PERCHÉ L'ACQUA È IMPORTANTE PER I MUSCHI? - BIOLOGIA - 2024

L'acqua è di grande importanza per i muschi perché queste piante non hanno tessuti vascolari o organi specializzati per l'assorbimento. D'altra parte, non sono in grado di regolare la perdita d'acqua e dipendono da essa per la riproduzione sessuale.

I muschi appartengono alle briofite, considerate il primo gruppo di piante a colonizzare l'ambiente terrestre. Il gametofito forma il corpo vegetativo e da esso dipende lo sporofito.

Gocce d'acqua su un muschio. Autore: publicdomainpictures.net

Queste piante hanno una cuticola molto sottile e non hanno stomi che regolano la traspirazione. Sono molto sensibili ai cambiamenti di umidità, quindi possono disidratarsi molto rapidamente.

L'assorbimento d'acqua può avvenire in tutta la pianta o attraverso i rizoidi. La conduzione può essere capillarità, apoplastica o semplicistica. In alcuni gruppi sono presenti cellule specializzate nel trasporto dell'acqua (idroidi).

I gameti maschili (spermatozoi) sono flagellati e richiedono la presenza di acqua per raggiungere la cellula uovo (gamete femminile).

Molti muschi hanno una grande capacità di riprendersi dalla disidratazione. I campioni di erbario di Grimmia pulvinata si sono dimostrati vitali dopo 80 anni di essiccazione.

Caratteristiche generali dei muschi

I muschi appartengono al gruppo delle briofite o piante non vascolari, caratterizzate dal non avere tessuti specializzati per la conduzione dell'acqua.

Il corpo vegetativo corrisponde al gametofito (fase aploide). Lo sporofito (fase diploide) è poco sviluppato e dipende dal gametofito per il mantenimento.

In generale, i muschi non raggiungono grandi dimensioni. Possono variare da pochi millimetri a 60 cm di lunghezza. Hanno una crescita fogliare, con un asse eretto (caulidium) che è attaccato al substrato da piccoli filamenti (rizoidi). Hanno strutture simili a foglie (filidi).

Corpo vegetativo del gametofito

Il caulidium è eretto o strisciante. I rizoidi sono multicellulari e ramificati. I filidi si configurano elicoidalmente attorno al caulidio e sono sessili.

Il corpo dei muschi è praticamente costituito da tessuto parenchimale. Pori di tipo stomatico possono essere presenti negli strati di tessuto più esterni di alcune strutture.

I filidi sono appiattiti. In genere presenta uno strato di celle, ad eccezione della zona centrale (costa) dove possono presentarne diverse.

Strutture riproduttive

Le strutture sessuali si formano sul corpo vegetativo del gametofito. I muschi possono essere monoici (entrambi i sessi sullo stesso piede) o dioici (i sessi su piedi separati).

L'antheridium costituisce la struttura sessuale maschile. Possono essere di forma sferica o allungata e le cellule interne formano lo sperma (gameti maschili). Lo sperma ha due flagelli e ha bisogno di muoversi nell'acqua.

Le strutture sessuali femminili sono chiamate archegonia. Hanno la forma di una bottiglia con una base allargata e una parte lunga e stretta. All'interno di questi si forma l'oocell (gamete femminile).

sporophyte

Quando la fecondazione dell'uovo avviene nell'archegonio, si forma un embrione. Questo inizia a dividersi e forma il corpo diploide. È costituito da un austorio attaccato al gametofito, la cui funzione è l'assorbimento di acqua e sostanze nutritive.

Poi c'è un peduncolo e la capsula (sporangium) in posizione apicale. Quando è maturo, la capsula produce l'archesporio. Le sue cellule subiscono la meiosi e si formano le spore.

Le spore vengono rilasciate e disperse dal vento. Successivamente germinano per dare origine al corpo vegetativo del gametofito.

Struttura vegetativa dei muschi e loro rapporto con l'acqua

Le briofite sono considerate le prime piante che hanno colonizzato l'ambiente terrestre. Non hanno sviluppato tessuti di supporto o la presenza di cellule lignificate, quindi sono di piccole dimensioni. Hanno però alcune caratteristiche che ne hanno favorito la crescita fuori dall'acqua.

Tessuti protettivi

Una delle caratteristiche principali che ha permesso alle piante di colonizzare l'ambiente terrestre è la presenza di tessuti protettivi.

Le piante terrestri hanno uno strato grasso (cuticola) che copre le cellule esterne del corpo della pianta. Questo è considerato uno degli adattamenti più rilevanti per ottenere l'indipendenza dall'ambiente acquatico.

Nel caso dei muschi è presente una sottile cuticola su almeno una delle facce dei filidi. Tuttavia, la sua struttura consente l'ingresso di acqua in alcune zone.

D'altra parte, la presenza di stomi ha consentito alle piante terrestri di regolare le perdite d'acqua per traspirazione. Gli stomi non sono presenti nel corpo vegetativo del gametofito dei muschi.

Per questo motivo non possono controllare le perdite d'acqua (sono poichiloidrici). Sono molto sensibili ai cambiamenti di umidità nell'ambiente e non sono in grado di trattenere l'acqua all'interno delle celle quando c'è un deficit idrico.

Sono stati osservati stomi nella capsula sporofita di diverse specie. Sono stati associati alla mobilitazione dell'acqua e dei nutrienti verso lo sporofito e non al controllo della perdita d'acqua.

Assorbimento dell'acqua

Nelle piante vascolari, l'assorbimento d'acqua avviene attraverso le radici. Nel caso delle briofite, i rizoidi generalmente non hanno questa funzione, ma piuttosto quella di fissaggio al substrato.

I muschi presentano due diverse strategie per assorbire l'acqua. Secondo la strategia che presentano, sono classificati in:

Specie endoidrico : l'acqua viene prelevata direttamente dal substrato. I rizoidi partecipano all'assorbimento e successivamente l'acqua viene condotta internamente a tutto il corpo della pianta.

Specie esidrica : l'assorbimento d'acqua avviene in tutto il corpo della pianta e viene trasportato per diffusione. Alcune specie possono avere una copertura lanosa (tomento) che favorisce l'assorbimento dell'acqua presente nell'ambiente. Questo gruppo è molto sensibile all'essiccazione.

Le specie endoidriche sono in grado di crescere in ambienti più asciutti rispetto alle specie esidriche.

Conduzione dell'acqua

Nelle piante vascolari l'acqua è condotta dallo xilema. Le cellule conduttrici di questo tessuto sono morte e le pareti sono altamente lignificate. La presenza di xilema li rende altamente efficienti nell'uso dell'acqua. Questa caratteristica ha permesso loro di colonizzare un gran numero di habitat.

Nei muschi non c'è presenza di tessuti lignificati. La conduzione dell'acqua può avvenire in quattro modi diversi. Uno di questi è il movimento da cellula a cellula (il percorso semplicistico). Altri modi sono i seguenti:

Apoplastico : l'acqua si muove attraverso l'apoplasto (pareti e spazi intercellulari). Questo tipo di guida è molto più veloce di quello semplicistico. È più efficiente in quei gruppi che presentano pareti cellulari spesse, grazie alla sua maggiore conduttività idraulica.

Spazi capillari : nei gruppi ectoidrici la mobilizzazione dell'acqua tende ad essere per capillarità. Tra i filidi e il caulidium si formano spazi capillari che facilitano il trasporto dell'acqua. I condotti capillari possono raggiungere lunghezze fino a 100 µm.

Idroidi : nelle specie endoidriche è stata osservata la presenza di un rudimentale sistema di conduzione. Si osservano cellule specializzate nella conduzione dell'acqua chiamate idroidi. Queste cellule sono morte, ma le loro pareti sono sottili e molto permeabili all'acqua. Sono disposte in file una sopra l'altra e posizionate centralmente nel caulidium.

Riproduzione sessuale dipendente dall'acqua

I muschi hanno gameti maschili flagellati (sperma). Quando l'antheridium matura, è necessaria la presenza di acqua perché si apra. Una volta che si verifica la deiscenza, gli spermatozoi rimangono galleggianti nel film d'acqua.

Affinché avvenga la fecondazione è essenziale la presenza di acqua. Lo sperma può rimanere vitale nel mezzo acquoso per circa sei ore e può percorrere distanze fino a 1 cm.

L'arrivo dei gameti maschili agli anteridi è favorito dall'impatto delle gocce d'acqua. Quando schizzano in direzioni diverse, trasportano un gran numero di sperma. Questo è di grande importanza nella riproduzione dei gruppi dioici.

In molti casi, gli antheridia hanno la forma di una tazza, il che facilita la dispersione dello sperma quando si verifica l'impatto dell'acqua. I muschi a portamento strisciante formano strati d'acqua più o meno continui attraverso i quali si muovono i gameti.

Tolleranza del muschio alla disidratazione

Alcuni muschi sono obbligati acquatici. Queste specie non tollerano l'essiccazione. Tuttavia, altre specie sono in grado di crescere in ambienti estremi, con periodi di siccità marcati.

Poiché sono poichiloidrici, possono perdere e guadagnare acqua molto rapidamente. Quando l'ambiente è secco, possono perdere fino al 90% dell'acqua e riprendersi quando l'umidità aumenta.

La specie Tortula ruralis è stata immagazzinata con un contenuto di umidità del 5%. Reidratandosi, è stata in grado di recuperare la sua capacità metabolica. Un altro caso interessante è quello della Grimmia pulvinata. I campioni di erbario di oltre 80 anni si sono dimostrati fattibili.

Questa tolleranza alla disidratazione di molti muschi include strategie che consentono loro di mantenere l'integrità delle membrane cellulari.

Uno dei fattori che contribuisce al mantenimento della struttura cellulare è la presenza di proteine ​​chiamate reidrine. Intervengono nella stabilizzazione e ricostituzione delle membrane danneggiate durante la disidratazione.

In alcune specie, è stato osservato che il vacuolo si divide in molti piccoli vacuoli durante la disidratazione. Man mano che il contenuto di umidità aumenta, si uniscono e formano di nuovo un grande vacuolo.

Le piante tolleranti a lunghi periodi di essiccazione presentano meccanismi antiossidanti, dovuti al fatto che il danno ossidativo aumenta con il tempo della disidratazione.

Riferimenti

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