Paprocie wodne
Wprowadzenie Przeczytaj
Grafika interaktywna Sprawdź się
Dla nauczyciela
Paprocie to rośliny, które dominowały w połowie ery paleozoicznej. Do czasów obecnych przetrwało tylko ok. 12500 gatunków, z czego ok. 50 występuje w Polsce. Rośliny te preferują wilgotne, cieniste siedliska, dlatego najczęściej spotykamy je w lasach i na terenach
podmokłych. Czy wiesz, że istnieją gatunki paproci, które wtórnie przystosowały się do środowiska wodnego?
Twoje cele
Poznasz gatunki paproci wodnych.
Przedstawisz cechy charakterystyczne omawianych paproci wodnych.
Omówisz rozmnażanie salwinii pływającej.
Azolla cristata to słodkowodna paproć wodna o różowym kolorze w ostrym świetle i zimą.
Źródło: Groume, Flickr, licencja: CC BY-SA 2.0.
Paprocie wodne
Przeczytaj
W trakcie ewolucji roślin, po zasiedleniu przez nie środowiska lądowego, niektóre gatunki wtórnie przystosowały się do życia w wodzie.
Wśród nich wyróżniamy kilka gatunków paproci, między innymi: salwinię pływającą (Salvinia natans), marsylię czterolistną (Marsilea quadrifolia) i gałuszkę kulecznicę (Pilularia
globulifera).
Salwinia pływająca
Salwinia pływająca spotykana jest w Polsce, jest jednak gatunkiem narażonym na wymarcie, w związku z czym objęto ją ścisłą ochroną gatunkową i ujęto w Polskiej Czerwonej Księdze.
Morfologia tej rośliny jest dość prosta: jest zbudowana z łodygi o długości ok. 10 cm
i wyrastających okółkowo trzech liści. Dwa z nich są zielone, okrągłe lub jajowate, ułożone na powierzchni wody. Z wierzchu pokryte są szczecinkami, utrzymującymi powietrze przy powierzchni liścia, co zapobiega ich tonięciu. W liściach tych prowadzony jest proces fotosyntezy. Natomiast trzeci liść umieszczony jest pod wodą i podzielony na włosowate odcinki – jest to tzw. liść korzeniokształtny. W jego rozgałęzieniach znajdują się zarodnie zebrane w sporokarpia (ok. 3–8). Ponadto odpowiada za pobieranie wody z solami
mineralnymi.
Salwinia pływająca na rzece Wołdze w Rosji.
Źródło: Le.Loup.Gris, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.
Salwinia swobodnie unosi się w toni wodnej. W związku z tym pozbawiona jest korzeni, których funkcję przejął liść podwodny. Zarodnie, zlokalizowane w obrębie sporokarpiów, wytwarzają dwa rodzaje zarodników: makro- i mikrospory. Dojrzałe sporokarpia opadają na dno zbiornika jesienią, a na wiosnę wypływają na powierzchnię. Wówczas zachodzi rozwój zarodników, który przebiega cały czas wewnątrz zarodni. Rosnące przedrośle męskie przebija ścianę zarodni. Znacznie większe przedrośla żeńskie rozsadzają ściany zarodnika i ścianki zarodni. Następnie na szczytach przedrośli powstają gamety. Po zapłodnieniu powstaje zarodek, z którego wyrasta nowa roślina.
Odwrócona salwinia pływająca – widoczne kuliste sporokarpia.
Źródło: Kenraiz, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 1.0.
W Polsce salwinię spotyka się głównie na Górnym i Dolnym Śląsku, na Pogórzu Cieszyńskim i Wielickim. Preferuje wody stojące, starorzecza i stawy.
Marsylia czterolistna
Na terenie Śląska można było spotkać kiedyś drugi gatunek paproci wodnej, czyli marsylię czterolistną. W połowie XX w. uznano, że gatunek ten wyginął. Udało się jednak znaleźć naturalne siedlisko w jeziorze Goczałkowickim, skąd pobrano materiał do jej namnożenia, a następnie wprowadzono do zbiorników wodnych w rejonie Puław. W Polskiej Czerwonej Księdze opisana jest jako gatunek, który wyginął w naturalnych siedliskach na terenie Polski.
Okaz marsylii czterolistnej w Rumunii.
Źródło: Frank Vassen, flickr.com, licencja: CC BY 2.0.
W budowie marsylii czterolistnej wyróżniamy cienkie kłącze, z którego wyrastają małe listki podzielone na 4 blaszki (przypominające czterolistną koniczynkę). Kłącza mają długość ok.
50 cm, a w ich węzłach wyrastają korzenie przybyszowe, przyczepiające roślinę do dna.
Liście umieszczone są na cienkich, długich ogonkach i często pływają po powierzchni wody lub wystają nad jej powierzchnię. Młode liście znajdują się pod wodą i są ślimakowato
zwinięte. Jest to paproć różnozarodnikowa, produkująca makro- i mikrospory. Są one niezwykle wytrzymałe i mogą pozostać w stanie uśpienia nawet przez kilkadziesiąt lat!
Marsylia jest rośliną o bardzo dużych wymaganiach środowiskowych, stąd też problem z jej utrzymaniem w naturalnym środowisku. Ponadto jest wrażliwa na konkurencję innych roślin, występujących w tym samym siedlisku. Preferuje starorzecza i zbiorniki wodne z gliniastym podłożem zawierającym niewielką ilość materii organicznej, zasobnym natomiast w składniki mineralne, o odczynie kwaśnym lub obojętnym.
Gałuszka kulecznica
Gałuszka kulecznica również znajduje się w Polskiej Czerwonej Księdze jako gatunek krytycznie zagrożony na terenie Polski. Klasyfikowana jest jako paproć wodna, ale może również porastać brzegi zbiorników wodnych. Roślina wytwarza dwa rodzaje kłączy.
Pierwsze – kolonizujące – cechuje się bardzo długimi międzywęźlami, drugie z kolei ma mały przyrost oraz krótkie międzywęźla. Z węzłów wyrastają pojedynczo wydłużone liście, przypominające szczypiorek. Wykazują one zróżnicowanie w zależności od zajmowanego siedliska – pod wodą są długie i wiotkie, natomiast te wyrastające z kłączy przybrzeżnych, niezanurzone w wodzie są sztywne i krótkie. U ich nasady powstają kuliste sporokarpia, produkujące makro- i mikrospory, z których kiełkują przedrośla wytwarzające gamety.
Gałuszka kulecznica w stawie w Anglii.
Źródło: Len Worthington, flickr.com, licencja: CC BY-SA 2.0.
Gałuszka występuje w zbiornikach wodnych o zmiennym poziomie wody. Kiedyś spotykano ją również na torfowiskach i podmokłych terenach, obecnie jednak nie występuje na tego
typu terenach w Polsce. Jej naturalne siedliska znajdują się na Śląsku i Pomorzu oraz Ziemi Lubuskiej.
Ciekawostka
W Polsce można spotkać jeszcze jeden gatunek wodnej paproci – azollę paprotkowatą (Azolla filiculoides). Jest to jednak gatunek inwazyjny, przeniesiony z Ameryki do Europy.
To drobna paproć, biernie unosząca się na powierzchni wody. Ma cienką łodygę, z której wyrastają korzenie przybyszowe oraz dwa rzędy dachówkowato zachodzących na siebie liści. Jej masowy rozwój, bardzo krótki czas podwajania biomasy oraz mrozoodporność powodują zarastanie powierzchni zbiorników wodnych, co blokuje dopływ światła oraz tlenu i stanowi poważne zagrożenie dla flory i fauny tych zbiorników.
Azolla paprotkowata bardzo szybko zarasta całą powierzchnię zbiornika.
Źródło: Harry Rose, flickr.com, licencja: CC BY 2.0.
Słownik
Polska Czerwona Księga
wykaz zagrożonych gatunków na terenie Polski wraz z dokładnym opisem ich siedlisk i mapami rozmieszczenia
siedlisko
fragment biosfery, w którym osobnik lub grupa organizmów może przebywać stale lub tymczasowo
sporokarpia (sporokarpium)
kuliste lub owalne struktury występujące u paproci wodnych, zawierające w swym wnętrzu zarodnie produkujące makro- i mikrospory
Grafika interaktywna
Salwinia pływająca ( Salvinia natans )
Salwinia pływająca (Salvinia natans).
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o. na podstawie: Szweykowska A., Szweykowski J., Botanika t.2 Systematyka, Warszawa, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2003, licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 1
Na podstawie grafiki interaktywnej omów przystosowania salwinii pływającej (Salvinia natans) do życia w środowisku wodnym.
Polecenie 2
Wyjaśnij, jaką funkcję pełnią sporokarpia w cyklu rozwojowym salwinii pływającej (Salvinia natans).
Sprawdź się
Pokaż ćwiczenia: 輸 醙難
Ćwiczenie 1
Zaznacz prawidłową odpowiedź.
Sporokarpium to...
pojedynczy, wydłużony liść przypominający szczypiorek.
pierwsze stadium rozwoju gametofitu u paprotników.
diploidalne pokolenie u roślin z regularną przemianą pokoleń.
kulista lub owalna struktura, występująca u paproci wodnych, zawierająca w swym wnętrzu zarodnie produkujące makro- i mikrospory.
Ćwiczenie 2
Odpowiedz na pytanie:
Które z gatunków paproci wodnych są opisane jako zagrożone wyginięciem w Polskiej Czerwonej Księdze?
marsylia czterolistna
azolla paprotkowata
salwinia pływająca
gałuszka kulecznica
輸
輸
Ćwiczenie 3
Dopasuj opisy do liści salwinii pływającej.
jeden z trzech liści wyrastających okółkowo z łodygi, podzielony na włosowate odcinki, w jego rozgałęzieniach znajdują się zarodnie zebrane w sporokarpia (ok. 3–8), dwa z trzech liści
wyrastających okółkowo z łodygi, pokryty szczecinkami, utrzymującymi powietrze przy liściu, co zapobiega tonięciu, w nim odbywa się proces fotosyntezy, tzw. liść korzeniokształtny, odpowiada za pobieranie wody i soli mineralnych
liść podwodny
liść ułożony na powierzchni wody
輸
Ćwiczenie 4
Zdecyduj, czy podane stwierdzenia dotyczące marsylii czterolistnej są prawdziwe czy fałszywe.
Prawda Fałsz
Marsylia czterolistna ma cienkie kłącze, z którego
wyrastają małe listki podzielone na 3 blaszki.
□ □
Jest przyczepiona do dna korzeniami
przybyszowymi, wyrastającymi z węzłów
kłączy.
□ □
Młode liście wystają ponad powierzchnię wody.
□ □
Jest rośliną o bardzo dużych wymaganiach środowiskowych, stąd też problem z jej utrzymaniem w naturalnym środowisku.
□ □
Preferuje środowiska o wysokiej zawartości materii organicznej
i niskim stężeniu składników mineralnych.
□ □
醙
Tekst do zadań 7 i 8
Łodygi helofitów, takich jak turzyce, są puste w środku, dzięki czemu tlen może migrować w dół do korzeni. Z kolei hydrofity mogą posiadać przestrzenie powietrzne w łodygach, co pozwala także na wynoszenie się liści na powierzchnię. Ogonki liściowe bywają niekiedy bardzo długie, a liście duże. Można to zaobserwować u marsylii czterolistnej (Marsilea quadrifolia), która przypomina koniczynę, ale należy do paproci różnozarodnikowych. Jej formy emersyjne (nadwodne) i rosnące w płytkiej wodzie mają ogonki o długości 5–15 cm, a blaszki liściowe tworzą wielopoziomowy układ. W głębokiej wodzie długość ogonków liściowych może sięgać nawet 140 cm, a więc należałoby je nazwać ogonami, choć nie jest to termin botaniczny. Także blaszki liściowe mogą być znacznie (nawet trzykrotnie) większe niż u roślin emersyjnych (Wołk 2009). Duże, pływające po powierzchni wody liście są odpowiednie do prowadzenia wydajnej fotosyntezy, zwłaszcza że chlorofil gromadzony jest w górnej części liścia, gdzie docierają promienie słoneczne. Zmieniają się nawet funkcje
Ćwiczenie 5
Uzupełnij tekst dotyczący budowy gałuszki kulecznicy.
3, długimi, przedrośla, krótkimi, sztywne i krótkie, długie i wiotkie, 2, wydłużone, sporokarpia, skrócone
Gałuszka kulecznica wytwarza ... rodzaje kłączy. Kłącze kolonizujące cechuje się bardzo ... międzywęźlami. Z węzłów wyrastają pojedynczo ... liście, przypominające szczypiorek. Wykazują one zróżnicowanie w zależności od zajmowanego siedliska – pod wodą są ..., natomiast te wyrastające z kłączy przybrzeżnych, niezanurzone w wodzie są ... U ich nasady powstają kuliste ..., produkujące makro- i mikrospory, z których kiełkują ... wytwarzające gamety.
Ćwiczenie 6
Przyporządkuj gatunek paproci wodnej do zbiorników, w jakich występuje.
gałuszka kulecznica starorzecza i zbiorniki wodne z gliniastym podłożem salwinia pływająca wody stojące, starorzecza i stawy
marsylia czterolistna zbiorniki wodne o zmiennym poziomie wody
醙
醙
korzeni; zamiast pobierać wodę przez włośniki, działają tylko jako kotwica. Aby jednak funkcjonować, muszą prowadzić oddychanie, dlatego wykształca się w nich miękisz powietrzny (aerenchyma), czyli system kanałów wentylacyjnych, którymi gazy mogą się swobodnie przemieszczać (Hejnowicz 2002).
Źródło: Renata Bączek‐Kwinta, Korzenie‐szczotki, liście na baczność, echolokacja — jak szczegóły budowy zewnętrznej pozwalają roślinom na dostosowanie się do środowiska, Kosmos, Tom 64, 2015, numer 3, str. 485‐499.
Ćwiczenie 7
Na podstawie tekstu opisz przystosowania liści marsylii czterolistnej do życia w środowisku wodnym.
Ćwiczenie 8
Na podstawie tekstu i własnej wiedzy wymień funkcje korzeni marsylii czterolistnej oraz odrębności w ich morfologii umożliwiające życie w środowisku wodnym.
難
難
Dla nauczyciela
Autor: Anna Juwan Przedmiot: Biologia Temat: Paprocie wodne
Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie rozszerzonym Podstawa programowa:
Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe IX. Różnorodność roślin.
2. Rośliny lądowe i wtórnie wodne. Uczeń:
2) przedstawia na przykładzie rodzimych gatunków cechy charakterystyczne mchów,
widłakowych, skrzypowych, paprociowych i nasiennych oraz na podstawie tych cech identyfikuje organizm jako przedstawiciela jednej z tych grup;
Kształtowane kompetencje kluczowe:
kompetencje cyfrowe;
kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się;
kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii.
Cele operacyjne ( językiem ucznia):
Poznasz gatunki paproci wodnych.
Przedstawisz cechy charakterystyczne omawianych paproci wodnych.
Omówisz rozmnażanie salwinii pływającej.
Strategie nauczania:
konstruktywizm;
konektywizm.
Metody i techniki nauczania:
z użyciem komputera;
ćwiczenia interaktywne;
rybi szkielet;
gra dydaktyczna;
rozmowa kierowana.
Formy pracy:
praca indywidualna;
praca w parach;
praca w grupach;
praca całego zespołu klasowego.
Środki dydaktyczne:
komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do internetu;
zasoby multimedialne zawarte w e‐materiale;
tablica interaktywna/tablica, pisak/kreda;
paski papieru (grube i cienkie ości do rybiego szkieletu) i flamastry.
Przebieg lekcji Faza wstępna:
1. Nauczyciel wyświetla na tablicy temat lekcji oraz cele zajęć, omawiając lub ustalając razem z uczniami kryteria sukcesu.
2. Odwołanie do wcześniejszej wiedzy. Nauczyciel, odwołując się do wiedzy uczniów zdobytej na wcześniejszych zajęciach, zadaje pytania:
– Kiedy nastąpiło wyjście roślin na ląd?
– Jaka grupa roślin należy do pierwszych organowców?
– Czy wszystkie paprotniki żyją na lądzie?
Faza realizacyjna:
1. Praca z tekstem. Uczniowie indywidualnie zapoznają się z treścią w sekcji „Przeczytaj”
i zapisują na kartkach trzy pytania do tekstu. Wybrana osoba zbiera pytania do urny.
Uczniowie dzielą się na 5‐osobowe grupy, losują pytania z puli i przygotowują
odpowiedzi. Zespół, który jest gotowy, zgłasza się i przedstawia rezultaty swojej pracy.
Pozostali uczniowie wraz z nauczycielem weryfikują poprawność odpowiedzi.
2. Rybi szkielet. Nauczyciel rysuje na tablicy rybi szkielet. Na głowie rybiego szkieletu zapisuje hasło „Paprocie wodne” i zadaje pytanie: „Jakie gatunki paproci wodnych poznaliście?”. Odpowiedzi uczniów zapisuje na grubszych ościach rybiego szkieletu.
Nauczyciel dzieli uczniów na tyle grup, ile zostało zapisanych grubych ości. Każda z grup otrzymuje jedną ość do opracowania – uczniowie mają za zadanie wypisać cechy charakterystyczne danego gatunku paproci. Informacje dotyczące przydzielonego zagadnienia zapisują na paskach kartek papieru, które będą doklejane do grubych ości.
Przedstawiciel grupy umieszcza małe ości na rybim szkielecie i omawia opracowane przez grupę zagadnienie. Nauczyciel w razie potrzeby uzupełnia informacje.
3. Praca z multimedium („Grafika interaktywna”). Nauczyciel wyświetla grafikę interaktywną i wspólnie z uczniami dokonuje jej analizy. Prosi podopiecznych, by wyjaśnili, jaka jest funkcja sporokarpiów w cyklu rozwojowym salwinii pływającej
(polecenie nr 2). Uczniowie, pracując w parach, formułują wyjaśnienie. Następnie ochotnicy przedstawiają swoje wyjaśnienia na forum klasy, a nauczyciel ocenia ich poprawność.
4. Utrwalenie wiedzy i umiejętności. Uczniowie w parach wykonują ćwiczenie nr 7 (dotyczące przystosowań liści marsylii pływającej do życia w środowisku wodnym) z sekcji „Sprawdź się”. Następnie porównują swoje odpowiedzi z najbliżej siedzącymi sąsiadami. Nauczyciel w razie trudności naprowadza podopiecznych na właściwe rozwiązania lub wyjaśnia wątpliwości.
Faza podsumowująca:
1. Uczniowie rozwiązują ćwiczenie nr 4 (typu „prawda/fałsz”) z sekcji „Sprawdź się”.
Następnie przygotowują podobne zadanie dla osoby z pary: wymyślają trzy prawdziwe lub fałszywe zdania dotyczące tematu lekcji. Uczniowie wykonują ćwiczenie otrzymane od kolegi lub koleżanki.
2. Nauczyciel wyświetla na tablicy temat lekcji i cele zawarte w sekcji „Wprowadzenie”.
W tym kontekście dokonuje podsumowania najważniejszych informacji przedstawionych na lekcji oraz wyjaśnia wątpliwości uczniów.
Praca domowa:
1. Wykonaj ćwiczenia od 1 do 3 oraz 5 i 6 z sekcji „Sprawdź się”.
Materiały pomocnicze:
Neil A. Campbell i in., „Biologia Campbella”, tłum. K. Stobrawa i in., Rebis, Poznań 2019.
„Encyklopedia szkolna. Biologia”, red. Marta Stęplewska, Robert Mitoraj, Wydawnictwo Zielona Sowa, Kraków 2006.
Dodatkowe wskazówki metodyczne:
Nauczyciel może wykorzystać medium zamieszczone w sekcji „Grafika interaktywna” na lekcji „Przemiana pokoleń paprotników jednako- i różnozarodnikowych”.
