PREČO JE VODA DÔLEŽITÁ PRE MACHY? - BIOLÓGIE - 2025

Voda je pre machy veľmi dôležitá, pretože tieto rastliny nemajú vaskulárne tkanivá ani špecializované orgány na absorpciu. Na druhej strane nie sú schopní regulovať stratu vody a závisia od nej pri sexuálnej reprodukcii.

Mechy patria k machorastom, ktoré boli považované za prvú skupinu rastlín, ktoré kolonizovali pozemské prostredie. Getofyt tvorí vegetatívne telo a na ňom závisí sporofyt.

Kvapky vody na mach. Autor: publicdomainpictures.net

Tieto rastliny majú veľmi tenkú kutikulu a nemajú stomatu, ktoré reguluje potenie. Sú veľmi citlivé na zmeny vlhkosti, takže sa môžu veľmi rýchlo dehydratovať.

K absorpcii vody môže dochádzať v celej rastline alebo prostredníctvom odnoží. Vedenie môže byť kapilárou, apoplastické alebo zjednodušené. V niektorých skupinách existujú bunky špecializované na prepravu vody (hydroidy).

Mužské gaméty (spermie) sú bičíkovité a vyžadujú prítomnosť vody, aby dosiahli bunku vajíčka (samičia gameta).

Mnoho machov má veľkú schopnosť zotaviť sa z dehydratácie. Vzorky Herbarium Grimmia pulvinata sa ukázali ako životaschopné po 80 rokoch sušenia.

Všeobecné vlastnosti machov

Mechy patria do skupiny machorastov alebo nevaskulárnych rastlín, vyznačujúce sa tým, že nemajú špecializované tkanivá na vedenie vody.

Vegetatívne telo zodpovedá gametofytom (haploidná fáza). Sporofyt (diploidná fáza) je zle vyvinutý a závisí od jeho udržania v závislosti od gametofytu.

Mechy vo všeobecnosti nedosahujú veľkú veľkosť. Môžu byť v rozsahu od niekoľkých milimetrov do 60 cm. Majú rast listov, so vzpriamenou osou (caulidium), ktorá je pripevnená k substrátu malými vláknami (rhizoidy). Majú listovité štruktúry (filidia).

Vegetatívne telo gametofytov

Caulidium je vzpriamené alebo plazivé. Oddenky sú mnohobunkové a rozvetvené. Filidia sú usporiadané okolo špirály okolo špirály a sú priesvitné.

Telo machov je prakticky vyrobené z parenchymálneho tkaniva. Vo vonkajších vrstvách tkanív niektorých štruktúr môžu byť prítomné póry podobné telu.

Filidióny sa sploštia. Spravidla predstavuje vrstvu buniek, s výnimkou centrálnej zóny (pobrežia), kde môže byť niekoľko.

Reprodukčné štruktúry

Sexuálne štruktúry sa vytvárajú na vegetatívnom tele getofytu. Mechy môžu byť jedovaté (obe pohlavia na jednej nohe) alebo dvojdomé (pohlavia na samostatných nohách).

Antheridium predstavuje mužskú sexuálnu štruktúru. Môžu mať guľový alebo pretiahnutý tvar a vnútorné bunky tvoria spermie (samčie gaméty). Sperma má dva bičíky a musí sa pohybovať vodou.

Ženské sexuálne štruktúry sa nazývajú archegónia. Majú tvar fľaše so rozšírenou základňou a dlhou úzkou časťou. V nich sa vytvára oocell (ženská gameta).

sporophyte

Ak dôjde k oplodneniu vajíčka v archegónium, vytvorí sa embryo. To sa začína deliť a tvorí diploidné telo. Skladá sa z haustoria pripojeného k gametofytu, ktorého funkciou je absorpcia vody a živín.

Potom je pedikel a kapsula (sporangium) v apikálnej polohe. Keď je zrelá, kapsula vytvára archesporium. Jeho bunky podliehajú meióze a vytvárajú sa spóry.

Spóry sa uvoľňujú a rozptyľujú vetrom. Neskôr klíčia, aby pochádzajú z vegetatívneho telesa gyfytu.

Vegetatívna štruktúra machov a ich vzťah k vode

Bryfyty sa považujú za prvé rastliny, ktoré kolonizovali terestriálne prostredie. Nevyvinuli sa podporné tkanivá ani prítomnosť lignifikovaných buniek, takže sú malé. Majú však určité vlastnosti, ktoré uprednostňujú ich rast z vody.

Ochranné látky

Jednou z hlavných charakteristík, ktoré umožnili rastlinám kolonizovať terestriálne prostredie, je prítomnosť ochranných tkanív.

Pozemské rastliny majú vrstvu tukov (kutikuly), ktorá pokrýva vonkajšie bunky tela rastliny. To sa považuje za jednu z najdôležitejších úprav na dosiahnutie nezávislosti od vodného prostredia.

V prípade machov je tenká kutikula prítomná aspoň na jednej z tvárí filidií. Jeho štruktúra však v niektorých oblastiach umožňuje vstup vody.

Na druhej strane prítomnosť stomaty umožnila suchozemským rastlinám regulovať straty vody prostredníctvom transpirácie. Stomata sa nenachádza v vegetatívnom tele gametofytov machov.

Z tohto dôvodu nemôžu kontrolovať straty vody (sú poikilohydrické). Sú veľmi citlivé na zmeny vlhkosti v prostredí a pri nedostatku vody nie sú schopné zadržiavať vodu vo vnútri buniek.

Stomata sa pozorovala v kapsulách sporofytov niekoľkých druhov. Sú spojené s mobilizáciou vody a živín smerom ku sporofytom, a nie s kontrolou straty vody.

Nasiakavosť

Vo vaskulárnych rastlinách dochádza k absorpcii vody cez korene. V prípade machorastov rhizoidy spravidla nemajú túto funkciu, ale skôr funkciu pripevnenia k substrátu.

Mechy prezentujú dve rôzne stratégie absorpcie vody. Podľa stratégie, ktorú predstavujú, sú rozdelené do:

Endohydrické druhy : voda sa odoberá priamo zo substrátu. Rhizoidy sa podieľajú na absorpcii a neskôr sa voda vnútorne vedie do celého tela rastliny.

Exhydrické druhy : K absorpcii vody dochádza v celom tele rastliny a je prenášaná difúziou. Niektoré druhy môžu mať vlnenú pokrývku (tomentum), ktorá podporuje absorpciu vody prítomnej v životnom prostredí. Táto skupina je veľmi citlivá na vysušovanie.

Endohydrické druhy sú schopné rásť v suchších prostrediach ako exhydrické druhy.

Vodivosť

Vo vaskulárnych rastlinách je voda vedená xylémom. Vodivé bunky tohto tkaniva sú mŕtve a steny sú vysoko lignifikované. Prítomnosť xylemu ich robí vysoko účinnými pri použití vody. Táto vlastnosť im umožnila kolonizovať veľké množstvo biotopov.

V machoch sa nevyskytujú ligované tkanivá. Vedenie vody sa môže vyskytovať štyrmi rôznymi spôsobmi. Jedným z nich je pohyb z bunky do bunky (zjednodušená cesta). Ďalšími spôsobmi sú:

Apoplastický : voda prechádza cez apoplast (steny a medzibunkové priestory). Tento typ jazdy je oveľa rýchlejší ako ten zjednodušený. Je účinnejší v tých skupinách, ktoré vykazujú silné bunkové steny, kvôli jeho vyššej hydraulickej vodivosti.

Kapilárne priestory : v ektohydrických skupinách má mobilizácia vody tendenciu kapilárou. Medzi filidiami a kaulídiom sa vytvárajú kapilárne priestory, ktoré uľahčujú transport vody. Kapilárne kanály môžu dosahovať dĺžky až 100 um.

Hydroidy : u endohydrických druhov bola pozorovaná prítomnosť systému vodivého vedenia. Pozorujú sa bunky špecializované na vodivosť nazývané hydroidy. Tieto bunky sú mŕtve, ale ich steny sú tenké a veľmi priepustné pre vodu. Sú usporiadané v radoch nad sebou a centrálne umiestnené v kotole.

Sexuálna reprodukcia závislá od vody

Mechy majú bičí samčie gaméty (spermie). Po dozrievaní anterídia je nevyhnutná prítomnosť vody. Akonáhle dôjde k dehiscencii, spermie zostávajú vznášajúce sa vo vodnom filme.

Pre oplodnenie je nevyhnutná prítomnosť vody. Sperma môže zostať životaschopná vo vodnom médiu približne šesť hodín a môže prejsť až do 1 cm.

Príchod mužských gamét na anterídiu je podporovaný dopadom kvapiek vody. Keď striekajú rôznymi smermi, nesú veľké množstvo spermií. To je veľmi dôležité pri reprodukcii dvojdomých skupín.

V mnohých prípadoch sú antherídie v tvare šálky, ktorá uľahčuje rozptyl spermií, keď dôjde k nárazu vody. Mechy s plazivým zvykom vytvárajú viac alebo menej súvislé vrstvy vody, ktorými sa pohybujú gaméty.

Tolerancia machov voči dehydratácii

Niektoré machy sú povinné pre vodné prostredie. Tieto druhy nie sú tolerantné k vysúšaniu. Iné druhy sú však schopné rásť v extrémnych prostrediach so značným obdobím sucha.

Pretože sú poikilohydrické, môžu veľmi rýchlo stratiť a získať vodu. Ak je prostredie suché, môžu stratiť až 90% vody a obnoviť sa, keď sa zvýši vlhkosť.

Druh Tortula Ruralis bol skladovaný s obsahom vlhkosti 5%. Rehydratáciou dokázala znovu získať svoju metabolickú kapacitu. Ďalším zaujímavým prípadom je prípad Grimmia pulvinata. Vzorky Herbária staršie ako 80 rokov sa ukázali ako životaschopné.

Táto tolerancia voči dehydratácii mnohých machov zahŕňa stratégie, ktoré im umožňujú udržiavať integritu bunkových membrán.

Jedným z faktorov, ktorý prispieva k udržiavaniu bunkovej štruktúry, je prítomnosť proteínov nazývaných rehydríny. Zasahujú do stabilizácie a rekonštitúcie membrán poškodených počas dehydratácie.

U niektorých druhov sa pozorovalo, že sa vakuol počas dehydratácie delí na mnoho malých vakuol. Pri zvyšovaní obsahu vlhkosti sa tieto látky opäť spájajú a vytvárajú opäť veľkú medzeru.

Rastliny tolerantné na dlhé obdobia vysychania majú antioxidačné mechanizmy, pretože oxidačné poškodenie sa zvyšuje s dehydratáciou.

Referencie

1. Glime J (2017) Vodné vzťahy: Stratégie rastlín. Kapitola 7-3. In: Glime J (ed.) Bryophyte Ecology Volume I. Fyziologická ekológia. Ebook sponzorovaná Michiganskou technologickou univerzitou a Medzinárodnou asociáciou Bryológa. 50.pp.
2. Glime J (2017) Vodné vzťahy: biotopy. Kapitola 7-8. In: Glime J (ed.) Bryophyte Ecology Volume I. Fyziologická ekológia. Ebook sponzorovaná Michiganskou technologickou univerzitou a Medzinárodnou asociáciou Bryológa. 29.pp.
3. Zelená T, L Sancho a Pintado (2011) Ekofyziológia cyklov vysychania / rehydratácie v machoch a lišajníkoch. In: Lüttge U, E Beck a D Bartels (eds) Tolerancia vysychania rastlín. Ekologické štúdie (analýza a syntéza), zv. 215. Springer, Berlín, 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) Botánica. Vrch McGraw - Interamericana zo Španielska. Madrid Španielsko. 781 pp.
5. Montero L (2011) Charakterizácia niektorých fyziologických a biochemických aspektov machu Pleurozium schreberi v súvislosti s jeho schopnosťou tolerovať dehydratáciu. Diplomová práca o titul doktora poľnohospodárskych vied. Agronomická fakulta, Kolumbijská národná univerzita, Bogota. 158 pp.