Weird Science

Skrzyp - roślina z przeszłości

Poniższy arty­kuł został opu­bli­ko­wany pier­wot­nie w cza­so­pi­śmie dla nau­czy­cieli Bio­lo­gia w Szkole (4/2016):

Ilustracja

Ples M., Skrzyp - roślina z prze­szło­ści, Bio­lo­gia w Szkole, 4 (2016), Forum Media Pol­ska Sp. z o.o., str. 56-60

Pale­on­to­lo­gia jest dzie­dziną wie­dzy zaj­mu­jącą się orga­ni­zmami kopal­nymi. Dzięki niej możemy wnio­sko­wać na pod­sta­wie bada­nia ska­mie­nia­ło­ści i innych śla­dów pozo­sta­wio­nych przez orga­ni­zmy żyjące w prze­szło­ści o tym, jak wyglądało życie na Ziemi w minio­nych epo­kach geo­lo­gicz­nych.

Inte­re­su­jące jest, że kiedy mówimy o ska­mie­nia­ło­ściach, to mamy na myśli naj­czę­ściej jedy­nie pozo­sta­ło­ści zwie­rzęce. A prze­cież wśród orga­ni­zmów kopal­nych możemy zna­leźć także bar­dzo inte­re­su­jące grupy roślin. Niek­tóre z nich wymarły całk­o­wi­cie, np. rynio­fity Rhy­nio­phyta, będące praw­do­po­dob­nie pierw­szymi rośli­nami lądo­wymi, wywo­dzące się z nich try­me­ro­fity Tri­me­ro­phyta, późn­iej­sze zoste­ro­fi­lo­fity Zoste­ro­phyl­lo­phyta i wiele innych [1].

Ist­nieją też grupy roślin, które mimo że daw­niej były bar­dzo liczne, to dziś są repre­zen­to­wane przez nie­wielką liczbę gatun­ków. Tak jest w przy­padku skrzy­po­wych Equ­i­se­top­sida - więk­sza część zna­nych gatun­ków nale­żących do tej klasy to rośliny kopalne. Należy tu wymie­nić pra­skrzypy Hye­nia­les, kli­no­li­sty Sphe­no­phyl­la­les, czy kala­mity Cala­mi­ta­les [2]. Te ostat­nie były oka­za­łymi rośli­nami o pokroju drze­wia­stym. Ich wyso­kość docho­dziła do 30m i były ważnym ele­men­tem lasów w kar­bo­nie (około 300mln lat temu).

Wszyst­kie żyjące obec­nie skrzy­powe należą do rodzaju skrzy­pów Equ­i­se­tum obej­mu­jącego jedy­nie 15 gatun­ków [3]. Jako gatu­nek typowy przy­jęto skrzyp bagienny Equ­i­se­tum flu­via­tile. W śro­do­wi­sku natu­ral­nym Pol­ski spot­kać można także innych przed­sta­wi­cieli tego rodzaju, m.in. skrzyp olbrzymi Equ­i­se­tum tel­ma­teia, skrzyp leśny Equ­i­se­tum sylva­ti­cum, skrzyp zimowy Equ­i­se­tum hye­male, skrzyp łąkowy Equ­i­se­tum pra­tense i inne.

Skrzypy z wielu powo­dów są bar­dzo inte­re­su­jącymi rośli­nami. Dla­tego myślę, że zasłu­gują one na to by przyj­rzeć się im bli­żej.

Obser­wa­cje

W niniej­szym arty­kule opi­szę obser­wa­cje, jakie można poczy­nić w odnie­sie­niu do często występu­jącego skrzypu pol­nego Equ­i­se­tum arvense. Oczy­wi­ście nic nie stoi na przesz­ko­dzie, by badać także inne gatunki, ale wybra­łem wła­śnie ten, ponie­waż można go spot­kać w łatwo dostęp­nych miej­scach, takich jak np. wil­gotne łąki, skarpy, nasypy kole­jowe i inne.

Skrzypy wytwa­rzają kłącza, które rosną mniej więcej poziomo na pew­nej głębo­ko­ści pod zie­mią. Z kłączy wyra­stają pio­nowo nadziemne pędy. Pędy pod- i nadziemne są two­rzone przez występu­jące na prze­mian człony dłu­gie (między­węźla) i krót­kie (węzły). Z węzłów kłącza wyra­stają korze­nie, nato­miast z węzłów pędu nadziem­nego liście i roz­ga­łęzie­nia pędu. Budowa pędu skrzypu jest cha­rak­te­ry­styczna: poło­żona w cen­trum luźna tkanka mięki­szowa w miarę wzro­stu ulega dege­ne­ra­cji, co pociąga za sobą pow­sta­nie dużego kanału (Fot.1). Jak widać, wokół niego roz­miesz­czone są też mniej­sze kanały: poło­żone w obrębie kory pier­wot­nej kanały wale­ku­larne, nato­miast w sąsiedz­twie wiązek prze­wo­dzących kanały kary­nalne [4].

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.1 – Prze­krój pędu nadziem­nego skrzypu pol­nego; a – epi­derma, b – miękisz asy­mi­la­cyjny, c – kanał wale­ku­larny, d – kanał kary­nalny, e – wiązka prze­wo­dząca, f – kanał rdze­niowy; skala – 1mm

Spe­cy­ficzne dla tej grupy roślin jest to, że zarówno liście, jak i odga­łęzie­nia są osa­dzone zaw­sze w okółk­ach.

U wielu przed­sta­wi­cieli rodzaju skrzy­pów, m.in. u opi­sy­wa­nego tutaj skrzypu pol­nego, każde kłącze wytwa­rza w ciągu roku dwa rodzaje pędów nadziem­nych: zarod­nio­no­śne i płonne (asy­mi­la­cyjne).

Pędy zarod­nio­no­śne poja­wiają się wio­sną, naj­czę­ściej w okre­sie od marca do maja i osiągają wyso­kość kil­ku­na­stu cen­ty­me­trów. Ich wygląd pozwala natych­miast uwie­rzyć, że skrzypy są pozo­sta­ło­ścią świata roślin minio­nych epok. Łodygi roślin są bez­zie­le­niowe, prak­tycz­nie pozba­wione chlo­ro­filu – korzy­stają z sub­stan­cji odżyw­czych zgro­ma­dzo­nych w kłączu [Fot.2].

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.2 – Pędy zarod­nio­no­śne skrzypu pol­nego

Drobne liście wyra­sta­jące z węzłów są zro­śnięte w kie­li­cho­wate pochwy, cza­sem lekko roz­dęte. Naj­bar­dziej rzu­ca­jącym się w oczy szcze­gółem budowy pędu jest osa­dzony na jego szczy­cie kłos zarod­nio­no­śny nazy­wany ina­czej stro­bi­lem (Fot.3).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.3 – Kłos zarod­nio­no­śny skrzypu pol­nego

Na prze­kroju (Fot.4) można zau­wa­żyć, że kłos zbu­do­wany jest z tar­czo­wa­tych ele­men­tów osa­dzo­nych na trzo­necz­kach. Są to spe­cy­ficz­nie uksz­tałt­o­wane liście zarod­nio­no­śne [5].

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.4 – Prze­krój kłosa zarod­nio­no­śnego skrzypu pol­nego

Przy bliższym przyj­rze­niu się (Fot.5) można zau­wa­żyć, że pod każdym tar­czo­wa­tym liściem znaj­dują się przy­ro­śnięte do niego zarod­nie. Są one oto­czone jed­no­war­stwową osłoną otwie­ra­jącą się podłużną szcze­liną w stronę trzonka liścia zarod­nio­no­śnego. W zarod­niach pow­stają zarod­niki.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.5 – Tar­czo­wate liście zarod­nio­no­śne skrzypu pol­nego; strzałką zazna­czono zarod­nie

Pędy zarod­nio­no­śne skrzypu pol­nego żyją naj­czę­ściej bar­dzo krótko, cza­sem jedy­nie kil­ka­na­ście dni. Obu­mie­rają po doj­rze­niu zarodni i wysy­pa­niu zarod­ni­ków.

Po obu­mar­ciu pędów zarod­nio­no­śnych roz­wi­jają się sil­nie roz­ga­łęzione pędy płonne o wyso­ko­ści do 50cm (Fot.6).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.6 – Pęd płonny skrzypu pol­nego

Pędy płonne są zie­lone. Posia­dają więc chlo­ro­fil i pro­wa­dzą foto­syn­tezę. Głów­nymi orga­nami asy­mi­la­cyj­nymi nie są słabo roz­wi­nięte i nie­wiel­kie liście zro­śnięte w pochwy ota­cza­jące węzły pędu (Fot.7), lecz zie­lona łodyga i pędy boczne.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.7 – Frag­ment pędu nadziem­nego skrzypu; widoczne odga­łęzie­nia boczne i i nie­wiel­kie liście zro­śnięte w pochwę ota­cza­jącą węzeł

Skrzyp gro­ma­dzi skład­niki odżyw­cze w podziem­nym kłączu aż do jesieni, kiedy pęd nadziemny obu­miera.

Niek­tóre skrzypy, np. skrzyp leśny, wytwa­rzają bez­zie­le­niowe pędy zarod­nio­no­śne ze stro­bi­lem, które po wytwo­rze­niu zarod­ni­ków nie obu­mie­rają lecz roz­ga­łęziają się, a jed­no­cze­śnie zaczy­nają pro­du­ko­wać chlo­ro­fil i pro­wa­dzić foto­syn­tezę. Nato­miast skrzyp zimowy wyksz­tałca tylko jeden rodzaj pędów. Są one nie­ro­z­ga­łęzione, zie­lone i wytwa­rzają kłos zarod­nio­no­śny na szczy­cie.

Zarod­niki skrzypu także wyka­zują pewne cie­kawe wła­sno­ści. Są kuli­ste, jed­na­kowe, o śred­nicy około 50μm. Rolą zarod­ni­ków jest rozm­na­ża­nie bez­płc­iowe. Roz­wi­jają się nich game­to­fity męskie (zawie­ra­jące plem­nie) i żeńs­kie (wyksz­tałc­a­jące rod­nie). Prze­d­ro­śla skrzy­pów są więc dwu­pienne. Game­to­fity są nie­wiel­kie, a ich wymiary nie prze­kra­czają kilku mili­me­trów. Do zapłod­nie­nia docho­dzi za pośred­nic­twem wody, po czym roz­wija się spo­ro­fit wyksz­tałc­a­jący opi­sane uprzed­nio pędy płodne i płonne [6].

Pozy­ska­nie mate­riału do doświad­czeń nie jest trudne – wystar­czy zebrać pędy zarod­nio­no­śne skrzypu. Po pod­su­sze­niu i lek­kim potrząśnięciu wysy­puje się z nich duża ilość zarod­ni­ków w postaci sza­ro­zie­lo­nego puszy­stego proszku (Fot.8).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.8 – Wysyp zarod­ni­ków skrzypu pol­nego

Każdy zarod­nik jest wypo­sa­żony w cztery wstęgo­wate wyrostki. Są to tak zwane ela­tery, cza­sem nazy­wane też hap­te­rami (spręży­cami) [7]. Ela­tery wyka­zują bar­dzo wyraźne ruchy higro­sko­powe. W suchym powie­trzu pro­stują się (Fot.9A), nato­miast w wil­got­nym skręcają cia­sno wokół zarod­nika (Fot.9B).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.9 – Zarod­niki skrzypu; A – powie­trze suche (wil­got­ność względna ≈ 55%), ela­tery wypro­sto­wane, B – powie­trze wil­gotne (wil­got­ność względna 75%), ela­tery cia­sno zwi­nięte; skala – 50μm

Zmiany ksz­tałtu ela­ter mogą być tłu­ma­czone ich dwu­war­stwową struk­turą. Wew­nętrzna war­stwa ściany zawiera gęsty układ uło­żo­nych wzdłużnie mikro­fi­bryl celu­lo­zo­wych. W bar­dziej zew­nętrz­nej war­stwie układ mikro­fi­bryl jest znacz­nie luźn­iej­szy [8]. Obie war­stwy rea­gują na obec­ność wody zróżn­i­co­waną zmianą objęto­ści, co pociąga za sobą wygięcie całego ele­mentu.

Taki plan budowy struk­tur wyka­zu­jących ruchy higro­sko­powe jest cha­rak­te­ry­styczny – podobny można spot­kać także u innych roślin. Przy­kła­dem mogą być np. łuski okrywy kwia­to­stanu koca­nek ogro­do­wych Xero­ch­ry­sum brac­te­a­tum, czy łuski szy­szek żeńs­kich świerka Picea [9].

Uważa się, że opi­sana cecha budowy zarod­ni­ków skrzypu jest przy­sto­so­wa­niem do ane­mo­cho­rii (wia­tro­siew­no­ści). Wypro­sto­wane w suchym powie­trzu ela­tery zwięk­szają wydat­nie powierzch­nię zarod­ni­ków, czym uła­twiają ich roz­prze­strze­nia­nie przez wiatr. Dodat­kowo, za ich pomocą zarod­niki mogą się łączyć w więk­sze zespoły prze­no­szone drogą powietrzną na duże odle­gło­ści.

Ruchy higro­sko­powe mogą mieć w tym przy­padku także jesz­cze inną, dosyć zaska­ku­jącą funk­cję. Oka­zuje się, że przy cyklicz­nych zmia­nach wil­got­no­ści powie­trza zarod­niki mogą wyko­ny­wać za pomocą ela­ter ruchy typu kro­czącego! Widać to dosko­nale na na Fot.10. Przy każdej zmia­nie wil­got­no­ści ela­tery wygi­nają się i pro­stują, co skut­kuje zau­wa­żal­nym prze­miesz­cza­niem się zarod­ni­ków (porów­naj Fot.10A i Fot.10B). Ruch ten nie wymaga wydat­ko­wa­nia ener­gii, ale pozwala na poko­ny­wa­nie sto­sun­kowo dużych odle­gło­ści – zarod­nik „a” prze­był drogę 98μm prze­miesz­cza­jąc się na odle­głość 76μm, czyli wie­lo­krot­nie więcej niż wyno­szą jego wymiary. Trzeba jed­nak zazna­czyć, że ruch ten zacho­dzi w przy­pad­ko­wych kie­run­kach. Jest to szcze­gól­nie dobrze widoczne na przy­kła­dzie zarod­nika „b”, który poko­nał drogę 102μm, ale prze­mie­ścił się jedy­nie o około 10μm.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.10 – Prze­miesz­cza­nie się zarod­ni­ków skrzypu po powierzchni; A – poło­że­nie zarod­ni­ków skrzypu, B – poło­że­nie zarod­ni­ków skrzypu po 4 cyklach zmian wil­got­no­ści powie­trza (suche/wil­gotne); a, b – wybrane zarod­niki, białe gwiazdki - poło­że­nia zarod­ni­ków, białe krzywe łamane – tor ruchu w cza­sie kolej­nych cykli zmiany wil­got­no­ści, czer­wone strzałki – prze­miesz­cze­nie; skala – 10μm

To jed­nak nie wszystko – przy szyb­kim spadku wil­got­no­ści zarod­niki mogą nawet wyko­ny­wać skoki o wyso­ko­ści docho­dzącej do 1cm osiąga­jąc przy tym pręd­kość około 1m/s [10]. Dużą rolę gra przy tym ela­stycz­ność odksz­tałc­a­jących się ela­ter.

Jak widać, higro­sko­powe ruchy ela­ter mogą pełnić bar­dzo zna­czącą rolę w roz­prze­strze­nia­niu się zarod­ni­ków opi­sy­wa­nej rośliny. Zau­ważmy, jakie skom­pli­ko­wane i cie­kawe mecha­ni­zmy występują u przed­sta­wi­ciela skrzy­pów – grupy roślin uwa­ża­nej za pry­mi­tywną.

Zna­cze­nie

Skrzypy są uzna­wane za uciążl­iwe chwa­sty. Mogą odra­stać nawet z frag­men­tów kłączy, dla­tego rośliny te są trudne do wyple­nie­nia.

Tkanki skrzypu zawie­rają duże ilo­ści krze­mionki SiO2, sapo­niny, alka­lo­idy (np. niko­tynę) oraz fla­wo­no­idy. Nie­wiel­kie bulwy wytwa­rzane przez kłącza wyka­zują dużą zawar­tość skrobi [11].

Skrzyp polny w więk­szych ilo­ściach może być tru­jący dla zwie­rząt (np. gospo­dar­skich), ale ma też pewne zna­cze­nie jako roślina lecz­ni­cza. Ma dzia­ła­nie moczo­pędne – jest wyko­rzy­sty­wany w pro­fi­lak­tyce kamicy ner­ko­wej, a także przy dole­gli­wo­ściach układu moczo­wego. Uważa się, że skrzyp może być pomocny przy pow­strzy­my­wa­niu krwa­wień. Wyka­zuje też dobry wpływ na stan naczyń krwio­no­śnych, błon ślu­zo­wych, tkanki łącz­nej, kości, paznokci i wło­sów [12].

Dzięki dużej zawar­to­ści krze­mionki, a co za tym idzie dobrych wła­ści­wo­ściach ścier­nych, skrzyp był daw­niej dosyć pow­szech­nie wyko­rzy­sty­wany do czysz­cze­nia i pole­ro­wa­nia naczyń meta­lo­wych oraz broni.

Lite­ra­tura:

Auto­rem foto­gra­fii jest Marek Ples.

W powyższym tek­ście doko­nano nie­wiel­kich zmian edy­tor­skich w sto­sunku do wer­sji opu­bli­ko­wa­nej w  cza­so­pi­śmie, w celu uzu­pełn­ie­nia i lep­szego przy­sto­so­wa­nia do pre­zen­ta­cji na stro­nie inter­ne­to­wej.

Marek Ples

Aa