WARUM IST WASSER WICHTIG FÜR MOOSE? - BIOLOGIE - 2025

Wasser ist für Moose von großer Bedeutung, da diese Pflanzen kein Gefäßgewebe oder spezielle Organe zur Absorption haben. Andererseits sind sie nicht in der Lage, den Wasserverlust zu regulieren und sind für die sexuelle Fortpflanzung darauf angewiesen.

Moose gehören zu den Bryophyten, die als erste Pflanzengruppe die terrestrische Umwelt besiedeln. Der Gametophyt bildet den vegetativen Körper und der Sporophyt ist davon abhängig.

Wassertropfen auf einem Moos. Autor: publicdomainpictures.net

Diese Pflanzen haben eine sehr dünne Nagelhaut und keine Stomata, die den Schweiß regulieren. Sie sind sehr anfällig für Änderungen der Luftfeuchtigkeit, so dass sie sehr schnell dehydrieren können.

Die Wasseraufnahme kann in der gesamten Pflanze oder durch die Rhizoide erfolgen. Die Leitung kann kapillar, apoplastisch oder simpel erfolgen. In einigen Gruppen gibt es Zellen, die auf den Transport von Wasser (Hydroiden) spezialisiert sind.

Männliche Gameten (Spermien) sind gegeißelt und benötigen Wasser, um die Eizelle zu erreichen (weibliche Gameten).

Viele Moose haben eine große Fähigkeit, sich von Dehydration zu erholen. Herbariumproben von Grimmia pulvinata haben sich nach 80 Jahren Trocknung als lebensfähig erwiesen.

Allgemeine Eigenschaften von Moosen

Moose gehören zur Gruppe der Bryophyten oder nicht-vaskulären Pflanzen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie keine speziellen Gewebe zum Leiten von Wasser haben.

Der vegetative Körper entspricht dem Gametophyten (haploide Phase). Der Sporophyt (diploide Phase) ist schlecht entwickelt und hängt vom Gametophyten für die Aufrechterhaltung ab.

Moose erreichen im Allgemeinen keine große Größe. Sie können einige Millimeter bis 60 cm lang sein. Sie haben ein foliöses Wachstum mit einer aufrechten Achse (Caulidium), die durch kleine Filamente (Rhizoide) am Substrat befestigt ist. Sie haben blattartige Strukturen (Filidien).

Vegetativer Körper des Gametophyten

Das Caulidium ist aufrecht oder kriecht. Die Rhizoide sind vielzellig und verzweigt. Die Filidien sind spiralförmig um das Caulidium herum konfiguriert und sitzen.

Der Mooskörper besteht praktisch aus Parenchymgewebe. In den äußersten Gewebeschichten einiger Strukturen können stomatalartige Poren vorhanden sein.

Die Filidios sind abgeflacht. Es weist im Allgemeinen eine Zellschicht auf, mit Ausnahme der zentralen Zone (Küste), in der sie mehrere Zellen aufweisen können.

Fortpflanzungsstrukturen

Auf dem vegetativen Körper des Gametophyten bilden sich Geschlechtsstrukturen. Moose können einhäusig (beide Geschlechter am selben Fuß) oder zweihäusig (Geschlechter an getrennten Füßen) sein.

Das Antheridium bildet die männliche Geschlechtsstruktur. Sie können kugelförmig oder länglich sein und die inneren Zellen bilden Spermien (männliche Gameten). Spermien haben zwei Flagellen und müssen sich durch Wasser bewegen.

Die weiblichen Geschlechtsstrukturen werden Archegonie genannt. Sie haben die Form einer Flasche mit einem verbreiterten Boden und einem langen, schmalen Teil. Innerhalb dieser bildet sich die Oozelle (weibliche Gamete).

Sporophyt

Wenn die Befruchtung des Eies im Archegonium erfolgt, bildet sich ein Embryo. Dies beginnt sich zu teilen und bildet den diploiden Körper. Es besteht aus einem an den Gametophyten gebundenen Haustorium, dessen Funktion die Aufnahme von Wasser und Nährstoffen ist.

Dann gibt es ein Stiel und die Kapsel (Sporangium) in einer apikalen Position. Im reifen Zustand produziert die Kapsel das Archesporium. Seine Zellen unterliegen einer Meiose und es bilden sich Sporen.

Die Sporen werden vom Wind freigesetzt und verteilt. Später keimen sie, um den vegetativen Körper des Gametophyten hervorzubringen.

Vegetative Struktur von Moosen und ihre Beziehung zu Wasser

Bryophyten gelten als die ersten Pflanzen, die die terrestrische Umwelt besiedelten. Sie entwickelten kein Stützgewebe oder das Vorhandensein von verholzten Zellen, so dass sie klein sind. Sie haben jedoch einige Eigenschaften, die ihr Wachstum aus Wasser begünstigt haben.

Schutzstoffe

Eines der Hauptmerkmale, das es Pflanzen ermöglicht hat, die terrestrische Umgebung zu besiedeln, ist das Vorhandensein von Schutzgeweben.

Landpflanzen haben eine Fettschicht (Nagelhaut), die die äußeren Zellen des Pflanzenkörpers bedeckt. Dies wird als eine der wichtigsten Anpassungen angesehen, um eine Unabhängigkeit von der aquatischen Umwelt zu erreichen.

Bei Moosen ist auf mindestens einer der Flächen der Filidien eine dünne Nagelhaut vorhanden. Seine Struktur ermöglicht jedoch in einigen Bereichen den Eintritt von Wasser.

Andererseits hat das Vorhandensein von Stomata es Landpflanzen ermöglicht, Wasserverluste durch Transpiration zu regulieren. Stomata sind im vegetativen Körper des Gametophyten von Moosen nicht vorhanden.

Aus diesem Grund können sie Wasserverluste nicht kontrollieren (sie sind poikilohydrisch). Sie reagieren sehr empfindlich auf Änderungen der Luftfeuchtigkeit in der Umwelt und können bei einem Wassermangel kein Wasser in den Zellen zurückhalten.

In der Sporophytenkapsel mehrerer Arten wurden Stomata beobachtet. Sie wurden mit der Mobilisierung von Wasser und Nährstoffen in Richtung Sporophyt in Verbindung gebracht und nicht mit der Kontrolle des Wasserverlusts.

Wasseraufnahme

In Gefäßpflanzen erfolgt die Wasseraufnahme über die Wurzeln. Bei Bryophyten haben die Rhizoide im Allgemeinen nicht diese Funktion, sondern die Fixierung auf dem Substrat.

Moose bieten zwei verschiedene Strategien zur Wasseraufnahme. Entsprechend der Strategie, die sie präsentieren, werden sie klassifiziert in:

Endohydrische Spezies : Das Wasser wird direkt aus dem Substrat entnommen. Die Rhizoide nehmen an der Absorption teil und später wird das Wasser intern zum gesamten Körper der Pflanze geleitet.

Exhydrische Spezies : Die Wasseraufnahme erfolgt im gesamten Pflanzenkörper und wird durch Diffusion transportiert. Einige Arten haben möglicherweise eine Wolldecke (Tomentum), die die Aufnahme von in der Umwelt vorhandenem Wasser begünstigt. Diese Gruppe reagiert sehr empfindlich auf Austrocknung.

Endohydrische Arten können in trockeneren Umgebungen wachsen als exhydrische Arten.

Wasserleitung

In Gefäßpflanzen wird das Wasser vom Xylem geleitet. Die leitenden Zellen dieses Gewebes sind tot und die Wände sind stark verholzt. Das Vorhandensein von Xylem macht sie bei der Verwendung von Wasser hocheffizient. Diese Eigenschaft hat es ihnen ermöglicht, eine große Anzahl von Lebensräumen zu besiedeln.

In Moosen sind keine verholzten Gewebe vorhanden. Die Wasserleitung kann auf vier verschiedene Arten erfolgen. Eine davon ist die Bewegung von Zelle zu Zelle (der vereinfachte Weg). Andere Möglichkeiten sind die folgenden:

Apoplastisch : Wasser bewegt sich durch den Apoplasten (Wände und Interzellularräume). Diese Art des Fahrens ist viel schneller als die vereinfachte. In Gruppen mit dicken Zellwänden ist es aufgrund seiner höheren hydraulischen Leitfähigkeit effizienter.

Kapillarräume : In ektohydrischen Gruppen erfolgt die Mobilisierung von Wasser in der Regel durch Kapillarität. Zwischen den Filidien und dem Caulidium bilden sich Kapillarräume, die den Wassertransport erleichtern. Kapillarkanäle können Längen von bis zu 100 µm erreichen.

Hydroide : Bei endohydrischen Spezies wurde das Vorhandensein eines rudimentären Leitungssystems beobachtet. Es werden Zellen beobachtet, die auf die Wasserleitung spezialisiert sind und Hydroide genannt werden. Diese Zellen sind tot, aber ihre Wände sind dünn und sehr wasserdurchlässig. Sie sind in Reihen übereinander angeordnet und zentral im Caulidium angeordnet.

Wasserabhängige sexuelle Fortpflanzung

Moose haben männliche Gameten (Spermien) gegeißelt. Wenn das Antheridium reift, ist das Vorhandensein von Wasser erforderlich, damit es sich öffnet. Sobald eine Dehiszenz auftritt, schwimmen die Spermien im Wasserfilm.

Für die Befruchtung ist das Vorhandensein von Wasser unerlässlich. Spermien können ungefähr sechs Stunden lang im wässrigen Medium lebensfähig bleiben und Entfernungen von bis zu 1 cm zurücklegen.

Die Ankunft der männlichen Gameten in der Antheridie wird durch den Aufprall der Wassertropfen begünstigt. Wenn sie in verschiedene Richtungen spritzen, tragen sie eine große Anzahl von Spermien. Dies ist von großer Bedeutung für die Reproduktion von zweihäusigen Gruppen.

In vielen Fällen sind die Antheridien wie eine Tasse geformt, was die Verteilung von Spermien erleichtert, wenn der Aufprall von Wasser auftritt. Moose mit kriechender Gewohnheit bilden mehr oder weniger kontinuierliche Wasserschichten, durch die sich die Gameten bewegen.

Moos Toleranz gegenüber Dehydration

Einige Moose sind aquatisch verpflichtet. Diese Arten sind gegenüber Austrocknung nicht tolerant. Andere Arten können jedoch in extremen Umgebungen mit ausgeprägten Trockenperioden wachsen.

Da sie poikilohydrat sind, können sie sehr schnell Wasser verlieren und gewinnen. Wenn die Umgebung trocken ist, können sie bis zu 90% des Wassers verlieren und sich bei steigender Luftfeuchtigkeit erholen.

Die Tortulauralis-Art wurde mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 5% gelagert. Durch die Rehydratation konnte sie ihre Stoffwechselkapazität wiedererlangen. Ein weiterer interessanter Fall ist der von Grimmia pulvinata. Über 80 Jahre alte Herbariumproben haben sich als lebensfähig erwiesen.

Diese Toleranz gegenüber Dehydration vieler Moose umfasst Strategien, die es ihnen ermöglichen, die Integrität von Zellmembranen aufrechtzuerhalten.

Einer der Faktoren, die zur Aufrechterhaltung der Zellstruktur beitragen, ist das Vorhandensein von Proteinen, die als Rehydrine bezeichnet werden. Sie greifen in die Stabilisierung und Rekonstitution der während der Dehydratisierung beschädigten Membranen ein.

Bei einigen Arten wurde beobachtet, dass sich die Vakuole während der Dehydratisierung in viele kleine Vakuolen teilt. Mit zunehmendem Feuchtigkeitsgehalt verschmelzen sie und bilden wieder eine große Vakuole.

Pflanzen, die gegenüber langen Austrocknungsperioden tolerant sind, weisen antioxidative Mechanismen auf, da die oxidative Schädigung mit der Zeit der Dehydration zunimmt.

Verweise

1. Glime J (2017) Wasserbeziehungen: Pflanzenstrategien. Kapitel 7-3. In: Glime J (Hrsg.) Bryophyte Ecology Volume I. Physiological Ecology. E-Book gesponsert von der Michigan Technological University und der International Association of Bryologist. 50.pp.
2. Glime J (2017) Wasserbeziehungen: Lebensräume. Kapitel 7-8. In: Glime J (Hrsg.) Bryophyte Ecology Volume I. Physiological Ecology. E-Book gesponsert von der Michigan Technological University und der International Association of Bryologist. 29.pp.
3. Green T, L Sancho und A Pintado (2011) Ökophysiologie von Austrocknungs- / Rehydrationszyklen in Moosen und Flechten. In: Lüttge U, E Beck und D Bartels (Hrsg.) Plant Desiccation Tolerance. Ökologische Studien (Analyse und Synthese), Band 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 und B. Valdés (1997) Botánica. McGraw Hill - Interamericana aus Spanien. Madrid, Spanien. 781 pp.
5. Montero L (2011) Charakterisierung einiger physiologischer und biochemischer Aspekte des Mooses Pleurozium schreberi im Zusammenhang mit seiner Fähigkeit, Dehydration zu tolerieren. Diplomarbeit zur Bewerbung um den Titel eines Doktors der Agrarwissenschaften. Fakultät für Agronomie, Nationale Universität von Kolumbien, Bogotá. 158 pp.