Sphagnum

редактировать

Sphagnum
Sphagnum.flexuosum.jpg
Sphagnum flexuosum
Научная классификация e
Домен:Eukaryota
Царство:Plantae
Подразделение:Bryophyta
Класс:Sphagnopsida
Отряд:Sphagnales
Семейство:Sphagnaceae
Род:Sphagnum. L.
Вид

Список видов Sphagnum

Синонимы

Isocladus Lindb.

Sphagnum - это род из примерно 380 принятых видов из мхи, широко известные как «торфяной мох », хотя они отличаются, поскольку торфяной мох имеет более кислый уровень pH. Накопления сфагнума могут накапливать воду, поскольку как живые, так и мертвые растения могут удерживать большое количество воды внутри своих клеток; в зависимости от вида растения могут содержать в 16–26 раз больше воды, чем их сухой вес. Пустые ячейки помогают удерживать воду в более сухих условиях.

Следовательно, по мере роста сфагнового мха он может медленно распространяться в более сухие условия, образуя более крупные болота, как верховые болота, так и покровные болота. Таким образом, сфагнум может влиять на состав таких местообитаний, при этом некоторые описывают сфагнум как «манипуляторов среды обитания». Эти скопления торфа затем служат средой обитания для большого количества растений торфяников, включая осоки и вересковые кустарники, а также орхидеи и плотоядные растения.

Sphagnum и образовавшийся из него торф не разлагается быстро из-за фенольных соединений, встроенных в клеточные стенки мха. Кроме того, болота, как и все водно-болотные угодья, создают анаэробные почвенные условия, которые вызывают более медленное анаэробное разложение, чем аэробное микробное действие. Торфяной мох также может подкислять окружающую среду, поглощая катионы, такие как кальций и магний, и высвобождая ионы водорода.

При правильных условиях торф может накапливаться на глубине до многих метров. Различные виды сфагнума имеют разные пределы устойчивости к затоплению и pH, поэтому на любом торфянике может быть несколько разных видов сфагнума.

Отдельные растения торфяного мха состоят из главного стебля с плотно расположенными группами ветвей пучки обычно состоят из двух-трех раскидистых ветвей и двух-четырех свисающих ветвей. На верхушке растения, или capitulum, есть компактные скопления молодых ветвей. Вдоль стебля разбросаны листья различной формы, называемые стеблевыми листьями; форма варьируется в зависимости от вида. Листья состоят из двух видов клеток: маленьких зеленых живых клеток (хлорофиллозных клеток) и больших прозрачных структурных мертвых клеток (гиалиновых клеток). Последние обладают большой водоудерживающей способностью.

Содержание

  • 1 Структура сфагнума
  • 2 Клеточная структура
  • 3 Жизненный цикл
  • 4 Таксономия и филогения
  • 5 Географическое распространение
  • 6 Распространение спор
  • 7 Использование
  • 8 Сохранение
    • 8.1 Чили
    • 8.2 Европа
    • 8.3 Новая Зеландия
  • 9 Ссылки
  • 10 Внешние ссылки

Структура сфагнума

У сфагнума отчетливая структура, адаптированная к водной среде обитания, в которой они живут дюйм. Вода поддерживает растения сфагнума, делая ненужными другие укрепляющие конструкции. Верхушка растения называется розеткой из листьев, которая собирает большую часть энергии растения посредством фотосинтеза. Основное тело состоит из стебля и ветвей, причем листья также выступают как из стебля, так и из ветвей. Самые нижние части растения мертвы и разлагаются под землей.

Клеточная структура

Клетки сфагнума

Сфагнум имеет характерную клеточную структуру. У мхов нет сосудистой системы для перемещения воды и питательных веществ по растению. Таким образом, ткани тонкие и обычно имеют толщину в одну клетку, что позволяет им легко диффундировать. У сфагновых мхов есть два различных типа клеток. Есть нормальные фотосинтезирующие клетки с хлорофиллом. Кроме того, существуют более крупные клетки Aline или реторты. Это бочкообразные. У них есть поры, и они впитывают воду, как губка. Эти уникальные клетки означают, что сфагнум может поддерживать воду в среде обитания, выпуская воду, чтобы поддерживать заболачивание болота. Уокер (2019) описывает Sphagnum, таким образом, как «манипуляторов среды обитания».

Жизненный цикл

Сфагнум, как и все другие наземные растения, имеет смену поколений ; как и другие мохообразные, генерация гаплоидных гаметофитов является доминирующей и устойчивой. В отличие от других мхов, долгоживущие гаметофиты не полагаются на ризоиды для поглощения воды.

Виды сфагнумов могут быть однополыми (мужские или женские, двудомные) или двуполыми (мужские и женские гаметы, полученные из одного растения. ; однодомное ); В Северной Америке 80% видов Sphagnum однополые.

Гаметофиты имеют существенное бесполое размножение за счет фрагментации, производя большую часть живого материала на сфагновых торфяниках.

Плавание сперматозоиды оплодотворяют яйца, содержащиеся в архегониях, которые остаются прикрепленными к женскому гаметофиту. спорофит относительно недолговечен и почти полностью состоит из блестящей зеленой сферической капсулы со спорами, которая становится черной от спор. Спорофиты выращиваются на стеблях для облегчения распространения спор, но, в отличие от других мхов, стебли сфагнума производятся материнским гаметофитом. Тетраэдрические гаплоидные споры образуются в спорофите посредством мейоза, которые затем рассеиваются, когда капсула взрывным образом разряжает свой колпачок, называемый operculum, и выпускает споры на некоторое расстояние. Споры прорастают с образованием мельчайших протонем, которые начинаются как волокна, могут стать таллоидом и могут давать несколько ризоидов. Вскоре после этого у протонемы развиваются почки, и они дифференцируются в характерный прямостоячий листовой разветвленный гаметофит с хлорофиллозными клетками и гиалиновыми клетками. На этой стадии преобладает среда, в которой растет сфагнум, уничтожая и закапывая протонему и, в конечном итоге, образуя слои мертвого мха, называемого торфом.

Ковры живого сфагнума могут быть поражены различными грибами, и один гриб, который также является грибом, Sphagnurus paluster, производит заметных мертвых патчи. Когда этот гриб и другие агарики атакуют протонему, Sphagnum вырабатывает нефотосинтетические геммы, которые могут пережить грибковую атаку, и через несколько месяцев прорастают с образованием новой протонемы и листовые гаметофиты. Неизвестно, может ли листовая стадия производить такие геммы.

Таксономия и филогения

Торфяной мох можно отличить от других видов мхов по его уникальным группам ветвей. Цвет растения и стебля, форма ветвей и стеблевых листьев, а также форма зеленых клеток - все это характеристики, используемые для определения вида торфяного мха. Сфагнум систематика была очень спорными с начала 1900-х годов; для идентификации большинства видов требуется микроскопическое вскрытие. В полевых условиях большинство видов сфагнумов можно отнести к одной из четырех основных частей этого рода - классификация и описания соответствуют Андрусу 2007 (Флора Северная Америка):

Красный сфагнум крупным планом
  • Секта сфагнумов. Растения Acutifolia обычно образуют кочки над уровнем воды, обычно окрашенные в оранжевый или красный цвет. Примеры: Sphagnum fuscum и Sphagnum warnstorfii.
  • Sphagnum sect. Cuspidata обычно растут в дуплах, на лужайках или в воде, они зеленые. Примеры: Sphagnum cuspidatum и Sphagnum flexuosum.
  • Sphagnum sect. Растения сфагнума имеют самые большие гаметофиты среди секций, образующие большие кочки, их листья образуют чашеобразные (каплевидные) вершины и зеленые, за исключением Sphagnum magellanicum Пример: Sphagnum austinii.
  • Sphagnum sect. Растения Subsecunda различаются по цвету от зеленого до желтого и оранжевого (но никогда не красного) и встречаются в дуплах, на лужайках или в воде. Виды всегда с однополыми гаметофитами. Примеры: Sphagnum lescurii и Sphagnum pylaesii.

Взаимная монофилия этих и двух других второстепенных участков (Rigida и Squarrosa) была выяснена с помощью молекулярной филогенетики. Все виды, кроме двух, обычно идентифицируемых как Sphagnum, обитают в одной кладе; два других вида недавно были разделены на новые семейства в пределах Sphagnales, что отражает родственные связи с тасманским эндемиком Ambuchanania и большое филогенетическое расстояние до остальной части сфагнума. Внутри основной клады сфагнумов филогенетическое расстояние относительно невелико, и методы молекулярного датирования предполагают, что почти все современные виды сфагнумов произошли от излучения, которое произошло всего 14 миллионов лет назад.

Географическое распространение

Сфагнум с северным кувшином растения (Sarracenia purpurea ) в Brown's Lake Bog, Огайо

Сфагновые мхи встречаются в основном в северном полушарии в торфяных болотах, хвойных лесах, и влажные тундровые участки. Самые северные их популяции расположены на архипелаге Шпицберген, Арктика Норвегия, на 81 ° северной широты

В Южном полушарии, самый большой торф области находятся на юге Чили и Аргентины, части обширной Магеллановой вересковой пустоши (около 44 000 квадратных километров). Торфяники также встречаются в Новой Зеландии и Тасмании. Однако в Южном полушарии торфяные ландшафты могут содержать много видов мхов, кроме сфагнума. Сообщается также о видах Sphagnum из «капающих камней» в горных субтропических районах Бразилии.

Распространение спор

Как и многие другие мхи, виды Sphagnum распространяют споры через ветер. Верхушки капсул со спорами находятся всего на 1 см над землей и там, где ветер слабый. По мере высыхания сферической капсулы споры operculum вытесняется, а за ней следует облако спор. Точный механизм традиционно относят к методу «выталкивающего пистолета», использующего сжатый в капсуле воздух с максимальной скоростью 3,6 метра в секунду, но недавно были предложены альтернативные механизмы. Высокоскоростная фотография показала, что вихревые кольца образуются во время разряда, что позволяет спорам достигать высоты от 10 до 20 см, большей, чем можно было бы ожидать с помощью одной только баллистики. Ускорение спор составляет примерно 36000 G. Споры чрезвычайно важны для создания новых популяций в нарушенных местообитаниях и на островах.

Использует

Поправку на почву из торфяного мха, сделанную из частично разложившегося сушеного мха сфагнума

Разложившийся высушенный мох сфагнум получил название из торфа или торфяного мха. Он используется в качестве кондиционера почвы, который увеличивает способность почвы удерживать воду и питательные вещества за счет увеличения капиллярных сил и катионообменной способности - применения, которые особенно полезны в садоводство. Это часто необходимо при работе с очень песчаной почвой или растениями, которым для роста требуется повышенное или постоянное содержание влаги. Иногда проводят различие между сфагновым мхом, живым мхом, растущим на торфяном болоте, и «сфагновым торфом» (использование в Северной Америке) или «сфагновым торфом» (использование в Великобритании), причем последний представляет собой медленно разлагающееся вещество под ним.

Высушенный мох сфагнум используется в северных арктических регионах в качестве изоляционного материала.

Анаэробные кислые сфагновые болота имеют низкую скорость разложения и, следовательно, сохраняют фрагменты растений и пыльцу, что позволяет реконструировать окружающую среду прошлого. Они даже сохраняют человеческие тела на протяжении тысячелетий; Примерами этих сохранившихся образцов являются Человек Толлунд, Женщина Харальдскур, Человек Клоникавана и Человек Линдоу. Такие болота могут также сохранять человеческие волосы и одежду, одним из наиболее примечательных примеров является Egtved Girl, Дания. Однако из-за кислотности торфа кости скорее растворяются, чем сохраняются. Эти болота также использовались для хранения пищи. Были обнаружены контейнеры с маслом или салом возрастом до 2000 лет.

Повязки на раны из мха сфагнума, производимые в Университете Торонто c. 1914

Мох сфагнум веками использовался в качестве повязки для ран, в том числе во время Первой мировой войны. Поскольку он абсорбирующий и чрезвычайно кислый, он подавляет рост бактерий и грибов, поэтому его используют для транспортировки семян и живых растений..

Торфяной мох используется для утилизации осветленных жидких отходов (сточных вод) из септиков в местах, где отсутствуют надлежащие условия для обычных средств утилизации. Он также используется в качестве экологически чистой альтернативы хлору в очистке бассейнов. Мох подавляет рост микробов и снижает потребность в хлоре в плавательных бассейнах.

Conservation

Mer Bleue Conservation Area, большое охраняемое болото сфагнум недалеко от Оттавы, Онтарио, Канада

Некоторые из крупнейших в мире водно-болотных угодий представляют собой болота с преобладанием сфагнума, включая Западно-Сибирскую низменность, низменность Гудзонова залива и долину реки Маккензи. Эти районы являются средой обитания для обычных и редких видов. Они также накапливают большое количество углерода, что помогает снизить глобальное потепление.

США получают до 80% сфагнового торфяного мха из Канады. В Канаде ежегодно собираемая масса торфяного болота составляет примерно 1/60 от массы, которая накапливается. Около 0,02% из 1,1 миллиона км (422 000 квадратных миль) канадского торфяного болота используется для добычи торфяного мха. Предпринимаются определенные усилия по восстановлению торфяных болот после добычи торфа, и существуют споры о том, можно ли восстановить торфяные болота до состояния, в котором они были до добычи, и сколько времени займет этот процесс. «Североамериканский совет по сохранению водно-болотных угодий оценивает, что вырубленные торфяники могут быть восстановлены до« экологически сбалансированных систем »в течение 5-20 лет после уборки торфа». Некоторые ученые, занимающиеся водно-болотными угодьями, утверждают, что «управляемое болото мало похоже на естественное. Как и лесные фермы, эти торфяники имеют тенденцию к монокультуре, лишенной биоразнообразия неубранных болот».

PittMoss, альтернатива торфяному мху, изготовленная из переработанная газета стала устойчивым заменителем в среде выращивания. Койр также рекламировался как экологически безопасная альтернатива торфяному мху в среде выращивания. Другая альтернатива торфяному мху производится в Калифорнии из волокна красного дерева, собранного экологически рационально. Полиуретановые материалы с полуоткрытыми ячейками, доступные в виде хлопьев и листов, также находят применение в качестве заменителя сфагнума при типичном использовании в субстратах для зеленых стен и садов на крыше.

Чили

В 2010-х годах торф Sphagnum в Чили начали собирать в больших количествах для экспорта в такие страны, как Япония, Южная Корея, Тайвань и США. Учитывая свойство сфагнумов поглощать избыток воды и высвобождать ее во время сбора сфагнума в засушливые месяцы, это означает, что чрезмерная эксплуатация может угрожать водоснабжению во фьордах и каналах Чили. Добыча сфагнума в Чили регулируется законом со 2 августа 2018 года. С 2018 года чилийский закон разрешает извлекать сфагнум только вручную, используя только вилы или аналогичные инструменты в качестве вспомогательного средства. В данной области (многоугольнике) необходимо оставить неубранными не менее 30% покрытия сфагнумом. Собранные волокна сфагнума не должны превышать 15 см в длину, а оставшиеся после сбора урожая волокна сфагнума никогда не могут иметь длину менее 5 см над уровнем грунтовых вод. В регионах Лос-Риос (40 ° ю.ш.) и Лос-Лагос (41–43 ° ю.ш.) на одних и тех же участках можно собирать урожай через 12 лет, а южнее в Айсен (44–48 ° ю.ш.) и Магаллан (49–56 ° ю.ш.) должно пройти 85 лет, прежде чем на той же площади снова будет убран урожай.

Не говоря уже о уборке урожая, болота, где Росту сфагнума также угрожает развитие ветряных электростанций в прохладных влажных районах, таких как Кордильера-дель-Пьючен, где ветряная ферма Сан-Педро была построена в 2010-е гг. Обустройство каждой ветряной турбины обычно подразумевает удаление растительности и изменение почвы, в том числе местную гидрологию.

Европа

Европа имеет долгую историю эксплуатации торфяников. В Нидерландах, например, когда-то были большие площади торфяников, как болот, так и болот. Между 100 г. н.э. и по настоящее время они были осушены и превращены в сельскохозяйственные угодья. На Английских просторах есть небольшие озера, которые возникли как торфяные копи. Более 90% болот в Англии были повреждены или разрушены. Небольшая часть болот была сохранена за счет выкупа государством долей по добыче торфа. Однако в более длительных временных масштабах в некоторых частях Англии, Ирландии, Шотландии и Уэльса наблюдалось расширение болот, в частности, сплошных болот, в ответ на вырубку лесов и заброшенность сельскохозяйственных земель.

Новая Зеландия

Новый Зеландия, как и другие части мира, потеряла большие площади торфяников ; по последним оценкам, потеря водно-болотных угодий в Новой Зеландии составляет 90% за 150 лет. В некоторых случаях во время сбора сфагнума лучше заботиться о том, чтобы оставалось достаточно мха, чтобы он мог отрасти. Предлагается 8-летний цикл, но на некоторых участках требуется более длительный цикл от 11 до 32 лет для полного восстановления биомассы, в зависимости от факторов, в том числе от того, проведен ли повторный посев, интенсивности света и уровня грунтовых вод. Это «сельское хозяйство» основано на программе устойчивого управления, одобренной Департаментом охраны природы Новой Зеландии; он обеспечивает восстановление мха, защищая при этом дикую природу и окружающую среду. Большая часть сбора урожая на болотах Новой Зеландии производится только с использованием вил, без использования тяжелой техники. Во время транспортировки обычно используются вертолеты для перевозки только что собранного мха с болота на ближайшую дорогу.

.

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-09 02:34:10
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте