Роль лишайников в природе это. Биологическая роль лишайников

Лихенология – наука о лишайниках, которая изучает комплекс проблем, связанных с возникновение, филогенией, химией, физиологией, распространением и экологией лишайников.

Отличие лишайников.

Сожительство 2х организмов (гетеротрофного микобионта и фототрофного фотобионта)

Образуют особые морфологические типы и жизненные формы (экобиоморфы)

Для них характерен особый вид метаболизма

Они отличаются от свободноживущих грибов и цианобактерий особой биологией, способами размножения, медленным ростом и особой экологией.

Роль лишайников в природе.

В связи с очень медленным ростом лишайники могут выжить только в местах, не заросших другими растениями, где есть свободные площади для фотосинтеза. На влажных участках они зачастую проигрывают мхам. Кроме того, лишайники проявляют повышенную чувствительность к химическому загрязнению и могут служить его индикаторами. Устойчивости к неблагоприятным условиям способствует невысокая скорость роста, наличие различных способов извлечения и накопления влаги, развитые механизмы защиты.

Роль в почвообразовании

Лишайники выделяют кислоты, способствующие растворению субстрата, и тем самым участвуют в процессах выветривания. Вносят существенный вклад в процессы почвообразования. Лишайники - одни из «пионеров» биоценозов - являются, как правило, первыми организмами, заселяющими субстрат в процессе первичной сукцессии.

На скалах и утёсах лишайники являются важными первоначальными организмами. Они крепятся к поверхности горной породы или даже проникают внутрь. При этом сильно меняют внешний вид горных пород, особенно их цвет, и образуют вокруг себя углубления. Например, когда представители рода Verrucaria поселяются на известняке, тот покрывается чёрными углублениями перитециев - плодовых тел лишайника. После их отмирания поверхность породы густо усеяна ямками. Затем в них появляется зелёный слой водорослей. Несмотря на редкость этих видов, они играют важную роль в выветривании и почвообразовании, часто повсеместно охватывая скалы. Лишайники не делают различий между естественными и искусственными субстратами, покрывая стены, крыши, заборы, надгробия и другие постройки.

Красители

Долгое время из лишайников литорального рода Roccella и вида Pertusaria corallina получали ценный пурпурный краситель. Карл Линней упоминал в своём «Plantae tinctoriae» («Растения красящие») шесть лишайников-красителей. Краситель и химический индикатор лакмус также получают экстракцией из Roccella. Evernia и Parmelia применяются в Шотландии и Скандинавии для окрашивания шерсти и ткани. Особенно приятные жёлтые и коричневые тона могут быть достигнуты. Также интересно применение лишайника Xanthoparmelia camtschadalis (неверный, но часто используемый синоним - Parmelia vagans) жителями Нижнего Поволжья для окрашивания пасхальных яиц.

Ядовитые вульпиновые кислоты из Letharia vulpina использовались раньше как отрава для лисиц и волков.

Из некоторых лишайников, таких как дубовый мох (Evernia prunastri) и Pseudevernia furfuracea, получают душистые вещества, применяемые в парфюмерии.

Cladonia stellaris в больших количествах импортируется из Скандинавии и служит для изготовления модели дерева или декоративных венков.

Гомеомерный и гетеромерный тип слоевища лишайников. Органы прикрепления лишайников к субстрату.

По анатомическому строению различают два типа слоевищ: гомеомерное и гетеромерное. В гомеомерном слоевище выделяют верхний и нижний коровые слои и между ними – сердцевинный слой (в нём нити и клетки водоросли равномерно распределены между гифами по всей толще слоевища). К таким лишайникам относятся представители родов коллема, лептогиум.

Более сложно устроено гетеромерное слоевище, основными элементами строения которого являются: верхний коровый слой, гонидиальный слой (слой водоросли), сердцевинный слой (слой грибных гиф), нижний коровый слой. Гетеромерное слоевище хорошо выражено у листоватых лишайников и кустистых лишайников с лентовидным дорзовентральным слоевищем. Строение гетеромерного лишайника может быть 3х, 4х, 5и слойным, или иметь радиальную структуру (4x: Parmela, Melamelia, Lobaria; радиальные: Usnea, Bryoria).

У кустистых лишайников с цилиндрическим радиальным слоевищем строение гетеромерно-радиальное. Под корой, покрывающей снаружи ветви такого слоевища лежит гонидиальный, идущий вокруг всего слоевища, внутрь от него расположена сердцевина.

В клеточных стенках водорослей и цианобактерий имеется большое количество пектиновых веществ (Collema, Lepogium, Peltiger).

Лишайники (Lichenophyta )

Лишайники представляют собой симбиотический организм гриба (аскомицеты или базидиомицеты) и водоросли (зеленые или сине-зеленые).

В лишайнике оба эти компонента вступают в тесные взаимоотношения: гриб окружает водоросли, и даже может проникать в их клетки.

Лишайники образуют особые морфологические типы - жизненные формы, которые не встречаются у отдельных слагающих их организмов. По морфологическому строению слоевища различают три основных типа лишайников: накипной (корковый), листоватый и кустистый. По анатомическому строению лишайников выделяют гомеомерный (водоросли размещены равномерно по всей толще таллома) и гетеромерный (водоросли размещены одним слоем) типы.

Специфичен химический состав лишайников. Особенно интересны вторичные продукты их обмена, так называемые лишайниковые кислоты, многие из которых в других группах организмов не встречаются.

Специфичны также и способы размножения лишайников как целостных организмов. Размножаются вегетативным, бесполым и половым путем.

Большое применение в лечебной практике находит цетрария исландская, или исландский мох (к настоящим мхам не имеет никакого отношения), которую более полутора столетий используют при лечении туберкулеза. Современными исследованиями было доказано, что высокой антимикробной активностью против стафилококков, стрептококков и других микроорганизмов обладают протолихестериновое и лихестериновое вещества, найденные в данной цетрарии.

Во время Великой Отечественной войны в СССР был разработан способ промышленного получения глюкозы из слоевищ некоторых лишайников. В качестве источника витамина С известна цетрария клобучковая.

В ХХ веке большое внимание стали уделять изучению антибиотических свойств лишайников, которые справедливо связывают с лишайниковыми кислотами.

Наиболее известны лишайники из родов кладония (Cladonia ), цетрария (Cetraria ), пармелия (Parmelia ).

Роль лишайников. Значение их в природе заключается в том, что они яв­ляются пионерами растительности. Развиваясь на бесплодном субстрате, они постепенно подготавливают его для высших растений.

Имеют большое значение в качестве корма для северных оленей. Использу­ются для получения чистой медицинской глюкозы, пищевого сахара, спирта, желатинирующих веществ.

В результате взаимодействия гриба и водоросли, образуются специфические вещества, которые в природе нигде больше не встречаются. Это так называемые лишайниковые кислоты, некоторые из них обладают антибиотическим действи­ем. Некоторые лишайниковые вещества действуют как стимуляторы, поднимаю­щие тонус организма. На этом основано использование в народной медицине отвара цетрарии исландской, который используется и как отхаркивающее сред­ство. Некоторые лишайники используются в парфюмерной промышленности, т.к. имеют приятный аромат.

Лишайники – это очень широко распространенная группа организмов во всех растительных и климатических зонах.

Наряду с синезелеными водорослями они первыми поселяются на поверхности застывших потоков лавы после извержения вулканов, на скалах и пр. Разрушая и разрыхляя каменистый субстрат, обогащая ее органическими веществами, лишайники создают условия для поселения высших растений.

Благодаря своим экологическим особенностям, лишайники встречаются во всех географических широтах и в разных экологических условиях. Они играют весьма значительную роль в функциональной системе природы, в сложении и динамике многих растительных организмов, особенно на первых стадиях поселения растительности на необжитых участках вновь образуемых почвах, являются первыми поселенцами на камнях и скалах.

Устойчивость к неблагоприятным условиям, нетребовательность к питательным субстратам, а иногда и значительная биомасса, способствуют тому, что лишайники являются существенными компонентами биогеоценозов. Они поселяются и развиваются на известняках, на кислых кристаллических и на щелочных изверженных породах, в тундре и в Арктике, в пустынях и на торфяниках. Разрушая и удерживая мелкозем горных пород в трещинах, лишайники подготавливают субстрат для поселения высших растений, а также способствуют органическому выветриванию горных пород. Входят в состав большинства важнейших фармаций растительного покрова высокогорий, в некоторых из них занимают господствующее положение.

Литофильным лишайникам принадлежит важная геологическая роль.

Лишайники не только играют большую роль в функциональной деятельности природы, не только формируют большую биомассу, но и существенно влияют на круговорот веществ в экосистемах.

Лишайники, как постоянные компоненты различных растительных сообществ, играют существенную фитоценотическую роль в биоценозах, особенно для растительных насаждений.

Лишайникам, также как и другим группам животных и растительных организмов, принадлежит как положительная, так и отрицательная роль в жизни окружающей среды и хозяйственной деятельности человека.

Наиболее существенное хозяйственное значение лишайников заключается в том, что некоторые виды Cladonia rangiferina, C.stellaris, C.arbuscula, C.mitis, растущие в тундре являются основным кормом северных оленей, что дает возможность развивать оленеводство.

Кроме оленей лишайники, как корм, могут употреблять и другие животные – свиньи, овцы, коровы и другие домашние животные.

Некоторые виды улиток и других беспозвоночных животных также могут питаться лишайниками.

В некоторых северных странах в засушливые годы или в районах бедных сенокосами, лишайники заготавливают в качестве корма для домашних животных

Некоторые виды лишайников при необходимости используются как добавки к пище (Aspicila esculenta, Alectoria sulcata, Gyrophora esculenta, Evernia furfuraceae и др.).

Как автотрофные и гетеротрофные компоненты биоценозов лишайники аккумулируют солнечную энергию, разлагают органические и минеральные вещества, способствуя тем самым развитию других организмов.

Являясь широко распространенной группой организмов во всех растительных и климатических зонах первыми колонизируют субстраты (скалы, горные отвалы и пр.) непригодные для жизни и постепенно разрушая их, подготавливают почву для поселения других организмов.

На развитие лишайников оказывают влияние рН почвы, ее характеристика, температура, интенсивность и продолжительность действия световых лучей, наличие воды и степень ее загрязнения. Вода лишайниками поглощается из тумана, росы, дождя, водных паров атмосферы, из водоема и из какого – либо субстрата пропитанного водой.

Запасы воды лишайников хранятся в оболочках специальных толстостенных гиф и в капиллярах между гифами. Наличие воды в слоевище лишайников необходимо им для фотосинтеза, на активность которого оказывает влияние температура и большое значение при этом имеет чистота окружающей среды.

Лишайники очень чувствительны к различным загрязнителям среды (промышленным, бытовым и пр.).

Лишайники, растущие вблизи источников атмосферного загрязнения или исчезают совсем, или заболевают. На краях лопастей кустистых лишайников появляется беловатый налет, уменьшается диаметр слоевища и апотециев (образования на поверхности слоевища в виде блюдечек, в которых созревают споры). На грибных гифах у таких лишайников появляются в большом количестве бактерии, лишайники заболевают и погибают.

Из- за большой чувствительности к различным химическим, физическим и другим факторам лишайники являются хорошими биоиндикаторами чистоты окружающей среды.

В связи с тем, что количественный и видовой состав лишайников меняется в зависимости от количественного и качественного наличия тех или иных загрязнителей, лишайники являются одними из биологических индикаторов степени загрязнения воздуха, воды, почвы различными загрязнителями, в том числе и промышленными отходами, в которых могут содержаться серный диоксид, окислы азота, соединения фтора и кадмия и пр.

По таким показателям у лишайников, как кислотность клеточного сока, содержание хлорофилла, электропроводность, содержание серы и железа в слоевище, степень повреждения фитобионта, может быть определена характеристика выбросов сталелитейных заводов.

Лишайники, накапливая в своем теле химические элементы, могут указать на степень загрязнения атмосферы литием, натрием, калием, магнием, кальцием, стронцием, алюминием, танином, ванадием, хромом, марганцем, железом, медью, никелем, цинком, галлием, кадмием, свинцом, ртутью, ураном, фтором, йодом, серой, селеном, мышьяком и др.

Лишайники являются одними из индикаторов степени радиоактивности. Неоспоримым является то, что лихеноиндикация является одним из методов экологического мониторинга.

С учетом индивидуальных особенностей лишайников Acorospora smaragdula, Anaptychia ciliaris, Aspicilia vagans, Basidia marginatis, Balomyces rufis, Verrucaria elacomelaena, Hypogumnia physodes, Graphis cripta, Diploschistes scruposus, Caloplaca holocarpa, Cladina stellaris, Cladina arbuscula, Cladonia deformis, Cladonia furcata и многих других видов разработаны таблицы, с помощью которых можно установить уровень загрязненности конкретного географического района. Показателями загрязненности являются наличие или отсутствие определенных видов лишайников.

Лишайники являются продуцентами многих кислот, используемых в медицине, парфюмерии, в текстильной промышленности.

Из – за большого содержания в лишайниках углеводов и желирующих веществ их используют в кондитерском и хлебобулочном производстве.

Лишайники продуцируют такие кислоты как фумарпротоцетраровая, салициловая, киператовая, усниновая, ризокарповая, аскорбиновая, гирофоровая, атранариновая, эвериновая, физодовая и др.

Среди продуцентов лишайниковых кислот регистрируются такие виды как Umbilicfria huatulata, Evernia prunastri, Evernia furfuracea, Parmelia physodes, Alectoria ochroleuca, Cladonia alpestris, Cetraria cucullata, виды родов Ramalina. Usnea, Peltigera, Roccellina, Platismatia, Chrysothrix и многие другие.

Метаболиты лишайников применяются в медицине, парфюмерной и текстильной промышленности.

Кислоты, продуцируемые видами Usnea hirta, Alectoria ochroluca, Cladonia deformis оказывают антибактериальное действие в отношении Bac.subtilis. Staphylococcus aureus и других видов бактерий.

Аскорбиновую кислоту и рибофлавин вырабатывают Cetraria cucculata. Cladonia alpestris. Виды лишайников Usnea, Parmelia, Ramalina, Peltigera, Roccelina.

Препараты, получаемые из лишайников, используют при заболеваниях легких, от головной боли, как отхаркивающее средство при воспалении дыхательных путей, при воспалительных процессах в печени.

Бинан (натриевая соль усниновой кислоты), полученный из Usnea, способствует заживлению свежих и послеоперационных ран, используется при ожоговых ранах и ангине.

Многие виды лишайников используются для получения желирующих веществ, применяемых в кондитерском производстве.

В парфюмерной промышленности лишайниковые кислоты (усниновая, эверновая, физодовая, гирофоровая) и экстракты (атраноринб дубовый мох) лишайников добавляют в духи и одеколон для фиксации запахов.

Продуцентами этих веществ являются виды родов Tvernia, Ramalina, Parmelia, Umbilicaria, Alectoria и др.

Лишайники являются индикаторами возраста деревьев и горных пород.

В текстильной промышленности лишайниковые кислоты используются для окраски шерстяной и хлопчатобумажной пряжи и тканей.

В химической промышленности Rochelia fucoides, Ochrolechia tartarea и другие виды лишайников используются для получения лакмуса. Технического спирта, глюкозы для кондитерских изделий, красок и других сложных органических соединений.

Гидролизаты лишайников используют для выращивания пищевых дрожжей.

Есть виды лишайников, которые стимулируют своевременное разложение опавшей хвои, сучьев, образование перегноя, на территориях торфяников тормозят рост кустарников.

Среди лишайников живут или питаются ними многие виды беспозвоночных и позвоночных животных (клещи, сеноеды, северные олени и др.).

Разлагаясь после отмирания, лишайники создают необходимые условия для образования почвенного гумуса.

Роль лишайников в природе, в хозяйственной деятельности людей, также как и других организмов, многообразна.

Среди лишайников есть такие, которые поселяясь на растительный субстрат, причиняют вред растению – хозяину, тормозят нормальное развитие ценных полезных пород растений, в том числе и плодовым насаждениям.

Некоторые виды лишайников тормозят развитие молодых сосенок и способствуют развитию 3 – 4 летних сосен.

Лишайниковые кислоты тормозят прорастание семян травянистых и древесных растений, но стимулируют рост и развитие многих почвенных микроскопических грибов и бактерий.

Лишайники Parmelia, Physcia, Xanthoria, Evernia хорошо развиваются на таких плодовых породах как яблоня, груша, орех, персик, слива, вишня, хурма, виноград, абрикос, шелковица, алыча.

Особенно хорошо развиваются лишайники в высокогорных грабовых и буковых насаждениях при наличии влаги. К таким лишайникам относятся виды родов Parmelia, Physcia, Evernia, Xanthoria, Ramalina, Leconora, Lecidea, Bacidia, Jecania, Graphis.

Попадая в кроны деревьев, лишайники разрастаясь, образуют завесу, а нередко и полностью опутывают крону и создают препятствие для нормального процесса обмена веществ. В результате этого дерево погибает.

Поселяясь на молодых веточках хвойных, лишайники переходят на иглы и тем самым способствуют нарушению нормальной освещенности растения, а это в свою очередь вызывает нарушение процесса фотосинтеза. В результате вначале погибает хвоя, а затем и все дерево.

Поселяясь на кутикуле листа и закупоривая чечевички, эпифиальные лишайники наносят вред листьям, а, следовательно, и всему растению.

Поселяясь на архитектурных памятниках, лишайники при помощи своих ферментов и кислот ускоряют их разрушение, а промышленные загрязнители помогают им в этом.

Среди метаболитов лишайников есть и ядовитые вещества.

Токсин лишайника Xanthoria parientina при поедании этого лишайника животными вызывает у них сильную интоксикацию.

Лишайник Letharia vulpina и другие виды продуцируют вульпиновую кислоту, которая вызывает раздражение дыхательного и вазомоторного центров ЦНС у животных. У животных поевших такие лишайники, отмечается затруднение дыхания, появляются судороги, повышается кровяное давление.

Ядовитые вещества лишайников Rhytidocaulon vulpinus, Cetraria terrestris и других видов используются как отравы для диких хищников.

Трудно переоценить значение лишайников в природе и жизни человека. Ведь несмотря на свой крохотный размер, они являются важнейшим элементом в экосистеме Земли. Более того, за долгие годы исследований человек научился применять лишайники в различных сферах производства.

Но, к сожалению, не многие способны похвастаться тем, что знакомы с этим удивительным Дабы исправить это, расскажем о том, каково же истинное значение лишайников в природе и жизни человека.

Что такое лишайник?

Лишайник - это удивительный симбиоз грибов и водорослей. При этом лишайники вобрали в себя лучшие качества обоих семейств. Они довольно быстро поглощают воду, так как это свойственно грибам, а гены водорослей обеспечивают их механизмом фотосинтеза. Именно поэтому лишайник неприхотлив к среде обитания и может выжить даже в самом суровом климате.

Но каково же значение лишайников в природе и жизни человека? Начать следует с того, что эти растения существенно влияют на собственное место обитания. Это связано с тем, что лишайниковая кислота частично разрушает поверхность, тем самым понижая ее плотность и давая пробиться к свету более слабым растениям.

Экологическое значение лишайников в природе и в жизни человека

Как и любое растение, лишайники перерабатывают выпуская при этом кислород. Этот факт приобретает еще большее значение, если принимать во внимание, что упомянутые растения неплохо себя чувствуют в тех частях мира, где другие попросту не выживают.

Также лишайники являются отличными биодатчиками. Они моментально реагируют на Поэтому ученные, изучая экологическую ситуацию в регионе, первым делом берут на анализ образцы лишайников. К тому же эти растения удерживают внутри себя следовательно, благодаря им можно обнаружить даже незначительные всплески радиации.

Практическое значение лишайников в природе и жизни человека

Лишайники - это источник углеводов для многих животных. Например, дикие козы очень любят это лакомство, поэтому кочуют с места на место в его поисках. На Севере, где зима длится очень долго, лишайники стали основой рациона для таких зверей, как лось, олень, дикий кабан.

Но и среди людей есть те, кто не прочь полакомиться этим представителем флоры. Правда, не каждый вид лишайников можно использовать для этой цели. Так, съедобной считается лишайниковая манна, а также гирофора. Последняя, кстати, является основой для многих японских блюд.

Промышленное значение лишайников

Итак, роль лишайников в природе и жизни человека предельно ясна, но вот как быть с промышленной стороной вопроса? Наверное, ни для кого не секрет, что в последние годы это растение активно используют на многих производствах.

Так, дубовый мох и эвернию сливовую добавляют в духи, дабы придать им особые нотки. А некоторые сорта лишайника используют для создания красок. Причина тому - все то же свойство удерживать металлы.

Но куда важнее то, что из них делают многие лекарственные препараты. Например, пармелию используют для приготовления лекарства от эпилепсии, помогает при отравлении, а лобария снимает воспаление легких. К тому же некоторые сорта лишайника обладают антибактериальными свойствами.

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 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),