Кира Столетова
Самый загадочный симбиоз гриба и водоросли – отдел Лишайники. Организм, состоящий из двух компонентов, исследует наука, которая называется лихенология. До сих пор ученым не удалось установить природу их возникновения, а в лабораторных условиях их получают с большим трудом.
Состав организма
Ранее думали, что симбиоз грибов и водорослей в лишайнике представлен взаимовыгодным способом сосуществования двух организмов, при котором:
- грибы получают углеводы, производимые вторым компонентом в процессе фотосинтеза;
- водорослям необходимы минеральные вещества и покров, чтобы защититься от засухи.
Ирина Селютина (Биолог):
Сейчас союз представляют по-другому: споры гриба выбирают себе «кормилицу», но последняя может противостоять объединению. Главное правило в симбиозе – взаимовыгодное сосуществование. Лишайник получится, если оба компонента испытывают трудности существования поодиночке: им не хватает питания, света, температуры. Благоприятные факторы не вынуждают их объединяться.
Вступающие во взаимодействие грибы по-разному ведут себя с водорослями. Образует гифы со всеми доступными видами, но некоторых из них просто съедаются. Синтез проявляется только со схожими классами. В сосуществовании оба организма меняют свое строение и внешний вид.
Строение организма
Структурно в лишайнике представлено 2 компонента: гифы грибов с вплетенными в них водорослями.
Водорослевый компонент – фикобионт, может быть представлен цианобактериями (сине-зелеными водорослями), зелеными или желто-зелеными водорослями. Грибной компонент, или микобионт – сумчатыми или базидиальными грибами.
Если расположение водорослей равномерное по всему слоевищу, его называют гомеомерным, а если только в верхнем слое – гетеромерным. Это так называемое слоевище, или таллом, или тело лишайника.
Внутреннее строение таллома лишайника включает в себя следующие составляющие:
- Верхняя корка (корковий слой): образована плотно переплетающимися гифами. Она окрашена в разные цвета, благодаря наличию пигментов. Эта корка более толстая и обеспечивает защиту и поглощение води из воздуха.
- Сердцевинный слой: формируется внутренними гифами гриба и зелеными клетками водорослей, с которыми связан фотосинтез, превращение и запас веществ.
- Нижняя кожица (корковый слой): тонкая, снабжена выростами-ризоидами, благодаря которым тело лишайника крепится к субстрату. Помимо этого гифы выделяют кислоты, способные растворять субстрат и осуществляют поглощение минеральных веществ.
По внешнему виду выделяют следующие типы таллома:
- накипные;
- листоватые;
- кустистые.
Первые выглядят как тонкая корка, крепко сросшаяся с поверхностью. Листоватые держатся на пучках гифов – ризоидах. Кустистые выглядят как свисающий куст или борода.
Цвет может быть серый, бурый, зеленоватый, желтый или черный. Концентрация регулируется специфическими красящими веществами, содержанием железа, кислотами в окружающей среде.
Способы размножения и жизненный цикл
В лишайнике способностью размножаться наделены оба компонента. Грибной воспроизводится вегетативно – частями таллома или с помощью спор. Отростки тела отрываются от слоевища и перемещаются животными, людьми или ветром. Так же распространяются споры.
Второй компонент делится вегетативно. Симбиотический комплекс улучшает способность к размножению. А некоторые виды практически не существуют вне пределов лишайника.
Ирина Селютина (Биолог):
Лишайники размножаются либо спорами, которые образует микобионт половым или бесполым способом, либо вегетативно.
При половом размножении на слоевищах лишайников в результате полового процесса образуются половые спороношения в виде плодовых тел (апотеции, у лишайников известныперитеции, гастеротеции).
Помимо спор, образующихся во время полового процесса, для лишайников присущи и бесполые спороношения – конидии, пикноконидии и стилоспоры, возникающие экзогенно на поверхности конидиеносцев.
При вегетативном размножении обычно идет отделение кусочков слоевища, которые могут быть оторваны порывами ветра или соредиями (микроскопически мелкими клубочками, состоящими из одной или нескольких клеток водоросли, окруженных гифами гриба) или изидиями (маленькими выростами на верхней поверхности слоевища).
Растут организмы медленно. Образует прирост за год от 0,25 до 10 мм. Зато они нетребовательны к условиям среды:
- растут на скалах, земле, стволах и ветках деревьев, на неорганике: стекле, металле;
- выдерживают обезвоживание.
Устойчивые к температурам от -47 до 80℃, 200 видов обитает в Антарктике. Около двух недель смогли прожить вне земной атмосферы. Лишайники являются индикаторами чистоты окружающей среды – в местах с сильным загрязнением они не встречаются.
Роль лишайников
Существует около 20 тыс. видов. Симбионт образует сетку распространения по всему миру. Особо значимы организмы в местностях тундры и лесов:
- Служат пищей северным оленям.
- Принимают участие в выветривании горных пород и почвообразовании.
- Становятся местом для размножения и проживания ряда беспозвоночных животных.
Человек использует их:
- Чтобы определить возраст скал, ведь сами лишайники живут до 4500 тыс. лет.
- Для получения антибиотиков нужны виды цетрария, кладония, пармелия, уснея.
Симбиоз. Популярная наука с Анной Урманцевой.
Заключение
Симбиотический союз двух организмов исследуется до сих пор. Если ранее удавалось получать в лаборатории лишь 1 организм на 800 попыток, то сейчас благодаря открытиям изучение продвигается быстрее. В удачном варианте оба организма получают выгоду от сосуществования.
В самых первых классификациях ученые делили всех живых существ только на два царства - животные и растения. Теперь многие организмы, ранее причислявшиеся к растениям, выделяют в отдельные царства. Некоторые из них нам хорошо знакомы. Это, например, грибы - привычные нам шляпочные, а также плесневые, мучнисторосяные, ржавчинные и др. Лишайники, растущие на скалах и на стволах деревьев, состоят из двух вместе живущих организмов - из гриба и водоросли.
ВАЖНЫЕ РАЗЛИЧИЯ
Раньше считалось, что грибы - это примитивные растения, у которых нет листьев. Теперь мы знаем, что грибы во многом отличаются от настоящих растений. Вещества, образующие грибы, не похожи на те, которые мы находим даже у самых простых настоящих растений. Но главное отличие состоит в том, что грибы не способны сами производить для себя пищу, т. е. не способны к фотосинтезу. Грибы извлекают питательные вещества из других - живых или мертвых - организмов. Многим шляпочным грибам пищей служит субстрат, на котором они растут, - гниющая древесина или навоз.
ВЗАИМОПОМОЩЬ
Лишайники способны существовать в самых суровых условиях. Они растут на бедных почвах, на скалах, в самых холодных районах Арктики. Многие развиваются чрезвычайно медленно. Эта способность выживать в тяжелейших условиях обусловлена тем, что в теле лишайника присутствуют два организма - гриб и водоросль. Ни один из них самостоятельно в этих условиях выжить не смог бы. Водоросль располагается обычно в середине такого «сандвича», между двумя слоями гриба. Слои гриба защищают водоросль и поставляют ей воду, а водоросль в процессе фотосинтеза вырабатывает пищу и для себя и для гриба.
- Диатомеи - одноклеточные похожие на растение организмы, живущие в море. Их обычно включают в царство протистов (одноклеточных).
- Шляпочные грибы размножаются, рассеивая миллионы, крохотных спор. На первой стадии из споры вырастает грибница (мицелий гриба). Позднее на грибнице появляются плодовые тела, способные образовать новые споры.
- Многие грибы растут в темных сырых местах, например на почве в лесу. Пищей им служат гниющая древесина и другой растительный материал.
- Большинство водорослей живет в море или у морских берегов.
- Лишайник состоит из двух организмов - водоросли, вырабатывающей в процессе фотосинтеза пищу, и гриба, всасывающего воду.
- Морская водоросль ламинария достигает в длину 65 м.
Строение и жизнедеятельность лишайников
Лишайники - группа очень своеобразных организмов, тело которых состоит из двух компонентов - гриба (микобионта) и водоросли (фикобионта).
Замечание 1
Науку, которая изучает лишайники, называют лихенологией.
Вегетативное тело лишайника - таллом, или слоевище, - образуется переплетением гиф гриба, а среди них расположены клетки или нити водоросли - равномерно (слоевище гомеомерного типа), или только в верхнем слое (слоевище гетеромерного типа).
У большей части лишайников фикобионтом является одноклеточная зелёная водоросль требуксия, но ещё водоросли 28 родов могут входить в состав лишайников. Среди них есть сине - зелёные, зелёные, желто - зелёные и бурые.
Длительное время отношения гриба и водоросли в организме лишайника рассматривали как взаимовыгодное для обоих организмов существоание (симбиоз), так как в результате его гетеротрофный организм гриба получал от автотрофной водоросли органические вещества, а организм водоросли от гриба - растворённые в воде минеральные соединения, а так же защиту от высыхания.
Водоросли, входящие в организм лишайников чрезвычайно жизнестойки. Они могут выдерживать длительное высушивание и значительные перепады температуры.
Характерный признаки лишайников - отсутствие зелёной окраски и листьев. Слоевище лишайников в основном сероватой, бурой, жёлтой или почти чёрной окраски. Цвет зависит от специфических пигментов, солей железа, содержания и концентрации различных кислот.
Растут лишайники очень медленно, годовой прирост слоевища у различных видов колеблется от 0,25 - 1 до 36 мм в год.
Одной из самых характерных биологических особенностей лишайников является их непритязательность к условиям существования. Они могут существовать на камнях, на почве, на стволах и ветвях деревьев, на заборах и даже на металле и стекле.
Размножение лишайников
Лишайники размножаются вегетативным, половым и бесполым способами.
Вегетативно: частичками слоевища или специально приспособленными образованиями - изидиями и соредиями.
Изидии - различные по форме и размеру выросты на поверхности слоевища, содержащие оба компонента лишайника. Они могут отламыватся от лишайника и распространятся с помощью ветра, воды или животных.
Соредии - мелкие пылевые частички, которые состоят из одной, двух или нескольких одноклеточных водорослей, оплетённых гифами гриба. Формируются в средине слоевища. Освобождаются после его разрыва и разносятся ветром. Каждый компонент лишайника способен размножаться индивидуально: водоросли - делением, грибы - спорами.
Классификация лишайников
По внешнему виду слоевища различают три типа лишайников:
накопительные, или корковые, - в виде корочки, которая плотно срослась с субстратом (леканора, аспициллия). Она может достигать в толщину 0,5 см, а в поперечнике бывает от нескольких миллиметров до 20 - 30 см. Иногда несколько лишайников срастаются вместе и образуют большие пятна.
Замечание 2
Существуют так называемые кочующие лишайники, имеющие шаровидную форму слоевища. Они не прикрепляются к субстрату и могут переноситься ветром.
листоватые - имеют вид сплющенной листовидной пластинки, горизонтально прикреплённой к субстрату пучками гиф (ризоиды, ризины, или гомфы). Обычно форма слоевища круглая, диаметром 10 - 20 см. Представители - пармелия, ксантория. В горах Сибири и Чукотки встречаются кочующие листоватые лишайники - одни из наиболее красивых лишайников.
куститые - имеют вид кустика или свисающей бороды (кладония, уснея). К субстрату они прикрепляются небольшим нижней частичкой слоевища или тонкими нитевидными ризоидами. Наиболее крупные кустистые лишайники достигают высоты 50 см.