Какова роль водорослей в лишайнике

Обновлено: 05.10.2024

Лишайники — своеобразная группа живых организмов, произрастающих на всех континентах, в том числе и в Антарктиде. В природе их насчитывают более 26 000 видов.

Долгое время лишайники были загадкой для исследователей. Однако до сих пор не пришли к единому мнению относительно их положению в систематике живой природы: одни относят их к царству растений, другие — к царству грибов.

Тело лишайника представлено слоевищем. Оно очень разнообразно по окраске, размерам, форме и строению. Слоевище может иметь форму тела в виде корочки, листовидной пластинки, трубочек, кустика и небольшого округлого комочка. Некоторые лишайники достигают в длину более метра, но большинство имеют слоевище размером 3-7 см. Они медленно растут — за год увеличиваются на считанные миллиметры, а некоторые — на доли миллиметра. Возраст их слоевища нередко насчитывает несколько сотен и тысяч лет.

Лишайники не имеют типичной зелёной окраски. Окраска лишайников сероватая, зеленовато-серая, светло- или тёмно-бурая, реже жёлтая, оранжевая, белая, чёрная. Окраска обусловлена пигментами, которые находятся в оболочках гиф гриба. Различают пять групп пигментов: зелёные, синие, фиолетовые, красные, коричневые. Цвет лишайников может зависеть также от окраски лишайниковых кислот, которые откладываются в виде кристаллов или зёрен на поверхности гиф.

Живые и отмершие лишайники, скопившаяся на них пыль и песчинки создают не обнажённом грунте тонкий слой почвы, в котором могут закрепиться мхи и другие наземные растения. Разрастаясь, мхи и травы затеняют наземные лишайники, засыпают их отмершими частями своих тел, и лишайники со временем исчезают с этого места. Лишайникам вертикальных поверхностей засыпание не грозит — они разрастаются и разрастаются, впитывая влагу дождей, рос и туманов.

В зависимости от внешнего облика слоевища лишайники делят на три типа: накипные, листоватые и кустистые.

Типы лишайников. Морфологические особенности

Лишайники — первые поселенцы на обнажённом грунте. На голых камнях, палимых солнцем, на песке, на брёвнах и стволах деревьев.

(около 80% всех лишайников)

Вид корочки, тонкой плёнки, разных цветов тесно сросшихся с субстратом

В зависимости от субстрата, на котором произрастают накипные лишайники, различают:

эпилитные
эпифлеоидные
эпигейные
эпиксильные

на поверхности горных пород;
на коре деревьев и кустарников;
на поверхности почвы;
на гниющей древесине

Слоевище лишайника может развиваться внутри субстрата (камня, коры, дерева). Есть накипные лишайники с шаровидной формой слоевища (кочующие лишайники)

Таллом имеет вид чешуек или достаточно больших пластинок.

Монофильное — вид одной крупной округлой листовидной пластинки (в диаметре 10—20 см).

Полифильное — слоевище из нескольких листовидных пластинок

Прикрепляются к субстрату в нескольких местах с помощью пучков грибных гиф

На камнях, почве, песке, коре деревьев. К субстрату прочно прикрепляются толстой короткой ножкой.

Встречаются неприкреплённые, кочующие формы

Характерной особенностью листовидных лишайников является то, что его верхняя поверхность отличается по строению и окраске от нижней

Кустистые.
Высота маленьких — несколько миллиметров, крупных — 30—50 см

Слоевища бывают с плоскими и округлыми лопастями. Иногда у крупных кустистых лишайников в условиях тундр и высокогорий развиваются добавочные прикрепительные органы (гаптеры), с помощью которых они прирастают к листьям осок, злаков, кустарников. Таким образом, лишайники предохраняют себя от отрыва сильными ветрами и бурями

Эпифиты — на ветвях деревьев или скалах. К субстрату прикрепляются небольшими участками слоевища.

Напочвенные — нитевидными ризоидами

Уснея длинная — 7—8 метров, свисающая в виде бороды с ветвей лиственниц и кедров в таёжных лесах

Это высший этап развития слоевища

В чрезвычайно суровых условиях произрастают лишайники на камнях и скалах в Антарктиде. Живым организмам приходится жить здесь при очень низких температурах, особенно зимой, и практически без воды. Из-за низкой температуры осадки там выпадают всегда в виде снега. Лишайник не может поглощать воду в такой форме. Но его выручает чёрная окраска слоевище. Благодаря высокой солнечной радиации тёмная поверхность тела лишайника быстро нагревается даже при низких температурах. Снег, попавший на нагретое слоевище, тает. Появившуюся влагу лишайник сразу впитывает, обеспечивая себя водой, необходимой ему для дыхания и фотосинтеза.

Строение

Слоевище состоит из двух разных организмов — гриба и водоросли. Они так тесно взаимодействуют между собой, что их симбиоз представляется единым организмом.

Слоевище представляет собой множество переплетённых грибных нитей (гиф).

Между ними группами или одиночно расположены клетки зелёных водорослей, а у некоторых — цианобактерий. Интересно, что виды грибов, составляющих лишайник, в природе вообще не существуют без водорослей, тогда как большинство водорослей, входящих в слоевище лишайника, встречается в свободноживущем состоянии, отдельно от гриба.

Питание

Питание лишайника осуществляется обоими симбионтами. Гифы гриба поглощают воду и растворённые в ней минеральные вещества, а водоросль (или цианобактерия), в которой имеется хлорофилл, образует органические вещества (благодаря фотосинтезу).

Гифы играют роль корней: они впитывают воду и растворённые в ней минеральные соли. Клетки водорослей образуют органические вещества, выполняют функцию листьев. Воду лишайники впитывают всей поверхностью тела (используют дождевую воду, влагу туманов). Важным компонентом в питании лишайников является азот. Те лишайники, которые в качестве фикобионта имеют зелёные водоросли, получают соединения азота из водных растворов, когда их слоевище пропитывается водой, частично прямо из субстрата. Лишайники, имеющие в качестве фикобионта сине-зелёные водоросли (особенно ностоки), способны фиксировать атмосферный азот.

Внутреннее строение

Это своеобразная группа низших растений, которые состоят из двух разных организмов — гриба (представители аскомицетов, базидиомицетов, фикомицетов) и водоросли (зелёные — цистококк, хлорококк, хлорелла, встречается кладофора, пальмелла; сине-зелёные — носток, глеокапса, хроококк), образующих симбиотическое сожительство, отличающееся особыми морфологическими типами и особыми физиолого-биохимическими процессами.

По анатомическому строению различают лишайники двух типов. У одного из них водоросли разбросаны по всей толще слоевища и погружены в слизь, которую выделяет водоросль (гомеомерный тип). Это наиболее примитивный тип. Такое строение характерно для тех лишайников, фикобионтом которых являются сине-зелёные водоросли. Они образуют группу слизистых лишайников. У других (гетеромерный тип) на поперечном срезе можно под микроскопом различать несколько слоёв.

Сверху находится верхняя кора, имеющая вид переплетённых, тесно сомкнутых грибных гиф. Под ней гифы лежат более рыхло, между ними расположены водоросли — это гонидиальный слой. Ниже грибные гифы расположены ещё более рыхло, большие промежутки между ними заполнены воздухом — это сердцевина. За сердцевиной следует нижняя кора, которая по строению подобна верхней. Через нижнюю кору из сердцевина проходят пучки гиф, которые прикрепляют лишайник к субстрату. У корковых лишайников нижней коры нет и грибные гифы сердцевины срастаются непосредственно с субстратом.

У кустистых радиально построенных лишайников на периферии поперечного разреза находится кора, под ней гонидиальный слой, а внутри — сердцевина. Кора выполняет защитную и укрепляющую функции. На нижнем коровом слое лишайников обычно образуются органы прикрепления. Иногда они имеют вид тонких нитей, состоящих из одного ряда клеток. Их называют ризоидами. Ризоиды могут соединяться, образуя ризоидальные тяжи.

У некоторых листовых лишайников слоевище прикрепляется с помощью короткой ножки (гомфа) расположенной в центральной части слоевища.

Зона водорослей выполняет функцию фотосинтеза и накопления органических веществ. Основная функция сердцевина — проведение воздуха к клеткам водорослей, содержащим хлорофилл. У некоторых кустистых лишайников сердцевина выполняет и укрепляющую функцию.

Органами газообмена служат псевдоцифеллы (разрывы коры, заметные невооружённым глазом как белые пятнышки неправильной формы). На нижней поверхности листовых лишайников есть круглые правильной формы белые углубления — это цифеллы, также органы газообмена. Газообмен осуществляется и через перфорации (отмершие участки корового слоя), трещины и разрывы в коровом слое.

Размножение

Размножаются лишайники главным образом кусочками слоевища, а также особыми группами клеток гриба и водоросли, во множестве образующимися внутри его тела. Под давлением их разросшейся массы тело лишайника разрывается, группы клеток разносятся ветром и дождевыми потоками. Кроме того, грибы и водоросли сохранили и свои собственные способы размножения. Грибы образуют споры, водоросли размножаются вегетативным путём.

Лишайники размножаются либо спорами, которые образуют микобионт половым или бесполым путём, либо вегетативно — фрагментами слоевища, соредиями и изидиями.

При половом размножении на слоевищах лишайников формируются половые спороношения в виде плодовых тел. Среди плодовых тел у лишайников различают апотеции (открытые плодовые тела в виде дисковидных образований); перитеции (закрытые плодовые тела, имеющие вид маленького кувшина с отверстием наверху); гастеротеции (узкие плодовые тела удлинённой формы). Большинство лишайников (свыше 250 родов) формируют апотеции. В этих плодовых телах споры развиваются внутри сумок (мешковидных образований) или экзогенно, на вершине удлинённо-булавовидных гиф — базидий. Развитие и созревание плодового тела длится 4-10 лет, а затем в течение ряда лет плодовое тело способно продуцировать споры. Спор образуется очень много: так, один апотеций может продуцировать 124 000 спор. Прорастают они не все. Для прорастания нужны условия, прежде всего определённые температура и влажность.

Бесполое спороношение лишайников — конидии, пикноконидии и стилоспоры, возникающие экзогенно на поверхности конидиеносцев. Конидии образуются на конидиеносцах, развивающихся непосредственно на поверхности слоевища, а пикноконидии и стилоспоры — в особых вместилищах пикнидиях.

Вегетативное размножение осуществляется кустиками слоевища, а также особыми вегетативными образованиями — соредиями (пылинки — микроскопические клубочки, состоящие из одной или нескольких клеток водорослей, окружённых гифами гриба, образуют мелкозернистую или порошкообразную беловатую, желтоватую массу) и изидиями (маленькие разнообразной формы выросты верхней поверхности слоевища, одного с ней цвета, имеют вид бородавочек, зёрнышек, булавовидных выростов, иногда маленьких листочков).

Лишайники — пионеры растительности. Поселяясь на местах, где другие растения произрастать не могут (например, на скалах), они через некоторое время, частично отмирая, образуют небольшое количество гумуса, на котором могут поселиться другие растения. Лишайники разрушают горные породы, выделяя лишайниковую кислоту. Это разрушительное действие заканчивают вода и ветер. Лишайники способны накапливать радиоактивные вещества.

Лишайники можно встретить практически везде, даже в Антарктиде. Эти живые организмы образованы симбиозом грибов, водорослей или цианобактерий. Их происхождение и строение долгое время были загадкой для ученых, даже сейчас нет единого мнения по поводу их систематического положения. Одни считают, что их надо отнести к царству растений, а другие – грибов. В этой статье мы рассмотрим виды лишайников, особенности их строения, значение в природе и для человека.

Описание

Долгое время считали, что лишайник — идеальный пример взаимовыгодного сожительства двух разных организмов. Водоросль поставляет органические вещества грибу, а он ей, в свою очередь, воду с минеральными веществами. Однако сейчас ученые доказали, что гриб в мху паразитирует на водоросли (хотя паразитизм смягченный и взаимовыгодный), подавляя ее жизнедеятельность. Водоросль лишайников может самостоятельно существовать, гриб — погибает.

Особое строение и структура лишайников не позволяет однозначно отнести их к определенному царству животного мира. Часть характеристик схожа с растениями, а часть — с грибами. Можно сказать, что грибы играют роль корневой системы, добывая влагу, а водоросли выполняют функцию листьев. Так как по большей части лишайники поселяются на безжизненных субстратах, то впитывают влагу они всей своей поверхностью.

Пожалуй, наиболее удивительная особенность лишайников — это их способность долгое время находиться в сухом, обезвоженном состоянии, но при этом не погибать, а только приостанавливать все жизненные процессы до первого увлажнения. Такое состояние, напоминающее летаргический сон сказочной Спящей Красавицы, называется анабиозом.

Размножение

Как целостный организм лишайники в большинстве случаев размножаются вегетативно — отдельными участками слоевища, в которых среди гиф гриба размещены клетки водорослей. Водоросль и гриб в лишайниках могут размножаться отдельно.

Вегетативное размножение может осуществляться как простой фрагментацией слоевища, так и с помощью специализированных структур. Фрагментацией слоевища размножаются многие тундровые лишайники, например, цетрарии, которые почти никогда не образуют плодовых тел. Слоевище разламывается животными на множество мелких кусочков, которые разносятся ветром и в благоприятных условиях дают начало новому организму.

Также встречается размножение при помощи спор. Споры формируются на поверхности конидиеносцев, которые либо развиваются непосредственно на слоевище либо на слоевище формируются плодовые тела, среди которых различают апотеции (открытые, в виде дисковидных образований) и перитеции (закрытые, в виде кувшинчика с отверстием). Такие плодовые тела созревают достаточно длительное время, иногда процесс занимает до 10 лет. Только после полного созревания плодовое тело начинает продуцировать споры. Их образуется огромное количество, но имеют шанс на прорастание не все.

Строение

Тело лишайника получило название “слоевище” или таллом. Оно бывает разным по габаритам, строению, форме и цвету. Слоевище может иметь форму в виде корочки, листовидной пластинки, трубочек, кустика и небольшого округлого комочка. Большинство лишайников невелики по размерам — достигают лишь нескольких сантиметров, но бывают и виды в метр длиной. Лишайники очень медленно растут. Возраст их слоевища зачастую насчитывает несколько сотен и даже тысяч лет.

Слоевище лишайников состоит из переплетенных грибных нитей — гиф, и расположенных между ними клеток (или нитей) водорослей, а у некоторых видов — цианобактерий. В результате взаимодействия гриба и водоросли, составляющих организм лишайника, образуются специфические вещества, которые в природе нигде больше не встречаются. Это так называемые лишайниковые вещества, или лишайниковые кислоты.

Главный отличительный признак лишайников — симбиоз двух организмов разных видов: гетеротрофного гриба и автотрофной водоросли. В лишайнике симбиоз протекает так: водоросль производит органические вещества, которые потребляет гриб, а гриб с помощью гифов всасывает из окружающей среды воду с растворёнными в ней веществами и создаёт для водоросли влажную среду. Интересно, что виды грибов, составляющих лишайник, в природе вообще не существуют без водорослей, тогда как большинство водорослей, входящих в слоевище лишайника, встречается в свободном состоянии, отдельно от гриба.

Виды слоевища лишайников

Накипные — напоминают корку, прикрепленную к поверхности. Практически 80% от всех лишайников составляют именно накипные. По своей форме они похожи на корочку или тонкую пленку, прочно сросшуюся с субстратом. В зависимости от места обитания накипные лишайники подразделяются на эпилитные, которые развиваются на горных породах, скалах; эпифлеодные, поселяющиеся на коре деревьев или кустарников; эпигейные, растущие на поверхности почвы; эпиксильные, предпочитающие гниющую древесину.

Листоватые — как пластины, которые цепляются к поверхности небольшой толстой ножкой. Таллом этого вида имеет вид чешуек или пластинок среднего размера, прикрепляющихся к субстрату при помощи пучка грибных гиф. Самое простое слоевище напоминает округлую листовую пластинку, которая в диаметре может достигать размера 10-20 см. При таком строении слоевище называют монофильным. Если имеется несколько пластинок, то слоевище называют полифильным.

Кустистые — напоминает куст, который может возвышаться над поверхностью или свисать с нее. Такое название эти лишайники получили за свой таллом, состоящий из разветвленных нитей, срастающихся с субстратом и растущих в разные стороны. Размеры самых миниатюрных представителей этого типа не превышают нескольких миллиметров, а самые крупные экземпляры достигают 40-50 см.

Различают также два основных типа микроскопической структуры слоевища:

Гомеомерный. В этом типе клетки фотобионта размещены по всей толщине гриба хаотично. На поперечном срезе лишайника гомеомерного типа имеется верхняя и нижняя кора, которая состоит из одного слоя клеток гриба. Вся внутренняя часть заполнена рыхло расположенными грибными нитями, между которыми расположены клетки водорослей без какого-либо порядка.
Гетеромерный. Части симбиоза образуют четкие слои. В лишайнике этого типа клетки водорослей сосредоточены в одном слое, который получил название гонидиального слоя. Ниже него находится сердцевина, состоящая из рыхло расположенных нитей гриба.

Роль в природе и жизни человека

Лишайники имеют большое значение в жизни природы. Лишайники одними из первых заселяют каменистый грунт, голые скалы. Они участвуют в разрушении горных пород, растворяя каменистый субстрат своими особыми кислотами. Отмирающие части лишайников участвуют в образовании почвы, служат питанием обитателям почвы. Важное место в жизни животных и человека занимают кустистые северные лишайники (их существует около 40 видов), которые известны под названием олений мох, или ягель — это сборное название нескольких видов рода Кладония. В тундре ягель занимает огромные пространства. Это ценнейший, а зимой и единственный корм для северных оленей. Другие копытные тоже охотно поедают разнообразные лишайники.

Примеры практического значения лишайников:

Лишайники являются индикаторами загрязненности воздуха вредными веществами. Они не могут жить в местах где воздух сильно загрязнен вредными газами.
Участвуют в общем круговороте веществ в биосфере. Благодаря фотосинтезу синтезируют органические вещества в местах недоступных для других организмов. Участвуют в почвообразовании, т.к. разрушают горные породы, на которых поселяются, а за счет разложения слоевища образуется гумус. Таким образом, лишайники создают условия для существования растений и животных.
Кормовые лишайники играют важную роль в хозяйстве. Например, олений мох или ягель поедается оленями, косулями, лосями и другими животными. Некоторые виды лишайников используются в пищу человеком (лишайниковая манна).
Так же лишайники используются в парфюмерии для получения ароматических веществ, в фармацевтической промышленности для получения препаратов против туберкулеза, фурункулеза, эпилепсий и др. А лишайниковые кислоты обладают антибиотическими свойствами.
В каменистых районах они медленно растворяют субстрат, воздействуя на разрушение горных пород. Отмирая, они влияют на состав почвы. Таким образом, лишайники вместе с бактериями создают на безжизненных скалах условия для жизни других организмов, в том числе для растений и животных. Это означает, что лишайники являются пионерами растительного и животного мира.
Некоторые виды, живущие на поверхности деревьев, защищают их от проникновения грибов — древесных разрушителей. Они помогают деревьям защищаться и от многих заболеваний и, в целом, повышают устойчивость экосистемы. Растение, покрытое лишайниками, меньше подвергается нападкам болезнетворных грибков, лишайниковые кислоты подавляют рост бактерий.
Для бабочек, насекомых, улиток, беспозвоночных, клещей они являются зачастую единственным способом пропитания. Некоторые животные используют лишайники для маскировки и укрытия от опасности.
Многие птицы используют лишайники, особенно листоватые и кустистые формы, для гнездования, как например, ржанка бурокрылая, вьющая гнёзда на представителях родов Cladonia и Cetraria.

Лишайники с древних времен широко используются человеком. В Японии употребляется в пищу и даже служит предметом экспорта в страны Юго-Восточной Азии растущий на скалах листоватый лишайник гирофора съедобная. Съедобен и лишайник аспицилия съедобная, растущий в степной и полупустынной зонах. Он содержит до 55-65% щавелевокислого кальция. Однако усвояемость питательных веществ лишайников очень незначительна.

Лишайники используются в изготовлении лекарственных препаратов. С давних пор используются лишайники и как лечебное средство, на это указывал ещё Теофраст. Лишайники содержат широкий спектр ингредиентов, представляющих интерес для фармацевтики. Например, цетрария исландская добавляется в средства от кашля.

Некоторые виды лишайника используются в парфюмерной промышленности для придания стойкости ароматам.

Одна из задач рационального природопользования – изучение и сохранение биоразнообразия растительного и животного мира. Увеличивающиеся объемы загрязняющих веществ вынуждают биологов следить за состоянием биоты в поисках решения глобальных экологических проблем. В последние десятилетия для этих целей в качестве индикаторных организмов успешно применяют лишайники.

Читайте также: