Kuin aikapommi! Kasvien nerokkaat lisääntymiskeinot paljastuvat, kun saniaisen itiökotelo räjähtää

Olen Ken Kuwako, tiedekouluttaja. Joka päivä on kokeilu.

Hei kaikki! Oletko koskaan luonnossa kävellessäsi törmännyt niihin kummallisiin, maasta kierteisesti nouseviin uusiin versoihin? Nämä kasvit, jotka näyttävät aivan vihreiltä jousilta (zenmai), ovatkin itse asiassa saniaisia, ja niitä on ollut maapallolla jo noin 400 miljoonaa vuotta!

Saniaiset ovat tukeneet maapallon ekosysteemejä jo kauan ennen kuin me ihmiset ja muut selkärankaiset ilmestyimme maan päälle. Ne eivät tee siemeniä, vaan lisääntyvät itiöillä — pienillä, paljaalla silmällä näkymättömillä hiukkasilla.

Tässä artikkelissa esittelemme havaintokokeen, jolla pääset mikroskoopin avulla kurkistamaan näiden saniaisten ikivanhan selviytymisstrategian salaisuuksiin! Tulkitaan yhdessä lähellä luontoa tapahtuvaa kasvien suurenmoista evoluution draamaa.

【Tämä artikkeli on saatavilla myös radiolähetyksenä!】

🌿Etsi saniaisia! – Kiinnitä huomiota ”johtojänteisiin”, evoluution todisteisiin

Keväästä alkukesään saniaiset kasvattavat voimakkaasti uusia versoja. Lähde kävelylle koulun ympäristöön, puistoihin tai kosteisiin metsiköihin. Jos löydät kierteisen, ”käärmemäisen” (zenmai) muotoisen verson, kyseessä on saniaisen lehti.

Saniaiset muodostavat tärkeän kasviryhmän, jonka opit yläkoulun luonnontiedossa: niillä on johtojänteet, mutta ne eivät tuota siemeniä. Ne ovat ikään kuin kasvien evoluutiopolun tärkeä välivaihe.

Maavarressa (juurakossa) näkyy tyypillinen varren johtojänteiden kulkureitti, joka vastaa veden ja ravinteiden kuljetuksesta.

”Maanpinnan yläpuolelle ulottuva lehti” (mukaan lukien pitkä lehtiranka) saa johtojänteensä tästä maavarresta haarautumalla.

Johtojänteet ovat putkinippuja, jotka kuljettavat vettä ja ravinteita, aivan kuten eläinten verisuonet. Se, että johtojänteet kulkevat maan alla maavarressa ja lehdessä, on ratkaiseva ero saniaisten ja sammalten välillä. Tämä mahdollisti saniaisten kasvamisen paljon sammalia suuremmiksi ja menestymisen maaelämässä. Johtojänteiden haarautumiskuvio on selkeä todiste siitä, että kyseessä on lehti.

🔬Itiöiden havainnoinnin valmistelu ja ohjeet

Tarkastellaan mikroskoopilla saniaisen jälkeläisten tuottamiseen käyttämiä hiukkasia, itiöitä (spore). Nämä itiöt ovat tiiviisti pakattuna lehtien alapinnalla oleviin pieniin rakeisiin, joita kutsutaan itiöpesäkkeiksi (sporangium).

Yleisnäkymä

Varren ja juuren ulkonäkö

Tarvikkeet

Saniainen (erityisesti sellainen, jonka lehtien alapinnalla on ruskeita itiöpesäkkeitä)

Pinsetit

Objektilasi, peitinlasi

Mikroskooppi (noin 100-kertainen suurennos riittää havainnointiin)

Etanoli (käytetään myöhemmin itiöpesäkkeiden räjäyttämiskokeessa)

Ohjeet

Tarkista saniaisen lehden alapinta

Valitse lehti, jossa on itiöpesäkkeitä (pieniä, rivissä olevia rakeita).

Ota itiöt talteen

Irrota itiöpesäkkeet varovasti pinseteillä.

Aseta objektilasille

Aseta itiöpesäkkeet objektilasille ja paina kevyesti peitinlasilla.

Havainnoi mikroskoopilla

Pienellä suurennuksella (noin 100x) näet, kuinka itiöt ovat tiiviisti pakattuna itiöpesäkkeen sisällä.

Tieteen draamaa! Itiöpesäkkeen ”räjähdys”

Kun jatkat havainnointia, voit todistaa hämmästyttävän ilmiön. Ajan kuluessa itiöpesäkkeet halkeavat ja lennättävät sisällä olevat itiöt ulos! Tämä tapahtuu, kun itiöpesäke kuivuu, sen solujen kosteus katoaa, ja paineen muutos avaa eräänlaisen ”kannen”.

Itse asiassa tämä ”räjähtäminen” on yksi saniaisten kehittyneimmistä levitysstrategioista, jonka avulla ne sinkoavat itiönsä kauas ympäristöön.

【Vinkki kokeeseen💡】 Nopeuta kuivumista: kastele näytettä noin 80-prosenttisella etanolilla. Kun kosteus häviää nopeasti, voit hetken kuluttua havainnoida, kuinka itiöpesäkkeet sinkoavat itiönsä voimakkaasti ilmaan!

Havainnon jälkeen…

Itiöpesäke, joka näyttää paljaalla silmällä vain ruskealta rakeelta, näyttäytyy mikroskoopin alla pienenä kapselina, jonka sisällä on täydellisen rakenteisia itiöitä. Oppilaille tämä on suuri löytö biologisen monimuotoisuuden saralla: ”Kasvit eivät lisäänny vain siemenillä, vaan myös näin pienillä hiukkasilla!”

Käyttökohteet opetuksessa ja lisätutkimus

Tämä koe on erinomainen tilaisuus oppia yläkoulun ”kasvien luokittelusta” kokemalla tieto aistien avulla.

Vertailu: Kun verrataan siemenkasvien siemeniä, sammalten itiöitä ja saniaisten itiöitä, kasvien evoluutiopolku selkiytyy ja ymmärrys syvenee.

Ajan kulumisen tarkkailu: On myös mielenkiintoista jättää näyte sivuun muutamaksi tunniksi ja tarkkailla, kuinka itiöpesäke halkeaa luonnollisesti.

Itämiskoe: Ripottelemalla saniaisen itiöitä kostean pumpulin päälle ja seuraamalla niiden itämistä pienen sydämenmuotoiseksi esijuurikoksi (prothallium), voidaan oppia kasvin koko elämänkaaresta.

Havainnoimalla saniaisen itiöitä opimme kasvien muinaisista viisaudesta ja monimuotoisista lisääntymistavoista. Hyödyntäkää lähiluontoa ja mikroskooppia herättääksenne oppilaiden tieteellisen uteliaisuuden!

Viitteet:

NHKforSchool

Saniaisten lisääntyminen　https://www2.nhk.or.jp/school/movie/clip.cgi?das_id=D0005401572_00000

Itiöiden sinkoaminen　https://www2.nhk.or.jp/school/movie/bangumi.cgi?das_id=D0005100107_00000

Tiedustelut ja pyynnöt

Tehdään tieteen ihmeistä ja hauskuudesta helpommin lähestyttävää! Olen koonnut selkeät ohjeet hauskoihin kotikokeisiin ja vinkkeihin. Etsi lisää tietoa! ・Tieteelliset vinkit on julkaistu kirjana. Lisätietoja täältä ・Tietoa ylläpitäjä Ken Kuwakosta täältä ・Erilaiset pyynnöt (kirjoitus, luennot, kokeilupajat, TV-konsultointi/esiintyminen jne.) täältä ・Artikkelien päivitykset X:ssä!

Kokeiluvideoita on jaossa Tieteen temppukanavalla!