Як харчуються лишайники? Особливості лишайників, їх будова та розмноження

Світ природи унікальний і немислимо різноманітний. Щороку вчені роблять все нові і нові відкриття, які розкривають перед нами незвичайні перспективи вивчення оточуючого нас світу. Але й цілком звичні живі організми, про які людина знає з незапам`ятних часів, досі здатні дивувати. Взяти, приміром, лишайники. Вони прості, але особливості їх життєдіяльності вельми незвичайні.

Ви знаєте, як харчуються лишайники? Це дійсно унікальний процес, який варто описати докладно.

Складності пізнання

Взагалі, вони досить складно піддаються вивченню, тому що являють собою симбіоз цілком різних організмів. Кожен лишайник утворений симбіозом автотрофної водорості і гетеротрофного гриба. Зрозуміло, що спочатку доводиться вивчати біохімію і життєдіяльність кожного організму окремо. Такий метод вивчення їх фізіології дає багато помилок і похибок, а тому вчені мають величезну кількість запитань, далеко не на всі з яких є відповіді. Втім, дослідники все ж зуміли виявити загальні закономірності.

Внутрішню будову

Загалом-то, все тіло лишайника - це масивне переплетення грибних гіф, усередині яких розташовуються колонії автотрофних водоростей. Сьогодні в науці розрізняють такі типи лишайників:

• Гомеомерного різновиди (Collema). Клітини колоній фотобіонта (водорості) в хаотичному порядку розкидані по тілу.
• Гетеромерного (Peltigera canina). На поперечному зрізі можна чітко побачити шари талому (гіф) і водоростей.

Найбільше існує лишайників, будова яких заснована на останньому принципі. У цьому випадку весь верхній шар утворений особливо щільним плетивом грибний тканини, яка захищає тіло лишайника від негативних впливів зовнішнього середовища. Крім того, гриб запобігає надмірно швидке висихання (але допомагає це далеко не завжди).

На наступному шарі розташована колонія автотрофних водоростей. У самому центрі розташовується серцевина лишайника, яка являє собою тугий тяж з переплетених між собою гиф гриба і колонії автотрофов. У цього «стрижня» двоїста функція: з одного боку, лишайник запасає в серцевині воду. З іншого - це своєрідний скелет даного організму. У нижній частині розташовані Ризине. Це свого роду кріплення, за допомогою яких лишайник чіпляється за субстрат. Слід пам`ятати, що повний набір зустрічається далеко не у всіх видів.

Деякі види лишайників (ціанолішайнікі) характеризуються тим, що в їх структурі є сильно локалізовані колонії ціановодорослей. У цих видів поділ на шари особливо добре виражено. Так як харчуються лишайники? Відповідь на це питання прямо пов`язаний з особливостями процесу фотосинтезу у них.

Про процес фотосинтезу

Існують тисячі досліджень, які присвячені саме особливостям фотосинтезу у цих симбіотичних організмів. Оскільки близько 10-15% їх обсягу зайнято водорістю, яка дає їм практично всі поживні речовини, виникає багато питань про інтенсивність процесу. Як не дивно, але найпростіші вимірювання однозначно показали, що інтенсивність фотосинтезу у лишайників значно нижче, якщо порівнювати їх з вищими автотрофними рослинами. Так, при проведенні аналогії зі звичайним картоплею співвідношення становитиме 1:16.

Але як пояснити цілком комфортну життєдіяльність в настільки спартанських умовах? Загалом-то, нічого особливо складного в цьому немає. Справа в тому, що автотрофні вищі рослинні організми більшу частину свого життя «сплять», тоді як лишайники в деяких місцевостях чи не весь рік перебувають у наполовину висушеному стані, в анабіозі. Зрозуміло, їм цілком вистачає мізерної кількості поживних речовин для підтримки життєдіяльності.

Ось як харчуються лишайники. 7 клас в школах біологічної спрямованості може вивчати цю тему докладніше, але і в такому випадку відповідей на багато важливих питань стандартна освітня програма не дає. Приміром, коли процес утворення органічних речовин для живлення протікає повільніше, а коли - трохи швидше?

Від чого залежить інтенсивність фотосинтезу у лишайників?

Потрібно відзначити, що інтенсивність цього процесу залежить від безлічі найрізноманітніших чинників. Важливо і те, що хлоропласти, будучи покриті щільним шаром гиф, отримують набагато менше світла, ніж аналогічні освіти у вищих автотрофних рослинах і навіть водоростях. В принципі, різниця ця не так вже й значна.

Слід знати, що максимальне значення процесу фотосинтезу спостерігається при освітленості в межах 4000-23000 лк. Таку можна зустріти в основних ареалах проживання лишайників: тундрі, лісостепу, світлих північних лісах. У тих місцевостях, де інтенсивність освітлення значно вище, в тілі симбіотичного організму починається інтенсивна вироблення темного органічного пігменту (паріетіна), а також специфічних тільки для лишайників речовин (атраноріна, наприклад).

Одержувані в результаті фотосинтезу органічні речовини повністю аналогічні таким у вищих рослин. Вони-то і використовуються в трофічних цілях. Ось як харчуються лишайники. 7 клас загальноосвітньої школи вивчає процеси їх життєдіяльності вельми поверхнево, хоча це тема велика і надзвичайно цікава. Пропонуємо вашій увазі розширені відомості, які можуть виявитися не тільки цікавими, а й корисними.

Процес дихання

Нескладно здогадатися, що вироблення поживних речовин безпосередньо залежить від дихання. На відміну від фотосинтезу у лишайників воно інтенсивне: 0,2-2,0 мг СО? за годину виділяє всього лише один грам симбіотичного організму. Якщо ви уважно читали інформацію у верхній частині статті, то напевно зрозуміли, що близько 85-90% маси лишайника припадає на вагу мікобіонта. Простіше кажучи, в кисні більше потребує саме грибна частина, а не аутотрофнимі водорість. Так як харчуються лишайники в звичайних умовах не надто регулярно (причина - суворі кліматичні умови), чимала частина поживних речовин запасається в їх тканинах.

Як і фотосинтез, процес дихання безпосередньо залежить від процентного вмісту води.

Слід знати, що мінімальний рівень дихання, який необхідний для отримання деякої кількості енергії з поживних речовин, лишайник зберігає майже при будь-яких умовах (придатних для життя, звичайно ж). Даний процес можливий при наступних діапазонах температур: від -15 до +30, +50 ° С. Але оптимальний температурний режим знаходиться в межах від +15 до +20 ° С. З похолоданням починає переважати використання кисню. А при піднятті температури понад +35 градусів обидва процеси приблизно вирівнюються.

Відомий випадок, коли лишайник (фото цього виду є в статті), привезений в один з московських музеїв ще експедицією Царського археологічного товариства, спокійнісінько відновив свою життєдіяльність, будучи поміщеним одним із співробітників в квітковий горщик з трохи вологою землею. А адже на той час він уже майже 90 років перебував у абсолютно сухий, закритій коробці для експонатів і велику частину часу був позбавлений навіть світла!

Не дивно, що цими організмами так цікавиться сучасна біологія. Лишайники напевно мають ще чимало таємниць, розкриття яких, можливо, відчутно підстьобне розвиток медицини.

Вчені довели, що основні принципи дихання лишайників підкоряються тим же закономірностям, що й у випадку з вищими автотрофними рослинами. Але є й відмінності, головним з яких є дещо інший пріоритет між поглинанням кисню і виділенням вуглекислого газу. Крім того, вони феноменально стійкі до впливу висушування, низьких і високих температур. Недарма мохи та лишайники можуть рости навіть в умовах Арктики.

Температурний режим

Найбільш сприятливий для фотосинтезу у лишайників температурний інтервал від +10 до +25 градусів за Цельсієм. Але здатність поглинати вуглекислоту у них зберігається аж до -25 градусів. Це дуже примітна особливість лишайників, яка відрізняє їх від вищих рослин і навіть водоростей. При температурі же від -5 до -10 градусів інтенсивність засвоєння вуглекислого газу чи не більше, ніж у більш комфортних умовах. У багатьох рослин в цьому випадку в міжклітинному просторі утворюється лід, який просто розриває клітини.

На відміну від них лишайники на деревах, стовбури яких буквально розриває суворий північний клімат (тріскучі морози), відмінно себе почувають при настанні теплого сезону.

Особливості водного обміну

Дослідники прийшли до висновку, що лишайники відрізняються особливим, вкрай специфічним типом водного обміну. Справа в тому, що вода в їх тілі міститься в просторах між міцними гифами. Коли вона замерзає, особливої шкоди це не приносить, а процес фотосинтезу і харчування продовжує відбуватися. Проте вже при підвищенні температури до +35 градусів за шкалою Цельсія і більше, процес фотосинтезу практично зупиняється, що кардинально відрізняє лишайники від рослин.

Кількість води, якого буде достатньо для нормальної життєдіяльності, залежить від сімейства. Так, кущисті лишайники здатні до фотосинтезу і виробництву органічних речовин для живлення майже при повному зневодненні. Чим товщі тіло, тим більше в ньому може накопичуватися вологи, тим менше вона випаровується.

Це особливо важливо саме для лишайників, так як в більшості випадків вони виростають у дуже складних умовах, коли більш-менш регулярне надходження води абсолютно не гарантовано. В таких умовах загинуло б будь-яка рослина. Лишайник ж непогано почуває себе навіть в умовах цих пустель і Арктики.

Регуляція рідинного обміну

Можна зрозуміти, що регуляторна функція водного обміну у цих організмів влаштована зовсім іншим чином, ніж у вищих рослин. Так як у них практично немає ніяких спеціалізованих систем для цього. Приміром, засвоєння води у них відбувається надзвичайно швидко, але тільки за рахунок звичайного її вбирання всієї поверхнею тіла. Можете провести найпростіший досвід: налийте на стіл невелику кількість води і покладіть на калюжку шматок серветки або туалетного паперу.

Як бачите, вода миттєво вбралася, так як структура паперу володіє непоганою адсорбуючої здатністю. Те ж саме відбувається і у випадку з лишайниками. Так, ми розглядали епізод з давним-давно висохлим екземпляром, який колись був привезений експедицією. Коли співробітник поклав лишайник в квітковий горщик, той просто миттєво ввібрав такий обсяг рідини, якого йому вистачило для відновлення життєдіяльності.

Деякі кущисті лишайники здатні вбирати величезну кількість рідини, вага якої становить до 300% від їх власного. Інші ж види (коллеми, лептогіуми) збільшуються таким чином в розмірах на 400-3900%! Якщо ж говорити про мінімальному вмісті води, то воно становить приблизно 2% від ваги сухої речовини лишайника. Такий лишайник (фото ви знайдете в цьому матеріалі) по виду зовсім не схожий на живий організм.

Про швидкість віддачі води

Як і у випадку з туалетним папером, віддає воду тіло симбіотичного організму досить-таки швидко. Всього через годину лишайник, який щойно ввібрав чи не літр рідини, може висохнути до ламкого стану. Таким чином, «продуктивність» цих організмів вкрай циклична: вироблення трофічних речовин може кардинально змінюватися не тільки протягом сезону, але і протягом одного-двох годин!

В останні роки вчені дізналися, що деякі види лишайників, що живуть у тундрі (Evernia prunastri), цілком можуть використовувати буквально «крихти» сонячного світла, зрідка пробиваються крізь шар снігу. Простіше кажучи, у них фотосинтез не закінчується навіть взимку.

Розмноження лишайників

Крім цього, особливості лишайників полягають у наявності відразу трьох способів відтворення:

• Вегетативний.
• Статевий.
• Безстатевий.

Гриб, тобто мікобіонта, може розмножуватися усіма способами, тоді як водорість здатна виключно до вегетативного поділу. Спори гриба розташовуються в особливих сумках. Аскоміцетних лишайники для процесу розмноження використовують дві основні групи плодових тел: апотеции і перітеціі. Їх характеристики наступні:

• Апотеции являє собою звичайне ложе округлої форми. На ньому знаходяться сумки, які розташовуються в проміжках між звичайними, що не мають закінчень гифами. Цей відкрито розташований шар називається гіменіумом.
• Перітеціі схожий на практично повністю закриту структуру сферичної форми. Спори вивільняються через спеціальні отвори, які розташовані на поверхні плодової сфери.

Деякі види можуть утворювати також безстатеві спори, пікноспори (пікноконідіі). Місцем їхнього утворення є пікнід. Це мішечки сферичної або кілька грушоподібної форми, які являють собою високоспеціалізовані гіфи. Пікнід легко розпізнати, оскільки вони схожі на чорні точки, розташовані на ложе.

Коли суперечки прокидаються, вони у відповідних умовах швидко дають початок новим гіфам, утворюючим тіло нового лишайника. Вони (гіфи) також проникають всередину клітин автотрофних водоростей, після чого формування нового організму фактично закінчується.

Значення

Взагалі, мохи та лишайники мають колосальне значення. У тундрі і арктичної пустелі вони - часто єдині автотрофні організми, які можуть накопичувати поживні органічні речовини у вкрай несприятливих умовах. Простіше кажучи, саме ці організми є джерелом їжі для тих нечисленних травоїдних тварин, які можуть проживати в таких суворих місцях. Крім того, тільки лишайники на деревах навіть в умовах нашого клімату часто дозволяють пережити зиму, наприклад, лосям і косулям.