Грибы насчитывают около 100 тыс. видов, широко распространенных на нашей планете. Они встречаются даже в морях и океанах, пустынях, на скалах, высоко в горах и пещерах.
По ряду существенных признаков грибы отличаются и от растений, и от животных :
лишены хлорофилла, крахмал в клетках не образуется, поэтому по типу питания они гетеротрофны
запасными питательными веществами у них служат жиры, волютин, гликоген
в обмене веществ грибов присутствует мочевина, что сближает их с животными
по способу питания - путем всасывания, а не заглатывания, по неограниченному росту они приближаются к растениям.
клетка большинства грибов имеет клеточную стенку, состоящую в основном из полисахарида целлюлозы (общность с растениями). Кроме того, в ее состав входят хитин, полифосфаты, пигменты и другие вещества.
протопласт клеток гриба содержит одно или несколько (до 20- 30) ядер, митохондрии, эндоплазматический ретикулум и другие органеллы. Комплекс Гольджи и центриоли обнаружены у небольшого числа грибов.
Строение грибов разнообразно - от одноклеточных форм до сложно устроенных шляпочных грибов.
Основа вегетативного тела гриба - грибница, или мицелий, - система тонких бесцветных ветвящихся нитей (гиф). Поверхность грибницы обычно очень велика и служит для поглощения питательных веществ. Мицелий имеет разную продолжительность жизни : от нескольких дней (у плесени) до многих лет (шляпочные грибы). Параллельно растущие гифы образуют тяжи, достигающие иногда нескольких метров в длину. Гифы могут плотно переплетаться, образуя ложную ткань - плектенхиму (у многих шляпочных грибов).
Мицелий:
субстратный мицелий , непосредственно контактирующий со средой, из которой извлекаются питательные вещества (например, почвой),
воздушный мицелий, располагающийся на поверхности. На воздушном мицелии образуются органы размножения. Выступающие над поверхностью земли плодовые тела шляпочных грибов - это плотное сплетение гиф воздушного мицелия, на поверхности или внутри которых образуются споры.
Внутреннее строение мицелия служит основанием для условного деления грибов на низшие и высшие:
у низших грибов мицелий представляет собой как бы одну гигантскую клетку со множеством ядер, поскольку гифы не имеют клеточных перегородок. К низшим грибам относятся мукор, развивающийся на овощах, ягодах, плодах в виде белого пушка, и фитофтора, вызывающая гниль клубней картофеля.
у высших грибов гифы многоклеточные, клетки содержат одно или несколько ядер.
Размножение:
вегетативное размножение происходит частями мицелия или распадением его на отдельные клетки, покрытые толстой буроватой оболочкой, которые дают начало новому мицелию.
собственно бесполое размножение осуществляется посредством эндогенных или экзогенных спор. Эндогенные споры образуются внутри спорангиев, а экзогенные споры (конидии) возникают открыто на концах особых выростов мицелия – конидиеносцев
половое размножение грибов представлено разными формами и заключается в формировании мужских и женских гамет и последующем их слиянии . У некоторых групп грибов происходит слияние содержимого половых структур - гаметангиев, не дифференцированных на гаметы. Для грибов характерно также слияние содержимого двух вегетативных клеток мицелия , которое часто происходит путем образования между ними выростов, или анастомозов.
В жизненном цикле грибов выделяют гаплоидную и диплоидную фазы :
Есть грибы, у которых клетки вегетативного тела гаплоидны (гаплобионты), а диплоидна только зигота. При ее прорастании происходит редукционное деление и в дальнейшем мицелий растет за счет размножения гаплоидных клеток.
Другие грибы на протяжении всей жизни диплоидны и только при образовании гамет происходит редукционное деление.
Существует и промежуточная группа, у которой гаплоидная и диплоидная фазы равны по продолжительности. Перед образованием спор бесполого размножения диплоидные ядра редукционно делятся и образующиеся споры, таким образом, гаплоидны.
Наконец, у несовершенных грибов (называемых так из-за отсутствия полового процесса в жизненном цикле) клетки мицелия всегда гаплоидны. К этой группе относятся такие распространенные плесневые грибы, как пеницилл и аспергилл.
По способу питания различают:
сапротрофы – шляпочные грибы , которые живут на богатой перегноем лесной почве, полях и лугах, встречаются на гниющей древесине (опенок летний и зимний, вешенки). Их вегетативное тело состоит из гиф, образующих в субстрате разветвленную грибницу, с помощью которой гифы поглощают из почвы воду и растворенные в ней питательные вещества. В процессе развития на грибнице формируются органы спороношения - плодовые тела, состоящие из ножки и шляпки, которые образованы плотными пучками гиф.
В шляпке – два слоя: плотный верхний, часто окрашенный, покрытый кожицей, и нижний. У одних грибов нижний слой шляпки состоит из радиально расположенных пластинок (сыроежки, грузди, шампиньоны, лисички, бледная поганка) - это пластинчатые грибы . У белого гриба, подберезовика, подосиновика, масленка он состоит из многочисленных трубочек - их называют трубчатыми . На пластинках, в трубочках, а у некоторых представителей на шипиках или иголочках образуются миллионы спор. После созревания они высыпаются, подхватываются и разносятся ветром, водой, насекомыми и другими животными, способствуя тем самым широкому распространению грибов.
Среди шляпочных грибов есть как съедобные , так и ядовитые. Известно более 150 видов съедобных шляпочных грибов. Некоторые из них (шампиньоны) культивируются. Наиболее ценные съедобные грибы - белый, рыжик, груздь настоящий, подберезовик, подосиновик, масленок, шампиньон и др. Ядовитые грибы , такие как бледная поганка, желчный гриб, мухоморы, ложные опята и др., попадая в пищу, могут вызвать серьезные, а иногда и смертельные отравления.
Сапротрофно развиваются плесневые грибы в почве, на увлажненных продуктах, плодах и овощах, вызывая их порчу (пеницилл встречается в виде плесени зеленого, сизого, голубого цвета на почве и продуктах растительного происхождения (на плодах, овощах, варенье, томатной пасте и др.) и делает их непригодными к употреблению. Некоторые виды пеницилла используются для приготовления пенициллина - одного из основных антибиотиков, открытого в 1929 г. А. Флемингом).
Грибы-симбионты связаны преимущественно с высшими растениями и протистами, реже - с животными (лишайники, микориза - взаимовыгодное сожительство с корнями высших растений, некоторые специализируются на разрушении лесной подстилки и древесины).
Таким образом, грибы широко распространены и приспособлены к различным условиям обитания. Многие виды заселили почву, наряду с бактериями играют важную роль в общем круговороте веществ в биосфере, участвуют в минерализации органического вещества и образовании плодородного слоя почвы - гумуса, выполняют большую санитарную работу по очищению среды.
Широкое разнообразие и повсеместное распространение грибов обусловливают их важную роль в природе и жизни человека (образование гумуса, гниение, увядание (вилт) или усыхание растений, выделение ядовитых веществ и отравление, возбудители болезней человека (стригущий лишай, парша и др.)). Грибы широко используются в народном хозяйстве для получения белка, лимонной кислоты, ферментов, витаминов, антибиотиков, ростовых веществ. Грибы находят применение в хлебопекарной промышленности (дрожжи), изготовлении сыров, виноделии и т. д.
Лишайники. Это организмы, сформировавшиеся в результате симбиоза гриба и водоросли:
гриб – это гетеротрофный компонент лишайника (обеспечивает водоросль водой и минеральными солями, защищает ее от высыхания),
зеленая или синезеленая водоросль – автотрофный компонент (поставляет грибу органические вещества).
Размножаются лишайники как бесполым, так и половым путями. Вегетативное размножение осуществляется участками слоевища. Встречаются во всех географических зонах, особенно в умеренных и холодных областях.
Насчитывают около 200 видов: кладония (олений мох), ксантория настенная (стенная золотянка), пармелия и цетрария.
Лишайники находят применение в народной медицине , а выделяемые из них лишайниковые кислоты используются в качестве компонента лекарственных средств от некоторых кожных и других заболеваний. Из лишайников изготовляют химические красители и индикаторы.
Тематические задания
А1. Общим признаком мыши и мухомора можно считать
1) запас гликогена в клетках
2) наличие клеточных стенок
3) анаэробное дыхание
4) неограниченный рост
А2. У растений есть, а у грибов нет
1) митохондрий
3) клеточных ядер
2) эндоплазматической сети
4) пластид
А3. Основным способом размножения грибов является размножение
1) половое
2) спорами
3) клеточным делением
4) гаметами
А4. Грибы-трутовики – это
1) симбионты
2) квартиранты
А5. К плесневым грибам относится
1) пеницилл
3) бледная поганка
4) фитофтора
А6. Примером симбиотических отношений грибов с другими организмами являются отношения
1) между грибом и водорослью
2) спорыньи со злаками
3) фитофторы с картофелем
4) пеницилла с бактериями
А7. Микориза – это
1) ножка белого гриба
2) переплетение грибницы с корнями растений
3) грибковое заболевание
4) плесень на продуктах
A8. Микоз – это
1) нарост на дереве
2) разрастание мицелия
3) заболевание человека и животных
4) повреждение корней
А9. Важная роль лишайников в природе заключается в том, что они
1) основные источники кислорода на Земле
2) биоиндикаторы окружающей среды
3) биологические фильтры в водоемах
4) источники лекарственных средств
А10. Организмы, питающиеся органическими веществами мертвых тел, относятся к
1) фотоавтотрофам
2) хемотрофам
4) симбионтам
В1. Из перечисленных признаков выберите те, которые в сочетании позволяют отнести грибы к отдельному царству:
1) ограниченный рост
2) прикрепленный образ жизни
3) отсутствие хлорофилла в клетках
4) хитинизированная клеточная стенка
5) запасное вещество клеток – крахмал
6) запасное вещество клеток – гликоген
В2. По каким признакам грибы можно отличить от большинства многоклеточных животных
1) гетеротрофное питание
2) клеточное строение
3) автотрофное питание
4) размножаются спорами
5) пищу поглощают всем телом
6) размножаются гифами
Лишайники представляют собой симбиотические организмы, в состав которых входят:
Микобионты – грибы (чаще аскомицеты, реже - базидиомицеты);
Фикобионты : водоросли (зеленые) или цианобактерии; иногда - азотофиксирующие бактерии.
Между симбионтами возникает тесная взаимосвязь, в результате чего формируется морфологически и физиологически целостный организм. Такое сосуществование гриба и водоросли является постоянным.
Морфология лишайников. Тело лишайника представляет собой слоевище, которое не дифференцировано на органы. Основу слоевища составляют переплетения гиф гриба, среди которых располагаются водоросли. В зависимости от особенностей расположения гиф гриба и водорослей различают два основных типа строения слоевища:
гомеомерное слоевище (Б) - слоевище, в котором клетки водорослей более или менее равномерно распределены по все толще слоевища;
гетеромерное слоевище
(А) - слоевище, у которого гифы гриба с верхней и нижней стороны образуют плотное сплетение - корку
, между которыми имеется сердцевина из рыхло расположенных гиф и слой водорослей (непосредственно под верхней коркой).
Физиология лишайников. Гриб является гетеротрофным компонентом лишайника (микобионт ), а водоросль - автотрофным (фикобионт ).
Водоросли создают органическое вещество, которое использует и сама водоросль, и гриб.
Грибы защищают водоросли от высыхания и действия крайних температур и снабжают их водой и минеральными солями.
Лишайники светолюбивы, нетребовательны к субстрату, чувствительны к загрязнению воздуха – биологические индикаторы чистоты воздуха.
Растут лишайники крайне медленно - прирост за год у корковых - 1-8 мм, у кустистых - 1-35 мм.
Размножение лишайников как половое, так и бесполое.
Половое размножение осуществляется за счет грибного компонента, т. к. клетки водорослей могут размножаться только вегетативно. В основном лишайники размножаются бесполым путем: частями таллома (чаще всего);
Могут размножаться специальными образованиями, состоящих из гиф гриба, оплетающих клетки водорослей:
Соредиями (1)
, образующимися внутри слоевища и освобождающимися в результате разрыва коркового слоя;
Изидиями (2) , формирующимися на поверхности слоевища.
Чаще всего встречается следующие типа организации слоевища:
Накипные (1) , или корковые - тело в виде корочки или накипи, тесно связанное с субстратом всей поверхностью;
Листоватые (2) - тело в виде листовидных пластинок, прикрепленных к почве или деревьям при помощи пучков гиф (пармелия, ксантория);
Кустистые (3) - тело имеет вид более или менее разветвленных кустиков, высотой до 12-15 см (исландский лишайник, ягель - олений лишайник, кладония).
Значение лишайников.
1. Лишайники являются индикаторами загрязненности воздуха вредными веществами. Они не могут жить в местах где воздух сильно загрязнен вредными газами.
2. Участвуют в общем круговороте веществ в биосфере. Благодаря фотосинтезу синтезируют органические вещества в местах недоступных для других организмов. Участвуют в почвообразовании, т.к. разрушают горные породы, на которых поселяются, а за счет разложения слоевища образуется гумус. Таким образом, лишайники создают условия для существования растений и животных.
Тест по биологии Группа лишайники для учащихся 7 класса. Тест включает в себя 2 варианта, каждый вариант состоит из 3 частей (часть А, часть Б и часть В). В части А - 3 вопроса, в части Б - 3 вопроса, в части В — 2 вопроса.
Задания А — базового уровня сложности
Задания Б — повышенного уровня сложности
Задания В — высокого уровня сложности
1 вариант
А1. Лишайник представляет собой
1) растение
2) колонию бактерий
3) плесневый гриб
4) симбиоз двух организмов
А2. Тело лишайника состоит из
1) слоевища
2) органов
3) одной клетки
4) видоизмененных побегов
А3. В составе лишайника водоросль играет роль
1) автотрофа
2) гетеротрофа
3) хищника
4) жертвы
Б1.
А. В состав лишайника входит шляпочный гриб.
Б. Лишайник по способу питания является автогетеротрофным организмом.
1) Верно только А
2) Верно только Б
3) Верны оба суждения
4) Неверны оба суждения
Б2. Выберите три верных утверждения. Различают основные типы слоевища лишайников
1) накипные
2) травянистые
3) деревянистые
4) кустарничковые
5) листоватые
6) кустистые
Б3. Установите соответствие между процессом жизнедеятельности лишайника и компонентом его слоевища.
А. Осуществляют фотосинтез
Б. Поглощают готовые органические вещества
В. Образуют органические вещества на свету
Г. Всасывают воду и минеральные соли из почвы
Компонент слоевища
1. Клетки водоросли
2. Гифы гриба
В1.
Какие причины способствуют широкому распространению лишайников? Назовите не менее трех причин.
В2. Прочитайте текст. Вставьте в места пропусков цифры, которыми обозначены слова из словарика.
Лишайники представляют собой комплексный организм, включающий водоросль и … (А). Водоросли получают органические вещества в процессе, который называется … (Б). Грибы снабжают весь организм водой и … (В). Такой тип взаимоотношений называется … (Г).
Словарик:
1. Симбиоз.
2. Гриб.
3. Корневое питание.
4. Минеральные вещества.
2 вариант
А1. Взаимовыгодное сожительство гриба и водоросли образует
1) микоризу
2) лишайник
3) мицелий плесени
4) плодовое тело гриба
А2. В составе лишайника гриб играет роль
1) автотрофа
2) гетеротрофа
3) хищника
4) жертвы
А3. Клетки водоросли в теле лишайника
Б1. Верны ли следующие утверждения?
А. Лишайник — это целостный живой организм, компоненты которого взаимосвязаны.
Б. Лишайники произрастают во всех биогеографических зонах.
1) Верно только А
2) Верно только Б
3) Верны оба суждения
4) Неверны оба суждения
Б2. Выберите три верных утверждения. Лишайники размножаются
1) частями слоевища
2) спорами
3) семенами
4) побегами
5) половым путем
6) почкованием
Б3. У становите соответствие между процессом жизнедеятельности лишайника и способом его питания.
Процессы жизнедеятельности лишайников
А. Клетки водоросли образуют углеводы
Б. В хлоропластах протекает процесс фотосинтеза
В. Поглощают готовые молекулы органических веществ
Г. Клетки всасывают минеральные вещества всей поверхностью
Способ питания
1. Автотрофный
2. Гетеротрофный
В1. Задание с развернутым свободным ответом (несколько элементов).
Укажите значение лишайников в природе. Назовите не менее трех значений.
В2. Прочитайте текст. Вставьте в места пропусков цифры, которыми обозначены слова из словарика.
К группе шляпочных грибов относят шампиньон, подосиновик, … (А). Многолетняя грибница на поверхности почвы образует … (В) и состоит из … (В). Питание гриба происходит в результате … (Г).
Словарик:
1. Плодовое тело.
2. Всасывания питательных веществ.
3. Ножки и шляпки.
4. Мухомор.
Ответы на тест по биологии Группа лишайники
1 вариант
А1. 4
А2. 1
А3. 1
Б1. 2
Б2. 156
Б3. 1212
В1. Легкость вегетативного размножения. 2. Способны переживать длительное высушивание. 3. Перенос ветром частей слоевища на большие расстояния.
В2. 2341
2 вариант
А1. 2
А2. 2
А3. 1
Б1. 3
Б2. 125
Б3. 1122
В1. 1. Водоросли в теле лишайника используют солнечную энергию для образования органических веществ. 2. Нити грибницы разлагают органические вещества до минеральных солей. 3. Формируют почвенный слой.
В2. 4132
- Гриб- поглощает минеральные вещества, выделяет углекислоту и воду (для водоросли), вырабатывает ряд веществ стимклирующих развитие водоросли.
- просвятительские
- Симбиотические. Больше у меня нет слов:)
Водоросль- вырабатывает улеводы, которые потребляет гриб.
В результате имеем "взаимовыгодное сотрудничество"- симбиоз
Существует несколько теорий, объясняющих взаимоотношения и водоросли в лишайниках, хотя еще не - biofine.ru
Практическое значение лишайников состоит в том, что они используются для медицинских препаратов, красителей, в парфюмерной промышленности как обладающие ароматическими свойствами. Они служат индикаторами загрязнения воздуха, имеют определенное кормовое значение, особенно для северных оленей. Съедобны также некоторые лишайники, произрастающие в степной и пустынной зонах, например Aspicilia esculenta, содержащий до 55-65 % оксалата кальция. У лишайника Romalina duriaci, произрастающего на нижних мертвых ветвях деревьев Acacia tortilis, белка составляет 7,4 %, а углеводы составляют более половины - 55,4 % массы лишайника, в том числе усвояемых - 28,7 %.
В литературе описана также ассоциация лишайника Usnea strigosa с насекомыми Lanelognatha theraiis, которая, видимо, строится на биологической роли лишайниковых кислот.
Взаимоотношения гриба и водоросли в теле лишайника
Отдел лишайники
Отдел лишайники занимают особое место в растительном мире. Их строение очень своеобразно. Тело, называемое слоевищем, состоит из двух организмов — гриба и водоросли, живущих как один организм, В составе некоторых видов лишайников обнаружены бактерии. Такие лишайники представляют собой тройной симбиоз.
Слоевище образовано переплетением гиф гриба с клетками водорослей (зеленых и сине-зеленых).
срез тела листоватого лишайника" width="489" height="192" title="Поперечный срез тела листоватого лишайника" />
Живут лишайники на скалах, деревьях, почве, как на Севере, так и в тропических странах. Разные виды лишайников имеют различную окраску - от серой, желтоватой, зеленоватой до бурой и черной. В настоящее время известно более 20 000 видов лишайников. Изучает лишайники наука, которая называется лихенологией (от греч. «лейхен» - лишайник и «логос» - наука).
По морфологическим признакам (внешнему виду) лишайники делятся на три группы.
- Накипные, или корковые, прикрепляющиеся к субстрату очень плотно, образуя корку. Эта группа составляет около 80% всех лишайников.
- Листоватые, представляющие собой пластинку, похожую на пластинку листа, слабо прикрепленную к субстрату.
- Кустистые, представляющие собой свободные маленькие кустики.
Лишайники - очень неприхотливые растения. Они в самых бесплодных местах. Их можно встретить на голых скалах, высоко в горах, где не живут другие растения. Растут лишайники очень медленно. Например, «олений мох» (ягель) за год вырастает всего на 1 - 3 мм. Живут лишайники до 50 лет, а некоторые до 100 лет.
Размножаются лишайники вегетативно, кусочками слоевища, а также особыми группами клеток, появляющихся внутри их тела. Эти группы клеток образуются во множестве. Тело лишайника разрывается под давлением их разросшейся массы, и группы клеток разносятся ветром и дождевыми потоками.
Лишайники в природе и в хозяйственной деятельности играют важную роль. Лишайники являются первыми растениями, которые поселяются на скалах и им подобных бесплодных местах, где другие растения жить не могут. Лишайники разрушают поверхностный слой скалы и, отмирая, образуют слой гумуса, на котором уже могут поселяться другие растения.
Значение для жизнедеятельности лишайников
Чаще всего в качестве неверного ответа указывают, что грибы, входящие в лишайника, обеспечивают половое размножение водоросли.
Обмен веществ у лишайников также особенный, не сходный ни с водорослями, ни с грибами. Лишайники образуют особые вещества, больше нигде в природе не встречающиеся. Это лишайниковые кислоты . Некоторые из них обладают стимулирующим, или антибиотическим, действием, например, усниновая кислота. Вероятно, поэтому ряд лишайников издавна применялся в народной медицине как противовоспалительное, вяжущее или тонизирующее средство - отвары «исландского мха», например.
Благодаря сочетанию в одном организме гриба и водоросли лишайники обладают рядом уникальных свойств.
Во-первых , это их способность расти там, где никакое другое растение не может поселиться и выжить: на камнях и скалах в самых суровых условиях Арктики или высокогорий, на беднейших почвах тундр, торфяных болотах, на песках, на таких малопригодных для жизни предметах, как стекло, железо, кирпичи, черепица, кости. Лишайники находили на смоле, фаянсе, фарфоре, коже, картоне, линолеуме, древесном угле, войлоке, полотняных и шелковых тканях и даже на старинных пушках! Именно лишайники первыми осваивают непригодную для других организмов среду обитания, например вулканические лавы, разлагая их. За это лишайники получили название «пионеров растительности» Они прокладывают дорогу другим растениям. Вслед за лишайниками поселяются мхи и зеленые травянистые растения Лишайники легко переносят пятидесятиградусные морозы в тундре, а в пустынях Азии и Африки - шестидесятиградусную жару. Легко переносят они и сильное высыхание.
Вторая особенность лишайников - их крайне медленный рост. Ежегодно лишайник вырастает на один-пять миллиметров. Необходимо оберегать лишайниковый покров тундры, хвойных боров. Если его нарушить, он восстанавливается очень долго. маленький срок - около десяти лет. Лишенный такого покрова, тонкий слой почвы в тундре или сосняках подвергается эрозии, а это ведет к гибели и другой растительности.
Средний возраст лишайников от тридцати до восьмидесяти лет, а отдельные экземпляры, как это удалось установить по косвенным данным, доживают до шестисот лет. Имеются сведения, что некоторые лишайники насчитывают даже около двух тысяч лет. Наряду с секвойей и остистой сосной лишайники можно считать самыми долгоживущими организмами.
Лишайники очень чувствительны к чистоте окружающего воздуха . Если в воздухе содержится значительная концентрация углекислого и особенно сернистого газа, лишайники исчезают. Эту их особенность предлагается использовать для оценки чистоты воздуха в городах и промышленных районах.
Своеобразие формы тела, обмена веществ, особенностей роста, мест обитания позволяет считать лишайники, несмотря на их двойственную природу, самостоятельными организмами.
Симбиоз гриба и водоросли
Итак, в лабораториях, в стерильных пробирках и колбах с питательной средой поселились изолированные симбионты лишайников.Имея в распоряжении чистые культуры лишайниковых партнеров, ученые решились на самый дерзкий шаг - синтез лишайника в лабораторных условиях.Первая удача на этом поприще принадлежит Е. Томасу, который в 1939 году в Швейцарии получил из мико- и фотобионтов лишайник кладония крыночковидная с хорошо различимыми плодовыми телами. В отличие от предыдущих исследователей, Томас выполнял синтез в стерильных условиях, что внушает доверие к полученному им результату. К сожалению, его попытки повторить синтез в 800 других опытах не удались.
Любимый объект исследования В. Ахмаджяна, принесший ему всемирную славу в области лишайникового синтеза, - кладония гребешковая. Этот лишайник широко распространен в Северной Америке и получил простонародное название "британские солдаты": его ярко-красные плодовые тела напоминают алые мундиры английских солдат времен войны североамериканских колоний за независимость.Небольшие комочки изолированного микобионта кладонии гребешковой смешивали с фотобионтом, извлеченным из того же лишайника. Смесь помещали на узкие слюдяные пластинки, пропитанные минеральным питательным раствором и закрепленные в закрытых колбах. Внутри колб поддерживали строго контролируемые условия влажности, температуры и освещенности. Важным условием эксперимента было минимальное количество питательных веществ в среде. Как же вели себя лишайниковые партнеры в непосредственной близости друг к другу? Клетки водоросли выделяли особое вещество, которое "приклеивало" к ним гифы гриба, и гифы сразу начинали активно оплетать зеленые клетки. Группы водорослевых клеток скреплялись ветвящимися гифами в первичные чешуйки. Следующим этапом было дальнейшее развитие утолщенных гиф поверх чешуек и выделение ими внеклеточного материала, а в результате - образование верхнего корового слоя. Еще позже дифференцировались водорослевый слой и сердцевина, совсем как в слоевище природного лишайника. Эти опыты были многократно воспроизведены в лаборатории Ахмаджяна и всякий раз приводили к появлению первичного лишайникового слоевища.
В 40-е годы XX века немецкий ученый Ф. Тоблер обнаружил, что для прорастания спор ксантории настенной требуются добавки стимулирующих веществ: экстрактов из древесной коры, водорослей, плодов сливы, некоторых витаминов или других соединений. Было сделано предположение, что в природе прорастание некоторых грибов стимулируется веществами, поступающими из водоросли.
Примечательно, что для возникновения симбиотических отношений оба партнера получать умеренное и даже скудное питание, ограниченные влажность и освещение. Оптимальные условия существования гриба и водоросли отнюдь не стимулируют их воссоединение. Более того, известны случаи, когда обильное питание (например, при искусственном удобрении) вило к быстрому росту водорослей в слоевище, нарушению связи между симбионтами и гибели лишайника.
Если рассматривать срезы лишайникового слоевища под микроскопом, видно, что чаще всего водоросль просто соседствует с грибными гифами. Иногда гифы тесно прижимаются к водорослевым клеткам. Наконец, грибные гифы либо их ответвления могут более или менее глубоко проникать внутрь водоросли. Эти выросты называются гаусториями.
Совместное существование накладывает отпечаток и на строение обоих лишайниковых симбионтов. Так, если свободноживущие синезеленые водоросли родов носток, сцитонема и других образуют длинные, иногда ветвящиеся нити, то у тех же водорослей в симбиозе нити либо скручены в плотные клубочки, либо укорочены до единичных клеток. Кроме того, у свободноживущих и лихенизированных синезеленых водорослей отмечают различия в размерах и расположении клеточных структур.Зеленые водоросли также изменяются в симбиотическом состоянии. Это, в первую очередь, касается их размножения. Многие из зеленых водорослей, живя "на свободе", размножаются подвижными тонкостенными клеточками - зооспорами. В слоевище зооспоры, обычно, не образуются. Вместо них появляются апланоспоры - относительно маленькие клетки с толстыми стенками, хорошо приспособленные к засушливым условиям. Из клеточных структур зеленых фотобионтов наибольшим изменениям подвергается оболочка. Она тоньше, чем у тех же водорослей "на воле", и имеет ряд биохимических различий. Очень часто внутри симбиотических клеток наблюдают жироподобные зернышки, которые после изъятия водоросли из слоевища исчезают. Говоря о причинах этих различий, можно предположить, что они связаны с каким-то химическим воздействием грибного соседа водоросли.Сам микобионт также испытывает воздействие водорослевого партнера. Плотные комочки изолированных микобионтов, состоящие из тесно переплетенных гиф, внешне совсем не похожи на лихенизированные грибы. Внутреннее строение гиф тоже различно. Клеточные стенки гиф в симбиотическом состоянии значительно тоньше.
Итак, жизнь в симбиозе побуждает водоросль и гриб менять свой внешний облик и внутреннее строение.
Что же получают сожители друг от друга, какую пользу извлекают из совместного существования? Водоросль снабжает гриб, своего соседа по лишайниковому симбиозу, углеводами, полученными в процессе фотосинтеза.Водоросль, синтезировав тот или иной углевод, быстро и почти целиком отдает его своему грибному "сожителю". Гриб получает от водоросли не только углеводы. Если синезеленый фотобионт фиксирует атмосферный азот, существует быстрый и устойчивый отток образовавшегося аммония к грибному соседу водоросли. Водоросль же, очевидно, просто получает возможность широко расселяться по Земле. По словам Д. Смита, "наиболее частая у лишайников водоросль, требуксия, очень редко живет вне лишайника. Внутри же лишайника она распространена, пожалуй, шире, чем любой род свободноживущих водорослей. за занятие этой ниши - снабжение гриба-хозяина углеводами".
Литература
Лишайники - википедия
Биохимические особенности[править]
Большинство внутриклеточных продуктов, как фото-(фико-), так и микобионтов не являются специфичными для лишайников. Уникальные вещества (внеклеточные), так называемые лишайниковые , формируются исключительно микобионтом и накапливаются в его гифах. Сегодня известно более 600 таких веществ, например, усниновая кислота, мевалоновая кислота. Нередко, именно эти вещества оказываются решающими в формировании окраски лишайника. Лишайниковые кислоты играют важную роль в выветривании, разрушая субстрат.
Водный обмен[править]
Лишайники не способны к регуляции водного баланса, поскольку у них нет настоящих корней для активного поглощения воды и защиты от испарения. Поверхность лишайника может удерживать воду на короткое время в форме жидкости или пара. В условиях вода быстро теряется на поддержание метаболизма и лишайник переходит в фотосинтетически неактивное состояние, при котором вода может составлять не более 10 % массы. В отличие от микобионта, фотобионт не может долго находиться без воды. Сахар трегалоза играет важную роль в защите жизненно важных макромолекул, таких как ферменты, мембранные элементы и ДНК. Но лишайники нашли способы предотвращения полной потери влаги. У многих видов наблюдается утолщение коры, чтобы обеспечить меньшую потерю воды. Способность поддерживать воду в жидком состоянии очень важна в холодных районах, поскольку замёрзшая вода не пригодна для использования организмом.
Время, которое лишайник может провести высушенным, зависит от вида, известны случаи «воскрешения» после 40 лет в сухом состоянии. Когда поступает пресная вода в форме дождя, росы или влажности, лишайники быстро переходят в активное состояние, возобновляя метаболизм. Оптимально для жизнедеятельности, когда вода составляет от 65 до 90 процентов от массы лишайника. Влажность в течение дня может изменяться в зависимости от темпов фотосинтеза, как правило, она наиболее высока с утра, когда лишайники смачиваются росой.
Рост и продолжительность жизни[править]
Описанный выше ритм жизни является одной из причин для очень медленного роста большинства лишайников. Иногда лишайники растут всего лишь на несколько десятых миллиметра в год, в основном менее чем на один сантиметр. Другой причиной медленного роста является то, что фотобионт, составляя нередко менее 10 % объёма лишайника, берёт на себя обеспечение микобионта питательными веществами. В хороших условиях, с оптимальными влажностью и температурой, например в туманных или дождливых тропических лесах, лишайники растут на несколько сантиметров в год.
Ростовая зона лишайников у накипных форм находится по краю лишайника, у листоватых и кустистых - на каждой верхушке.
Лишайники являются одними из самых долгоживущих организмов и могут достигать возраста нескольких сотен лет, а в некоторых случаях - более 4500 лет, как например Rhizocarpon geographicum , живущий в Гренландии.
Размножение[править]
Лишайники размножаются вегетативным, бесполым и половым путём.
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 .
Лишайники можно встретить практически везде, даже в Антарктиде. Эта группа живых организмов долгое время для ученых была загадкой, даже сейчас нет единого мнения по поводу их систематического положения. Одни считают, что их надо отнести к царству растений, а другие - грибов. Далее рассмотрим виды лишайников, особенности их строения, значение в природе и для человека.
Общая характеристика лишайников
Лишайники - это низшая группа организмов, которые состоят из гриба и водоросли, находящиеся между собой в симбиозе. Первые - это чаще всего представители фикомицетов, аскомицетов или базидиомицетов, а вторым организмом являются зеленые или сине-зеленые водоросли. Между этими двумя представителями живого мира существует взаимовыгодное сожительство.
Лишайники, независимо от разновидности, не имеют зеленой окраски, чаще всего они могут быть серой, бурой, желтой, оранжевой или даже черной расцветки. Это зависит от пигментов, а также от окраски лишайниковых кислот.
Отличительные черты лишайников
Эта интересная группа организмов отличается следующими особенностями:
- Сожительство двух организмов в лишайнике не является случайным, оно обусловлено историческим развитием.
- В отличие от растений или животных, этот организм имеет специфическое внешнее и внутреннее строение.
- Физиологические процессы, происходящие в грибе и водоросли, существенно отличаются от таковых в свободно живущих организмах.
- Биохимические процессы также имеют свои отличительные черты: в результате жизнедеятельности образуются вторичные продукты обмена, которые не характерны ни для одной групп живых организмов.
- Особенный способ размножения.
- Отношение к экологическим факторам.
Все эти особенности ставят ученых в тупик и не позволяют определить постоянное систематическое положение.
Разновидности лишайников
Эту группу организмов часто называют «пионерами» суши, так как поселяться они могут на совершенно безжизненных местах. Выделяют три типа лишайников:
- Накипные лишайники. Свое название получили за форму, похожую на накипь.
- Листоватые лишайники. Похожи на одну большую листовую пластинку, отсюда и название.
- Кустистые лишайники напоминают небольшой кустик.
Рассмотрим особенности каждого вида более подробно.
Описание накипных лишайников
Практически 80% от всех лишайников составляют именно накипные. По своей форме они похожи на корочку или тонкую пленку, прочно сросшуюся с субстратом. В зависимости от места обитания накипные лишайники подразделяются на:
Из-за своего особенного внешнего вида эта группа лишайников может быть совершенно незаметной и сливаться с окружающей средой. Строение накипных лишайников своеобразно, поэтому их легко отличить от других видов. Но внутреннее строение практически у всех одинаковое, однако об этом далее.
Территории обитания накипных лишайников
Мы уже рассмотрели, за что получили свое название накипные лишайники, но возникает вопрос: а отличаются ли места обитания? Ответ можно дать отрицательный, потому что их можно встретить практически в каждой широте. Эти организмы удивительным образом способны приспосабливаться абсолютно к любым условиям.
Накипные типы лишайников распространены по всей планете. В зависимости от субстрата, преобладает тот или иной вид. Например, в Заполярье нельзя встретить виды, которые распространены в тайге, и наоборот. Есть привязка к определенному типу почвы: одни лишайники предпочитают глину, а другие спокойно себя чувствуют на голых скалах.
Но среди большого разнообразия этой группы организмов можно встретить виды, обитающие практически везде.
Особенности листоватых лишайников
Таллом этого вида имеет вид чешуек или пластинок среднего размера, прикрепляющихся к субстрату при помощи пучка грибных гиф. Самое простое слоевище напоминает округлую листовую пластинку, которая в диаметре может достигать размера 10-20 см. При таком строении слоевище называют монофильным. Если имеется несколько пластинок, то полифильным.
Отличительной чертой этого типа лишайников является отличие в строении и окраске нижней и верхней частей. Встречаются кочующие формы.
«Бородатые» лишайники
Такое название получили кустистые лишайники за свой таллом, состоящий из разветвленных нитей, срастающихся с субстратом и растущих в разные стороны. Слоевище напоминает свисающий кустик, бывают и прямостоячие формы.
Размеры самых миниатюрных представителей не превышают нескольких миллиметров, а самые крупные экземпляры достигают 30-50 см. В тундровых условиях у лишайников могут развиваться прикрепительные органы, с помощью которых организмы оберегают себя от отрыва от субстрата при сильном ветре.
Внутреннее строение лишайников
Практически все виды лишайников имеют одинаковое внутреннее строение. Анатомически различают два типа:
Надо отметить, что те лишайники, какие относятся к накипным, не имеют нижнего слоя, и гифы сердцевины непосредственно срастаются с субстратом.
Особенности питания лишайников
В процессе питания принимают участие оба организма, проживающих в симбиозе. Гифы гриба активно поглощают воду и растворенные в ней минеральные вещества, а клетки водоросли имеют хлоропласты, а значит, синтезируют органические вещества в результате фотосинтеза.
Можно сказать, что гифы играют роль корневой системы, добывая влагу, а водоросли выполняют функцию листьев. Так как большей частью лишайники поселяются на безжизненных субстратах, то впитывают влагу они всей своей поверхностью, для этих целей годится не только дождевая вода, но и туман, роса.
Для нормального роста и жизнедеятельности лишайникам, как и растениям, необходим азот. Если в качестве фикобионта присутствуют зеленые водоросли, то соединения азота добываются из растворов, когда слоевище пропитывается влагой. Проще лишайникам, у которых сине-зеленые водоросли , они способны добывать азот из воздуха.
Размножение лишайников
Независимо от разновидности все лишайники размножаются следующими способами:
Учитывая, что данные организмы растут очень медленно, можно сделать вывод, что и процесс размножения довольно длительный.
Экологическая роль лишайников
Значение на планете этой группы организмов достаточно велико. Они принимают непосредственное участие в процессе образования почвы. Они самые первые поселяются на безжизненных местах и обогащают их для произрастания других видов.
Лишайники для жизнедеятельности не требуют специального субстрата, они могут покрывать бесплодную территорию, подготавливая ее для жизни растений. Это объясняется тем, что в процессе жизнедеятельности лишайники выделяют особые кислоты, которые способствуют выветриванию пород, обогащению кислородом.
Поселяясь на голых скалах, они чувствуют себя там абсолютно комфортно, постепенно создают благоприятные условия для других видов. Некоторые животные небольшого размера способны менять свою окраску под цвет лишайников, таким образом маскироваться и использовать их для защиты от хищников.
Значение лишайников в биосфере
В настоящее время известно более 26 тысяч видов лишайников. Они распространены практически повсеместно, но удивительно, что могут служить индикатором чистоты воздуха.
Эти организмы довольно чувствительны к загрязнениям, поэтому в больших городах вблизи дорог, заводов лишайники практически не встретишь. Они там просто не выживают и погибают. Надо отметить, что накипные лишайники наиболее устойчивы к плохим природным условиям.
Принимают лишайники также непосредственное участие в круговороте веществ в биосфере. Так как они относятся к автогетеротрофным организмам, то легко аккумулируют энергию солнечного света и создают органические вещества. Участвуют в процессе разложения органики.
Совместно с бактериями, грибами и водорослями лишайники создают благоприятные условия для высших растений и животных. Поселяясь на деревьях, эти симбиотические организмы вреда практически не причиняют, так как не внедряются вглубь живых тканей. В некотором роде их даже можно назвать защитниками, потому что растение, покрытое лишайниками, меньше подвергается нападкам болезнетворных грибков, лишайниковые кислоты подавляют рост грибов-разрушителей древесины.
Но есть и обратная сторона: если лишайники слишком разрастаются и покрывают практически все дерево, то закрывают чечевички, нарушая газообмен. Да и для насекомых-вредителей это прекрасное убежище. По этой причине на плодовых деревьях лучше контролировать процесс разрастания лишайников и очищать древесину.
Роль лишайников для человека
Нельзя опустить вопрос о роли лишайников в жизни человека. Можно назвать несколько сфер, где они широко используются:
Хозяйственной деятельности человека лишайники никакого вреда не наносят.
Подводя итог всему сказанному, можно сказать, что вот такие невзрачные и удивительные организмы существуют рядом с нами. Несмотря на небольшие размеры, польза от них огромная, причем для всех живых организмов и человека в том числе.