Rośliny pierwotnie wodne

Rośliny pierwotnie wodne to określenie stosowane do grupy fotosyntetycznych eukariontów, należących do linii ewolucyjnych, które powstały w środowisku wodnym i zachowały plechową organizację ciała. Wyróżniają się chloroplastami otoczonymi dwiema błonami, co jest wynikiem endosymbiozy pierwotnej - pochłonięcia cyjanobakterii (sinicy) przez przodka komórki eukariotycznej. 

Do roślin pierwotnie wodnych należą, m.in. zielenice (Chlorophyta) oraz krasnorosty (Rhodophyta).

Zielenice - ogólna charakterystyka

Do zielenic zalicza się ok. 9000 gatunków, wykazujących ogromne zróżnicowanie morfologiczne. Występują one zarówno w formie prostych organizmów jednokomórkowych, jak i bardziej złożonych kolonii oraz form wielokomórkowych. Te ostatnie wykształcają plechę – wegetatywne ciało, które nie jest zróżnicowane na tkanki ani organy (korzenie, łodygi, liście).

R1AlTuTM8mx7N

Zdjęcie przedstawia clorellę. Jest to glon jednokomórkowy o zielonej barwie i kulistym, lekko eliptycznym kształcie.

RfpvWjXy97zUm

Zdjęcie przedstawia ulwę sałatową. Glon ten zbudowany jest z plechy o żywo zielonym kolorze, kształtem przypominającą główkę sałaty.

Zielenice to w przeważającej większości organizmy autotroficzne (samożywne). Choć kojarzone są głównie z wodami słodkimi i słonymi, mogą żyć również w środowisku lądowym, np. na wilgotnych skałach i korze drzew. Niektóre gatunki wchodzą w symbiozę z grzybami współtworząc porosty. Znana jest również symbioza zielenic z wodnymi bezkręgowcami i niektórymi protistami zwierzęcymi.

Wiele zielenic wykazuje duże podobieństwo do roślin lądowych pod względem biochemicznym, co wskazuje na bliskie pokrewieństwo ewolucyjne tych organizmów. Podobieństwo to dotyczy: 

• barwników fotosyntetycznych - w chloroplastach zielenic występuje chlorofil a i b, a także barwniki pomocnicze: ksantofile i karoteny;

• materiału zapasowego - główną substancją zapasową zielenic jest skrobia;

• ściany komórkowej - jej głównym składnikiem jest u wielu zielenic celuloza oraz pektyny. 

Rozmnażanie się i cykl rozwojowy zielenic

Zielenice mogą rozmnażać się zarówno płciowo, jak i bezpłciowo. Bezpłciowe rozmnażanie może mieć postać:

Płciowe rozmnażanie zielenic zachodzi na drodze izogamii, anizogamii lub oogamii. 

• Izogamia: jest typem rozmnażania płciowego, w którym łączące się gamety (izogamety) są ruchliwe i morfologicznie identyczne. Różnią się między sobą jedynie fizjologicznie i genetycznie, co oznacza się jako typ „+” i „–”.

• Anizogamia: polega na łączeniu się ruchliwych gamet (anizogamet), które różnią się wielkością. Zwykle większa, makrogameta pełni funkcję żeńską, a mniejsza, mikrogameta – męską. 

• Oogamia: polega na łączeniu się mniejszej ruchliwej gamety męskiej (plemnika) z większą i nieruchliwą gametą żeńska (komórką jajową). 

Cykle życiowe zielenic są zróżnicowane. U niektórych, np. u ulwy sałatowej (Ulva lactuca), występuje izomorficzna przemiana pokoleń, w której gametofit i sporofit są podobne morfologicznie, natomiast u innych. U innych może występować hetermorficzna przemiana pokoleń z dominacją gametofitu.

RF7EGC39V6M18

Na schemacie przedstawiono typy przemiany pokoleń. Na pierwszej ilustracji znajduje się izomorficzna przemiana pokoleń. Na pierwszym obrazku znajduje się komórka rozrodcza męska z symbolem plemnika i literą n symbolizującą komórkę lub organizm haploidalny oraz komórka rozrodcza żeńska z symbolem komórki jajowej i literą n symbolizującą komórkę lub organizm haploidalny. Łączą się one w dużą komórkę opisaną jako 2n, co symbolizuje komórkę lub organizm diploidalny. Dalej strzałka prowadzi do ilustracji przedstawiającej glon z literą S oznaczającą sporofit. Na górze glonu widnieje zaznaczona komórka z symbolem R!, który symbolizuje mejozę, a na dole oznaczenie 2n symbolizujące komórkę lub organizm diploidalny. Wynikiem mejozy jest powstanie komórki lub organizmu haploidalnego oznaczonego symbolem n. Kolejno strzałka prowadzi do ilustracji przedstawiającej glon z literą G oznaczającą gametofit. Na górze glonu znajduje się damska i męska komórka rozrodcza, a na dole mała litera n. Na drugiej ilustracji zobrazowano heteromorficzną przemianę pokoleń z dominacją gametofitu. Na pierwszym obrazku znajduje się komórka rozrodcza męska z symbolem plemnika i literą n symbolizującą komórkę lub organizm haploidalny oraz komórka rozrodcza żeńska z symbolem komórki jajowej i literą n symbolizującą komórkę lub organizm haploidalny. Łączą się one w dużą komórkę opisaną jako 2n symbolizującym komórkę lub organizm diploidalny. Dalej strzałka prowadzi do ilustracji przedstawiającej fragment glonu z literą S symbolizującą sporofit i symbolem 2n oznaczającym komórkę lub organizm diploidalny. W górnej części fragmentu glonu widnieje zaznaczona komórka z symbolem R!, który symbolizuje mejozę. Dalej prowadzi strzałka do komórki z symbolem n oznaczającym komórkę lub organizm haploidalny, a kolejna strzałka prowadzi do glonu z literą G oznaczającą gametofit. Na górze glonu znajduje się damska i męska komórka rozrodcza, a na dole mała litera n.

Krasnorosty - ogólna charakterystyka 

Do krasnorostów należy ok. 5 000 gatunków roślin morskich, zasiedlających głownie ciepłe strefy przybrzeżne. Są to w większości organizmy wielokomórkowe o wysoko uorganizowanych plechach, które mogą być zróżnicowane na części przypominające organy roślin lądowych:  łodygokształtną, liściokształtną i korzeniokształtną.  

Komórki krasnorostów wykazują wiele swoistych cech, niespotykanych w innych grupach roślin. Należą do nich, m.in:

• Barwniki asymilacyjne - charakterystycznymi barwnikami fotosyntetycznymi krasnorostów są fikobiliny: czerwona fikoerytryna i niebieskozielona fikocyjanina. U niektórych przedstawicieli występuje również chlorofil d. 

• Materiał zapasowy - głównym materiałem zapasowym krasnorostów jest skrobia krasnorostowa (gromadzona na terenie cytoplazmy).

• Skład ściany komórkowej - obok celulozy i pektyn w ścianie komórkowej mogą występować specyficzne wielocukry takie jak karagen i agar oraz duże ilości substancji nieorganicznych, głównie wapnia (tzw. krasnorosty koralowe). 

Rozmnażanie krasnorostów

Krasnorosty mogą rozmnażać się płciowo i bezpłciowo. Bezpłciowe rozmnażanie odbywa się przez aplanospory, natomiast rozmnażanie płciowe – na drodze oogamii.

Znaczenie zielenic i krasnorostów w przyrodzie i dla człowieka

Rola w przyrodzie: 

• Producenci materii organicznej: jako organizmy autotroficzne, stanowią pierwsze ogniwo wodnych łańcuchów pokarmowych. Są bezpośrednim pokarmem dla zooplanktonu, ryb roślinożernych i ssaków wodnych.

• Produkcja tlenu: wraz z protistami roślinopodobnymi są głównymi producentami tlenu rozpuszczonego w wodzie, który jest niezbędny do życia wszystkim organizmom wodnym.

• Siedlisko i schronienie: rozbudowane plechy wielokomórkowych krasnorostów i zielenic tworzą podwodne „lasy” i „łąki”, które dają schronienie innym organizmom wodnym.

Znaczenie dla człowieka

• Przemysł spożywczy: niektóre gatunki są wykorzystywane w bezpośrednim spożyciu jako składniki sałatek i innych pokarmów (np. sałata morska, krasnorosty z rodzaju Porphyra). Z krasnorostów pozyskuje się karagen i agar - substancje żelujące używane w produkcji dżemów, żelków, lodów i  jogurtów.

• Medycyna i farmacja: agar jest niezbędnym podłożem do hodowli bakterii i grzybów w laboratoriach mikrobiologicznych. Niektóre gatunki zawierają substancje o działaniu przeciwbakteryjnym i przeciwpasożytniczym.

• Rolnictwo: wysuszone plechy morskich zielenic i krasnorostów stosowane są jako nawozy naturalne, bogate w jod, potas i mikroelementy. 

• Oczyszczalnie ścieków: wykorzystuje się je w biologicznych oczyszczalniach (tzw. stawach glonowych) do usuwania zanieczyszczeń organicznych ze ścieków komunalnych.

• Wskaźniki jakości wód (fitoindykatory): wiele gatunków zielenic (np. skrętnica) występuje tylko w wodach o konkretnej czystości, co pozwala oceniać stan środowiska.

Podsumowanie

• Określenie „rośliny pierwotnie wodne” odnosi się do fotosyntetycznych eukariontów należących do linii, które powstały w środowisku wodnym i zachowały plechową organizację ciała; wyróżnia je obecność chloroplastów otoczonych dwiema błonami, co jest wynikiem endosymbiozy pierwotnej.

• Zielenice są organizmami jednokomórkowymi lub wielokomórkowymi plechowcami, żyjącymi w wodach słonych i słodkich oraz w wilgotnych miejscach na lądzie. 

• Zielenice wykazują cechy wspólne z roślinami lądowymi: obecność chlorofilu a i b, karotenów i ksantofili, gromadzenie skrobi jako materiału zapasowego oraz celulozę i pektyny jako składnik ściany komórkowej.

• Zielenice rozmnażają się bezpłciowo przez zarodniki typu aplanospor lub zoospor oraz przez podział komórki i fragmentację plechy.

• Rozmnażanie płciowe zielenic może mieć postać izogamii, anizogamii lub oogamii. W cyklu życiowym wielu zielenic występuje izomorficzna przemiana pokoleń.

• Krasnorosty są w większości roślinami wielokomórkowymi, o silnie zróżnicowanych plechach; występują głównie w wodach słonych.

• Do cech krasnorostów należą: chlorofil d, fikobiliny, skrobia krasnorostowa oraz polisacharydy ściany komórkowej, takie jak agar i karagen.

• Zielenice i krasnorosty są producentami i stanowią pierwsze ogniwo wodnych łańcuchów pokarmowych.

Ćwiczenia utrwalające