Раздел 1. Компоненты лишайника и их взаимодействия

Лишайники - очень интересная и своеобразная группа организмов, в теле которых сочетаются два компонента: автотрофный фикобионт (водоросль) и гетеротрофный микобионт (гриб), образующий единый симбиотический организм, отличающийся не только внешним и внутренним строением, биохимическими процессами, местообитанием, а, следовательно, и качественно, от свободно живущих грибов и водорослей.

Взаимоотношения их строятся следующим образом. Гриб получает от водоросли органические вещества – углеводы, но в то же время как бы предоставляет водорослями среду обитания, снабжая ее достаточным количеством воды с растворенными в ней минеральными солями, которые он сам поглощает из окружающей среды. Таким образом, хотя гриб в некоторой степени, паразитирует на водоросли, но и она извлекает из совместной жизни с ним определенную пользу. Следовательно, в этом сожительстве наряду с паразитизмом, имеются явные черты симбиоза. Отношения грибного и водорослевого компонента лишайников на самом деле, гораздо сложнее, неоднозначнее и зависит от многих факторов. В результате этих сложных взаимоотношений в процессе эволюции и возник совершенно самостоятельный комплексный организм, имеющий новые, только ему присущие особенности строения и образа жизни.

Микобионты лишайников относят в основном к сумчатым грибам, и лишь у некоторых тропических и субтропических видов, гриб принадлежит к базидиомицетам. Фикобионты относят к зеленым, а у меньшинства - к сине-зеленым водорослям.

Некоторые ученые предполагают, что в ряде лишайников есть и третий компонент – бактерии, но их присутствие не является обязательным.

Химический состав лишайников

В состав лишайников входят многие элементы и вещества. Все они подразделяются на первичные и вторичные.

К первичным относятся те вещества, которые непосредственно принимают участие в клеточном обмене веществ; из них построено тело лишайников.

К вторичным относятся конечные продукты обмена веществ, располагающиеся обычно на стенках гиф. Многие из этих лишайниковых веществ (лишайниковые кислоты) встречаются только у лишайников.

Первичные вещества представлены в основном углеводами, пектиновыми веществами, которые, впитывая воду, набухают и осклизняются, встречаются многие ферменты, аминокислоты, витамины. Часто в гифах обнаруживается хитин, а также лишайниковый крахмал – лихенин.

Фотосинтезирующие пигменты хлорофиллы А и В содержатся в фикобионте лишайника в меньшем количестве, чем у высших растений. В последнее время в некоторых видах обнаружены каротины и ксантофиллы.

Вторичные лишайниковые вещества представляют большую группу органических соединений, относящихся к разным биохимическим группам. Сейчас их известно уже около 250, и каждый год химики обнаруживают еще 3-4 новых. Из этого числа примерно 75 являются специфическими лишайниковыми веществами, т. е. встречаются только в лишайниках, другие встречаются в других организмах, особенно в грибах.

Что касается способа происхождения лишайниковых веществ, то об этом известно очень мало. Ясно одно – углеводы, которые образует водоросль в процессе фотосинтеза, превращаются в лишайниковые кислоты микобионтом, т. е. компонентом-грибом. Сам по себе гриб, выделенный из слоевища лишайника, почти никогда специфического лишайникового вещества не образует. Существует теория, что вторичные вещества защищают лишайники от поедания животными из-за горького вкуса, а также защищают от бактерий. Многие исследователи считают лишайниковые вещества резервом дополнительного питания, они подавляют рост грибов и мхов (частых конкурентов лишайников) и снижают всхожесть семян цветковых растений, являясь одним из видов «оружия» в суровой борьбе за существование. Лишайниковые вещества играют определенную роль при процессе заселения лишайниками свободных субстратов (поверхность скал, древесины), разрушая твердые минеральные, являясь зачинателями почвообразовательного процесса.

Лишайниковые вещества имеют большое значение в систематике лишайников: определенные виды, группы видов содержат определенные вещества, которые можно определить химическими методами. Таким образом, лишайниковые вещества могут выполнять различные функции, но необходимо приложить еще много усилий, чтобы окончательно раскрыть их биологическую роль.

Размножение лишайников

У лишайников имеется три типа размножения – вегетативное, половое, бесполое. Размножается либо сам лишайник либо микобионт. Размножаются эти растения, рассеивая споры, образующиеся половым и бесполым путем, которые развиваются в особых вместилищах – плодовых телах , имеющих разнообразную форму: кувшина с отверстием вверху, открытых дисков или куполов, а то и бородавчатых выступов. Купола обычно имеют красную, кофейную или коричневую окраску, что придает им еще большее изящество. Они с успехом размножаются и вегетативно, «отпочковывая» от себя бугорки и различные выросты или разбрасывая вокруг порошкообразную массу. Основную роль играет вегетативное размножение, основанное на способности лишайника восстанавливаться из отдельных его участков. – кусочками слоевища или при помощи особых органов вегетативного размножения – соредий и изидий . Соредии – микроскопические клубочки, состоящие из одной или нескольких клеток водоросли, оплетенных гифами гриба.

Рис. 1 .

Они образуют слоевище под верхним коровым слоем в зоне водорослей. При этом клетки водоросли делятся на дочерние, а гифы гриба интенсивно ветвятся, оплетая клетки водоросли. Когда соредий становится слишком много, они давят на верхний коровый слой, он разрывается, и соредии выходят на поверхность слоевища, где образуют скопления определенной формы – сораль .(рис1). Они могут переносится ветром и легко образуют новое слоевища лишайника . Изидии – выросты верхней поверхности слоевища разнообразной формы, внутри которой располагаются клетки водоросли и гифы гриба.( рис2). Снаружи они покрыты верхним коровым слоем. При механическом отрыве дают начало новым слоевищам, но самопроизвольного отрыва слоевища никогда не бывает.

Половой процесс у лишайников изучен недостаточно, хотя в общих чертах он аналогичен половому процессу свободно живущих грибов.

Рис 2.

Растут лишайники очень медленно, увеличиваясь за год на 1- 8 мм. Зато среди них есть настоящие долгожители, видавшие, что было на Земле 3000 лет тому назад. Медленный рост лишайников используют даже для определения возраста горных пород (этот метод получил название лихенометрии). Таким образом, ученые установили, что знаменитым идолам с острова Пасхи не более 600 лет.