Названия накипных лишайников. Лишайники – простые загадочные организмы

Этимология названия

Русское название лишайники получили за визуальное сходство с проявлениями некоторых кожных заболеваний, получивших общее название «лишаи ». Латинское название происходит от др.-греч. λειχήν (лат. lichen ) и переводится как «лишай», что связано с характерной формой плодовых тел некоторых представителей.

История исследования, систематическое положение

Одна из жизненных форм лишайников - кустистая

Первые описания известны из «Истории растений» Теофраста , который указал два лишайника - Usnea и Rocella , которую уже тогда использовали для получения красящих веществ . Теофраст предполагал, что они представляют собой наросты деревьев или водоросли. В XVII веке было известно только 28 видов. Французский врач и ботаник Жозеф Питтон де Турнефор в своей системе выделил лишайники в отдельную группу в составе мхов . Хотя к 1753 году было известно свыше 170 видов, Карл Линней описал только 80, охарактеризовав их как «скудное крестьянство растительности», и включил вместе с печёночниками в состав «наземных водорослей».

Началом лихенологии (науки о лишайниках) принято считать 1803 год , когда ученик Карла Линнея Эрик Ахариус опубликовал свой труд «Methodus, qua omnes detectos lichenes ad genera redigere tentavit» («Методы, с помощью которых каждый сможет определять лишайники»). Он выделил их в самостоятельную группу и создал систему, основанную на строении плодовых тел, в которую вошли 906 описанных на то время видов.

Лишайники, состоящие из гриба одного вида и цианобактерии (сине-зелёной водоросли) (цианолишайник , например, Peltigera horizontalis ) или водоросли (фиколишайник , например, Cetraria islandica ) одного вида, называют двухкомпонентными ; лишайники, состоящие из гриба одного вида и двух видов фотобионтов (одной цианобактерии и одной водоросли, но никогда не двух водорослей или двух цианобактерий), называют трёхкомпонентными (например, Stereocaulon alpinum ). Водоросли или цианобактерии двухкомпонентных лишайников питаются автотрофно . В трёхкомпонентных лишайниках водоросль питается автотрофно, а цианобактерия, по-видимому, питается гетеротрофно, осуществляя азотфиксацию . Гриб питается гетеротрофно ассимилятами партнера(ов) по симбиозу . Единого мнения о возможности существования свободноживущих форм симбионтов в настоящее время не достигнуто. Имелся опыт выделения всех компонентов лишайников в культуру и последующая реконструкция исходного симбиоза.

Из известных видов грибов в образовании лишайников участвует около 20 %, в основном это аскомицеты (~98 %), остальное базидиомицеты (~0,4 %), некоторые из них, не имея полового размножения, формально относятся к дейтеромицетам . Существуют также актинолишайники, в которых место гриба занимают мицелярные прокариоты актиномицеты . Фотобионт в 85 % представлен зелёной водорослью , встречаются 80 видов из 30 родов, наиболее важным из которых является Trebouxia (входит в состав более чем 70 % видов лишайников). Из цианобактерий (в 10-15 % лишайников) участвуют представители всех крупных групп, кроме Oscillatoriales , наиболее распространён Nostoc . Часты гетероцистные формы Nostoc , Scytonema , Calothrix и Fischerella . В талломе лишайника клетки цианобионта могут структурно и функционально модифицироваться: увеличивается их размер, изменяются форма, уменьшается количество карбоксисом и количество материала оболочек, замедляется рост и деление клеток .

Во взаимоотношениях компонентов наблюдается тонкий баланс, так, деление клеток фотобионта согласовано с ростом гриба. Микобионт получает от фотобионта питательные вещества, производимые тем в результате фотосинтеза . Гриб же создаёт водоросли более оптимальный микроклимат: защищает её от высыхания, экранирует от ультрафиолетового излучения, обеспечивает жизнь на кислых субстратах (поставляя фосфаты) смягчает действие ряда других неблагоприятных факторов. Из зелёных водорослей поступают многоатомные спирты, такие как рибит , эритрит или сорбит , которые легко усваиваются грибом. Цианобактерии поставляют в гриб в основном глюкозу , а также азотсодержащие вещества, образуемые благодаря осуществляемой ими фиксации азота. Потоки веществ из гриба в фотобионт не обнаружены.

Внешнее строение

Лишайники бывают самого разного цвета

Лишайники окрашены в широком диапазоне цветов от белого до ярко-жёлтого, коричневого, сиреневого, оранжевого, розового, зелёного, синего, серого, чёрного.

По внешнему виду различают лишайники:

На́кипные . Таллом накипных лишайников - это корочка («накипь»), нижняя поверхность плотно срастается с субстратом и не отделяется без значительных повреждений. Это позволяет им жить на крутых склонах гор, деревьях и даже на бетонных стенах. Иногда накипный лишайник развивается внутри субстрата и снаружи совершенно не заметен;
Листоватые . Листоватые лишайники имеют вид пластин разной формы и размера. Они более или менее плотно прикрепляются к субстрату при помощи выростов нижнего коркового слоя;
Кустистые . У наиболее сложных с точки зрения морфологии кустистых лишайников таллом образует множество округлых или плоских веточек. Растут на земле или свисают с деревьев, древесных остатков, скал.

Размножение

Особи микобионта размножаются всеми способами и в то время, когда фотобионт не размножается или размножается вегетативно. Микобионт может, как и другие грибы, также размножаться половым и собственно бесполым путем. Половые споры в зависимости от того, относится микобионт к сумчатым или базидиальным грибам, называются аско- или базидиоспорами и образуются соответственно в асках (сумках) или базидиях .

Апотеции лишайника

При размножении аскомицетные лишайники образуют плодовые тела , которые можно разделить на две большие группы: апотеции и перитеции:

Апотеций представляет собой обычно округлое ложе. На ложе находятся сумки между неспороносными окончаниями гиф, образуя открыто расположенный слой, называемый гимениумом ;
Перитеций имеет более или менее сферическую, почти закрытую структуру, внутри которой находятся аски , аскоспоры освобождаются через поры в плодовом теле.

Микобионт может также производить бесполые пикноспоры (пикноконидии) , созревающие в пикнидиях - это сферические или грушевидные мешочки, встроенные в ложе плодового тела и представляющие собой специализированные гифы. Пикнидии часто узнаются как черноватые точечки на ложе. Пикноконидии высыпаются и дают начало новому таллому. Пикнидии образуют гифы, которые гаусториями проникают в клетки водорослей. Важную роль в узнавании и селекции фотобионта могут играть лишайниковые вещества и лектины .

Все споры в размере не более нескольких тысячных долей миллиметра. Они распространяются по воздуху и могут, в случае достижения ими более высоких слоёв атмосферы, перемещаться на больши́е расстояния, а иногда и по всему миру, колонизируя таким образом даже изолированные субстраты.

Вопрос о том, каким образом заново возникает новое сообщество мико- и фотобионта, раскрыт ещё не до конца. Микобионт, прежде чем объединиться со свободным фотобионтом, должен отыскать его и поставить под свой контроль. И то, и другое происходит по-видимому тогда, когда оба партнёра находятся в изголодавшемся состоянии и остро нуждаются в питательных веществах. Даже в лаборатории только в таких условиях можно из двух отдельных организмов создать единый.

Многие кустистые и листоватые лишайники в благоприятных условиях дают специализированные структуры вегетативного размножения, состоящие из клеток водорослей, оплетённых гифами гриба:

Изидии - это выросты таллома в виде булавки, пуговицы, листочка или мелкой веточки. При воздействии ветра, воды, даже лёгкого прикосновения они отрываются;
Соредии образуются внутри лишайника, затем выходят наружу и разрываются, распыляя содержимое, представляющее собой т. н. диаспоры , как правило, объединённые в небольшие пачки, при увеличении проявляются зернистость или мучнистость их поверхности.

Изидии и соредии распространяются с ветром, дождём и животными. При попадании на подходящий субстрат прорастают, давая начало новому лишайнику. Вегетативное размножение также может осуществляться неприспособленными специально для этого фрагментами таллома.

Экология

В связи с очень медленным ростом лишайники могут выжить только в местах, не заросших другими растениями, где есть свободные площади для фотосинтеза. На влажных участках они зачастую проигрывают мхам . Кроме того, лишайники проявляют повышенную чувствительность к химическому загрязнению и могут служить его индикаторами . Устойчивости к неблагоприятным условиям способствует невысокая скорость роста, наличие различных способов извлечения и накопления влаги, развитые механизмы защиты.

Лишайники, как правило, предъявляют скромные требования к потреблению минеральных веществ, получая их, большей частью, из пыли в воздухе или с дождевой водой, в связи с этим они могут жить на открытых незащищённых поверхностях (камни, кора деревьев, бетон и даже ржавеющий металл). Преимуществом лишайников является терпимость к экстремальным условиям (засухе , высоким и низким температурам (от −47 до +80 градусов по Цельсию, около 200 видов обитают в Антарктике), кислой и щелочной среде, ультрафиолетовому излучению). В мае 2005 года проводились эксперименты на лишайниках Rhizocarpon geographicum и Xanthoria elegans , показавшие, что эти виды по крайней мере в течение примерно двух недель смогли продержаться вне земной атмосферы, то есть в крайне неблагоприятных условиях .

Многие лишайники специфичны к субстрату: одни хорошо развиваются только на щелочных породах, например, известняке или доломите , другие на кислых , не содержащих извести силикатных породах, таких как кварц , гнейс и базальт . Лишайники-эпифиты также предпочитают определённые деревья: выбирают кислую кору хвойных или берёзовых или осно́вную ореховых , клёна или бузины . Ряд лишайников сам выступает в качестве подложки для других лишайников. Нередко формируется типичная последовательность, в которой различные лишайники нарастают друг на друга. Есть виды, которые постоянно живут в воде, например, Verrucaria serpuloides .

Лишайники, как и другие организмы, образуют сообщества. Примером лишайниковых ассоциаций является сообщество Cladonio-Pinetum - лишайниковые сосновые леса.

Роль в почвообразовании

Лишайники выделяют кислоты, способствующие растворению субстрата, и тем самым участвуют в процессах выветривания . Вносят существенный вклад в процессы почвообразования . Лишайники - одни из «пионеров» биоценозов - являются, как правило, первыми организмами, заселяющими субстрат в процессе первичной сукцессии .

На скалах и утёсах лишайники являются важными первоначальными организмами. Они крепятся к поверхности горной породы или даже проникают внутрь. При этом сильно меняют внешний вид горных пород, особенно их цвет, и образуют вокруг себя углубления. Например, когда представители рода Verrucaria поселяются на известняке, тот покрывается чёрными углублениями перитециев - плодовых тел лишайника. После их отмирания поверхность породы густо усеяна ямками. Затем в них появляется зелёный слой водорослей. Несмотря на редкость этих видов, они играют важную роль в выветривании и почвообразовании, часто повсеместно охватывая скалы. Лишайники не делают различий между естественными и искусственными субстратами, покрывая стены , крыши , заборы , надгробия и другие постройки.

Лишайники и животные

Гнездо бурокрылой ржанки (Pluvialis dominica ), сделанное из лишайника

Особенно важна роль лишайников в жизни животных в условиях Крайнего Севера , где растительность редка, в зимние месяцы они составляют около 90 % от рациона оленей . Особенно важен для оленей ягель (олений мох) (Cladonia ) , который они при помощи копыт достают даже из-под снежного покрова. Лоси также используют этот источник питания. Способность потреблять лишайники обусловлена наличием фермента лихеназы .

Лекарственные препараты

С давних пор используются лишайники и как лечебное средство , на это указывал ещё Теофраст . Известно, что Lobaria pulmonaria использовалась в Средневековье против лёгочных болезней .

Лишайники находят применение в народной медицине , они содержат также широкий спектр ингредиентов, представляющих интерес для фармацевтики . Например, цетрария исландская (Cetraria islandica ) добавляется в средства от кашля , в уснее (Usnea ) был обнаружен антибиотик усниновая кислота , применяемый для лечения кожных и других болезней. Полисахариды (саркома-180) интересны для онкологов .

Лихеноиндикация

Лишайник Usnea filipendula растёт только в местах с очень высоким качеством воздуха

Лишайники являются организмами-индикаторами (биоиндикаторы) для определения условий окружающей среды, в частности, качества воздуха (лихеноиндикация ). Высокая чувствительность лишайников к загрязнениям вызвана тем, что взаимодействие его компонентов легко нарушить. Из воздуха или с дождём поступают без всяких препятствий в лишайник вместе с питательными и токсичные вещества, это происходит потому, что лишайники не имеют никаких специальных органов для извлечения влаги из субстрата, а поглощают её всем талломом. Поэтому они особенно уязвимы к загрязнению воздуха.

Первые сообщения о массовой гибели лишайников в областях промышленно развитых городов появились во второй половине XIX века . Основной причиной являлось увеличение содержания диоксида серы в воздухе. Между тем, использование серных фильтров на промышленном оборудовании и каталитических нейтрализаторов в автомобилях способствовало улучшению качества воздуха, так что сегодня лишайники в больших городах встречаются часто.

Лихенометрия

Благодаря тому, что лишайники долго живут и растут с постоянной скоростью, по ним можно определить возраст породы (отступление ледника или время постройки нового здания) (лихенометрия )

МОУ «Средняя общеобразовательная школа №9»

Лишайники – простые загадочные организмы

РЕФЕРАТ ПО БИОЛОГИИ

Выполнила: ученица 9 класса

Черникова Алина

Руководитель: Лунина Татьяна

Евгеньевна

Г. Кашира

2008 год.

1. Введение стр.2

2. Отличие лишайников от других растений стр.3

3. Компоненты лишайников и их взаимоотношения стр.4

1) Грибной компонент (микобионт) стр.4-5

2) Водорослевый компонент (фикобионт) стр.5

3) Взаимоотношения гриба и водоросли

в теле лишайника стр.5-8

4. Внешнее и внутреннее строение лишайника стр.8

1) Морфология слоевища лишайников стр.8-9

А) Накипные лишайники стр.9-11

Б) Листоватые лишайники стр.11-12

В) Кустистые лишайники стр.13

2) Анатомия слоевища лишайников стр.13-15

5. Физиологические и экологические

особенности лишайников стр.15

Способы питания лишайников стр.15-16

Химический состав лишайников стр.16-18

Лишайники – организмы-гигиенометры стр.18-19

6. Заключение стр.20-21

7.Приложение (№1,2,3,4) стр.22-25

8. Список используемой литературы стр.26

1.Введение

Лишайники представляют своеобразную группу комплексных организмов, тело которых всегда состоит из двух компонентов – гриба и водоросли.

Сейчас каждый школьник знает, что в основе биологии лишайников лежит явление симбиоза – сожительства двух различных организмо в. Но еще немногим более ста лет назад лишайники были для ученых великой загадкой, открыл которую Симон Швенденер в 1867г.

Однако как организмы лишайники были известны ученым и в народе задолго до открытия их сущности. Еще великий Теофраст, «отец ботаники», дал описание двух лишайников – уснеи и рочеллы. Последнюю уже тогда использовали для получения красящих веществ. В те времена их называли нередко то мхами , то водорослями , тодаже «хаосом природы» и «убогой нищетой растительности».

Сейчас известно более 20000 лишайников. И каждый год ученые обнаруживают и описывают десятки и сотни новых неизвестных видов.

В настоящее время лихенология (лат. Lichen – лишайник) – наука о лишайниках – изучает сложный комплекс проблем, связанных с возникновением, строением, систематикой, биохимией, физиологией, распространением и экологией лишайников .

В реферате мне хотелось бы раскрыть уникальность и удивительную организацию этих организмов, их роль в природе и для человека. Сегодня очень актуальным являются поиски барьеров для защиты от активных форм кислорода. Лишайники способны противостоять этим формам. Остро стоит проблема сохранения окружающей среды, диагностика уровня её загрязнения. В этом тоже могут помочь лишайники. Их строение и умение приспособиться к окружающей среде помогает учёным ответить на многие вопросы и использовать их особенности. Их строение и умение приспособиться к окружающей среде помогает учёным ответить на многие вопросы и использовать их особенности.

2. Отличие лишайников от других растений

Чем же лишайники отличаются от других растений?

Во-первых, специфичный признак лишайников - симбиотическое сожительство двух разных организмов - гетеротрофного гриба (микобионта) и автотрофной водоросли (фикобионта).

Во-вторых, лишайники образуют особые морфологические типы, жизненные формы, не встречающиеся отдельно у слагающих лишайниковое слоевище грибов и водорослей.

В-третьих, для лишайников в целом и каждого его компонента в отдельности характерен особый тип метаболизма.

В-четвертых, весьма специфична биохимия лишайников, образование в них вторичных продуктов обмена - лишайниковых веществ, не встречающаяся в других группах организмов.

Лишайники отличаются от других групп существ, в том числе и от свободноживущих грибов и водорослей, особой биологией: способом размножения, медленным ростом, отношением к экологическим условиям.

На основании этих специфических свойств лишайников можно дать следующее определение: лишайниками являются организмы, тело (слоевище) которых всегда состоит из двух компонентов - автотрофного фикобионта и гетеротрофного микобионта, образующих единое симбиотическое сожительство, отличающееся свободными морфологическими типами и особыми физиолого-биохимическими процессами.

3. Компоненты лишайников и их взаимоотношения

1) Грибной компонент (микобионт)

Представители трех классов грибов- аскомицетов, базидиомицетов и фикомицетов, вступив в контакт с водорослью, дали начало образованию лишайников.

О близости с грибами говорит строение вегетативного тела лишайника и их плодовых тел. Вегетативное тело лишайника, называемое таллом или слоевище , целиком состоит из переплетения грибных гиф. Водоросли же либо разбросаны в беспорядке среди грибных гиф по всей толще слоевища, либо расположены отдельным дифференцированным слоем несколько ниже его поверхности. Вегетативное тело лишайника целиком живет в воздушной среде . Гифы , образующие слоевище лишайника, представляют собой простые или разветвленные тонкие нити, растущие вершиной . Гифа покрыта двухслойной оболочкой , под которой находится протоплазма. Обычно гифы поделены поперечной перегородкой на клетки.

В вегетативной клетке почти всегда имеется одно ядро . Переход вегетативных гиф лишайникового слоевища к воздушному образу жизни привела к утолщению их оболочек. Увеличен обмен веществ за счет утолщения плазматического тяжа с соседними клетками.

Тесный контакт с водорослью обеспечил появление у микобионта лишайника некоторых специфичных типов гиф : ищущие и охватывающие. Ищущие гифы являются боковыми ответвлениями обычных гиф. После того как ищущие гифы обнаруживают водоросль, у них появляются боковые ответвления, плотно захватывающие и тесно оплетающие клетки водоросли - это охватывающие гифы. Еще один тип специфичный для лишайниковых гиф- это двигательные гифы . Они возникают в зоне водорослей и служат для переноса их клеток в растущий край слоевища, который обычно будет образован одними только гифами микобионта и не содержит водорослей.

Микобионт лишайника образует сложноустроенные талломы, с хорошо дифференцированными анатомическими слоями, которые встречаются лишь у лишайников.

2) Водорослевый компонент (фикобионт)

Водоросли , встречающиеся в слоевище лишайников, называются фикобионтами лишайников . По своему систематическому отношению они относятся к различным отделам: к сине - зеленым, зеленым, желто- зеленым и бурым водорослям.

Как показало изучение лишайниковых фикобионтов, в слоевище лишайников встречаются представители 28 родов водорослей.

Водоросли в слоевище лишайников очень сильно изменяют свой внешний облик. Размножаются водоросли внутри слоевища обычно делением или апланоспорами.

Лишайниковые водоросли очень устойчивы к высоким температурам, способны переносить длительное высушивание.

3) Взаимоотношения гриба и водоросли в теле лишайника

Наибольшее распространение среди ученых того времени получила теория мутуалистического симбиоза . Сторонники этой теории считали, что в слоевище лишайника гриб и водоросль находятся во взаимовыгодном симбиозе : водоросль «снабжает» гриб органическими веществами, а гриб «защищает» водоросль от чрезмерного нагревания и освещения и «обеспечивает» ее водой и неорганическими солями.

Установили, что гриб получает вещества, ассимилируемые водорослью. Однако для существования как самого гриба, так и лишайника в целом необходимо, чтобы водоросль, окруженная со всех сторон грибными гифами, все-таки могла жить и более или менее нормально развиваться. Если гриб начнет проявлять себя слишком активно, поражать все без исключения водоросли, то погибнет и сам, а значит, перестанет существовать и лишайник.

Гриб должен использовать лишь часть водорослей, оставляя резерв – здоровые и нормальные водоросли, содержимым которых он мог бы питаться.

Одна из причин неудач подобных попыток - чрезвычайно медленный рост лишайников. Лишайники – многолетние растения. Обычно возраст взрослых слоевищ, которые можно увидеть где-нибудь в лесу на стволе деревьев или на почве, составляет не менее 20 – 50 лет. В северных тундрах возраст некоторых кустистых лишайников рода кладония достигает 300 лет. Слоевище лишайников, имеющих вид корочки, в год дает прирост всего 0,2 – 0,3мм.

Кустистые и листоватые лишайники растут несколько быстрее – в год их слоевище увеличивается на 2 – 3мм. Поэтому, чтобы вырастить взрослый лишайник в лаборатории, требуется не менее 20 лет. Трудно проводить столь долговременный эксперимент!

Вот почему все теории, пытающиеся объяснить взаимоотношения компонентов лишайников, остаются пока лишь догадками.

4. Внешнее и внутреннее строение лишайников

1) Морфология слоевища лишайников

Слоевище лишайников очень разнообразно по окраске, размерам, форме и строению.

Лишайники окрашены в самые различные цвета: белый, розовый, ярко-желтый, оранжевый, оранжево-красный, серый, голубовато-серый, серовато-зеленый, желтовато-зеленый, оливково-коричневый, коричневый, черный и некоторые другие. Окраска слоевища лишайников зависит от наличия пигментов, которые откладываются в оболочках гиф, реже в протоплазме.

У лишайников различают пять групп пигментов : зеленые, синие, фиолетовые, красные, коричневые. Механизм образования их до сих пор не выяснен, но совершенно очевидно, что важнейшим фактором , влияющим на этот процесс, является свет.

Иногда цвет слоевища зависит от окраски лишайниковых кислот , которые откладываются в виде кристаллов или зернышек на поверхности гиф. Окраска кристаллов этих веществ определяет и окраску всего слоевища. И здесь важнейшим фактором , способствующим образованию лишайниковых веществ, является свет . Чем ярче освещение в месте произрастания лишайника, тем ярче он окрашен. Очень ярко окрашены лишайники высокогорий и полярных районов Арктики и Антарктики. Для высокогорных и полярных районов земного шара характерны большая прозрачность атмосферы и высокая интенсивность прямой солнечной радиации. В таких условиях в наружных слоях слоевищ концентрируется большое количество пигментов и лишайниковых кислот, обусловливая яркую окраску лишайников.

Из-за низкой температуры осадки выпадают в Антарктике только в виде снега. В такой форме они не могут быть использованы растениями. Вот здесь-то темная окраска лишайников и приходит им на помощь.

Темноокрашенные слоевища антарктических лишайников за счет высокой солнечной радиации быстро нагреваются до положительной температуры даже при отрицательной температуре воздуха. Снег, падающий на эти нагретые слоевища, тает, превращаясь в воду, которую лишайник сразу же впитывает. Таким образом он обеспечивает себя водой, необходимой для осуществления процессов дыхания и фотосинтеза.

Насколько разнообразны слоевища лишайников по окраске, настолько же разнообразны они и по форме. Слоевище может иметь вид корочки, листовидной пластинки или кустика. В зависимости от внешнего облика различают три основных морфологических типа: накипные, листоватые и кустистые лишайники.

а) Накипные лишайники

Слоевище накипных лишайников имеет вид корочки, плотно сросшейся с субстратом, толщиной 1-2мм. В природе нередко можно наблюдать, как небольшие по размерам накипные слоевища лишайников, сливаясь друг с другом, образуют на каменистой поверхности скал или стволах деревьев крупные пятна, достигающие в диаметре нескольких десятков сантиметров.

Накипные слоевища плотно срастаются с субстратом сердцевинными гифами. Наиболее примитивный тип накипного слоевища (и вообще слоевища лишайников) – это слоевище в виде тонкого порошкообразного налета. Оно носит название лепрозного. Лепрозные слоевища состоят из скоплений отдельных комочков – клубочков водорослей, окруженных грибными гифами.

Примитивно устроенным, хотя и более сложным по сравнению с лепрозным, считается также накипное слоевище в виде отдельно разбро- санных бородавочек или зернышек .

Более высокоорганизованное накипное слоевище имеет вид сплошной плотной корочки .

Все перечисленные типы накипных слоевищ являются однообразнонакипными, ибо они одинаковы по своему строению. Переходной формой между накипными и листоватыми лишайниками является чешуйчатое слоевище , очень характерное для видов, растущих на почве в пустынных областях земного шара. В пустынях на поверхности почвы обычно можно заметить коричневатые, серые, желтоватые и розоватые пятна, образуемые слоевищами чешуйчатых лишайников. Диаметр чешуек колеблется от 2 – 5мм до 1см. Они бывают округлыми, угловатыми, с ровными и волнистыми, иногда лопастными краями.

В зависимости от субстрата, на котором произрастают накипные лишайники, среди них различают несколько экологических групп: развивающиеся на поверхности горных пород; на коре деревьев и кустарников; на поверхности почвы; на обнаженной гниющей древесине.

У большинства накипных лишайников слоевище развивается на поверхности субстрата. Однако существует еще одна группа лишайников, слоевище которых целиком растет внутри камня или коры дерева.

Еще одна чрезвычайно интересная группа накипных лишайников – это лишайники с шаровидной формой слоевища . Они широко известны под названием кочующих лишайников . Встречаются кочующие лишайники в засушливых областях земного шара, в равнинных и горных степях, пустынях и иногда в предгорных районах. Слоевище у них комковато-шаровидной формы и не прикреплено к субстрату. Такие комочки свободно лежат на поверхности почвы, и ветер или животные переносят их с места на место как маленькие перекати-поле. Кочующий образ жизни в засушливых условиях привел к развитию у этих лишайников толстого и плотного корового слоя.

Эти лишайники, главным образом представителей рода аспицилия, иногда называют также «лишайниковой манной». Когда-то в пустынных областях в голодные годы их добавляли в пищу. В наше время алжирские крестьяне нередко используют эти лишайники как корм для овец.

б) Листоватые лишайники

Слоевище листоватых лишайников имеет вид листовидной пластинки, достигающей в диаметре 10 – 20см, горизонтально распростертой на субстрате. Наиболее характерна для него округлая форма, которая обусловлена горизонтально-радиальным ростом гиф.

Слоевище, состоящее из одной листовидной пластинки, носит название монофильного.

Более сложным по строению является листоватое слоевище, рассеченное на множество мелких лопастей. Эти лопасти бывают самого разного размера и формы: узкими и широкими, слабо- и сильноветвистыми, плоскими и выпуклыми, тесно сомкнутыми и разделенными. По внешнему облику они напоминают искусно сплетенные кружева, окутывающие разноцветным чехлом стволы и ветви деревьев.

Характерной особенностью листового слоевища лишайников является его дорсовентральное строение, при котором верхняя поверхность отличается по строению и окраске от нижней.

Верхняя поверхность слоевища листоватых лишайников бывает ровной, волнистой, ямчатой, голой, глянцевитой или матовой, нередко шероховатой, неровной, покрытой бугорками, бородавочками. Иногда на ней имеются различной формы выросты, реснички, образующие опушение или войлочный налет.

Нижняя поверхность также разнообразна по своему строению, но ее характерной особенностью является то, что она почти всегда образует особые органы, с помощью которых листоватый лишайник прикрепляется к субстрату. У огромного большинства листоватых лишайников на нижней стороне слоевища образуются особые органы прикрепления – ризоиды, ризины или гомф.

Листоватые лишайники по сравнению с накипными являются значительно более высоко организованными формами. В эволюционном отношении оказалось выгодным отделение слоевища от субстрата, и это дало целый ряд преимуществ.

Во-первых, в нём заключена прослойка воздуха, способствующая лучшему газообмену внутренних слоев слоевища.

Во-вторых, там дольше задерживается влага, благодаря чему слоевище более длительное время может находиться во влажном состоянии.

В-третьих, в узком пространстве между поверхностью субстрата и слоевищем обычно задерживаются различные органические и неорганические вещества, которые могут быть использованы растением.

Но, с другой стороны, отделившись от субстрата, лишайник стал более уязвим по отношению к факторам внешней среды – действию ветра, ударам дождя и снега, нападению животных.

Среди листоватых лишайников также встречаются неприкрепленные, кочующие формы. В горных тундрах Сибири и Чукотки на сухих горных склонах и пологих сопках обитает очень красивый кочующий лишайник цетрария Ричардсона.

в) Кустистые лишайники

Слоевище кустистых лишайников имеет вид прямостоячего или повисающего кустика, реже неразветвленных прямостоячих выростов.

По организационному уровню кустистые лишайники представляют высший этап развития слоевища.

В отличие от накипных и листоватых форм лишайников, для которых характерен горизонтальный рост гиф, у кустистых лишайников наблюдается вертикально направленный рост гиф и верхушечный рост слоевищ. Это позволяет кустистым лишайникам путем изгибов веточек в разные стороны занимать наилучшее положение, при котором водоросли могут максимально использовать свет для осуществления фотосинтеза.

Слоевища кустистых лишайников могут быть разных размеров. Высота самых маленьких составляет всего несколько миллиметров, а наиболее крупных 30 – 50см.

Слоевища кустистых лишайников чрезвычайно разнообразны по форме. Наиболее простые имеют вид отдельных прямостоячих неразветвленных выростов. Но чаще кустистые лишайники бывают разветвленными и образуют слоевище в виде густых компактных дерновинок. Такой формой слоевища обладают очень многие лесные и тундровые напочвенные лишайники.

В цилиндрических лопастях лишайника водоросли располагаются по окружности и тем самым достигаются равномерность их освещения со всех сторон и максимальное увеличение ассимиляционной поверхности слоевища.

2) Анатомия слоевища лишайников

В слоевище накипных лишайников, наиболее примитивных форм, можно различить только три анатомических слоя : коровой слой, слой водоросл ей и сердцевину. У большинства листоватых лишайников, более эволюционно продвинутых форм, в связи с отделением от поверхности субстрата происходит образование еще одного корового слоя – с нижней стороны слоевища. В таких слоевищах можно различить уже четыре слоя: верхний коровой слой, слой водорослей, сердцевину и нижний коровой слой. У кустистых лишайников с плоскими лентовидными лопастями в слоевище можно различить уже пять анатомических слоев : два коровых слоя на верхней и нижней поверхности слоевища, два слоя водорослей, тоже с верхней и нижней стороны лопастей, и сердцевину . Кустистые лишайники с округлыми лопастями имеют радиальную структуру: снаружи лопасти этих лишайников покрыты коровым слоем, под ним расположен слой водорослей, а центральная часть слоевища заполнена сердцевиной.

Каждый из перечисленных анатомических слоев слоевища выполняет в жизни лишайника ту или иную функцию.

Коровой слой выполняет сразу две функции: защитную и укрепляющую. Он защищает внутренние слои слоевища от воздействия внешней среды. Поэтому коровой слой лишайников обычно бывает плотного строения и окрашен в сероватый, коричневый, оливковый, желтый, оранжевый или красноватый цвет.

Коровой слой служит и для укрепления слоевища.

На нижнем коровом слое лишайников обычно образуются органы прикрепления - ризоиды. У листовых лишайников рода пармелия образуются ризины.

В зоне водорослей осуществляются процессы ассимиляции углекислоты и накопление органических веществ. Для процесса фотосинтеза водорослям необходим солнечный свет. Поэтому слой водорослей обычно размещается вблизи верхней поверхности слоевища. Для осуществления процессов ассимиляции углекислоты и дыхания водорослям необходим также нормальный газообмен. Поэтому грибные гифы в зоне расположены рыхло на некотором расстоянии друг от друга.

Под слоем водорослей расположен сердцевинный слой. Основная функция сердцевинного слоя – проведение воздуха к клеткам водорослей, содержащим хлорофилл. Поэтому для большинства лишайников характерно рыхлое расположение гиф в сердцевине. Воздух, попадающий в слоевище, легко проникает к водорослям по промежуткам между гифами. У большинства лишайников сердцевина белая, так как гифы сердцевинного слоя бесцветны. На их поверхности откладываются кристаллы лишайниковых веществ. Лишайниковые вещества обладают одной важной особенностью: они не растворимы или очень слабо растворимы в холодной воде. Благодаря этому свойству кристаллы, покрывая поверхность сердцевинных гиф, препятствуют их смачиванию. У некоторых кустистых лишайников сердцевинный слой, помимо проводящей функции, выполняет еще одну – укрепляющую.

Как же воздух проникает в слоевище лишайника?

Для осуществления нормального газообмена на поверхности слоевища лишайников в плотном коровом слое образуются особые отверстия – специальные органы, которые служат для аэрации внутренних частей растения. Это разрывы коры, через которые воздух, как через маленькие форточки, проникает внутрь слоевища.

5.Физиологические и экологические особенности лишайников

1) Способы питания лишайников

Лишайники представляют для физиологических исследований сложный объект, так как состоят из двух физиологически противоположных компонентов – гетеротрофного гриба и автотрофной водоросли.

Водоросль является единственным источником снабжения организма органическими веществами. Она фотосинтезирует. Имеются наблюдения, что многие лишайники фотосинтезируют и зимой.

Для нормальной фотосинтетической активности слоевище должно содержать определенное количество воды. Лишайники усваивают воду (в виде дождя, снега, тумана, росы и пр.) очень быстро, но всей поверхностью своего тела. Лишайники способны впитывать воду в очень больших количествах, обычно до 100 – 300% от сухой массы слоевища. Однако и отдача воды слоевищем также происходит довольно быстро. Насыщенные водой лишайники на солнце через 30 – 60 мин теряют всю свою воду и делаются хрупкими.

Важным компонентом в питании лишайников является азот. Лишайники воспринимают соединения азота из водных растворов, когда их слоевища пропитываются водой (виды ксантории, фисции, калоплаки и др.). Некоторые лишайники способны фиксировать атмосферный азот, так как этой способностью обладают содержащиеся в них водоросли (из родов коллема, лептогиум, пельтигера, лобария, стикта) Эти лишайники часто селятся на субстратах, весьма бедных азотистыми соединениями.

2) Химический состав лишайников

Фенольные вещества лишайников, так называемые лишайниковые кислоты, являются многочисленной группой ароматических соединений.
Все организмы вынуждены создавать многоступенчатые защитные системы от губительных активных форм кислорода - перекиси водорода, синглетного кислорода, супераксидного, гидроксильного и иных свободных радикалов кислорода. Антиоксидантотерапия за последнее десятилетие стала одним из ведущих направлений в фармакологических и клинических разработках. В связи с токсичностью синтетических антиоксидантов возникла необходимость их замены в пищевой промышленности и медицине природными соединениями. Лишайники являются природными антиоксидантами. Подробно изучены депсидоны лишайников и пигменты, которые совместно с целым набором ароматических структур создает в лишайнике сплошной экран для ультрафиолетовой части солнечного света. Абсорбционные максимумы ультрафиолетовой области спектров найденных депсидонов, атранорина и усниновой кислоты, а также пигментов накладываются друг на друга и обуславливают этот экран.
Антимикробная активность усниновой кислоты . Антибиотическая активность лишайников была впервые описана в 1944г. Самым известным лишайниковым антибиотиком является усниновая кислота, которая одновременно является и очень распостраненным в лишайниках веществом. Все три формы усниновой кислоты были в прошлом широко изучены на антимикробную активность, была найдена их преобладающая активность против граммоположительных и кислотостойких микроорганизмов. С середины нашего века препараты усниновой кислоты находят клиническое применение в ряде стран. В нашей стране был разработан препарат бинан. Это натриевая соль усниновой кислоты, 1% раствор в масле или на пихтовом бальзаме, а также раствор в спирте. Бинан в спирте (несколько капель) прекрасно лечит воспаленное горло и предотвращает ангину; бинан на пихтовом масле хорошо лечит ожоги.
Лишайники разных видов с лесоповалов можно использовать в парфюмерной промышленности для получения так называемых резиноидов, фиксаторов запахов духов, одеколонов и туалетного мыла. Одним из результатов научно-исследовательской работы по ароматическим лишайниковым соединениям стало создание коллекции этих веществ.

До сих пор понимание биологической роли ароматических лишайниковых соединений во многом не достигнуто. Большинство лихенологов допускают, что они выполняют нечто, что трудно себе вообразить . Происходит не угасание продуцирования лишайниковых кислот в эволюционном процессе, а совершенствование этих уникальных метаболитов.
3) Лишайники – организмы - гигиенометры

Каждый из нас - свидетель и участник изменения окружающей природной среды. Наблюдательный человек может заметить, что вокруг больших городов и там, где происходит интенсивное загрязнение среды автомобильным транспортом, тепловыми электростанциями, предприятиями черной и цветной металлургии, строительной или добывающей промышленности, с той или иной скоростью исчезают представители разных видов животных и растений, ранее здесь обычных.

К их числу относятся и лишайники.

Все необходимое для жизни лишайники получают из воздуха и атмосферных осадков и при этом не имеют специальных приспособлений, предотвращающих поступление в их тела различных загрязнителей. Особенно губительны для лишайников различные окислы, образующие при соединении с водой кислоты той или иной концентрации. Поступая в таллом, такие соединения разрушают хлоропласты водорослей, равновесие между компонентами лишайника нарушается, и организм гибнет. Поэтому многие виды лишайников быстро исчезают с территорий, подверженных значительному загрязнению.

Еще в середине прошлого века классик лихенологии В.Нюландер обратил внимание на постепенное исчезновение лишайников из Люксембургского сада из-за использования новых видов топлива и газа для освещения парижских улиц.

Это дало ему основание назвать лишайники «гигиенометрами», видовой состав и состояние которых на данной территории отражают качество воздуха и комфортность условий проживания для самого человека.

Действительно, долгоживущие и медленнорастущие лишайники, реагирующие в условиях постоянного воздействия загрязнений даже на относительно слабое увеличение их концентрации, оказались очень удобным объектом для биоиндикации.

Конечно, данные о видовом составе лишайников не могут быть основой для оценки фактической концентрации загрязнителей в среде.

Однако нельзя забывать, что с биологической точки зрения и с позиций охраны природы фактические концентрации загрязнителей в среде мало информативны. Куда важнее знать биологический эффект многовариантного действия различных фитотоксикантов. Исчезновение представителей чувствительных к загрязнению видов должно быть сигналом опасности для других организмов, и в том числе для человека.

Отсутствие на деревьях бородовидных бриорий и усней, накипных лишайников связано с сильным загрязнением воздушного бассейна, поскольку представители этих видов отрицательно реагируют даже на незначительную примесь в воздухе таких загрязнителей, как двуокись серы, окислы азота, углерода и другие.

И конечно же, как причину исчезновения многих лишайников следует назвать уничтожение их местообитаний, застройку обширных площадей жилыми домами, предприятиями, прокладку дорог и многие другие процессы, продолжающиеся и поныне.

Отступление отдельных видов с конкретной территории должно быть тревожным сигналом для нас. Ибо ясно, что качество воздуха в городе требует принятия эффективных и масштабных мер для его улучшения.

6. Заключение

В своей работе я постаралась рассказать об одной из самых загадочных, самых неизученных, а потому самых интересных и удивительных групп организмов - о лишайниках. Они чрезвычайно широко распространены на земном шаре, встречаются почти во всех наземных и даже некоторых водных экосистемах. Особенно велика их роль в тундровых, лесотундровых и лесных биогеоценозах, где они составляют заметную часть растительного покрова.

Развиваясь на почве, стволах деревьев, валунах и скалах, лишайники играют определенную роль в их жизни, динамике и круговороте веществ. Лишайниковые группировки в силу своеобразия лишайников как организмов (медленного роста, особого типа питания и обмена веществ, своеобразия продуктов метаболизма) обладают некоторой автономностью развития и рядом специфических черт.

И все же, несмотря на некоторую автономность развития, лишайниковые группировки находятся в определенных отношениях с другими компонентами биогеоценозов. С лишайниками связана большая группа животных. В основном это беспозвоночные, но есть и крупные позвоночные животные, поедающие лишайники. В «лишайниковых зарослях» обитает огромное количество клещей, ногохвосток, сеноедов, гусениц, листоедов, тараканов, пауков, клопов, цикад, жужелиц и др.

Используя энергию солнечных лучей, поглощая воду и минеральные соли для построения своего тела, лишайники образуют определенную фитомассу. Наряду с накоплением фитомассы, в биогеоценозах идет и обратный процесс – отмирание лишайников. В результате разложения различные вещества, заключенные в слоевищах лишайников, попадают в почву и способствуют накоплению ряда химических элементов в верхних ее слоях и образованию почвенного гумуса.

Ещё не до конца изучены их особенности, а значит, и способности.

Но и эти отдельные, уже известные факты свидетельствуют, что лишайники как таксономическая группа еще длительное время будут сохранять свои позиции на планете и, возможно, переживут человека. Конечно, многие виды лишайников исчезают из тех или иных подвергшихся загрязнению районов. Многие, но не все. Некоторые продолжают существовать на этих площадях, а иногда даже расширяют за их счет территорию своего распространения. И надо принимать меры для сохранения лишайников, для того, чтобы не только горожане, но и все человечество просуществовало бы на Земле более длительный период.

7. Приложение №1

Приложение № 2

Приложение № 3

Виды лишайников

1, 2 – накипные; 3, 4,5,7 – листоватые, 6 – кустистые.

Приложение № 4

Кустистый лишайник

Листоватый лишайник

8. Список литературы

1. Горленко М.В. Водоросли, лишайники и мохообразные, Изд. «Мысль», 1988г., стр. 67-91.

2. Домбровская А.В., Шляков Р.Н. Лишайники и мхи Севера Европейской части России. С-П., 2003г.

3. Пальман В. И. Когда шагаешь по траве…, М.: Детская литература, 1991г.

4. Федоров А.А. Жизнь растений (в 6 томах). Том третий. М.: Просвещение, 1977г.

5. Вестник Института биологии. Выпуск 10.М.: 1998г.

Лишайники растут очень медленно, но живут очень долго. Они могут жить сотни и даже тысячи лет. Они являются одними из самых долгоживущих организмов

Тело лишайника (иначе его называют таллом, слоевище), в отличие от растений, на корень, стебель и листья не расчленено.

По внешнему строению лишайники разделяются на три группы: Если слоевища плотно прилегают к субстрату в виде налета, чешуек и корочек разной формы, то такие лишайники называются накипными. Если слоевища лишайников имеют вид более или менее расчлененных пластинок (лопастей), они называются листоватыми. Если лишайники имеют кустистое слоевище, состоящее из прямостоячих в разной степени разветвленных столбиков (подециев), то их называют кустистыми.

Лишайники, не имея корней, довольно крепко прикрепляются к субстрату особыми выростами, расположенными на нижней стороне таллома.

Лишайники получили русское название за визуальное сходство с проявлениями некоторых кожных заболеваний, получивших общее название «лишаи». Латинское название тоже происходит от латинского lichen и переводится как «лишай».

Древнейшая признанная лишайниковая окаменелость, найденная в кремнистом сланце имеет возраст около 400 млн лет.

Лишайники настолько выносливы, что растут даже там, где отсутствует другая растительность, например, в Арктике и Антарктике. Живым организмам здесь приходится жить при очень низких температурах. Осадки выпадают всегда в виде снега, а лишайник не может поглощать воду в такой форме. Но его выручает чёрная окраска слоевища. Тёмная поверхность тела лишайника, благодаря высокой солнечной радиации, быстро нагревается даже при низких температурах. Снег, попав на нагретое слоевище, тает. Лишайник сразу впитывает появившуюся влагу, обеспечивая себя водой, необходимой ему для дыхания и фотосинтеза.

В жарком климате в сухую погоду лишайники пересыхают, иногда даже превращаются в пыль. Но стоит пойти дождю, и крошечные пылинки растения вновь оживают.

Таким образом, лишайники проникают в места, непригодные для продолжительного независимого роста грибов и водорослей. Они первыми заселяют безжизненные поверхности, в частности камни, и начинают почвообразовательный процесс, необходимый для освоения этой среды растениями. 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. Мхи и травы, разрастаясь, затеняют наземные лишайники, засыпают их отмершими частями своих тел, и лишайники исчезают со временем с этого места.

Определенные виды лишайников считаются в Китае и Японии деликатесами.

Другие лишайники обладают противомикробными свойствами и используются в медицине.

Лишайники – это организмы-биоиндикаторы; они растут только в экологически чистых местах, поэтому их не встретишь в больших городах и промышленных зонах.

Есть виды лишайников, которые используются как красители.

В честь 44-го президента США Барака Обамы назван новый вид лишайника. Он был открыт в 2007 г. во время научных исследований на острове Санта-Роза (штат Калифорния).Это первый вид живого организма на земле, названный именем президента Обамы.

Лишайники Карелии фото

На этих фотографиях лишайники, которые я встретила в лесах Карелии: