Значение лишайников в природе и для человека. Строение лишайников. Значение лишайников в природе и жизни человека

В природе значение лишайников велико, поскольку они способны расти даже там, где не могут жить растения. Первыми заселяя безжизненные субстраты, они участвуют в процессе почвообразования, что делает возможным дальнейшее поселение растений. Лишайники поглощают минеральные вещества из каменистого субстрата, включая их тем самым в биологический круговорот. Талломы лишайников создают условия для формирования сообществ различных организмов (среди них находят себе убежища различные беспозвоночные).

Биологические особенности лишайников определяют их возможность поселяться на бесплодных горных породах и способствовать выветриванию. Как автогетеротрофные организмы лишайники одновременно аккумулируют солнечную энергию, создавая органическое вещество, и разлагают органические и минеральные вещества. Выделения лишайников растворяют не только известковые, но и кремнеземистые соединения. В трещинах и углублениях разрыхленной породы задерживаются пылевые частицы, накапливается гумус. Первыми обычно поселяются накипные лишайники, вытесняемые позднее более крупными листоватыми и кустистыми, затем мхи, травы и, наконец, мелкие кустарники. Эта работа лишайников определяет их значение в природе.

Определенное воздействие на другие организмы оказывают различные вещества, выделяемые лишайниками. Это, прежде всего, лишайниковые кислоты, которые могут выделять только лишайники. Установлено, что деревья, покрытые лишайниками, в меньшей степени страдают от разрушительной деятельности грибов, питающихся древесиной, поскольку лишайники выделяют вещества, которые подавляют рост гриба.

Лишайники накапливают в себе значительное количество энергетически ценных веществ, что делает их весьма привлекательными для многих животных, питающихся ими. Особенно большое кормовое значение лишайники имеют в тундровых лесотундровых областях, где составляют значительную часть покрова. Именно лишайники являются основой рациона северных оленей - важных полудомашних животных оленеводческих народов Севера.

Участие лишайников в хозяйственной деятельности человека незначительно. Наиболее значимы тундровые лишайники. Наибольшее экономическое значение имеют виды лишайников, объединенные под названием «ягель». Это олений лишайник, неправильно называемый оленьим мхом (Caladonia rangiferina, C. alpestris, C.sylvatica, C.mitis), а также исландский мох (Cetraria islandica) и другие виды цетрарий и алекторий. Эти кустистые лишайники широко распространены в тнудре, где служат главным зимним кормом для северного оленя. Олени чувствуют запах лишайника под снегом и могут доставать его даже со значительной глубины. Вследствие очень медленного отрастания лишайников на восстановление пастбищ требуется 10-30 лет. Наиболее ценные оленьи пастбища-кладониевые.

К сожалению, промышленное производство, сопровождаемое вредными выбросами в атмосферу, приводит к сокращению численности лишайников, особенно в городах. Небрежное, а даже часто преступное отношение к природе в ходе освоения нефтяных и газовых месторождений влечет за собой загрязнение огромных территорий, от чего страдают, в первую очередь, лишайники. Даже обычный след от гусениц прошедшего по тундре вездехода наносит лишайниковому покрову раны, которые будут зарастать долгие десятилетия. Поэтому лишайники, столь удивительные и ни на кого не похожие организмы нуждаются в срочной и долговременной программе по их защите.

Роль лишайников в природе

Отдел Лишайники насчитывает более 20 тыс. видов, распространённых на земном шаре. Особенно значительную роль они играют в растительном покрове тундровых и лесных экосистем.

Поскольку лишайники распространены очень широко, они играют одну из решающих ролей в природе в качестве продуцентов биомассы.

Поселяясь на горных породах, они берут участие в их химическом выветривании. После их отмирания образуется небольшое количество гумуса, на котором уже могут поселиться другие растения. Потому их и называют «пионерами растительности».

Благодаря высокому содержанию углеводов лишайники являются очень ценным кормом для северных оленей, а также для марала и лося. (кладония оленья, исландский мох).

Значение лишайников в жизни человека

Различные виды лишайников имеют неодинаковую степень чувствительности к загрязнению атмосферы, потому эту особенность используют для биоиндикации уровня загрязнения окружающей естественной среды (лихеноиндикация).

Лишайники могут произрастать при самых разных условиях и влажности, и освещения, могут легко переносить длительную засуху, резкие колебания температуры, но по - разному реагируют на загрязнение воздуха.

Некоторые из лишайников не выдерживают даже малейшего загрязнения воздуха и гибнут - они не выдерживают высоко содержания в воздухе угарного газа, оксидов серы, азота, потому они и используются как биоиндикаторы.

Другие виды лишайников встречаются только в населённых пунктах, даже в густонаселённых промышленных городах.

Характерная биологическая особенность лишайников - образование так называемых лишайниковых кислот, откладывающихся на поверхности гиф в виде кристаллов, зёрнышек, палочек. Они обуславливают и цвет слоевища лишайников. Известно около 300 лишайниковых кислот, которые встречаются только в организме лишайников. Биологическое значение их ещё изучено недостаточно. Некоторые из них, очевидно, выполняют защитную функцию в качестве антибиотиков и токсинов, другие используют в парфюмерии как ароматические вещества и для фиксации запахов.

Замечание 1

Уснин, который добывают из кустистого лишайника уснеи бородатой, широко используют в медицине.

По возрасту слоевищ лишайников (может достигать нескольких сотен или даже тысяч лет) в геологии устанавливают возраст ледниковых морен, горных обвалов и т. п.

Их используют для получения антибиотиков и лекарственных средств(цетрария, кладония, пармелия, уснея, леканора), ароматических веществ и фиксаторов запахов (лобария, эверния сливовая).

Из лишайников получают сахар, спирт (цетрария исландская, некоторые виды кладоний), индикатор лакмус (леканора, рочелла), органические красители (охролехия, некоторые виды рочелл),

Фотобионт обычно представлен зелеными водорослями (Chlorophyceae) или цианобактериями, а микобионт – сумчатыми (Ascomycetes) или, гораздо реже, трутовыми базидиальными (Basidiomycetes) грибами. Несмотря на «составную» природу лишайников, их выделяют в самостоятельную таксономическую группу со своими видовыми, родовыми и т.д. названиями, причем название присваивается по микобионту. Классифицируют лишайники по-разному, но в настоящее время их помещают в ту же группу, что и родственные микобионту грибы, не образующие лишайников. Фотобионт сохраняет свою таксономическую самостоятельность.

По строению тела (таллома, или слоевища) лишайники бывают накипными (корковыми), листоватыми и кустистыми. Они распространены по всему земному шару от тропиков до приполярных областей. Хорошо известны такие лишайники, как ягель, или олений мох (Cladonia rangiferina ), и виды Usnea , свешивающиеся с деревьев наподобие бород и очень похожие внешне на цветковые эпифитные растения рода Tillandsia .

Строение.

Симбиоз, т.е. сожительство фотобионта и гриба, возникает, если их совместимые виды случайно встречаются. Образование лишайников можно таким способом вызвать и в лабораторных условиях. При этом можно наблюдать, как растущие нити (гифы) гриба оплетают клетки фотобионта, и их масса (мицелий) изолирует клетки водоросли от внешней среды.

После возникновения такой ассоциации новый составной организм, а точнее его микобионт формирует таллом специфического строения, которое не встречается даже у таксономически близких грибов, живущих отдельно от фотобионта. Появляются структуры, аналогичные тем, что свойственны стеблям и листьям цветковых растений. В первую очередь это кора – обособленный поверхностный слой из плотно переплетенных гиф, позволяющий лишайникам быстро впитывать окружающую влагу в сырую погоду и так же быстро высыхать, что спасает их клетки от перегрева и переохлаждения. Поскольку полностью непроницаемая оболочка препятствовала бы газообмену, в коре имеются простые поры и щели, а также участки с рыхло расположенными клетками, напоминающие чечевички в коре деревьев. У некоторых родов лишайников имеются и высокоспециализированные поры, т.н. цифеллы и псевдоцифеллы, во многом сходные по своему строению с устьицами на листьях растений. Под корой находится более мощный слой рыхло переплетенных гиф с расположенными между ними клетками водоросли. Это сердцевина лишайника. Обычно клетки фотобионта сосредоточены на ее периферии – ближе к свету, образуя более или менее выраженный фотосинтезирующий слой. У многих лишайников, слоевище которых плотно прижато к субстрату, кора формируется только на верхней его стороне, и газообмен, вероятно, идет также непосредственно через сердцевину. У более сложно устроенных видов, в частности у кустистых лишайников, образуются особые нитевидные выросты, прикрепляющие их к субстрату подобно корням растений. Если эти выросты сформированы только гифами нижней коры, они называются ризоидами, а если они толще и включают в себя также сердцевинные гифы – ризинами. Однако их всасывающая способность существенной роли в жизни лишайников не играет.

Лишайники – многолетние организмы, поэтому они накапливают запасные вещества в форме полисахаридов или иных соединений, близких к углеводам (например, сахароспиртов). В коре и сердцевине лишайников образуются сложные жирные кислоты и производные таких соединений, как орсинол и антрахинон. Некоторые из этих веществ неприятны на вкус и делают лишайники несъедобными для животных. Другие, отличающиеся приятным ароматом, используются в парфюмерной промышленности, а некоторые – для производства красителей. Способность синтезировать те или иные соединения – важный систематический признак лишайников.

Грибы, образующие лишайники, размножаются как бесполым, так и половым путем.

Бесполое размножение.

Большинство лишайников способно регенерировать даже из мелких фрагментов родительского слоевища, лишь бы эти фрагменты содержали и фотобионт, и микобионт. У многих групп лишайников по краям или на верхней поверхности слоевища образуются особые выросты, похожие на листочки или веточки, т.н. изидии, которые легко отламываются и дают начало новому полноценному слоевищу. В других случаях одна или несколько клеток фотобионта в сердцевине лишайника окружаются несколькими слоями гиф, превращаясь в крошечную гранулу, называемую соредией. Скопления таких гранул, прорывая кору, появляются на поверхности в виде порошистых масс, разносимых ветром. Каждая соредия способна прорасти в новое слоевище. Иногда соредии формируются в строго определенных участках поверхности лишайников, называемых соралиями. Чем больше развито вегетативное размножение изидиями и соредиями, тем реже наблюдается половой процесс, а у некоторых лишайников он вообще неизвестен.

Половое размножение.

Хотя бесполое размножение лишайников достаточно эффективно, у грибов, образующих лишайники, широко распространен и половой процесс.

У сумчатых и базидиальных микобионтов наблюдается сложный половой процесс, типичный для этих грибов в целом. В общих чертах он сводится к следующему. В слоевище дифференцируются мужские и женские половые органы. Они входят в контакт друг с другом, и ядра из мужских органов мигрируют в женские. Там они сначала образуют пары с женскими ядрами (дикарионы), не сливаясь с ними. Вырастает множество дикариотических гиф, в клетках которых содержится по два разнополых ядра. Наконец, в клетках на концах этих гиф ядра сливаются, образуя зиготное ядро. Затем происходит мейоз, и в конечном итоге формируются гаплоидные споры. Они разносятся ветром и водой, прорастают в грибные гифы, а те в присутствии подходящего фотобионта образуют новый лишайниковый таллом.

Значение лишайников.

Лишайники настолько выносливы, что растут даже там, где отсутствует другая растительность, например в Арктике и Антарктике. Благодаря своей симбиотической природе они проникают в местообитания, непригодные для продолжительного независимого роста грибов и водорослей. Они первыми заселяют безжизненные субстраты, в частности камни, и начинают почвообразовательный процесс, необходимый для освоения этой среды растениями. Некоторые лишайники в сухих антарктических областях обнаружены даже внутри горных пород (криптоэндолитные формы).

Ряд лишайников служит важным кормом для животных, особенно на севере. Широко известные примеры – уже упоминавшийся ягель и т.н. исландский мох (Cetraria islandica ), который при нехватке другой пищи едят иногда и люди. Определенные виды лишайников считаются в Китае и Японии деликатесами.

Из лишайников можно получать красители, в частности лакмус, экстрагируемый из видов литорального рода Roccella . Его до сих пор широко применяют в химических лабораториях для быстрого и простого определения реакции среды: в кислой среде он краснеет, а в щелочной синеет. Другие лишайниковые красители в свое время использовали для окраски шерсти.

Лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха, особенно к диоксиду серы (сернистому газу). При этом степень чувствительности варьирует у разных видов, поэтому их используют в качестве биоиндикаторов степени загрязненности окружающей среды.

Лишайники являются группой живых организмов.

Тело их сложено при помощи сочетания двух микроорганизмов, которые состоят в симбиотической связи: гриба (микобионта) и водоросли (фикобионта или цианобактерии).

Общая характеристика

Изучением данного вида занимается наука лихенология, являющаяся отделом ботаники.

На протяжении долгого времени лишайники были тайной для ученых, хотя использование их было распространено повсеместно в различных отраслях жизни людей. И лишь в 1867 году было научно доказано строение данного вида. Занимались этим ученые-лихенологи.

На данный момент учеными открыто более 25 тысяч видов, но все они имеют схожее внешнее и внутреннее строение. Признаки, по которым следует различать каждый вид, основаны на структурных особенностях.

Как выглядит лишайник

Как уже было сказано, основная часть вида — тело, отличающееся многообразием форм и цветов. При этом произрастание может быть пластиной, коркой, внешне напоминающей листочек, в форме куста, трубки или шара.

Высота растения также варьируется в достаточно больших пределах: начиная с 3 сантиметров и заканчивая высотой роста человека.

Виды и названия лишайников

Лихенология разделила лишайники в несколько групп в связи с формой слоевища:

Кроме того, исходя из места, где произрастают, бывают:

эпигейные (преимущественно на земельном основании);
эпифитные (на древесном основании);
эпилитные (на каменном).

Особенности внутреннего строения

Увидеть структуру лишайника представляется возможным под увеличительным прибором. Лишайник представляет собой организм, состоящий из части гриба — грибницы и водорослей, переплетенных между собой.

В зависимости от того, как распределены между собой клетки водорослей и грибов, выделяют еще одну классификацию:

гомеомерные, в которых фикобионт расположен хаотично среди клеток микобионта;
гетеромерные, при котором имеется явное разделение на слои.

Лишайники с послойным строением встречаются повсеместно и имеют следующую структуру слоев:

Корковый слой — сложен клетками микобионта и защищает от внешних воздействий, особенно от пересыханий.
Поверхностный или гонидиальный: содержит клетки исключительно фикобионта.
Сердцевина состоит из гриба, выполняет функцию скелета, а также способствует задержанию воды.
Нижняя кора выполняет функцию прикрепления к основанию.

Стоит отметить: у некоторых видов какие-либо виды слоев могут отсутствовать или иметь видоизмененное строение.

Где обитают

Лишайники отличаются способностью приспосабливаться к абсолютно любым условиям существования. Например, они растут на голых камнях, скалах, стенах и крышах зданий, коре деревьев и т. д.

Это обусловлено взаимовыгодным сотрудничеством входящих в состав мико- и фикобионтов. Жизнедеятельность одного дополняет существование другого, и наоборот.

Как питаются лишайники

Осуществление питания происходит за счет симбиотов. Поскольку грибы не имеют функции автотрофного питания, при котором происходит процесс преобразования органических компонентов из неорганических, то водоросли снабжают организм необходимыми элементами.

Происходит это путем фотосинтеза . А гриб снабжает лишайник минеральными солями, которые вбирает из поступающей жидкости. Таким способом и происходит процесс симбиоза.

Как размножаются

Размножаются двумя путями:

Половое — осуществляется за счет спорообразования.
Вегетативное — для этого существуют соредии (клетка водоросли, оплетенная нитью грибницы, которая разносится посредством ветра) и изидии (выросты, образующие поверхностный слой слоевища).

Значение лишайников в природе и жизни человека

Оказывают следующие положительные воздействия:

Лишайники знамениты продолжительностью своей жизни, ведь только период роста может достигать 4 тысяч лет.

Вследствие этого, по ним можно приблизительно определить возраст горной породы.

Популярно использование их в качестве удобрения в сельскохозяйственной промышленности. Кроме того, использование их началось еще в давние времена. Лишайники использовали в качестве естественных красителей.

Лишайники являются уникальным видом, несущим в себе массу полезных свойств и качеств, применимых фактически в любой отрасли жизни человека.

Как и растения, лишайники аккумулируют солнечную энергию в виде органических веществ и одновременно разлагают высокомолекулярные вещества до низкомолекулярных.

Они участвуют в почвообразовательном процессе, поскольку первые колонизируют субстраты, делая их пригодными для дальнейшего заселения растениями. Входят в состав биоценозов, а в некоторых из них являются доминирующими компонентами. В качестве корма для оленей потребляется до 50 видов лишайников. Чаще всего олени поедают Cladonia alpestris, C. sylvatica, C. rangiferina , известные под названием «ягель», но возможно употребление также лишайников других видов рода Cladonia , Cetraria islandica , рода Alectoria .

Маралы, кабарга, косули, лоси поедают лишайники рода Usnea , известные как «моралье сено». В южных степях овцы нередко поедают кочующие съедобные лишайники. Определенные виды улиток и другие беспозвоночные также питаются лишайниками.

Некоторые лишайники (Letharia vulpina , Xanthoria parietina и др.) при поедании их животными оказывают на последних ядовитое действие, вызывая раздражение различных центров нервной системы, сопровождающееся судорогами, затруднением дыхания, повышением кровяного давления.

Некоторые лишайники используются в качестве наполнителей при выпечке хлеба (Cetraria islandica – цетрария исландская, Aspicilia esculenta – лишайниковая манна), добавок при приготовлении супов, салатов, каш, самостоятельных блюд – своеобразных чипсов (Umbilicaria esculenta – умбиликария съедобная), для приготовления спирта, в качестве добавки к табаку. Желирующие вещества лишайников находят применение в кондитерской промышленности.

Отдельные виды применяются как лекарственые средства в народной медицине при болезнях печени (Peltigera canina – пельтигера собачья), при воспалении дыхательных путей как отхаркивающее (цетрария исландская). Из цетрарии исландской (известной также под неправильным названием «исландский мох») во многих странах готовят лечебные сиропы, таблетки и пастилки.

Антибиотические вещества лишайников положены в основу некоторых лекарственных препаратов (бинан, эвозин, эвозин-2, уснимицин, уснин и др.), применяемых при лечении открытой формы туберкулеза легких, мастита, кожных заболеваний, ожогов, трофических язв. Известно антиопухолевое действие полипоровой кислоты.

В парфюмерной промышленности лишайники используются из-за способности лишайниковых кислот фиксировать запахи. Спиртовой экстракт из разных видов пармелий, эверний, рамалин, содержащий лишайниковые кислоты и называемый резиноид, добавляют в духи, одеколоны и мыла.

Красители, добытые из лишайников, до сих пор применяются в текстильной промышленности Шотландии для окрашивания некоторых традиционных видов тканей (твидов). Ранее некоторые виды лишайников использовались для получения лакмуса.

Реакция лишайников на загрязнение воздуха позволяет использовать их в индикации и мониторинге загрязнения окружающей среды.

Метод лихенометрии используется при определении возраста горных пород и в археологии. Он основан на знании ежегодного прироста лишайников, растущих в определенных климатических условиях и на определенном субстрате.

Лишайники могут быть источниками различных полезных для человека веществ – глюкозы, витамина С. Рассматриваются как возможный источник пестицидов.