Torfowiec okazały | |
Systematyka[1][2] | |
Domena | |
---|---|
Królestwo | |
Podkrólestwo | |
Nadgromada | |
Gromada | |
Klasa | |
Rząd | |
Rodzina | |
Rodzaj |
torfowiec |
Nazwa systematyczna | |
Sphagnum L. Sp. Pl. 2: 1106. 1753[3] |
Torfowiec (Sphagnum L.) – rodzaj mchów z klasy torfowców (Sphagnopsida). Należy do niego ok. 380 gatunków[3]. Są to rośliny szeroko rozpowszechnione na Ziemi, ale najbardziej zróżnicowane w wyższych szerokościach półkuli północnej. Tworzą charakterystyczne ekosystemy torfowiskowe. Odgrywają ogromną rolę w kształtowaniu warunków wodnych, tworzeniu biomasy oraz siedlisk dla innych roślin i zwierząt.
Rodzaj jest niemal kosmopolityczny – obecny jest na wszystkich kontynentach z wyjątkiem Antarktydy. Najbardziej zróżnicowany jest w strefie klimatu chłodnego półkuli północnej. Na pozostałych obszarach jego przedstawiciele występują w górach o chłodnym i wilgotnym klimacie oraz na terenach o silnych wpływach klimatu oceanicznego[4]. W Europie obecnych jest 58 gatunków. Najbardziej zróżnicowane są na północy i zachodzie kontynentu, a także w większych pasmach górskich, natomiast na obszarach nizinnych wyraźnie spada zróżnicowanie gatunkowe im dalej na południe i wschód[5]. W Polsce rośnie 36 gatunków torfowców[6].
Niesamodzielne i w początkowej fazie rozwoju niewidoczne pokolenie u torfowców – rozwijające się w obrębie ścian rodni i jej listków okrywowych. Dojrzewając, rosnąca zarodnia rozrywa ściany rodni i jest wynoszona w górę ponad listki okrywowe przez wydłużającą się gałązkę gametofitu (pseudopodium). Zarodnie torfowców są kulistawe, na szczycie z płaskim, okrągłym wieczkiem[8]. Mają kolor czarny lub brunatny[13]. Tuż przed uwolnieniem zarodników zarodnie zwężają się i nieco wydłużają[8].
Zarodniki torfowców mają kształt tetraedryczny – mają zewnętrzną (dystalną) powierzchnię wypukłą, a powierzchnie wewnętrzne (proksymalne) są wysklepione w trójścienną piramidkę[8].
Z haploidalnego zarodnika wyrasta splątek, który jest krótkotrwałym stadium gametofitu. W pączku przyszłego gametoforu powstaje jeszcze na splątku komórka wierzchołkowa, której podziały skutkują wzrostem dominującego stadium rozwojowego torfowca[8]. Początkowo gametofor w fazie kilku listków ma je zbudowane z jednego rodzaju komórek chlorofilowych. Wzrastający gametofor ma komórki liści zróżnicowane na dwa typy – chlorofilowe (zielone, żywe) i hialinowe (bezbarwne, martwe)[7]. W miarę wzrostu gametoforu, który trwa kilka lat, jego dolna część sukcesywnie obumiera[15].
Torfowce dominują i odgrywają kluczową rolę w funkcjonowaniu torfowisk zajmujących powierzchnię ok. 2 milionów km². Roczna produkcja biomasy przez te rośliny wynosi ok. 200 milionów ton, co stanowi ok. 0,2% rocznej produkcji biomasy przez rośliny na Ziemi i co z kolei oznacza, że torfowiec to rodzaj o największej produkcji biomasy wśród roślin na planecie[18]. Torfowiska tworzone przez torfowce dominują na wielu obszarach w klimacie borealnym i subarktycznym pełniąc ogromną rolę hydrologiczno-geologiczną, w tym skałotwórczą. Związane jest to ze zdolnością tych roślin do gromadzenia wody oraz tworzenia torfu[19]. Posiadają adaptacje do retencjonowania wody na poziomie mikrostrukturalnym (komórki wodonośne), makrostrukturalnym (zwisające gałązki wykorzystujące zjawiska kapilarne)[18] oraz ekosystemowym, tworząc gęste darnie żywych roślin i złoże martwych roślin przesycone wodą[19]. Torfowce potrafią zatrzymać wodę w ilości 20[17]–30-krotnie przewyższającej ich własną masę[19]. Martwe szczątki torfowców zachowują zdolności retencyjne tworząc specyficzną dla torfowisk skałę – torf. Jest to możliwe dzięki zapobieganiu rozkładowi materii organicznej w wyniku kształtowania przez torfowce specyficznych warunków – stagnowanie wody o bardzo niskim poziomie tlenu, silne zakwaszanie siedliska (uwalniając jony wodoru obniżają odczyn nawet poniżej 4 pH[17]) i impregnowanie komórek związkami fenolowymi działającymi antyseptycznie[18][17].
Różne gatunki torfowców mają rozmaite preferencje pod względem dostępu do wody, żyzności siedliska, stopnia zacienienia i w efekcie tworzą zbiorowiska optymalnie wykorzystując zróżnicowane warunki mikrosiedliskowe. Wyróżniają się przy tym adaptacją do siedlisk ubogich troficznie, tylko nieliczne występują w siedliskach eutroficznych (np. torfowiec skręcony S. contortum), czy pośrednich między eu- i mezotroficznymi (np. torfowiec obły S. teres i Warnstorfa S. warnstorfii). Skrajna grupa zasiedla siedliska ombrotroficzne – zasilane wyłącznie opadami atmosferycznymi, a więc o znikomym dopływie biogenów. Do tej grupy, charakterystycznej dla torfowisk wysokich, należą: torfowiec ostrolistny S. capillifolium, brunatny S. fuscum, wąskolistny S. angustifolium, magellański S. magellanicum, czerwonawy S. rubellum, cieniutki S. tenellum, bałtycki S. balticum i spiczastolistny S. cuspidatum[18].
Pod względem wymagań wodnych większość torfowców rośnie dobrze w szerokim spektrum siedlisk wilgotnych, mokrych i wodnych. Niektóre związane są jednak z silnie uwodnionymi siedliskami (np. torfowiec spiczastolistny S. cuspidatum, wklęsłolistny S. platyphyllum i okazały S. riparium). Gatunki o wyższych wymaganiach wilgotnościowych rosną w zanurzeniu lub tworzą płaskie mszary i określane są mianem torfowców dolinkowych – od dolinek, tj. obniżeń w obrębie torfowisk. Na drugiej stronie skali znajdują się gatunki kępkowe, o adaptacjach do suchszych siedlisk. Cechują się one tworzeniem bardziej zwartych darni, wydajniejszym transportem kapilarnym wody, większą odpornością na wysychanie i rozkład. Do grupy tej należą: torfowiec ostrolistny S. capillifolium, brunatny S. fuscum, Russowa S. russowii, pięciorzędowy S. quinquefarium, Wulfa S. wulfianum i Girgensohna Sphagnum girgensohnii. Warunki jakie tworzy darń gatunków kępkowych umożliwia wzrost ponad poziom wody wymieszanych z nimi torfowcom o wyższych wymaganiach wodnych, co stanowi przykład komensalizmu[18].
Skład i budowa torfowców powoduje, że są niechętnie zjadane przez zwierzęta roślinożerne. Jedynym gatunkiem wyspecjalizowanym w pożywianiu się torfowcami jest pierścienica Cognettia sphagnetorum[18]. Specyficzna budowa torfowców stanowi mikrosiedlisko zasiedlane przez swoiste zbiorowiska drobnych zwierząt złożone z ameb skorupkowych, obleńców i niesporczaków[19].
Torfowiska kształtowane przez torfowce, jako rozległe i specyficzne siedliska stanowią habitat dla wielu związanych z nimi gatunków roślin i zwierząt, w dużej części wyspecjalizowanych na tyle, że niespotykanych poza nimi[20][21].
Właściwości chłonne torfowców powodowały, że wykorzystywane były w przeszłości do wypełniania pieluch, służyły do sporządzania odpowiednika podpasek[22]. W latach 80. XIX wieku[22] i podczas I wojny światowej stosowane były też jako materiał opatrunkowy[17][22]. Ze względu na właściwości izolacyjne suchymi torfowcami i sierścią renifera wypełniane były dziecięce kołyski w Laponii[22].
Duże znaczenie ekonomiczne mają złoża torfu. W skali globu związanych jest w nich 400 mld ton węgla, który w warunkach naturalnego uwodnienia torfowisk uwięziony jest w martwych szczątkach roślinnych i nie jest rozkładany przez mikroorganizmy do dwutlenku węgla uwalnianego do atmosfery. Człowiek jednak eksploatuje złoża torfu i wykorzystuje go na ogromną skalę jako materiał opałowy oraz w ogrodnictwie. W branży ogrodniczej torf i torfowce dodawane są do podłoży stosowanych do uprawy roślin kwasolubnych oraz w celu poprawy ich zdolności do gromadzenia wody. Same torfowce wykorzystywane są także jako materiał pakunkowy do osłaniania korzeni transportowanych roślin[17]. Torf wykorzystywany był i jest także w medycynie do okładów i w balneoterapii, stanowił też surowiec do wytwarzania preparatów leczniczych (takich jak np. preparat torfowy Tołpy)[23].
Eksploatacja torfu o skali przemysłowej i jego utlenianie powoduje zwiększanie udziału dwutlenku węgla w atmosferze i przyczynia się do globalnego ocieplenia[17].
W obrębie rodzaju opisano ponad 4000 gatunków, co wynika z dużej zmienności tych roślin w zależności od warunków środowiska[17]. Współcześnie uznaje się, że łączna liczba gatunków wynosi ok. 380[3].