Каково их практическое значение лишайники

Обновлено: 05.10.2024

Лишайники – это комплексные организмы, представляющие собой симбиоз грибов и зеленых водорослей.

От раздельно существующих грибов и водорослей эти организмы отличаются строением, формой, способами размножения, характером обмена веществ. Кроме того, им свойственен крайне медленный рост – от 1 до 8 мм за 1 год.

Значение в природе

У лишайников отсутствуют высокие требования к потреблению минеральных веществ. Они могут селиться и существовать на самых разных незащищенных поверхностях: камнях, скалах, древесной коре, стекле, металле. Это делает их хорошо доступными для животных.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

У обитателей северных регионов лишайники составляют преимущественную часть рациона. В качестве источника углеводов их с удовольствием употребляют в пищу кабаны, лоси, дикие козы, олени.

Лишайниковой растительностью кормятся личинки бабочек, улитки, клещи, сеноеды. Птицы используют ее для гнездования, а гусеницы – в качестве укрытия: приобретая цвет своего жилища, они легко маскируются, обеспечивают себе защиту от врагов.

Значение для человека

Человек активно применяет симбиоз водорослей и грибов в медицине, фармакологии, парфюмерии, пищевой промышленности.

Особое значение эти комплексные организмы имеют для геологии, географии, биологии, климатологии, так как по характеристикам слоевищ ученые могут определять возраст горных пород и ледниковых морен, подтверждать гипотезы об изменении климата, связывать воедино разные природные процессы.

Экологическое значение лишайников

Неприхотливость симбиотических организмов выражается не только в способности выживать на любой поверхности. Они легко переносят температурные колебания, перепады влажности и недостаток освещения. Однако большинство из них не выдерживает загрязнения воздуха. Поэтому они используются экологами как своеобразные биологические индикаторы.

Появление в атмосферной среде азота, оксидов серы, больших объемов угарного газа влечет за собой гибель расположенных в загрязненной области лишайников.

Также лишайники играют заметную роль в почвообразовании. Выделяя особые кислоты, они разрушают горные породы и составляющие их минералы, способствуют формированию плодородных слоев для растений.

Практическое значение лишайников

На практике симбиоз грибов и водорослей применяется в качестве:

сырья для получения спирта, сахара;
источника органических красителей, в том числе лакмуса;
пищи, деликатеса.

Из них создают фиксаторы запахов, добывают ароматические вещества, делают декоративные венки, миниатюрные модели деревьев.

Способность лишайников накапливать радиоактивные вещества сделала их незаменимым инструментом для оценки последствий радиоактивных осадков, выпадающих после ядерных испытаний.

Промышленное значение лишайников

Основным промышленным значением выступает применение лишайников в фармакологии. Еще в средние века лекари изготавливали из самых распространенных видов лекарства от легочных болезней.

Сегодня некоторые виды в промышленных масштабах применяются для производства:

антибиотиков;
средств от кашля;
препаратов для лечения кожных заболеваний.

Кроме того, содержащиеся в лишайниках высокомолекулярные углеводы и противоопухолевые агенты задействованы в изготовлении лекарственных составов для онкологических больных.

Какую роль играют лишайники в природе и жизни человека?

Отдел Лишайники включает более 20 тысяч видов, существующих на планете. Наибольшее значение лишайники имеют в растительном покрове лесных и тундровых экосистем.

Лишайникам отводится ведущая роль как продуцентам биомассы. Это объясняется тем, что они распространены практически по всей поверхности планеты.

Лишайники, населяющие горные породы, активно участвуют в их химическом выветривании. После того как они отмирают, формируется некоторое количество гумуса — у других растений появляется возможность на нем селиться. Этим, в частности, объясняется, почему лишайники называют пионерами растительности.

Сами по себе лишайники, которые живут на деревьях, не вредны: они не являются паразитами. Однако в них могут укрываться и размножаться различные насекомые-вредители.

В лишайниках содержится много углеводов. По этой причине они используются в качестве корма для северных оленей, маралов и лосей. К примеру, такие виды лишайников как кладония оленья и исландский мох.

Значение лишайников в жизни человека

Наиболее актуальное значение лишайников для людей сегодня заключается в биоиндикации уровня загрязнения окружающей естественной среды (по-другому этот процесс называют лихеноиндикацией). Все потому, что у различных видов лишайников неодинаковая степень чувствительности к загрязнению атмосферы.

При этом лишайники не требовательны к разнообразным условиям вроде влажности, освещения, продолжительной засухи, резких температурных перепадов. Однако к загрязнению атмосферы все виды лишайников одинаково восприимчивы.

Одни лишайники не переносят даже минимальное загрязнение воздуха и погибают. Это может быть высокое содержание в воздухе угарного газа, оксидов серы, азота. По этой причине они и используются как биоиндикаторы.

Другие виды лишайников прекрасно себя чувствуют в населенных пунктах и промышленных городах. Более того, некоторые виды только там и живут.

У лишайников имеется отличительная биологическая особенность: они образуют так называемые лишайниковые кислоты, которые откладываются на поверхности гиф как кристаллы, зернышки и палочки. Эти же кислоты определяют цвет слоевища лишайников.

Насчитывают около 300 лишайниковых кислот, которые есть в организме лишайников. При этом, их биологическое значение еще не до конца изучено. Одни лишайники выполняют защитную функцию как антибиотики и токсины, другие применяются в парфюмерии в качестве ароматических веществ и фиксаторов запахов.

В медицине активно используется уснин: его добывают из кустистого лишайника уснеи бородатой.

Возраст слоевищ лишайников служит в геологии маркером возраста ледниковых морей, горных обвалов и т. п. К слову, возраст слоевищ в некоторых случаях может достигать несколько сотен или тысяч лет.

Лишайники широко используют, чтобы получить антибиотики и другие лекарственные средства. К примеру, кладонию, цетрарию, пармелию, уснею, леканору.

Некоторые лишайники используются для получения ароматических веществ и фиксаторов ароматов — отдельные виды рочелл, охролехия.

Жители пустынных районов Среднего Востока едят лишайниковую манну (под ней скрывается аспициллия съедобная).

Умбиликария съедобная — настоящий деликатес в Японии.

Лишайник гирофора съедобная, кроме того, что является пищей у японцев, идет на экспорт в страны Юго-Восточной Азии.

Важно отметить, что использование лишайников должно быть планомерным и исключать вред природе, ведь лишайники не отличаются быстрым ростом и не могут быстро восстанавливаться.

Значение лишайников в природе напрямую связано с их широким распространением и устойчивостью к внешней среде, а в жизни людей — наличием полезных веществ в составе.

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.

Экономическое значение лишайников в жизни человека велико. Во-первых, это важнейшие кормовые растения. Лишайники служат основным кормом для северных оленей — животных, играющих большую роль в жизни народов Крайнего Севера.

Основу корма северных оленей составляет так называемый олений мох пли ягель. Ягелем обычно называют 3 вида кустистых лишайников: кладонию альпийскую (Cladonia alpestris, табл. 48, 6), кладонию лесную (С. sylvatica) и кладонию оленью (С. rangiferina). Однако олени охотно поедают и многие другие лишайники (другие виды Cladonia, Cetraria islandica, С. cucullata, С. nivalis, Alectoria ochroleuca и т. д.). Всего олени используют в пищу до 50 видов лишайников, которые составляют 2/3 от общего количества корма, потребляемого ими на пастбищах. Олени одинаково охотно поедают лишайники и зимой и летом. Но если летом для них не менее важным кормом служат различные травы, листья полярной березы и ивы, а также ягоды и грибы, то зимой лишайники — почти единственный источник пищи для этих животных. Олени выкапывают лишайники из-нод снега, а когда снежный покров бывает слишком глубок, скусывают лишайники, растущие на скалах, на стволах и ветвях деревьев, особенно повисающие кустистые лишайники (уснея, алектория, эверния и др.). Кормовая ценность лишайников определяется высоким содержанием углеводов, которые хорошо перевариваются и усваиваются оленями. Однако малое количество витаминов и недостаток зольных и белковых веществ делают лишайниковый корм неполноценным. Кроме того, олени плохо усваивают азотистые соединения, входящие в состав лишайников. Поэтому зимой северные олени, питающиеся в это время года преимущественно лишайниками, обычно сильно худеют, их кости становятся хрупкими, а жировые ткани размягчаются. Все это является результатом авитаминоза, а также азотистого и зольного голодания. Летом, когда рацион оленей пополняется различными травами и листьями кустарников, они быстро откармливаются и толстеют. Однако даже летом недостаток лишайников на летних пастбищах приводит к развитию у животных поноса, особенно у молодняка.

В северных странах некоторые лишайники, особенно цетрарию исландскую (Cetraria islandica), широко использовали как дополнительный корм для домашнего скота. Этот лишайник употребляли и как дополнительный продукт при выпечке хлеба, особенно в Исландии. Человек использует в пищу другие лишайники. Например, в Японии одним из деликатесов является листоватый лишайник умбиликария съедобная (Umbilicaria esculenta, рис. 333).

Без сомнения, нередко в подобном лечении с помощью лишайников было много абсурдного. Но во многих случаях лишайники, благодаря особенностям своей химической природы, оказывали на больного и положительное действие— как стимуляторы, поднимающие тонус организма, или как антибиотики. Так постепенно накапливался опыт в применении лишайников как лекарственных растений. Уже в XVIII в. их использовали в медицине на более научной основе, с учетом опытпых данных; лишайпики были внесены в списки лекарственных растений в официальные фармакопеи многих стран. Так, в 1749 г. известный шведский ботаник К. Линней упоминал о семи лекарственных лишайниках (Lichen saxatilis, L. islandicus, L. pulmonarius, L. aphthosus, L. caninus, L. plicatus, L. cocciferus). Из первого лишайника (современное его пазвапие Parmelia saxatilis) в то время делали тампоны для остановки кровотечения из носа, из последнего (современное название Cladonia coccifera) готовили средство против кашля у детей.

В конце XIX — начале XX в. в связи со значительным развитием научной медицины врачи стали все реже обращаться к народным средствам, забвению были преданы многие лекарственные растения, в том числе лишайники. В тот период в перечни лекарственных растений лишайники либо вовсе не включали, либо указывали лишь одну цетрарию исландскую. Однако в начале XX в. интенсивное изучение химических веществ, продуцируемых лишайниками, заставило ученых вновь обратить внимание на эти растения. Открытие в слоевищах лишайников огромного количества специфичных для них химических веществ, так называемых лишайниковых кислот, повлекло за собой изучение их антибиотических свойств. Этому способствовало также открытие в 40-х годах нашего столетия антимикробных свойств у некоторых грибов и водорослей. Вслед за этим начались интенсивные поиски новых источников антибиотиков среди низших растений, в том числе среди лишайников. В 40—50-е годы почти одновременно и независимо друг от друга в разных странах — в Швейцарии, Финляндии, США, Японии, Испании, Италии и в Советском Союзе — развернулись исследования по изучению антимикробных свойств лишайников. В 1944 г. американскими учеными Беркхольдером, Эвенсом и некоторыми другими впервые были испытаны 42 вида лишайников на наличие у них антимикробных свойств против бактерий Staphylococcus aureus, Escherichia coli и Bacillus subtilis. С этой целью свежесобранные лишайники тщательно измельчали и заливали фосфорно-буферным водным раствором. Оказалось, что эти водные экстракты с лишайниками подавляют и задерживают рост культур вышеуказанных бактерий. Причем различные виды лишайников действовали на культуры бактерий неодинаково. Одни лишайники подавляли рост стафилококков, другие оказывали бактериостатическое влияние как на стафилококки, так и на бактерии бациллюс, третьи — только на бациллюс и т. д. Это привело ученых к мысли, что, по всей вероятности, лишайники содержат ряд антимикробных веществ, обладающих избирательными свойствами в отношении различных микроорганизмов, и что исследователи имеют дело не с одним антибиотиком, а с целой группой их.

Это побудило ученых перейти к изучению антибактериальных свойств отдельных веществ, содержащихся в лишайниках. Исследования проводили на представителях рода кладония, и оказалось, что слоевища 35 различных видов этих лишайников, проявляющие антимикробные свойства, содержали различные лишайниковые вещества: усниновую, фумарпроцетраровую, скваматовую, барбатовую и другие кислоты. В большинстве изученных кладоний была обнаружена усниновая кислота. Испытание антибиотических свойств этой кислоты показало, что она весьма активна против Bacillus subtilis.

Лишайники широко используют и как сырье для парфюмерной промышленности. Издавна было известно, что некоторые из них (Evernia prunastri, Pseudevernia furfuracea, Lobaria pulmonaria и виды рода Ramalina) содержат ароматические вещества, эфирные масла. В древности в Египте и позднее, в XV—XVIII вв., из сухих лишайников получали порошки, которые употребляли затем для изготовления пудр, в частности пудр для париков. В настоящее время в парфюмерии используют экстракты этих лишайников.

Со времен глубокой древности лишайники служили сырьем для получения красителей. Эти красители использовали для окраски шерсти и шелка. Основной цвет красителей, получаемых из лишайниковых веществ, темно-синий. Но добавка уксусной кислоты, квасцов и т. д. дает пурпурные, красные и желтые топа. Существенно, что краски из лишайников обладают особенно теплыми и глубокими тонами, хотя они и нестойки по отношению к свету. В настоящее время краски получают главным образом синтетическим путем, но до сих пор в Шотландии в текстильной промышленности некоторые определенные виды твидов окрашивают только красителями, добытыми из лишайников.

Жизнь растений: в 6-ти томах. — М.: Просвещение. Под редакцией А. Л. Тахтаджяна, главный редактор чл.-кор. АН СССР, проф. А.А. Федоров . 1974 .

Читайте также: