PROČ JE VODA DŮLEŽITÁ PRO MECHY? - BIOLOGIE - 2025

Voda je pro mechy velmi důležitá, protože tyto rostliny nemají vaskulární tkáně ani specializované orgány pro absorpci. Na druhé straně nejsou schopni regulovat ztrátu vody a závisí na ní pro sexuální reprodukci.

Mechy patří k mechorostům, které byly považovány za první skupinu rostlin kolonizovat pozemské prostředí. Gametofyt tvoří vegetativní tělo a je na něm závislý sporofyt.

Kapky vody na mech. Autor: publicdomainpictures.net

Tyto rostliny mají velmi tenkou kůžičku a nemají stomatu, které regulují pot. Jsou velmi citlivé na změny vlhkosti, takže se mohou velmi rychle dehydratovat.

K absorpci vody může docházet v celé rostlině nebo prostřednictvím rhizoidů. Vedení může být kapilárou, apoplastické nebo zjednodušené. V některých skupinách jsou buňky specializované na transport vody (hydroidy).

Mužské gamety (spermie) jsou označeny bičíkem a vyžadují přítomnost vody, aby dosáhly vaječných buněk (ženské gamety).

Mnoho mechů má velkou schopnost se zotavit z dehydratace. Vzorky Herbarium Grimmia pulvinata se ukázaly jako životaschopné po 80 letech sušení.

Obecné vlastnosti mechů

Mechy patří do skupiny mechorostů nebo nevaskulárních rostlin, které se vyznačují tím, že nemají specializované tkáně pro vedení vody.

Vegetativní tělo odpovídá gametofytům (haploidní fáze). Sporofyt (diploidní fáze) je špatně vyvinutý a závisí na gametofytě z hlediska údržby.

Mechy obvykle nedosahují velké velikosti. Mohou se pohybovat od několika milimetrů do 60 cm. Mají foliární růst, se vztyčenou osou (caulidium), která je k substrátu připojena malými vlákny (rhizoidy). Mají listovité struktury (filidia).

Vegetativní tělo gametofytů

Kulidium je vztyčené nebo plazivé. Rhizoidy jsou mnohobuněčné a rozvětvené. Filidie jsou spirálovitě uspořádány kolem kalamia a jsou přisedlé.

Tělo mechů je prakticky tvořeno parenchymální tkání. Ve vnějších tkáních některých struktur mohou být přítomny póry podobné stomatu.

Filidia jsou sloučena. Obecně představuje vrstvu buněk, s výjimkou centrální zóny (pobřeží), kde může představovat několik.

Reprodukční struktury

Sexuální struktury se vytvářejí na vegetativním těle gametofytů. Mechy mohou být jedovaté (obě pohlaví na stejné noze) nebo dvojdomé (pohlaví na samostatných nohou).

Antheridium tvoří mužskou sexuální strukturu. Mohou mít kulovitý nebo protáhlý tvar a vnitřní buňky tvoří spermie (samčí gamety). Spermie mají dva bičíky a musí se pohybovat vodou.

Ženské sexuální struktury se nazývají archegonie. Mají tvar láhve se zvětšenou základnou a dlouhou úzkou částí. V nich se tvoří oocell (ženská gameta).

Sporofyt

Když v archegoniu dojde k oplodnění vajíčka, vytvoří se embryo. To se začíná dělit a tvoří diploidní tělo. Skládá se z haustoria připojeného k gametofytům, jehož funkcí je absorpce vody a živin.

Pak je pedikel a kapsle (sporangium) v apikální poloze. Když zraje, kapsle produkuje archesporium. Její buňky podléhají meióze a vznikají spory.

Spóry jsou uvolňovány a rozptylovány větrem. Později klíčí, aby vytvořili vegetativní tělo gametofytů.

Vegetativní struktura mechů a jejich vztah k vodě

Bryophytes jsou považovány za první rostliny, které kolonizovaly terestrické prostředí. Nevyvinuli podpůrné tkáně ani přítomnost lignifikovaných buněk, takže jsou malé velikosti. Mají však určité vlastnosti, které podporují jejich růst z vody.

Ochranné látky

Jednou z hlavních charakteristik, které rostlinám umožnily kolonizovat terestrické prostředí, je přítomnost ochranných tkání.

Pozemské rostliny mají tukovou vrstvu (kutikule), která zakrývá vnější buňky těla rostliny. To je považováno za jednu z nejdůležitějších úprav k dosažení nezávislosti na vodním prostředí.

V případě mechů je na alespoň jedné straně filidií přítomna tenká kutikula. Jeho struktura však v některých oblastech umožňuje vstup vody.

Na druhé straně, přítomnost stomaty umožnila suchozemským rostlinám regulovat ztráty vody pomocí transpirace. Stomata se nenachází v vegetativním těle gametofytů mechů.

Z tohoto důvodu nemohou kontrolovat ztráty vody (jsou poikilohydrické). Jsou velmi citlivé na změny vlhkosti v prostředí a nejsou schopny zadržovat vodu uvnitř buněk, když je nedostatek vody.

Stomata byla pozorována v tobolce sporofytů několika druhů. Byly spojeny s mobilizací vody a živin směrem ke sporofytům, nikoli s kontrolou ztráty vody.

Absorbce vody

U cévnatých rostlin dochází k absorpci vody prostřednictvím kořenů. V případě mechorostů rhizoidy obecně nemají tuto funkci, nýbrž funkci fixace k substrátu.

Mechy představují dvě různé strategie absorpce vody. Podle strategie, kterou představují, se dělí na:

Endohydrické druhy: voda je odebírána přímo ze substrátu. Rhizoidy se účastní absorpce a později je voda vedena vnitřně do celého těla rostliny.

Exhydrické druhy: absorpce vody probíhá v celém těle rostliny a je transportována difúzí. Některé druhy mohou mít vlněnou pokrývku (tomentum), která zvýhodňuje absorpci vody přítomné v životním prostředí. Tato skupina je velmi citlivá na vysoušení.

Endohydrické druhy jsou schopné růst v suchších prostředích než exhydrické druhy.

Vedení vody

Ve vaskulárních rostlinách je voda vedena xylemem. Vodivé buňky této tkáně jsou mrtvé a stěny jsou vysoce lignifikované. Přítomnost xylemu je činí vysoce účinnými při používání vody. Tato vlastnost jim umožnila kolonizovat velké množství stanovišť.

U mechů není přítomna lignifikovaná tkáň. Vedení vody může nastat čtyřmi různými způsoby. Jedním z nich je pohyb buňka-buňka (zjednodušená cesta). Jiné způsoby jsou následující:

Apoplastic: voda se pohybuje apoplastem (stěny a mezibuněčné prostory). Tento typ řízení je mnohem rychlejší než ten zjednodušený. Je účinnější v těch skupinách, které představují silné buněčné stěny, kvůli vyšší hydraulické vodivosti.

Kapilární prostory: v ektohydrických skupinách má mobilizace vody tendenci být kapilárou. Mezi filidií a kadidiem se tvoří kapilární prostory, které usnadňují transport vody. Kapilární kanály mohou dosáhnout délky až 100 um.

Hydroidy: u endohydrických druhů byla pozorována přítomnost základního systému vedení. Jsou pozorovány buňky specializované na vodivost zvané hydroidy. Tyto buňky jsou mrtvé, ale jejich stěny jsou tenké a velmi propustné pro vodu. Jsou uspořádány v řadách nad sebou a centrálně umístěny v kadidiu.

Sexuální reprodukce závislá na vodě

Mechy mají bičí samčí gamety (spermie). Když antheridium zraje, je nutné, aby se voda otevřela. Jakmile dojde k dehiscenci, spermie zůstávají vznášející se ve vodě.

Pro oplodnění je nezbytná přítomnost vody. Sperma může zůstat životaschopná ve vodném médiu po dobu přibližně šesti hodin a může ujet vzdálenosti až 1 cm.

Příchod mužských gamet do antheridie je podporován dopadem kapek vody. Když stříkají různými směry, nesou velké množství spermií. To je velmi důležité při reprodukci dvojdomých skupin.

V mnoha případech jsou antheridia ve tvaru šálku, který usnadňuje rozptyl spermatu, když dojde k nárazu vody. Mechy s plazivým zvykem vytvářejí více či méně souvislé vrstvy vody, kterými se pohybují gamety.

Tolerance mechu k dehydrataci

Některé mechy jsou vodními závazky. Tyto druhy nejsou tolerantní k vysychání. Jiné druhy jsou však schopny růst v extrémních prostředích se značnými suchými obdobími.

Protože jsou poikilohydrické, mohou velmi rychle ztratit a získat vodu. Když je prostředí suché, mohou ztratit až 90% vody a obnovit se, když se vlhkost zvýší.

Druh Tortula Ruralis byl skladován s obsahem vlhkosti 5%. Rehydratací dokázala znovu získat metabolickou kapacitu. Dalším zajímavým případem je případ Grimmia pulvinata. Ukázalo se, že vzorky herbáře starší 80 let jsou životaschopné.

Tato tolerance vůči dehydrataci mnoha mechů zahrnuje strategie, které jim umožňují udržovat integritu buněčných membrán.

Jedním z faktorů, které přispívají k udržování buněčné struktury, je přítomnost proteinů zvaných rehydriny. Zasahují do stabilizace a rekonstituce membrán poškozených během dehydratace.

U některých druhů bylo pozorováno, že se vakuole během dehydratace dělí na mnoho malých vakuol. Jak se obsah vlhkosti zvyšuje, opět se spojí a vytvoří velkou vakuolu.

Rostliny tolerantní k dlouhodobému vysychání představují antioxidační mechanismy, protože oxidační poškození se zvyšuje s dobou dehydratace.

Reference

1. Glime J (2017) Vodní vztahy: Strategie rostlin. Kapitola 7-3. In: Glime J (ed.) Bryophyte Ecology Volume I. Fyziologická ekologie. Ebook sponzorovaný Michigan technologickou univerzitou a mezinárodní asociací bologa. 50.pp.
2. Glime J (2017) Vodní vztahy: Stanoviště. Kapitola 7-8. In: Glime J (ed.) Bryophyte Ecology Volume I. Fyziologická ekologie. Ebook sponzorovaný Michigan technologickou univerzitou a mezinárodní asociací bologa. 29.pp.
3. Zelená T, L Sancho a Pintado (2011) Ekofyziologie vysoušecích / rehydratačních cyklů u mechů a lišejníků. In: Lüttge U, E Beck a D Bartels (eds) Tolerance vysychání rostlin. Ecological Studies (Analysis and Synthesis), roč. 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) Botánica. McGraw Hill - Interamericana ze Španělska. Madrid, Španělsko. 781 pp.
5. Montero L (2011) Charakterizace některých fyziologických a biochemických aspektů mechu Pleurozium schreberi souvisejících s jeho schopností tolerovat dehydrataci. Diplomová práce pro titul doktora zemědělských věd. Agronomická fakulta, Kolumbijská národní univerzita, Bogota. 158 pp.