Mușchii – primele plante terestre, pansamente naturale în Primul Război Mondial28 min read

Mușchii, plante aparent simple, au un rol esențial în ecosisteme și evoluție. Au fost primele plante care au colonizat uscatul și au creat condițiile pentru ecosisteme complexe. Adaptabili și rezistenți, mușchii pot reține apă de 20 de ori masa proprie și indică poluarea.

Mușchii: biceps, triceps… nu chiar! Pentru un botanist, termenul de „mușchi” are o cu totul altă însemnătate – este numele popular al unui grup de plante special: briofitele. Aceste plante mici, care nu au nici înălțimea și măreția copacilor, nici parfumul și culoarea florilor și sunt ascunse deseori de privirile trecătorilor, sunt foarte importante pentru natură. Sunt verigi cheie ale multor ecosisteme și lanțuri trofice, reprezintă o treaptă esențială în evoluția plantelor, sunt maeștri ai rezistenței și supraviețuirii și subiectul a nenumărate studii și descoperiri.

Plantele familiare, precum ferigile (plante cu spori), gimnospermele (coniferele, cu semințe neprotejate de fruct) și angiospermele (plantele cu flori și semințe în fructe), fac parte din grupul plantelor superioare sau vasculare.

Aceste plante au corpul împărțit în organe cu funcții specifice: rădăcina absoarbe apa și mineralele, frunzele produc substanțe organice și eliberează oxigen prin fotosinteză, structurile reproducătoare asigură înmulțirea, iar tulpina oferă susținere. Denumirea de plante vasculare provine de la țesuturile conducătoare, care transportă substanțele între organe și permit plantelor să crească în înălțime.

Mușchii fac parte din categoria plantelor inferioare, cu un corp slab diferențiat și lipsit de țesuturi vasculare și de susținere. Din acest motiv, stau aproape de sol și rareori depășesc câțiva centimetri înălțime. Totuși, există excepții notabile, precum Dawsonia superba, o specie din Australia și Noua Zeelandă, care poate atinge 70 de centimetri și creează „păduri” în miniatură.

Briologie, puțină istorie

De studierea briofitelor se ocupă briologia, o ramură a botanicii apărută ca știință în secolul al XVIII-lea, odată cu cercetările lui Johannes Hedwig asupra morfologiei și reproducerii mușchilor. Lucrarea sa Species Muscorum Frondosorum// Disponibilă pe biodiversitylibrary.org // rămâne o referință fundamentală pentru taxonomia briologică. 

De-a lungul timpului, botaniști și naturaliști celebri, precum Carl Linné, Charles Darwin, Ernst Haeckel și Alexander von Humboldt, au subliniat importanța briofitelor în ecosisteme. În România, cercetările asupra florei briologice au fost realizate de botaniști precum Dimitrie Brânză, Dimitrie Grecescu și Alexandru Borza, iar Traian Ștefureac este considerat fondatorul școlii românești de briologie.

Planșa 72 din volumul Kunstformen der Natur (1904) al celebrului biolog și ilustrator Ernst Haeckel, reprezentând o selecție de mușchi. Foto: Wikimedia/domeniul public.

Diversitatea mușchilor și localizarea în arborele filogenetic

Mușchii sunt foarte variați, cu aproximativ 20.000 de specii cunoscute în lume. În România, au fost identificate 979 de specii,// „Checklist and Red List of Bryophytes of Romania”, researchgate.net // găsite în toate regiunile și ecosistemele, mai ales în păduri vechi și lângă ape curgătoare.

Inițial, toți mușchii erau grupați într-o singură încrengătură din regnul plantelor, Bryophyta. Totuși, utilizarea metodelor de genetică moleculară și sistematică a dezvăluit faptul că reprezentanții acestui grup au origini evolutive diferite și a dovedit necesară împărțirea mușchilor în trei încrengături separate: Bryophyta (mușchii frunzoși), Marchantiophyta și Anthocerotophyta (reprezentând împreună mușchii hepatici). Chiar și astăzi, identificarea relațiilor dintre aceste trei grupuri rămâne una dintre cele mai importante probleme nerezolvate în istoria evolutivă a plantelor.// „Phylogeny and diversification of bryophytes. American journal of botany”, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov // 

Fosilele sugerează faptul că viața pe Pământ a apărut în apă acum aproximativ 3,7 miliarde de ani, sub forma unor organisme unicelulare, procariote (celule fără nucleu, cu materialul genetic liber în citoplasmă), de tip bacterian. Organismele care au dezvoltat abilitatea de a produce oxigen prin fotosinteză au fost cianobacteriile, strămoșii tuturor plantelor. 

După o lungă perioadă de evoluție au apărut și celulele eucariote (celule cu material genetic închis în nucleu), care dețineau tot arsenalul necesar cuceririi întregii planete. Ceea ce au și făcut. Primele organisme pluricelulare verzi au fost algele, încă dependente de mediul acvatic pentru a trăi. Adevărata revoluție biologică a avut loc acum aproximativ 470 milioane de ani, când plantele au reușit cu succes să colonizeze pentru prima dată uscatul.

Mușchii, pionerii vieții terestre

Mușchii, aceste plante minuscule, sunt cei care au făcut posibilă viața pe uscat. După trecerea din apă pe uscat, plantele au cucerit planeta și au format ecosistemele cunoscute astăzi.

Mușchii au fost urmați de ferigi, care încă se reproduc prin spori, dar au dezvoltat o structură internă mai complexă, cu vase conducătoare primitive. Apoi au apărut gimnospermele, primele plante cu semințe, iar angiospermele, plantele cu flori și semințe în fructe, au marcat apogeul evoluției botanice, influențând semnificativ lumea animală, mai ales insectele.

În lumea botanicii, mușchii sunt depășiți ca diversitate doar de angiosperme care, deși au apărut abia acum 130 de milioane de ani, au ajuns ca astăzi să numere peste 300.000 de specii. Comparativ, gimnospermele cuprind doar aproximativ 1.000 de specii.

De-a lungul celor 400 de milioane de ani, mușchii s-au adaptat la o varietate impresionantă de medii. Deși preferă locurile umede și umbrite, pot fi găsiți peste tot, de la tropice la zone aride, pe munți, lângă ape, pe sol, roci, scoarța copacilor, acoperișuri, ciment, dar și pe bălegar sau cadavre.

În 2024 a fost publicat un studiu// „The extremotolerant desert moss Syntrichia caninervis is a promising pioneer plant for colonizing extraterrestrial environments”, sciencedirect.com // în care o specie de mușchi, Syntrichia caninervis, a fost supusă condițiilor de pe Marte, iar concluzia ar fi că aceste minuni ale naturii ar putea supraviețui și în lumea extraterestră. Acest studiu pune bazele unor proiecte care până nu de mult făceau parte din lumile SF-ului. Este foarte posibil ca, în curând, să fie pusă în seama mușchilor responsabilitatea colonizării de noi planete. 

Oriunde cresc, mușchii creează microecosisteme esențiale pentru biodiversitate. Corpul lor rezistent și capacitatea de a reține apă îi transformă, alături de licheni, în adăpost pentru bacterii, ciuperci, protiste, nematode, tardigrade și insecte.

Octospora grimmiae, o ciupercă brioparazită pe specia-gazdă, Grimmia pulvinata. Foto: Sasha-Andrei Scotnițchi

Mușchii nu sunt doar plante în miniatură

Plantele superioare au organe bine definite, fiecare cu un rol specific. În contrast, mușchii au o structură mai simplă, formată din două părți principale: gametofitul, responsabil de reproducere, și sporofitul, care produce sporii.

Gametofitul este corpul vegetativ, verde, care reprezintă mușchiul propriu-zis. Corpul este de tip taloid, adică format din țesut slab diferențiat în organe. Se deosebesc două forme principale de corp taloid: eutalul și talul cormoid.

La unii mușchi hepatici, forma eutalică se remarcă printr-o structură foarte simplă, fără diferențiere internă, corpul fiind o masă plată de țesut, cu aspect de frunză. 

Poate cel mai frumos sunt descriși în Flora României, de Ion Simionescu: „Tot aici// pe lângă ape, (n.a.) // se întâlnesc acele neamuri ale mușchilor, cu trupul tot mai simplificat, redus la un soiu de frunză lată, transparentă, abia verde, formată dintr-un singur strat de celule. De pe acest trup se înalță ca și la mușchi, fire lungi în vârf cu o umflătură în care se formează sporii. Grupa această de plante care face legătura între alge și mușchi se numește hepatice. Întovărășesc cursul de apă, lipindu-se de stânci”.

Conocephalum conicum, o specie de mușchi hepatic larg răspândită pe cursul râurilor. Este evidențiat talul eutalic, aplatizat care crește alipit de substrat. Foto: Sasha-Andrei Scotnițchi

Talul cormoid, prezent la mușchii frunzoși și la unii hepatici, are o organizare similară plantelor superioare, cu o tulpină centrală înconjurată de frunzulițe subțiri de o singură celulă, ancorate de substrat prin rizoizi, care nu absorb nutrienți, ci doar fixează planta.

Colonie de Polytrichum formosum, un mușchi frunzos în perioada de reproducere. Se observă gametofiții verzi și sporofiții cu câte o capsulă terminală în care iau naștere sporii. Foto: Sasha-Andrei Scotnițchi

Gametofitul găzduiește organele sexuale care, în condiții favorabile, produc anterozoizi (masculini) și oosfere (feminini). După fecundație, zigotul format dă naștere sporofitului, care crește ca o tijă (setă) din gametofit, având la capăt o capsulă unde se formează sporii. Aceștia sunt eliberați, germinează pe sol și încep un nou ciclu.

La plantele superioare, corpul vizibil, incluzând rădăcinile, trunchiul și frunzele, corespunde sporofitului, independent de gametofit, care există doar ca celule sexuale de scurtă durată. În schimb, la mușchi, gametofitul este planta propriu-zisă, verde și dominantă, în timp ce sporofitul, dependent de gametofit, are doar rolul de a produce spori. Astfel, mușchii nu sunt plante superioare în miniatură, iar părțile lor similare aparțin unor generații diferite ale ciclului de viață.

Mușchii, care nu au flori sau semințe și se înmulțesc prin spori, fac parte din criptogame, alături de alge, ferigi, ciuperci și licheni (kryptos = ascuns, gameo = sămânță). În schimb, gimnospermele și angiospermele, care se înmulțesc prin semințe, sunt incluse în fanerogame (phaneros = vizibil).

Mușchii – mici, dar voinici… și iubitori de apă

Mușchii pot fi descriși simplu ca fiind „mici”. Deși au colonizat pământul, depind de apă pentru reproducere și nu au dezvoltat țesuturi lemnoase care să le permită să crească mari. Cu toate acestea, au abilități unice, nemaiîntâlnite la alte plante.

Mușchii absorb apa și substanțele nutritive dizolvate în aceasta nu prin rădăcini, ci prin toată suprafața corpului lor, din mediu direct în celule. Aceasta este una dintre caracteristicile care i-a ajutat ca, în ciuda dimensiunilor reduse, să supraviețuiască în condiții deosebit de neprielnice, de la temperaturi extreme și uscăciune, la întuneric prelungit și expunere la radiații ultraviolete puternice.

Adaptați perfect la condiții grele și dezastre naturale

Mușchii supraviețuiesc secetei datorită unei strategii uimitoare: intră în latență în absența apei. Celulele lor se usucă complet, oprind metabolismul, dar revin la viață imediat ce întâlnesc vapori de apă, reluându-și funcțiile ca și cum nimic nu s-ar fi întâmplat.

Există chiar și specii adaptate habitatului deșertic care supraviețuiesc doar prin cele câteva picături de rouă care se formează dimineața, la trecerea de la noaptea răcoroasă la ziua toridă. Renasc, se hrănesc prin fotosinteză câteva ore, iar odată ce temperatura crește, revin la starea latentă până în ziua următoare.

Flora Antarcticii este dominată aproape exclusiv de mușchi și licheni care, în aceste condiții extreme, cresc anual doar câte doi-trei milimetri. Mușchii antarctici își petrec anual nouă-zece luni „uscați” sub stratul de zăpadă, supraviețuind prin activarea unor gene specializate și formarea de simbioze cu bacterii care secretă proteine cu rol de protecție împotriva înghețului (un fel de antigel natural), care previn formarea cristalelor de gheață și distrugerea celulelor mușchiului.

Într-o lucrare publicată în 2014, un grup de cercetători a documentat cazul unui gametofit din specia Chorisodontium aciphyllum conservat în permafrostul antarctic timp de peste 1.500 de ani care, odată readus în condiții prielnice, a reînceput să crească.// „Millennial timescale regeneration in a moss from Antarctica, Esme Roads”, sciencedirect.com // 

Mușchii sunt specii pioniere, printre primii care colonizează terenuri devastate de dezastre naturale, cum ar fi alunecările de teren sau erupțiile vulcanice. Ei rețin umiditatea, acumulează substanțe organice și stabilizează solul, pregătind terenul pentru alte plante și ajutând la refacerea ecosistemelor.

„Medicament” pentru răni în război

Răspândirea și diversitatea mușchilor au inspirat oamenii să le găsească diverse utilizări. În Antichitate, se credea că plantele care seamănă cu un organ uman pot trata afecțiuni ale acestuia. De exemplu, mușchiul hepatic Marchantia polymorpha, cunoscut ca fierea-pământului, era folosit pentru tratarea bolilor de ficat, datorită formei sale asemănătoare acestuia.

Tal de Marchantia polymorpha cu arhegonii în care se formează gameții femeiești și cupe cu propagule pentru reproducerea vegetativă. Foto: Sasha-Andrei Scotnițchi

Fontinalis antipyretica, una dintre puținele specii de mușchi care trăiește complet scufundat în apă, formând colonii pe pietrele din râurile puțin adânci, era folosit în Europa medievală pentru stingerea incendiilor. În prezent este utilizat uneori ca plantă de acvariu.

Speciile din genul Sphagnum, numite colectiv mușchi de turbă, sunt unele dintre cele mai importante plante din punct de vedere economic. Mlaștinile în care mușchii Sphagnum sunt specii dominante poartă numele de turbării și reprezintă ecosisteme extrem de valoroase care adăpostesc o mulțime de specii rare și sunt exploatate de sute de ani pentru proprietățile lor deosebite. 

Covor de mușchi Sphagnum într-o turbărie. Foto: Sasha-Andrei Scotnițchi

CITEȘTE ȘI: Turbăriile pot fi mai eficiente în lupta contra schimbărilor climatice decât copacii

Mușchiul Sphagnum din turbării formează, de-a lungul a mii de ani, straturi de turbă prin descompunere lentă în condiții cu puțin oxigen. Turba este colectată și folosită frecvent în amestecurile pentru plante, îmbunătățind calitatea solului.

Mușchii Sphagnum se remarcă prin capacitatea de a absorbi apă de până la 20 de ori propria masă, un pH acid de 3-4 și abilitatea de a fixa cantități mari de CO₂, turbăriile devenind astfel importante rezerve de carbon.

Aceste caracteristici oferă mușchilor de turbă proprietăți antiseptice și antibacteriene, motiv pentru care au și fost folosiți de-a lungul istoriei, în special în Primul Război Mondial, drept pansament pentru rănile soldaților, în locul bumbacului. (Hotson, J. W. (30 August 1918).// „Sphagnum as a Surgical Dressing”, science.org, „Bryophytes as economic plants”, ​​link.springer.com // 

Imagine SEM (Scanning Electron Microscopy) a unei ramuri cu frunzișoare de Sphagnum squarossum. Foto: Rozalia Motoc, Laboratorul de Microscopie electronică, Muzeul Național de Istorie Naturală „Grigore Antipa”.

Mușchii sunt, de asemenea, excelenți indicatori de poluare. Majoritatea speciilor sunt foarte sensibile la diferite substanțe toxice, poluante, dovadă fiind faptul că diversitatea briologică în orașe este incomparabilă cu cea din zonele naturale. 

În București, de exemplu, pot fi găsite cam 15 specii comune de mușchi, pe când într-o pădure seculară din Carpați trăiesc 15 specii chiar și pe un singur trunchi de copac. Prin urmare, oricine își poate face o idee despre calitatea aerului și apei dintr-o regiune dacă se uită la varietatea mușchilor care o populează.

Detaliu al unei fruzișoare de Sphagnum squarossum. Se observă celulele moarte, poroase, specifice acestui grup de mușchi, care permit absorbirea unor cantități enorme de apă. Foto: Rozalia Motoc, Laboratorul de Microscopie electronică, Muzeul Național de Istorie Naturală „Grigore Antipa”

Iubiți și mușchii!

Citându-l, din nou, pe profesorul Ion Simionescu: „[…] nu e mai frumos tablou decât un cultucel de muşchi pe o casă bătrână, în mijlocul căruia îşi clatină florile o plantă cu frunze grase, numită de popor urechelniță (Sempervivum tectorum)”.

La o plimbare în natură, fie pe munte sau într-un parc, o privire atentă către sol sau scoarța copacilor poate dezvălui lumea discretă a mușchilor. Aceștia, tăcuți și rezilienți, au traversat ere geologice, fiind martori ai apariției și dispariției dinozaurilor, precum și ai dezvoltării umane. În ciuda presiunilor impuse de civilizație, mușchii continuă să reziste, iar existența lor ar putea să persiste mult timp după dispariția omului. 

Rubrica Jurnal de naturalist este o colaborare între Muzeul Național de Istorie Naturală „Grigore Antipa” și Mindcraft Stories și conține texte realizate de cercetătorii muzeului, care-și propun să ofere cititorilor articole despre biodiversitatea din România.