Paprotniki wymarłe i współczesne – znaczenie dla człowieka
Wprowadzenie Przeczytaj
Grafika interaktywna Sprawdź się
Dla nauczyciela
Miliony lat temu na Ziemi pojawiły się paprotniki. Wymarłe gatunki tych roślin tworzyły niegdyś tzw. lasy węglowe, z których powstały pokłady węgla kamiennego. Współczesne paprotniki również mają
znaczenie dla człowieka, choć już nie tak ogromne jak ich krewni sprzed milionów lat.
Twoje cele
Wymienisz przykładowe gatunki paprotników.
Wyjaśnisz rolę wymarłych paprotników w gospodarce człowieka.
Omówisz znaczenie współczesnych paprotników dla człowieka.
Paprotniki wymarłe i współczesne – znaczenie dla człowieka
Rumohra adian formis – paproć z rodziny nerecznicowatych.Źródło: Krzysztof Ziarnek, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 4.0.
Przeczytaj
Paprotniki wymarłe i współczesne – znaczenie dla człowieka
Paprotniki pojawiły się około 350 mln lat temu. Obecnie grupa ta obejmuje ponad 9 tysięcy gatunków, a 220 rodzajów tych roślin to rodzaje kosmopolityczne, czyli takie, które występują na całej kuli ziemskiej.
Nieliczne paprotniki są gatunkami wodnymi, pozostałe to głównie rośliny lądowe, m.in. pnącza i epifity.
Linia czasu.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Paprotniki wymarłe
Żyjące miliony lat temu paprotniki tworzyły lasy węglowe i z nich powstały pokłady węgla kamiennego powszechnie stosowanego jako paliwo.
Karbon był najważniejszym okresem dla powstawania węgla. Proces węglotwórczy
rozpoczynał się od obumierania paproci, skrzypów i widłaków, które następnie ulegały fermentacji beztlenowej. Ze względu na ich występowanie na podmokłych terenach, rośliny te nie mogły zostać rozłożone w wyniku biodegradacji zachodzącej w warunkach tlenowych. Gromadzenie się różnego rodzaju osadów powodowało umiejscowienie szczątków roślinnych w coraz głębszych warstwach, gdzie panowały wyższe ciśnienie i temperatura.
W wyniku działania tych czynników powstawał torf, który otaczany był przez muły i piaski. Obniżenie terenu przyczyniało się do ponownego zalewania go
wodą i odkładania kolejnych warstw obumarłych roślin. Kilkukrotne powtarzanie się tego procesu powodowało wzrost akumulacji torfu, który ostatecznie przekształcił się w węgiel brunatny i kamienny.
Ciekawostka
Na terenach bagnistych proces węglotwórczy trwa do dziś.
Przykłady paprotników wymarłych
Ważne!
Lepidodendrony, sygilarie i kalamity zaliczane są do paprotników kopalnych, czyli roślin okresu Węgiel kamienny.
Źródło: Apphim, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.
karbońskiego tworzących lasy karbońskie.
Paprotniki współczesne
Paprotniki współczesne odgrywają bardzo ważną rolę w naturalnych ekosystemach. W klimacie
umiarkowanym stanowią znaczną część runa leśnego, a rośliny wchodzące w jego skład tworzą pierwsze ogniwo w łańcuchu pokarmowym roślinożerców. Ponadto paprotniki wpływają na procesy węglo- i glebotwórcze. Rośliny te biorą udział w tworzeniu roślinnej różnorodności gatunkowej oraz siedlisk dla bezkręgowców i drobnych kręgowców.
Paprocie drzewiaste stanowią ważny element wilgotnych lasów strefy tropikalnej. Gatunki współcześnie występujące w tych rejonach mogą przekraczać 1,5 m wysokości. Największe rozmiary osiągają przedstawiciele rodziny olbrzymkowatych (Cyatheaceae), takie jak olbrzymki (np. Cyathea arborea i Cyathea dealbata). Masowe wycinanie lasów tropikalnych przyczynia się nie tylko do utraty wielu gatunków roślin i zwierząt, ale również do nasilenia efektu cieplarnianego. Zubożenie terenów roślinnych skutkuje zmniejszonym pobieraniem CO , a tym samym akumulacją tego gazu w atmosferze, co jest bezpośrednim czynnikiem powodującym efekt cieplarniany.
2
Cyathea arborea to przykład paproci drzewiastej żyjącej w lasach tropikalnych.
Źródło: Xemenendura, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.
Runo leśne porośnięte paprociami.
Źródło: Pixabay, licencja: CC 0.
Ciekawostka
Awaria elektrowni atomowej w Czarnobylu w 1986 roku była przyczyną skażenia radioaktywnego. Lasy odegrały wówczas ważną rolę w magazynowaniu i oczyszczaniu środowiska z izotopów
promieniotwórczych. Pierwiastki radioaktywne są gromadzone w największym stopniu przez drzewa liściaste, a następnie rośliny naczyniowe i grzyby. Spośród tych organizmów największą zdolność do oczyszczania ekosystemów przypisuje się paprociom i widłakom.
Paprotniki wykorzystywane są przez człowieka na wiele sposobów. Ze względu na środowisko życia, którym są zacienione obszary na wilgotnych glebach kwaśnych, paprotniki wykorzystane są jako organizmy wskaźnikowe (fitoindykatory) w odniesieniu do takich parametrów podłoża jak pH czy wilgotność. Gatunkami paprotników będących wskaźnikami gleb kwaśnych są paprotnik Brauna (Polystichum braunii) i pióropusznik strusi (Matteucia struthiopteris).
Źródło: Jerzy Opioła, Vzb83, licencja: CC BY-SA 3.0.
Paprotniki wykorzystywane są również do rekultywacji skażonych gleb ze względu na zdolność do akumulacji metali ciężkich. Akumulują np. arsen zawarty w glebie, dzięki czemu oczyszczają ją z tego pierwiastka. Co więcej, wiele gatunków tych roślin zachowało cechy ewolucyjne karbońskich przodków, przez co prowadzone są na nich badania genetyczne. Umożliwia to zdobycie cennych informacji na temat wymarłych roślin.
Niektóre paprotniki wykorzystywane są jako rośliny lecznicze. Gatunkiem powszechnie wykorzystywanym w tym celu jest skrzyp polny (Equisetum arvense), który ma m.in. działanie bakteriobójcze (obecność flawonoidów), wzmacniające (wysoka zawartość krzemionki) oraz
mineralizujące (liczne sole mineralne). Odwar ze skrzypu polnego, ze względu na zawartość saponin, wykazuje właściwości moczopędne. Stosowany jest w chorobach pęcherza moczowego i nerek, np.
kamicy moczowej. Dzięki zawartości flawonoidów odwar ze skrzypu polnego charakteryzuje się działaniem rozkurczowym, uszczelniającym ściany naczyń krwionośnych i przeciwkrwotocznym, przez co wykorzystywany jest w leczeniu chorób serca i miażdżycy oraz podczas obfitych menstruacji. Skrzyp polny stosowany jest również w produkcji kosmetyków. Preparaty sporządzone z jego dodatkiem bogate są w krzemionkę, dzięki której mają właściwości oczyszczające skórę, wzmacniające paznokcie oraz
Cyathea dealbata to paproć drzewiasta występująca w Nowej Zelandii.
Źródło: C T Johansson, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.
Źródło: Sergij Bojko, Gospodarka leśna w warunkach skażenia radioaktywnego, SYLWAN, 2006, 11, 30−--39
zapobiegające wypadaniu włosów. Skrzyp zawiera antywitaminę B , dlatego przy dłuższej kuracji konieczne jest przyjmowanie dodatkowo witaminy B .
Kolejnym paprotnikiem wykorzystywanym w ziołolecznictwie jest widłak goździsty (Lycopodium clavatum). Roślina ta uznawana jest za trującą ze względu na występujące w niej alkaloidy, jednak jej zarodniki pozyskiwane są w celu leczniczym. Ze względu na obecność pierwiastka radu, wyciąg z widłaka goździstego stosuje się w chorobach wątroby i żołądka oraz podczas problemów z oddawaniem moczu.
Ponadto z zarodników widłaka goździstego wytwarzane są zasypki pomagające w gojeniu się ran.
Paprocie także wykorzystywane są w lecznictwie. Nerecznica samcza (Dryopteris filix‑mas), paproć występująca pospolicie w polskich lasach, choć jest trująca, od starożytności była wykorzystywana w weterynarii i medycynie. Surowcem leczniczym jest kłącze nerecznicy, wyciąg z którego jeszcze w latach sześćdziesiątych stosowano w zwalczaniu pasożytów układu pokarmowego, np. tasiemca.
Odwar z kłącza bywał natomiast stosowany do okładów na trudno gojące się rany. Przedawkowanie obecnych w kłączu nerecznicy samczej związków fenolowych, głównie fluoroglucyny, może prowadzić do utraty wzroku i śmierci, dlatego obecnie wyciąg z kłącza nerecznicy nie jest powszechnie stosowany.
1 1
Skrzyp polny (Equisetum arvense).
Źródło: Pixabay, licencja: CC 0.
Widłak goździsty (Lycopodium clavatum).
Źródło: Jason Hollinger, wikipedia.org, licencja: CC BY 2.0.
Karbońska paproć Neuropteris.
Źródło: Gunnar Ries, wikipedia.org, licencja: CC BY-SA 2.5.
Paprotniki, tak jak inne rośliny, są ważnym producentem tlenu. Ponadto wiele gatunków wykorzystywanych jest jako ozdoby mieszkań i ogrodów, a nawet jako „filtry” powietrza
w pomieszczeniach palaczy. Japoński długosz królewski (Osmunda japonica) jest jedną z bardziej efektywnych roślin w odniesieniu do usuwania formaldehydu zawartego w dymie tytoniowym.
Japoński długosz królewski (Osmunda japonica).
Źródło: Loasa, wikipedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.
Obecnie w sklepach ogrodniczych można kupić wiele gatunków paproci ozdobnych, m.in. długosz królewski (Osmunda regalis), paprotkę zwyczajną (Polypodium vulgare), niekropień (Adiantum capillus‑veneris) oraz języcznik zwyczajny (Phyllitis scolopendrium).
Długosz królewski (Osmunda regalis).
Źródło: Chris an Fischer, wikipedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.
Niekropień właściwy (Adiantum capillus-veneris).
Źródło: Jerzy Opioła, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 4.0.
Paprotka zwyczajna (Polypodium vulgare).
Źródło: Jeffdelonge, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.
Słownik
alkaloidy
związki organiczne z heterocyklicznym układem pierścieniowym w cząsteczce, o silnym działaniu farmakologicznym i trującym dla organizmu człowieka, np. morfina, nikotyna, chinina, strychnina antywitaminy
związki o strukturze podobnej do witamin; wbudowują się zamiast witamin w cząsteczki enzymów, hamując ich prawidłowe działanie
epifity
rośliny żyjące na innych roślinach, wobec których nie są pasożytami fermentacja bezalkoholowa
proces beztlenowy, w wyniku którego następuje pozyskanie energii użytecznej metabolicznie (ATP) fitoindykator
roślina wskaźnikowa, o wąskim zakresie tolerancji na dany czynnik, np. rodzaj podłoża, pH, temperaturę otoczenia
fluoroglucyna
związek organiczny należący do fenoli; stosowany jako odczynnik analityczny, także do wyrobu
barwników, antyutleniaczy, stabilizatorów i środków farmaceutycznych; występuje naturalnie w kłączu paproci, np. nerecznicy samczej
kamica moczowa
choroba układu moczowego polegająca na obecności w nim złogów soli nierozpuszczalnych w środowisku wewnętrznym organizmu, zwanych potocznie kamieniami
odwar
rodzaj leku ziołowego, przygotowywanego w warunkach domowych przez zalanie ziół letnią wodą, a następnie gotowaniu go pod przykryciem przez około 5 do 10 min
pnącza
Języcznik zwyczajny (Phylli s scolopendrium).
Źródło: MPF, Wikimedia Commons, licencja: CC BY 2.5.
pnącza
forma życiowa roślin wykorzystująca różne podpory, aby dotrzeć do miejsc najlepiej oświetlonych torf
najmłodszy węgiel kopalny, skała osadowa zawierająca mniej niż 60% węgla. Powstała w wyniku przemian obumarłych szczątków roślinnych w szczególnych warunkach (ciśnienie, temperatura) witaminy
związki organiczne niezbędne do prawidłowej czynności organizmu: wytwarzania składników budulcowych, hormonów czy koenzymów oraz procesów przemian metabolicznych węglowodanów, białek i tłuszczów
wyciąg
zagęszczony preparat roślinny otrzymywany w procesie ekstrakcji (wyodrębniania określonych składników z mieszanin ciekłych lub stałych za pomocą odpowiednio dobranych, selektywnych rozpuszczalników)
Grafika interaktywna
Paprotniki wymarłe i współczesne.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Różne sposoby użytkowania paprotników.
Źródło: Englishaquare Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 1
Przeanalizuj mapę myśli i grafikę interaktywną, a następnie wymień, do jakich celów człowiek wykorzystuje obecnie żyjące paprotniki.
Polecenie 2
Zastanów się i napisz, jak wymieranie karbońskich paprotników wpłynęło na możliwości wykorzystywania zasobów naturalnych przez współczesnego człowieka.
Polecenie 3
Wyjaśnij, w jaki sposób paprotniki przyczyniły się do rozwoju cywilizacji.
Sprawdź się
Ćwiczenie 1
Wskaż poprawne dokończenie zdania. Do paprotników kopalnych zaliczamy…
sygilarie i ryniofity
lepidodendrony i zosterofilofity sygilarie i lepidodendrony zosterofilofity i ryniofity
輸
Ćwiczenie 2
Uzupełnij tekst odpowiednimi określeniami.
zarodniki, skrzyp polny, nerek, żołądka, widłak goździsty, przedrośla, pędy
Jednym z gatunków paprotników uznawanych jako roślina lecznicza jest ... Do tych celów wykorzystywane są jego ... Pozyskiwany z nich wyciąg stosowany jest m.in. w chorobach wątroby oraz ...
輸
Ćwiczenie 3
Oceń poprawność poniższych twierdzeń.
Prawda Fałsz
Zosterofilofity dały początek współczesnym mszakom.
□ □
Lepidodendrony stanowiły ważny element procesu
węglotwórczego.
□ □
Japoński długosz królewski jest gatunkiem paprotników, który
efektywnie usuwa formaldehyd zawarty w dymie
tytoniowym.
□ □
Kosmopolityczne występowanie paprotników nie pozwala na wykorzystanie
ich jako bioindykatorów.
□ □
醙
Ćwiczenie 5
Dopasuj nazwy gatunków do sposobów ich wykorzystania.
produkty lecznicze i kosmetyczne, roślina ozdobna, roślina ozdobna, produkty lecznicze
długosz królewski skrzyp polny niekropień właściwy widłak goździsty Ćwiczenie 4
Połącz składnik chemiczny występujący u niektórych paprotników z jego właściwościami wykorzystywanymi w medycynie.
Działanie moczopędne, Wzmacnianie włosów i paznokci, Uszczelnianie naczyń krwionośnych, Regenerowanie wątroby
Saponiny (skrzyp polny)
Flawonoidy (skrzyp polny)
Krzemionka (skrzyp polny) Rad (widłak goździsty)
醙
Źródło: Chris an Fischer, Jason Hollinger, Jerzy Opioła, MPF, licencja: CC BY 2.0. 醙
Ćwiczenie 6
Wskaż prawdziwe zdania.
Niektóre gatunki paprotników wykorzystywane są jako filtry powietrza w pomieszczeniach, w których znajdują się szkodliwe związki chemiczne.
Odwar ze skrzypu polnego stosowany jest w chorobach układu krążenia oraz podczas obfitych menstruacji.
Wyciąg z pędów widłaka goździstego stosowany jest w chorobach serca.
Większość paprotników to rośliny lądowe.
醙
Ćwiczenie 7
Zastanów się i wyjaśnij, w jaki sposób paprocie ozdobne mogą pomóc mieszkańcom miast w dbaniu o zdrowie. 難
Ćwiczenie 8
Wymień dwa parametry charakteryzujące glebę, dla których paprotniki mogą być bioindykatorami. Swoją odpowiedź uzasadnij. 難
Dla nauczyciela
Scenariusz lekcji
Autor: Daria Reczyńska, Anna Juwan Przedmiot: biologia
Temat: Paprotniki wymarłe i współczesne – znaczenie dla człowieka
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:
9) przedstawia znaczenie roślin dla człowieka.
Kształtowane kompetencje kluczowe:
kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji;
kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii;
kompetencje cyfrowe;
kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.
Cele operacyjne:
Uczeń:
wymienia przykładowe gatunki paprotników;
wyjaśnia rolę wymarłych paprotników w życiu człowieka;
omawia znaczenie współczesnych paprotników dla człowieka.
Strategie nauczania:
konstruktywizm;
konektywizm.
Metody i techniki nauczania:
burza mózgów;
praca z e‑materiałem;
mapa myśli;
analiza grafiki interaktywnej;
dyskusja.
Formy pracy:
praca indywidualna;
praca w grupach;
praca w parach;
praca całego zespołu klasowego.
Środki dydaktyczne:
zasoby zawarte w e‑materiale;
szary papier;
markery;
bryłka węgla kamiennego.
Przed lekcją:
1. Nauczyciel przygotowuje na zajęcia bryłkę węgla kamiennego.
Przebieg lekcji Faza wstępna:
1. Nauczyciel przedstawia temat lekcji.
2. Nauczyciel pokazuje uczniom przyniesioną bryłkę węgla kamiennego i pyta ich, czy wiedzą, jaki ma ona związek z tematem lekcji. Jeśli jest to konieczne, naprowadza uczniów na właściwą odpowiedź.
Następnie nauczyciel dzieli uczniów na cztery grupy i prosi ich, by na podstawie swojej
dotychczasowej wiedzy stworzyli mapę myśli przedstawiającą zastosowania paprotników przez człowieka, uwzględniającą nazwy przykładowych gatunków.
3. Uczniowie z pomocą nauczyciela formułują cele lekcji.
Faza realizacyjna:
1. Uczniowie zapoznają się z treścią w sekcji „Przeczytaj” i uzupełniają w grupach mapy myśli.
2. Uczniowie porównują swoje mapy myśli z mapą zawartą w e‑materiale w sekcji „Grafika interaktywna”.
3. Nauczyciel rozpoczyna dyskusję, pytając: „Dlaczego należy ograniczyć wykorzystanie węgla kamiennego i zastąpić go innymi źródłami energii?”.
4. Uczniowie wykonują indywidualnie ćwiczenie nr 4 w sekcji „Sprawdź się” (w którym uczniowie mają za zadanie połączyć składniki chemiczne występujące u niektórych paprotników z ich
właściwościami wykorzystywanymi w medycynie), a następnie porównują swoje odpowiedzi z odpowiedziami kolegi lub koleżanki.
5. Uczniowie rozwiązują ćwiczenie nr 2 z sekcji „Sprawdź się”. Następnie przygotowują podobne zadanie (typu „prawda/fałsz”) dla osoby z pary: wymyślają trzy prawdziwe lub fałszywe zdania dotyczące tematu lekcji. Uczniowie wykonują ćwiczenie otrzymane od kolegi lub koleżanki.
Faza podsumowująca:
1. Nauczyciel prosi uczniów, by odnosząc się do sformułowanych celów lekcji, rozwinęli zdania: „Dziś nauczyłem/nauczyłam się…”, „Zrozumiałem/zrozumiałam, że…”, „Zaskoczyło mnie…”,
„Dowiedziałem/dowiedziałam się…”.
Praca domowa:
Wyjaśnij, w jaki sposób paprocie ozdobne mogą pomóc mieszkańcom miast w dbaniu o zdrowie.
Materiały pomocnicze:
Rośliny lecznicze. Atlas, red. Danuta Rybak, Arkady, Warszawa 1993.
Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania grafiki interaktywnej:
Grafikę interaktywną można wykorzystać w fazie wstępnej zajęć, w celu wzbudzenia zaciekawienia uczniów.
Ładuję [MathJax]/localiza on/pl/MathMenu.js
