MECHOROSTY A VODA Eva Novozámská, UK v Praze, PřF, Katedra botaniky

Transkript

1 MECHOROSTY A VODA Eva Novozámská, UK v Praze, PřF, Katedra botaniky 1. Vodní režim mechorostů Mechorosty hrají významnou roli jako zásobárny vody v krajině na místech, kde tvoří podstatnou složku rostlinných společenstev např. na rašeliništích, prameništích, ale i v lesích, kde mohou zabraňovat nadměrnému vysychání půdy a pomáhat tak udržovat nižší teplotu a příznivější mikroklimatické podmínky. Mají vysokou schopnost v krátké době zachytit množství vody a poté je pomalu uvolňovat obsah vody tedy neumí nijak aktivně regulovat ani ovlivňovat, což je typické pro tzv. poikilohydrické organismy. Mechorosty také často nemají na povrchu bariéru ve formě pokožky opatřené kutikulou, která by zabraňovala nadměrnému vysychání. Neschopnost udržet vodu v buňkách a současně i schopnost vodu rychle přijmout, a tím opět nastartovat metabolismus, jim však umožňuje přežívat nepříznivé podmínky (dlouhá období sucha, mráz, nadměrné oslunění). Díky tomu můžeme mechorosty obecně považovat za tzv. pionýrské organismy, které jsou schopny osidlovat i substráty, které by byly pro jiné rostliny nepříznivé (skály bez substrátu, velmi vysoké nadmořské výšky, pouštní biotopy a nebo naopak místa se zmrzlou zemí po většinu roku tzv. permafrost). Některá přizpůsobení pro vedení a udržení vody mají mechorosty velmi podobné jedno- a dvouděložným rostlinám, jiné jsou speciální a pro mechorosty charakteristické. Během tohoto praktika se alespoň s některými z nich seznámíte. Úkol K čemu slouží cévní svazky jednoděložným a dvouděložným rostlinám jistě všichni tušíte. Ale jak je to s cévními svazky u mechorostů? Mají nějaké? K dispozici máte tři zástupce rostlinné říše mechorost, jednoděložnou a dvouděložnou rostlinu. Postup: 1. Na podložní sklíčko si nakapejte tři kapky vody v dostatečné vzdálenosti od sebe. 2. Na jiné podložní sklíčko si kápněte další kapku vody. Uchopte lodyhu zkoumané rostliny do pinzety a z jejího konce se pokuste odkrajovat co nejtenčí příčné řezy (můžete i pod stereomikroskopem). Plátky by měly být tak tenké, aby byly okem téměř neviditelné. Tenké příčné řezy přeneste do kapky vody. 3. Nejtenší ze získaných řezů přeneste preparační jehlou do jedné ze tří připravených kapek na prvním podložním sklíčku a doplňte vodu, pokud již stačila vyschnout, a přikryjte krycím sklíčkem. Postup opakujte se zástupci všech tří skupin rostlin. 4. Postupně pozorujte jednotlivé příčné řezy pod mikroskopem. Nejdříve na nejmenší zvětšení (tj. 4x nebo 10x).

2 Schematicky zakreslete jednotlivé řezy, za pomoci obrázků je správně popište a na základě vlastního pozorování se pokuste odvodit charakteristické znaky pro cévní svazky mechorostů, jednoděložných a dvouděložných rostlin. Nákresy: jednoděložná rostlina dvouděložná rostlina mechorost Charakteristické znaky mechorostů: Charakteristické znaky jednoděložných: Charakteristické znaky dvouděložných:......

3 1.2 Podle způsobu vedení vody lze mechorosty klasifikovat na dvě skupiny. Většina jich je ektohydrických, tj. voda s živinami je přijímána celým povrchem stélky. Tyto druhy mají obvykle jednovrstevné fyloidy a přizpůsobení pro vedení vody vně stélky (vlášení na lodyžce, záhyby, přeměněné listy atd.) nebo uchování vody v těle (hyalocyty a chlorocyty u rašeliníku). Některé mechorosty sice získávají vodu celým povrchem těla, ale jsou schopny ji i interně rozvádět. Tyto druhy označujeme jako mixohydrické (někdy také endohydrické). Vodivý systém tvoří v nejjednodušším případě centrální svazek v kauloidu (lodyžce), tvořený buňkami s větší světlostí a se šikmými koncovými stěnami, které jsou obklopené drobnými tlustostěnnými buňkami. Vodivý systém mají i fyloidy řady druhů, tento systém však není propojen s vodivým systémem kauloidu. U některých druhů je centrální svazek rozšířen i do štětu. Vodivý systém pak neslouží pouze k vedení vody, ale i transportu živin z gametofytu do sporofytu. Navíc štět je obvykle pokryt kutikulou, která omezuje příjem vody z okolního prostředí. U některých druhů může být kutikula přítomna i na povrchu fyloidů. Vodní kapky potom ulpívají na povrchu a nevsakují se a nebo na povrchu koncových buněk lamel. Nejdokonalejší vodivý systém mají zástupci čeledi (Polytrichaceae), kdy jednotlivé části cévního svazku jsou analogické floemu a xylemu cévnatých rostlin. Druhy čeledi Polytrichaceae se vývinem řady struktur blíží cévnatým rostlinám mají vytvořena vodivá pletiva ve fyloidech i kauloidu, průduchy na sporofytu a kutikulu. Tyto struktury však nejsou plně funkční ve srovnání s cévnatými rostlinami. (upraveno dle Váňa, 2006) U následujících tvrzení zakroužkujte správnou odpověď: Mixohydrické mechorosty přijímají vodu hlavně svými kořeny a rozvádějí ji do celé stélky. ANO / NE Mechorostům slouží k vedení a udržení vody například hyalocyty, chlorocyty a lamely. ANO / NE Leptoidy a hydroidy jsou analogické cévicím a sítkovicím u dvouděložných rostlin pouze se jinak jmenují. ANO / NE Hydroidy jsou drobné buňky s mimořádně ztloustlou buněčnou stěnou a nacházejí se přímo pod epidermis. ANO / NE Některé druhy mechorostů mají na tobolkách průduchy, jejich buňky však nejsou schopny průduch otvírat a zavírat. ANO / NE Vrstvu kutikuly nejčastěji u mechorostů nacházíme na buňkách lamel, sporofytu a nebo na povrchu fyloidů. ANO / NE Mechorostem s nejdokonalejším vodivým systémem je například ploník. ANO / NE

4 1.3 Pod následující tabulkou je několik tvrzení o příjmu a výdeji vody. Přiřaďte jednotlivá tvrzení do patřičných sloupců, tak jak si myslíte, že platí pro jednotlivé skupiny. MECHOROSTY JEDNODĚLOŽNÉ ROSTLINY DVOUDĚLOŽNÉ ROSTLINY příjem celým povrchem těla, výdej nejvíce odpařováním (transpirací) a nebo gutací (kontryhel, jahodník), příjem převážně kořenovým systémem, rozvádění částečně pomocí vodivých pletiv, rozvádění dokonalými cévními svazky, výdej nejvíce odpařováním (transpirací), příjem převážně kořenovým systémem, rozvádění dokonalými cévními svazky, výdej celým povrchem těla neumí aktivně udržet vodu Úkol Před sebou máte mech ploník (Polytrichum sp.). Dobře si ho prohlédněte v suchém stavu a poté ho vložte do misky s vodou. Pozorujte, co se během následujících minut s ploníkem děje. Čím je tento jev způsoben? 2.2 Na svrchní straně fyloidu (lístku) ploníku se nacházejí specifické útvary zvané lamely. Pozorovatelné jsou pouze na příčném řezu fyloidem, který se teď pokusíte připravit (ideálně pod stereomikroskopem). 1. Odtrhněte 2-3 fyloidy ploníku a vložte je do kapky vody na podložním sklíčku. 2. Jeden z fyloidů si na konci přidržte pinzetou nebo párátkem a z druhého konce opatrně žiletkou odkrajujte kolmo k podložnímu sklíčku co nejtenčí plátky (10-15 plátků). Plátky by měly být ideálně tak tenké, aby okem nebyly téměř viditelné. 3. Pokud vyschla voda v okolí nakrájených plátků, dokápněte a přikryjte krycím sklíčkem.

5 4. Pozorujte příčné řezy pod mikroskopem nejdříve na nejmenší zvětšení (4x nebo 10x) a pokuste se najít řez, na kterém by byly lamely dobře patrné. Poté použijte i větší zvětšení (20x nebo 40x). Příčný řez se pokuste schematicky zakreslit a obrázek popsat za pomoci níže uvedených pojmů. LAMELA EPIDERMIS KONCOVÁ BUŇKA LAMELY SVRCHNÍ STRANA SPODNÍ STRANA 2.3 V České republice se vyskytuje několik druhů ploníků a určit je lze nejen dle biotopu, ve kterém se vyskytuji, ale také právě podle koncových buněk lamel. Dobře si je prohlédněte a pokuste se pomocí následujících obrázků určit druh ploníku, který máte k dispozici. Určený druh zakroužkujte. ploník ztenčený ploník obecný ploník jalovcový (Polytrichum formosum) (Polytrichum commune) (Polytrichum juniperinum)

6 Kde se můžete s ploníkem setkat v přírodě? 2.4 Pokuste se odhadnout k čemu takové lamely ploníku slouží a svoji odpověď zdůvodněte. Úkol Než začnete pracovat na další úloze, vezměte tři rostlinky suchého rašeliníku a jeden list pelargonie a ponořte je do Petriho misky s vodou tak, aby byly co největší částí pod hladinou. Poté můžete přistoupit k samotné mikroskopické úloze. Dalším mechorostem, na kterém si ukážeme jeho přizpůsobení k vedení vody, je rašeliník (Sphagnum sp.). Na podložní sklíčko kápněte dvě kapky vody v dostatečné vzdálenosti od sebe. Do každé kapky vložte jiný druh zkoumané rostliny. Do jedné kapky přemístěte 4-5 fyloidů rašeliníku (jsou velmi tenké a křehké, proto je oddělujte pod stereomikroskopem co nejopatrněji) a do druhé kapky část oddělené svrchní pokožky z pelargonie (na svrchní straně list jemně žiletkou nařízněte jen povrchový řez a poté uchopte odchlypující se svrchní pokožku do pinzety a jemně odtrhněte). Obě kapky překryjte krycím sklíčkem a pozorujte. Z každého preparátu si vyberte malou část, kterou schematicky překreslete a obrázky popište (u rašeliníku můžete využít pojmů hyalocyty (hyalo- = skleněný, průhledný) a chlorocyty (chloro- = obsahující zelené barvivo), spirální vzpěry). Uvědomte si, které buňky u pelargonie právě pozorujete a k čemu slouží a co naopak mechorostu chybí.

7 Moderní biologie na dosah ruky 3.2 Nyní se vraťte k namočeným rostlinám. Opatrně je vyjměte, položte na druhou půlku Petriho misky. Vezměte list pelargonie do dlaně a nad Petriho miskou ji pořádně stiskněte tak, abyste z ní vymačkali všechnu vodu. Stejný postup opakujte s rašeliníkem a pokuste se odpovědět na následující otázky: a) Která z rostlin dokázala přijmout více vody? b) Čím je to umožněno (nápověda: využij obrázků z úkolu 3.1) a proč toho není druhá rostlina schopna? c) Na fotografii (viz níže) máte vyobrazenou část jednoho z rašelinišť, která se u nás nacházejí nejčastěji v horských oblastech. Když už znáte schopnosti rašeliníku, uvažte jaká je jejich funkce v ekosystému a jaké následky může mít jejich poškozování. Znáte název alespoň jednoho našeho rašeliniště?

8 Moderní biologie na dosah ruky PŘEHLED NEJBĚŽNĚJŠÍCH DRUHŮ MECHOROSTŮ: ploník ztenčený (Polytrichum formosum) dvouhrotec chvostnatý (Diranum scoparium) travník Schreberův (Pleurozium schreberi) bezvláska vlnkatá (Atrichum undulatum) rokyt cypřišovitý (Hypnum cupressiforme) měřík tečkovaný (Rhizomnium punctatum)

9 drabík stromkovitý (Climacium dendroides) kostrbatec zkourcený (Rhytidiadelphus squarrosus) bělomech sivý (Leucobryum glaucum)