Streszczenie wątku 8

Z wody na ląd

Rośliny pierwotnie wodne nie zasiedliły lądu jako formy typowo lądowe i przez cały czas są ściśle związane ze środowiskiem wodnym lub wilgotnymi miejscami. Należą do nich, m.in. zielenice i krasnorosty.

Przyjmuje się, że rośliny lądowe wyewoluowały z wymarłej linii zielenic. Opanowanie lądu przez rośliny rozpoczęło się w paleozoiku. 

Warunki życia roślin w wodzie i na lądzie

Środowisko wodne i lądowe różnią się przede wszystkim dostępnością podstawowych zasobów oraz właściwościami fizycznymi. W wodzie organizmy mają stały dostęp do wody i rozpuszczonych w niej soli mineralnych, ale ilość światła maleje wraz z głębokością, a dostępność tlenu jest bardziej ograniczona i zmienna.

Na lądzie światła, tlenu i dwutlenku węgla jest zwykle dużo, natomiast woda jest trudniej dostępna i często stanowi czynnik ograniczający. Ponadto środowisko wodne dzięki dużej gęstości zapewnia siłę wyporu i łagodzi wahania temperatury, podczas gdy na lądzie silniej działa grawitacja, a dobowe i sezonowe zmiany temperatury są znacznie większe.

R1IQZLArNCrhi

Zdjęcie przedstawia wodospad na tle gór pokrytych przez gęsty, zielony las iglasty. Urwisko z którego opada składa się z szarych skał pokrytych jasnym, zielonym mchem.

Do przystosowań roślin do życia na lądzie należą:

• tkanki wzmacniające, które przeciwdziałają skutkom działania grawitacji;

• tkanka okrywająca z kutykulą, ograniczająca parowanie;

• aparaty szparkowe, umożliwiające regulację wymiany gazowej i transpiracji;

• korzenie, pobierające wodę i sole mineralne oraz umocowujące roślinę w podłożu;

• łodygi, zapewniające transport substancji i wyniesienie liści do światła;

• liście, wyspecjalizowane w fotosyntezie i regulowanej transpiracji.

Zielenice 

Zielenice to organizmy jednokomórkowe, kolonijne lub wielokomórkowe plechowce, przeważnie samożywne. Występują głównie w wodach słodkich i słonych, rzadziej w wilgotnych środowiskach lądowych. 

Wiele zielenic wykazuje cechy wspólne z roślinami lądowymi, m.in. 

• zawierają chlorofile a i b oraz ksantofile i karoteny jako barwniki fotosyntetyczne;

• gromadzą skrobię jako materiał zapasowy;

• celuloza i pektyny są głównymi składnikami ściany komórkowej.

Zielenice mogą rozmnażać się bezpłciowo i płciowo. Rozmnażanie bezpłciowe może odbywać się przez: podział komórki, fragmentację plechy, nieruchliwe aplanospory lub ruchliwe zoospory.Rozmnażanie płciowe może mieć charakter izogamii, anizogamiii oogamii. U niektórych występuje przemiana pokoleń:1. Na diploidalnym sporoficie powstają zarodnie. 2. W zarodniach zachodzi mejoza, w wyniku której powstają haploidalne aplanospory lub zoospory. 3. Z zarodników wyrastają haploidalne gametofity. 4. Gametofity wytwarzają gamety. 5. W przypadku oogamii komórki jajowe powstają w lęgniach, a plemniki w plemniach. 6. Gamety przedostają się do wody i łączą się. 7. Powstaje diploidalna zygota, z której w wyniku podziałów mitotycznych rozwija się sporofit.

Krasnorosty

Krasnorosty są przede wszystkim organizmami morskimi, wielokomórkowymi o wysoko uorganizowanej plesze, która może być zróżnicowana na części: liściokształtną, łodygokształtną i korzeniokształtną. 

Charakterystycznymi barwnikami fotysyntetycznymi są fikobiliny; gromadzą skrobię krasnorostową jako materiał zapasowy, a w ich ścianach komórkowych mogą występować cukry złożone, takie jak agar i karagen. 

Rozmnażanie bezpłciowe krasnorostów zachodzi zwykle z udziałem aplanospor, a proces płciowy ma charakter oogamii. W przemianie pokoleń występuje kilka pokoleń rozmnażających się bezpłciowo. 

Mchy

Mchy są roślinami lądowymi występującymi na całym świecie. Jedynie nieliczne gatunki wtórnie zasiedliły środowisko wodne. 

Do najważniejszych cech tej grupy roślin należą:

• heteromorficzna przemiana pokoleń z dominacją gametofitu;

• samożywny, zwykle wieloletni gametofit w postaci ulistnionej łodyżki;

• krótkotrwały sporofit odżywiający się kosztem gametofitu, zbudowany ze stopy, trzonka (sety) i zarodni;

• zapłodnienie uzależnione od obecności wody;

• rozmnażanie i rozprzestrzenianie za pomocą haploidalnych zarodników;

• brak korzeni, łodyg i liści właściwych.

• brak tkanek przewodzących: łyka i drewna

Budowa mchów

R1VFA6amKicMZ

Ilustracja przedstawia dwie łodyżki mchu płonnika z opisami po lewej stronie. U dołu są to brązowe, niewielkie chwytniki. Ich zadaniem jest utrzymanie mchu w podłożu i pobieranie wody z solami mineralnymi. Wyżej znajdują się zielone, ulistnione łodyżki. Listki prowadzą fotosyntezę i chłoną wodę. Nad listkami wyrastają oliwkowe łodyżki bezlistne. Na ich szczycie znajdują się zgrubienia – zarodnie. Prawa jest cienka i okryta czapeczką. Lewa ma otwarte wieczko i z puszki zarodni wysypują się zarodniki.

U mchów pokoleniem dominującym jest gametofit, który jest rośliną samożywną i zwykle wieloletnią. Sporofit jest pokoleniem krótkotrwałym, uzależnionym od gametofitu. Rozmnażanie płciowe zachodzi wyłącznie w obecności wody.

Splątek

Splątek

Splątek to młodociane stadium gametofitu. Rozwija się z haploidalnego zarodnika. Przyjmuje postać rozgałęzionych nici. Ma dużą powierzchnię, dzięki czemu może pobierać duże ilości wody i soli mineralnych. Na splątku tworzą się pąki - wyrostki, które posiadają merystemy szczytowe. Merystemy te wytwarzają gametofory.

ReZ2cSRWlDdLk

Zdjęcie przedstawia komórki splątka mchu w przybliżeniu mikroskopu. Są to rozgałęzione struktury z wyróżniającymi się zielonymi chloroplastami.

Gametangia

Gametangia

Gametangia znajdujące się na szczycie ulistnionej łodyżki to struktury produkujące gamety. Wśród gametangiów wyróżniamy rodnie i plemnie, które mogą występować osobno na różnych osobnikach tego samego gatunku (u mszaków dwupiennych) lub też mogą być jednocześnie obecne na jednym osobniku (u mszaków jednopiennych).

R6XQ661scrYU1

Zdjęcie przedstawia gametofit mchu płonnika. Na szczycie łodyżki można zauważyć białe plemnie.

Łodyżka

Łodyżka

Łodyżka wyrasta z pączka na splątku. Jest otoczona przez skórkę, zawiera miękisz asymilacyjny oraz komórki przewodzące (leptoidy i hydroidy). Ulistniona łodyżka stanowi gametofor.

Listki

Listki

Listki gametofitu są zbudowane z miękiszu asymilacyjnego. U niektórych mchów, np. płonników (Polytrichopsida), komórki miękiszu tworzą lamellelamellelamelle (asymilatory) na górnej stronie blaszki liściowej. Powiększają one powierzchnię asymilacyjną, przez co zwiększa się efektywność fotosyntezy.

RI1MZjHTC9Edb1

Zdjęcie przedstawia ulistnione łodyżki mchu. Tworzą rozległą, luźną darń niebieskozielonej barwy.

Chwytniki

Chwytniki

Chwytniki przytwierdzają gametofit oraz splątek do podłoża. Mają postać pojedynczych, długich lub nitkowatych komórek. Nie posiadają wyspecjalizowanych tkanek przewodzących, dlatego w niewielkim stopniu pobierają wodę.

R1aIXH0cLpMeA

Zdjęcie przedstawia strukture roślinną z zielonymi liśćmi pokrytą zółtawym nalotem.

Stopa

Stopa

Stopa przyczepia sporofit w rodni. Pobiera substancje odżywcze z gametofitu.

R12LL5Ap8AqBj

Zdjęcie przedstawia schemat sporofitu wyrastającego z rodni u płonnika pospolitego. W gruszkowatej rodni znajduje się cienka, brązowa seta.

Seta

Seta

Seta to bezlistna łodyżka, która wyrasta z gametofitu. Na jej szczycie znajduje się zarodnia okryta przez czepek.

RaKl1NikPXA8b

Zdjęcie przedstawia sporofit płonnika pospolitego. Posiada on prostą, ostrokanciastą puszkę ze złotożółtym czepkiem. Seta brunatna, miejscami czerwonawa.

Zarodnia

Zarodnia

Zarodnia jest zbudowana z tkanki zarodnikotwórczej (archesporialnej) (2n), z której w procesie mejozy powstają zarodniki (n).

RPemCfiKa6VMY

Zdjęcie przedstawia zarodnie kwiatu. Składa się ona z wieczka, które odpada, gdy wewnątrz zarodni dojrzeją zarodniki. Zarodnia, np. u płonników, okryta jest czepkiem, który powstaje z górnej części rodni oderwanej od gametofitu podczas wzrostu sporofitu. Ozębnia (perystom) znajduje się na brzegu zarodni. Składa się z wieńca ząbków, które otwierają puszkę zarodni, gdy jest sucho. W jajowatej puszce znajdują się zarodnie. Mają różne kształty – mogą być kuliste, jajowate lub gruszkowate. W trakcie dojrzewania zmieniają kolor. Najpierw przyjmują barwę zieloną, a następnie żółtą i czerwoną.

Zdjęcie przedstawia zarodnie kwiatu. Składa się ona z wieczka, które odpada, gdy wewnątrz zarodni dojrzeją zarodniki. Zarodnia, np. u płonników, okryta jest czepkiem, który powstaje z górnej części rodni oderwanej od gametofitu podczas wzrostu sporofitu. Ozębnia (perystom) znajduje się na brzegu zarodni. Składa się z wieńca ząbków, które otwierają puszkę zarodni, gdy jest sucho. W jajowatej puszce znajdują się zarodnie. Mają różne kształty – mogą być kuliste, jajowate lub gruszkowate. W trakcie dojrzewania zmieniają kolor. Najpierw przyjmują barwę zieloną, a następnie żółtą i czerwoną.

U mchów występuje heteromorficzna przemiana pokoleń: 

1. Haploidalny zarodnik kiełkuje i wytwarza splątek. 2. Na splątku powstają pączki rozwijające się w gametofory. 3. Gametofory wytwarzają rodnie i plemnie. 4. W obecności wody plemniki przepływają do rodni. 5. Plemnik łączy się z komórką jajową i powstaje diploidalna zygota. 6. Z zygoty rozwija się sporofit połączony z gametofitem. 7. W zarodni sporofitu zachodzi mejoza. 8. Powstają haploidalne zarodniki rozpoczynające kolejne pokolenie gametofitu.

Torfowce

Torfowce stanowią wyjątkową grupę mchów, wyróżniającą się specyficzną budową anatomiczną oraz odmiennym sposobem wzrostu: łodyżka główna gametofitu może rosnąć przez całe życie, podczas gdy dolne jej części obumierają stopniowo i w warunkach ograniczonej dostępności tlenu tworzą pokłady torfu.

R1D8UD925OXQ5

Ilustracja przedstawia pojedynczą, ciemnozieloną łodyżkę mchu torfowca. Na boki wyrastają z niej żółto zielone odgałęzienia z drobnymi listkami. Na szczycie wznoszą się trzy brązowe, jajowate zarodnie.

Znaczenie mchów w przyrodzie

Mchy pełnią ważną rolę w ekosystemach, ponieważ jako organizmy pionierskie zasiedlają nowe podłoża, uczestniczą w tworzeniu gleby, ograniczają jej wysychanie i erozję, zwiększają retencję wody, tworzą siedliska dla zwierząt, wpływają na stosunki wodne w środowisku, a torfowce przyczyniają się do powstawania torfowisk i magazynowania węgla.

Paprotniki

Paprotniki (Pteridophyta) są taksonem historycznym obejmującym naczyniowe rośliny zarodnikowe charakteryzujące się heteromorficzną przemianą pokoleń z dominacją sporofitu. Sporofit paprotników jest dużą rośliną o długim okresie życia, natomiast gametofit jest drobny i krótkotrwały. Do paprotników zalicza się, m.in. widłakowe, skrzypowe i paprociowe (paprocie).

Widłakowe

Widłakowe to grupa roślin zarodnikowych, których pędy i korzenie są rozgałęzione widlasto.  Liście asymilacyjne (trofofile) są łuskowate, gęsto ustawione na łodydze. Liście zarodnionośne (sporofile) zebrane są na szczycie sporofitu w wyraźny kłos zarodnionośny. Gametofit najczęściej jest bulwiasty, naziemny lub podziemny. Rozwija się przez kilkanaście lat w symbiozie z grzybami. 

R2jqUI7mMPOzh

Zdjęcie przedstawia zieloną roślinę płożącą się po ziemi. Wyglądem przypomina młode drzewa iglaste wyrastające z ziemi. Sporofile (liście zarodnionośne) zebrane w żółtawobiałe kłosy powstające na długich szypułkach z zarodnikami koloru żółtego. Długie, płożące się pędy, są widlasto rozgałęzione, koloru zielonego z wzniesionymi do wysokości 20 cm gałązkami. Pędy i gałązki gęsto ulistnione przez jasnozielone, lancetowate, wygięte ku górze liście prostopadle odstające od łodygi.

Wyodrębnia się trzy klasy widłakowych, różniące się wieloma cechami, a zwłaszcza typem zarodników i budową gametofitu: widłaki jednakozarodnikowe (Lycopsida), widłaki różnozarodnikowe (Isoëtopsida) i widliczki (Selaginellopsida). 

Widłaki jednakozarodnikowe wytwarzają jednakowe (pod względem morfologicznym) zarodniki, czego konsekwencją jest powstawanie jednopiennych gametofitów, które produkują zarówno plemniki w plemniach, jak i komórki jajowe w rodniach. Widłaki różnozarodnikowe oraz widliczki wytwarzają dwa rodzaje spor – mikrospory, z których rozwijają się gametofity męskie, produkujące tylko plemniki, oraz makrospory, które dają początek gametofitom żeńskim, tworzącym komórki jajowe.

Przemiana pokoleń u widłaków różnozarodnikowych

• Na szczytach rozgałęziających się dychotomicznie pędów widliczki znajdują się kłosy zarodnionośne (sporofilostany). Składają się z leżących w dolnej części makrosporofili z makrosporangiami oraz ze znajdujących się w szczytowej części kłosa mikrosporofili z mikrosporangiami.

• Po podziale mejotycznym w makrosporangiach powstają cztery makrospory. W mikrosporangiach po podziale mejotycznym i następujących po nim podziałach mitotycznych powstaje dużo mikrospor. Mikrospory kiełkują w niewielkie, kilkukomórkowe przedrośla męskie, a makrospory – w przedrośla żeńskie.

• Zaopatrzone w dwie wici plemniki, w kropli deszczu lub rosy, przepływają do rodni. Po zapłodnieniu komórki jajowej powstaje zygota przekształcająca się w młodociany sporofit.

• Gametofit żeński z rozwijającym się sporofitem wypada na ziemię, przedrośle obumiera, a sporofit wytwarza chwytniki i wzrasta.

Skrzypowe

Współczesne skrzypowe to w większości nieduże rośliny zielne, ze sporofitem w postaci członowanego pędu, podzielonego na wyraźne odcinki – krótkie węzły i wydłużone międzywęźla. W ścianach komórkowych skórki zawierają krzemionkę.

Slajd 1 z 2

R1TZ4FG7jHcMy

Ilustracja przedstawia budowę skrzypu. Po lewej stronie znajduje się rysunek pędu wiosennego. Pęd wiosenny jest brązowy i pozbawiony liści. W regularnych odstępach występują na nim zgrubienia. Na szczycie znajduje się kłos z zarodniami. Na drugim końcu, na dolnej części znajduję się chwytniki. W środkowej części ilustracji widać rysunek pędu letniego. Jest on zielony. Z głównego pędu wyrastają w regularnych odstępach odgałęzienia. Po prawej stronie widać podziemne łącze skrzypu letniego z korzeniami i wyrastającym ku górze pędem.

R1NYgwwS8PQeN

Fotografia przedstawia kłos wiosenny skrzypu. Pęd jest żółty i nie posiada liści. Na jego całej długości wyrastają owalne brązowe zgrubienia, czyli zarodnie.

R1ZUzARkrKH5x

Na zdjęciu widać skrzyp olbrzymi. Roślina ma jasnozielony pęd, z którego wyrastają ciemnozielone odgałęzienia. Wyrastają one ze skupisk. W tle widać ściółkę leśną.

Liście skrzypowych są niewielkie i łuskowate, funkcje fotosyntetyczne pełni zielona łodyga nadziemna. Niektóre skrzypowe wytwarzają dwa rodzaje pędów nadziemnych: zarodnionośne i płonne. Brunatne pędy zarodnionośne wyrastają z kłącza wczesną wiosną i żyją tylko kilkanaście dni, obumierając po wytworzeniu i uwolnieniu zarodników, z których których mogą rozwijać się gametofity męskie, żeńskie lub obupłciowe, w zależności od gatunku.

Paprociowe 

Paprociowe występują głównie w wilgotnych i cienistych lasach. W strefie tropikalnej przybierają postać drzew, pnączy lub epifitów. Większość gatunków jest jednakozarodnikowa; różnozarodnikowość występuje u paproci wodnych, np. u marsylii czteroslistnej. 

Sporofit tworzą kłącze, korzenie przybyszowe i zwykle pierzaste liście, które mogą być zróżnicowane na trofofile (asymilacyjne), sporofile (zarodnionośne) i trofosporofile (asymilacyjne z zarodniami). 

Slajd 1 z 2

RZro8FLKTHNua

Po lewej stronie ilustracji widać paproć. Na dole, w części podziemnej rośliny, widać krótką łodygę, zwaną kłączem. Z kłącza wyrastają w dół nitkowate, drobne korzenie, a w górę liście. Jeden liść jest w pełni rozwinięty. Składa się z wielu drobnych listków ułożonych w pierzasty kształt. Obok z kłącza wyrasta drugi, mały i zwinięty liść. Od dużego liścia odbiega strzałka, która prowadzi do widoku żółtych kupek zarodni w powiększeniu. Znajdują się one na spodniej stronie liścia. Od kupek zarodni odbiega kolejna strzałka, która prowadzi do widoku otwartej zarodni, z której wysypują się zarodniki.

R1QrbgXSf9cvZ

Zdjęcie przedstawia spodnią stronę liścia paproci. Widać na niej brązowe koliste twory. Są to zarodnie paproci.

Gametofit (przedrośle) jest niewielki, zielony, sercowaty i przytwierdzony do podłoża chwytnikami, przy których rozwijają się plemnie i rodnie. Młody sporofit żyje początkowo kosztem gametofitu, później rozwija się w dużo większą, samodzielną formę. Gametofit zamiera po usamodzielnieniu się sporofitu.

Znaczenie paprotników

W przyrodzie: są producentami, stanowią pokarm i schronienie dla zwierząt, zwiększają różnorodność lasów, uczestniczą w tworzeniu próchnicy oraz wpływają na wilgotność i mikroklimat.

**Dla człowieka:**są wykorzystywane jako rośliny ozdobne i lecznicze, surowiec kosmetyczny, wskaźniki warunków środowiska oraz pośrednio źródło surowców energetycznych (węgiel powstały ze szczątków dawnych paprotników).