschopné po 80 rokoch sušenia.

index

• 1 Všeobecné charakteristiky machov
  • 1.1 Vegetatívne telo gametofytu
  • 1.2 Reprodukčné štruktúry
  • 1.3 Esporofito
• 2 Vegetatívna štruktúra machov a ich vzťah k vode
  • 2.1 Ochranné tkaniny
  • 2.2 Absorpcia vody
  • 2.3 Vodovod
• 3 Sexuálna reprodukcia závislá od vody
• 4 Tolerancia machov na dehydratáciu
• 5 Referencie

Všeobecné vlastnosti machov

Mechy patria do skupiny machorastov alebo nevazebných rastlín, ktoré sa vyznačujú tým, že nemajú vodivosť v špecializovaných tkanivách.

Vegetatívne telo zodpovedá gametofytu (haploidná fáza). Sporofyt (diploidná fáza) je nedostatočne rozvinutý a závisí od gametofytu, aby sa udržal.

Všeobecne platí, že machy nedosahujú veľkú veľkosť. Môžu sa pohybovať od niekoľkých milimetrov po 60 cm. Majú foliový rast s vzpriamenou osou (caulidium), ktorá je fixovaná k substrátu malými filamentami (rhizoidy). Majú podobné štruktúry ako listy (filidios).

Vegetatívne telo gametofytu

Kulidium je vzpriamené alebo plíživé. Rhizoidy sú viacbunkové a rozvetvené. Filidios sú helikálne vytvorené okolo caulidia a sú sessile.

Telo machov je tvorené prakticky parenchymatóznym tkanivom. V najvzdialenejších tkanivových vrstvách niektorých štruktúr sa môžu vyskytovať póry podobné stómii.

Filidios sú sploštené. To zvyčajne má vrstvu buniek, s výnimkou centrálnej zóny (pobrežie), kde niekoľko.

Reprodukčné štruktúry

Sexuálne štruktúry sú tvorené na vegetatívnom tele gametofytu. Mechy môžu byť monoicos (dve pohlavia v tej istej nohe) alebo dioikos (pohlavia v oddelených nohách).

Anteridio predstavuje mužskú sexuálnu štruktúru. Môžu mať sférický alebo pretiahnutý tvar a vnútorné bunky tvoria spermie (mužské gamety). Spermie predstavujú dve bičíky a vyžadujú mobilizáciu vodou.

Ženské pohlavné štruktúry sa nazývajú archegonia. Majú tvar fľaše so širokou základňou a dlhou úzkou časťou. V rámci nich sa vytvorí ovocell (ženská gameta).

esporofito

Keď sa v archegoniu objaví oplodnenie ovocellu, vytvorí sa embryo. Začína sa deliť a tvorí diploidné telo. Skladá sa z haustoria pripojeného k gametofytu, ktorého funkciou je absorpcia vody a živín.

Potom je prezentovaný pedicel a v apikálnej polohe kapsula (esporangio). Keď dozrie, kapsula produkuje archesporio. Bunky rovnakej sa podrobia meióze a spóry sa vytvoria.

Spóry sú uvoľnené a rozptýlené vetrom. Neskôr klíčia, aby vznikli vegetatívne telo gametofytu.

Vegetatívna štruktúra machov a ich vzťah s vodou

Mechorosty sú považované za prvé rastliny, ktoré kolonizovali suchozemské prostredie. Nevyskytovali sa podporné tkanivá ani prítomnosť lignifikovaných buniek, takže majú malú veľkosť. Predstavujú však niektoré vlastnosti, ktoré podporujú ich rast mimo vody.

Ochranné tkaniny

Jednou z hlavných charakteristík, ktoré umožnili rastlinám kolonizovať suchozemské prostredie, je prítomnosť ochranných látok.

Suchozemské rastliny majú tukovú vrstvu (kožičku), ktorá pokrýva vonkajšie bunky tela rastliny. Predpokladá sa, že ide o jednu z najrelevantnejších úprav na dosiahnutie nezávislosti vodného prostredia.

V prípade machov je na aspoň jednej z plôch filidios prítomná tenká kožička. Štruktúra tej istej konštrukcie však umožňuje vstup vody v niektorých oblastiach.

Na druhej strane prítomnosť stomat umožnila suchozemským rastlinám regulovať straty vody prostredníctvom transpirácie. Vo vegetatívnom tele machového gametofytu sa nevyskytujú žiadne stomata.

Z tohto dôvodu nemôžu kontrolovať straty vody (sú poikilohydrické). Sú veľmi citlivé na zmeny vlhkosti v životnom prostredí a nie sú schopné zadržať vodu v bunkách, keď je nedostatok vody.

V kapsule sporofytu niekoľkých druhov sa pozorovala prítomnosť stomátov. Sú spojené s mobilizáciou vody a živín smerom k sporofytom a nie s kontrolou straty vody.

Absorpcia vody

V cievnatých rastlinách dochádza k absorpcii vody cez korene. V prípade machorastov nemajú rizómy zvyčajne túto funkciu, ale fixáciu na substráte.

Mechy majú dve rôzne stratégie pre absorpciu vody. Podľa stratégie, ktorú predstavujú, sú klasifikované ako:

Endohydrické druhy: voda sa odoberá priamo zo substrátu. Rhizoidy zasahujú do absorpcie a neskôr sa voda vedie vnútorne do celého tela rastliny.

Exohydrické druhyAbsorpcia vody sa vyskytuje v celom tele rastliny a je transportovaná difúziou. Niektoré druhy môžu mať vlnený obal (tomentum), ktorý podporuje absorpciu vody prítomnej v životnom prostredí. Táto skupina je veľmi citlivá na sušenie.

Endohydrické druhy sú schopné rásť v suchších prostrediach ako exohydrické.

Vodovod

Vo vaskulárnych rastlinách je voda poháňaná xylémom. Bunky vodivosti tohto tkaniva sú mŕtve a majú veľmi lignifikované steny. Prítomnosť xylému ich robí vysoko účinnými pri používaní vody. Táto vlastnosť im umožnila kolonizovať veľký počet biotopov. 

V machoch nie je prítomná lignínovaná tkaniva. Vodivosť vody môže nastať štyrmi rôznymi spôsobmi. Jedným z nich je pohyb medzi bunkami (zjednodušená cesta). Iné spôsoby sú nasledovné:

apoplastickávoda sa pohybuje cez apoplast (steny a medzibunkové priestory). Tento typ jazdy je oveľa rýchlejší ako zjednodušujúce. Je to efektívnejšie v tých skupinách, ktoré majú hrubé bunkové steny, vďaka svojej väčšej hydraulickej vodivosti.

Vlasové priestoryV ektohydratických skupinách má mobilizácia vody tendenciu byť kapilárnou. Medzi filidiami a caulidiom sa vytvárajú kapilárne priestory, ktoré uľahčujú transport vody. Kapiláry môžu dosahovať dĺžky až 100 μm.

hydroidsPrítomnosť rudimentárneho vodivého systému bola pozorovaná u endohydrických druhov. Existujú špecializované bunky vo vedení vody zvanej hydroidy. Tieto bunky sú mŕtve, ale ich steny sú tenké a veľmi priepustné pre vodu. Sú usporiadané v radoch nad sebou a sú umiestnené v strednej polohe v kulidiu.             

Sexuálna reprodukcia závislá od vody

Mechy majú bičíkovité mužské gamety (spermie). Pri dozrievaní anterídia je nevyhnutná prítomnosť vody, aby sa otvorila. Akonáhle dôjde k dehiscencii, spermie zostanú plávajúce vo vodnom filme.

Pre výskyt hnojenia je nevyhnutná prítomnosť vody. Spermia môže zostať životaschopná vo vodnom médiu približne šesť hodín a môže prejsť vzdialenosť až 1 cm.

Príchod mužských gamét do anterídie je podporovaný vplyvom kvapôčok vody. Keď striekajú v rôznych smeroch, nesú veľa spermií. To má veľký význam pri reprodukcii dioických skupín.

V mnohých prípadoch je anterídia tvarovaná ako šálka, ktorá uľahčuje rozptýlenie spermií pri dopade vody. Mechy plazivého zvyku sa dostanú do viac alebo menej spojitých vrstiev vody, ktorými sa pohybujú gaméty.

Tolerancia machov na dehydratáciu

Niektoré machy sú nútené vodné. Tieto druhy nie sú tolerantné k vysúšaniu. Iné druhy sú však schopné rásť v extrémnych prostrediach s výrazným obdobím sucha.

Vzhľadom k tomu, že sú poikilohydric, môžu stratiť a získať vodu veľmi rýchlo. Keď je prostredie suché, môže stratiť až 90% vody a obnoviť sa, keď sa vlhkosť zvýši.

Druh Tortula ruralis bol skladovaný s obsahom vlhkosti 5%. Pri rehydratácii dokáže obnoviť svoju metabolickú kapacitu. Ďalším zaujímavým prípadom je prípad Grimmia pulvinata. Vzorky herbárov staršie ako 80 rokov sú životaschopné.

Táto tolerancia k dehydratácii mnohých machov zahŕňa stratégie, ktoré im umožňujú udržať integritu bunkových membrán.

Jedným z faktorov, ktorý pomáha udržiavať bunkovú štruktúru, je prítomnosť proteínov nazývaných rehydríny. Podieľajú sa na stabilizácii a rekonštitúcii poškodených membrán počas dehydratácie.

V niektorých druhoch sa pozorovalo, že vakuola sa počas dehydratácie delí na mnoho malých vakuol. Zvýšením obsahu vlhkosti sa opäť zlúčia a vytvoria veľkú vakuolu.

Rastliny tolerantné k dlhým obdobiam vysychania predstavujú antioxidačné mechanizmy, pretože poškodenie oxidáciou sa zvyšuje s časom dehydratácie.

referencie

1. Glime J (2017) Vodohospodárske vzťahy: Rastlinné stratégie. Kapitola 7-3. In: Glime J (ed.) Ekológia machorastov Volume I. Fyziologická ekológia. Ebook sponzorovaná Michiganskou technologickou univerzitou a Medzinárodnou asociáciou Bryologist. 50.pp.
2. Glime J (2017) Vodohospodárske vzťahy: biotopy. Kapitola 7-8. In: Glime J (ed.) Ekológia machorastov Volume I. Fyziologická ekológia. Ebook sponzorovaná Michiganskou technologickou univerzitou a Medzinárodnou asociáciou Bryologist. 29.pp.
3. Green T, L Sancho a Pintado (2011) Ekofyziológia cyklov vysychania / rehydratácie v machoch a lišajniciach. In: Lüttge U, E Beck a D Bartels (eds) Tolerancia vysúšania rastlín. Ecological Studies (Analysis and Synthesis), zv. 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 a B Valdés (1997) Botany. McGraw Hill - Interamerican Španielska. Madrid, Španielsko 781 pp.
5. Montero L (2011) Charakterizácia niektorých fyziologických a biochemických aspektov machu Pleurozium schreberi vzťahujúcich sa na jeho schopnosť tolerovať dehydratáciu. Diplomová práca sa uchádza o titul doktora poľnohospodárskych vied. Agronomická fakulta, Národná kolumbijská univerzita v Bogote. 158 pp.