Какие лишайники растут в московской области
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 19.09.2024
Паразитами называют живые организмы, которые живут за счёт других живых организмов, питаются органическими веществами организма-носителя, что в конечном итоге может нанести вред организму-носителю или привести к его гибели.
3. Что такое симбиоз?
Симбиоз — это совместное сосуществование двух или нескольких живых организмов, которое приносит пользу всем участникам симбиоза.
4. В чем различие явления паразитизма и симбиоза?
Отличие явления паразитизма и симбиоза в том, что в случае паразитизма организм-паразит живет за счет организма-носителя ничего не давая взамен, а только нанося вред. При симбиозе сосуществование живых организмов взаимовыгодно.
Вопросы в конце параграфа
1. Где встречаются лишайники?
Лишайники предпочитают селиться в тёмных еловых лесах, в сухих сосновых борах и в тундре. Обычно их можно найти на старых ветвях, на пнях, на коре деревьев или на камнях. Также бывают лишайники, покрывающие зелёным ковром почву или растущие отдельными кустарниками, как ягель.
Лишайники очень неприхотливы, поэтому они могут расти в совершенно различных природных условиях: в пустынях, в бесплодных скалах, на крышах и даже на стекле.
2. Как устроены лишайники?
Тело лишайника представляет собой слоевище. Оно образовано переплетающимися нитями грибницы, между которыми расположены одноклеточные водоросли цианобактерии (синезелёные водоросли). Грибница и водоросли связаны между собой присосками, которыми появляются на нитях грибницы и проникают внутрь водоросли.
3. Как они питаются?
Водоросли и грибница живут в симбиозе, то есть полезны друг другу. Нити грибницы поглощают из почвы воду с растворёнными в ней минеральными веществами, которые получают и водоросли. Затем водоросли перерабатывают неорганические минеральные вещества в органические, которыми может питаться грибница.
4. Почему лишайники называют пионерами растительного покрова?
Лишайники называют пионерами растительного покрова потому, что они первыми появляются на самых бесплодных участках земной поверхности. В процессе своей жизнедеятельности лишайники выделяют особые кислоты, которые способны медленно разрушать даже горные породы. Отмирая лишайники образуют почву, пригодную для произрастания других растений.
5. Каково их практическое значение?
В природе лишайники важны не только как пионера растительного покрова, но и как корм для многих животных. Человек использует некоторые виды лишайников для получения краски, лакмуса, парфюмерных изделий и лекарственных средств.
6. В чём заключается явление симбиоза?
Задача симбиоза — взаимовыгодное сосуществование живых организмов.
7. С какими ещё примерами симбиоза вы знакомы?
В условиях симбиоза живут:
- многие виды грибов и деревьев — берёзы и подберезовики, осины и подосиновики;
- азотофиксирующие бактерии и бобовые растения;
- грибы и водоросли в лишайниках.
Подумайте
Почему лишайники рассматривают как особую группу организмов?
Лишайники невозможно отнести ни к грибам, ни к водорослям, ни к каким-либо другим большим группам существ, поскольку они представляют собой единое целое из двух видов живых организмов.
Этот уникальный вид растений использует все преимущества входящих в него компонентов. При этом водоросль может жиль отдельно от грибницы, а грибница не может жить отдельно от водоросли. В свою очередь далеко не каждая грибница подходит для создания лишайника.
Рядом находящиеся грибы и водоросли тоже нельзя назвать лишайником. Именно поэтому ученые выделили эти растения в отдельную группу — лишайники, в которую входят комплексные организмы, состоящие из живущих в симбиозе грибов и водорослей.
Задания для любознательных
Загрязнение атмосферы губительно для большинства лишайников, поэтому наличие лишайников свидетельствует о чистоте воздуха в данной местности.
Изучите лишайники вашей местности. Определите, какие формы лишайников здесь встречаются. Сделайте их рисунки и описания. Сделайте вывод о чистоте воздуха в вашей местности.
Лишайники Москвы и Московской области
На территории Московского региона можно встретить немало видов разнообразных лишайников. К наиболее распространённым видам можно отнести пармелию бороздчатою и кладонию крыночковидную.
Кладония крыночковидная — это лишайник кустистый лишайник относящийся к семейству ягелей. Обычно эти лишайники растут на пнях и стволах деревьев в еловых лесах, а также в черничниках и брусничниках.
Среди разнообразных видов кладонии этот лишайник отличается удивительной формой — его слоевище похоже на маленькие трубочки расширяющиеся к верху. Кладония — лакомство для животных, особенно для оленей. Растение содержит множество полезных веществ и помогает животным пережить суровые русские зимы.
Пармелия бороздчатая — относится к листовым лишайникам. Она растёт в лиственных, хвойных и смешанных лесах на стволах деревьев, на валежнике, на сухих ветках и на камнях. Встретить пармелию можно также на заборах и на стенах деревянных домов.
По форме пармелия напоминает цветок-розетку и может достигать в диаметре до 15 см. Этот лишайник прекрасно переносит наличие загрязнений в атмосфере. Так что его активное распространение в регионе указывает на то, что воздух в Москве и Московской области сильно загрязнён.
Словарик
Кустистые лишайники — это лишайники, которые образуют сплошной ковёр из ветвистых серых, розовых или белых лишайников, например, ягель и лишайник-бородач.
Листоватые лишайники — это лишайники в виде пластинок различной окраски. Чаще всего они образуются на коре деревьев и на камнях, например, ксантория настенная.
Накипные лишайники — это лишайники по форме напоминающие застывшую серо-коричневую пену. Обычно они поселяются на камнях, например, бацидия.
О том, какие бывают мхи (название вида, рода) знают далеко не все. В лучшем случае из школьного курса биологии вспоминается всем знакомый кукушкин лен или сфагнум. В действительности же достаточно большая по численности группа этих растений стоит совершенно обособленно от других ныне существующих. Не обнаружено каких-либо связей или переходных, промежуточных форм. В обычной жизни очень часто путают не только названия мхов и лишайников, но и сами растения, встречая их, например в лесу. Почему бы не разобраться более подробно с этими удивительными жителями планеты Земля.
Мхи – одни из самых древнейших растений на Земле
Отдел Моховидные объединяет большую группу высших растений, которая насчитывает около 25 000 видов. Из них всего лишь 1 500 видов растут на территории нашей страны. Подсчеты приблизительны, так как до сих пор не изучены очень большие участки тропических лесов. Существует даже отдельная наука, которая занимается изучением мхов – бриология. Древнейшие ископаемые формы относят к временам карбона, но ученые допускают, что они появились еще раньше. Это единственные растения, эволюция которых связана с регрессивным развитием спорофита. Они еще на заре развития жизни на Земле, прочно заняли свое место в растительном мире и сохраняют его до сих пор.
Общая характеристика мхов
Распространение мхов
Эти растения очень любят влажные места, они распространены практически по всему миру, кроме морей и сильнокислых (засоленных) почв. Особенно часто различные виды мхов, названия которых порой сложно поддаются переводу с латыни, встречаются в тундре. Растут они достаточно медленно (годовой прирост 1-2 мм), если взять одно отдельное растение, но, в общем, получается весьма значительная биомасса.
То, что мхи заселяют почти все уголки планеты, объясняется еще и тем, что это растения-олиготрофы. Они могут расти даже на самых скудных и бедных почвах. Животные, как правило, мхами не питаются. Их способность активно удерживать влагу иногда приводит к заболачиванию почвы.
Размножение мхов
Эти растения имеют своеобразный цикл размножения. Названия мхов и их распространение различно, но все они схожи тем, что в одном растении объединен гаметофит и спорофит. Последний также называют бесполым поколением. Он представлен небольшой коробочкой со спорами, которая с помощью ножки-присоски закреплена в гаметофите. Развитие полового поколения берет начало с момента прорастания споры. Первоначально развивается нитчатое или пластинчатое образование (протонема), на которой закладываются почки, из которых затем вырастает пластинчатое слоевище или стебли с листочками, в зависимости от того, какие это виды мхов. Названия органов полового размножения высших растений знакомы многим еще со школы – это архегонии и антеридии. Первые представляют собой женские органы размножения, характерные для высших споровых растений, а так же отряда Голосеменных. Антеридии – это мужские органы, они имеются у высших растений и водорослей.
Классификация
Остановимся более подробно на вопросе о том, какие бывают мхи. Название два существующих класса имеют весьма необычные: печеночные и листостебельные. Ранее в классификацию так же включали Антоцеротовые мхи. Но позже ученые пришли к выводу, что это различные группы растений и выделили их в специальный отдел. Каждый класс имеет свои специфические черты и особенности.
Класс Печеночники или Печеночные: виды мхов, названия и фото
Отличительная особенность всех видов этих растений заключается в большом разнообразии гаметофитов и сходстве спорофитов. Общая численность класса составляет около 300 родов и 6 000 видов мхов. Произрастают они в основном в тропическом климате. Для них очень характерно вегетативное размножение более или менее развитыми частями таллома.
Бывают виды, которые не закреплены ни на почве, ни на деревьях, например, риччия плавучая. В естественных условиях она встречается на территории Дальнего Востока и Предкавказья. Иногда ее также разводят в аквариумах.
На территории России так же достаточно распространена маршанция многообразная. Этот мох растет на почве. Тело растения (таллом) имеет вид многослойной, сильно ветвящейся пластинки и размеры до 10 сантиметров. Растения раздельнополые, а органы размножения размещаются над пластинкой на особых подставках в виде зонтика.
Какие существуют родовые названия мхов класса Печеночников? Перечислим некоторые из них: сферокарпус, паллавицинии, симфиогина, мерчия, гименофитум, метцгерия, риччия.
Класс Листостебельные мхи: примеры, названия
Листостебельные мхи — это самый многочисленный класс, который включает более 15 000 видов, объединенных в 700 родов. Помимо своей многочисленности они также отличаются важной ролью в растительной оболочке Земли. Гаметофит у представителей данного класса может расти вертикально вверх либо в горизонтальной плоскости. В зависимости от этого их делят, соответственно, на ортотропные и плагиотропные виды. Листостебельные мхи для удобства разбили на три подкласса: сфагновые, андреевые, бриевые.
Подкласс Сфагновые мхи
Всем знакомы эти названия мхов. Растений, включенных в подкласс, насчитывается более 300 видов (40 видов встречается в нашей стране), и произрастают они по всему миру. Все представители вида отличаются достаточно крупными размерами и окрасом бело-зеленого, бурого или красного оттенка. В основном виды этого подкласса составляют растительность зоны тундр и являются главным источником образования торфяных залежей.
Род Сфагнум, или торфяной мох, включает 120 видов. Все они растут на болотах, покрывая их сплошным ковром. Стебли ежегодно дают прирост по 2-3 см, при этом нижняя часть отмирает и разлагается, но не гниет. Причина этой особенности заключается в том, что в теле мха образуется карболовая кислота, являющаяся антисептиком. Отмершая часть и образует торф, но это процесс очень медленный. Так, было рассчитано, что 1 метр таких залежей образуется в течение 1 000 лет!
Еще один представитель рассматриваемого подкласса — тортула сельская. Растет этот мох на деревьях, название имеет необычное. Место обитания: от тундры и до зоны арктических пустынь. Закрепляется на оголенных корнях деревьев и коре, а также камнях. Имеет характерный бурый или зеленовато-коричневый цвет, стебель вырастает до 10 сантиметров.
Приведем некоторые названия мхов рассматриваемого рода: сфагнум болотный, оттопыренный, бурый, гиргензона, магелланский, папиллозный.
Подкласс Бриевые мхи
Подкласс достаточно многочислен и включает более 14 000 видов, 1 300 из которых встречаются на территории России. В основном это многолетние растения, достигающие весьма внушительных размеров: от 1 мм до 50 см в высоту. Окрас обычно зеленый, красно-бурый или даже почти черный. Растут они, как правило, на почве, гнилых деревьях или на листьях. Они абсолютно не выносят соленых почв. Хорошо всем знакомы такие названия мхов на русском, как кукушкин лен, или по-научному политрихум обыкновенный, бриум волосконосный. Произрастают они в северной и средней полосе России, чаще всего в лесу.
Подкласс Андреевые
Это группа малочисленных растений (около 120 видов), произрастающих в холодных климатических условиях (Арктика и Антарктика). Их можно встретить на камнях и скалах, на которых они образуют что-то вроде подушечек. Представителями данного подкласса являются андрэя скальная, сплахнум красный и желтый, родобриум розетковидный, леукобриум сизый, полия поникшая, дикранум многоножковый. Это лишь некоторые виды мхов. Названия и фото остальных представителей подкласса можно найти в ботанических атласах, где также будет дано подробное описание рода и вида.
Отдел Антоцеротовые
Антроцеротовые ранее рассматривались как мхи и выделялись в отдельный класс. Теперь их определяют как моховидные растения, имеющие схожий по строению таллом. Для слоевища характерна розетковидная форма, на нижней стороне есть ризоиды. Это обитатели тропиков, и лишь несколько видов произрастают в условиях умеренного климата.
Как отличить мох от лишайника?
Люди очень часто путают не только названия мхов и лишайников, но и вообще их внешность. Главное отличие состоит в том, что последние – это представители низших споровых растений, которые появились на Земле гораздо раньше мхов. Некоторые лишайники даже имеют название, которое прямо указывает на принадлежность к совершенно к другой группе растений. Например, дубовый мох, ирландский мох, олений мох. Названия сохранились первоначальные, но к рассматриваемому отделу Моховидные они отношения не имеют. Дубовый мох имеет красивое научное название Эверния Сливовая. Если посмотреть на фото, то сразу станет понятно, что это лишайник. Растет он, как видно из названия, на коре дуба, а так же некоторых хвойных растениях.
Тело лишайников – это симбиоз водоросли и гриба. Они не имеют корней, а у мхов есть их подобие – ризоиды. Говоря еще проще, тело лишайника — словно бутерброд: сверху и снизу гриб, а посередине водоросли, которые и осуществляют процесс фотосинтеза. Субстрат, к которому прикреплен лишайник (чаще всего деревья), разрушается под действием особой кислоты, которую выделяют грибы. Более того, она способна разрушать даже камень. Поэтому эти растения достаточно вредны. Так, при их появлении, например, на плодовых деревьях, они попросту разрушают кору. Но в то же время лишайники – это показатель чистоты воздуха, ведь они абсолютно не переносят загазованности.
Чем похожи папоротники и мхи?
Папоротники в эволюционном плане стоят на одну ступень выше мхов. Объясняется это тем, что у них имеется сосудистая проводящая система, по которой в растение поступает вода и растворенные в ней минеральные вещества. Они более знакомы людям и встречаются повсеместно в лесах. Щитовник и орляк — это всем известные названия. Мхов и папоротников все же объединяет одно значительное сходство: и те, и другие размножаются не семенами, а спорами. То есть наблюдается чередование полового и бесполого поколения (спорофита и гаметофита). Кроме того, они очень часто бывают соседями в естественной среде обитания, так как и те, и другие предпочитают тень и высокую влажность.
Значение мхов
Мхи в естественной среде – это первопроходцы, они первыми заселяют территории, климатические условия которых подчас не подходят ни одному другому растению. Эти растения являются неотъемлемой частью всей биосферы в целом. Мхи создают особые биоценозы в тундре, покрывая землю сплошным ковром.
Они обладают очень выраженной способностью удерживать влагу, пользу от которой можно трактовать с двух сторон. С первой точки зрения, они регулируют водный баланс в почве, а со второй – способствуют заболачиванию лесов, лугов и сельскохозяйственных земель.
Сфагновые мхи – это ценнейший источник образования залежей торфа, который широко используется в качестве топлива, материала для строительства и в сельском хозяйстве. Кроме того, некоторые виды используются в медицине, так как обладают антибактериальными свойствами. Но образование сфагновых и гипновых болот имеет существенное значение и для всей экосистемы в целом. Это место произрастания многих кустарников и травянистых растений, дом для многочисленных промысловых животных и птиц. Но самое главное, болото – это что-то вроде запасного резервуара с пресной водой. Ведь словно губка, впитывая в себя все осадки, оно постепенно затем отдаёт влагу в почву небольшим ручьям, которые вытекают из него. Болото исполняет роль регулировщика влажности прилегающей территории.
Лишайник на ветке дерева
Немного о лишайниках
Наука о лишайниках называется лихенологией. Учёные детально изучают эти необычные организмы, описывают среду их обитания. Лишайник (Lichenes) относится к особой группе сложных организмов, которые состоят из грибов и микроскопических водорослей, тесно связанных между собой. Описано более 20 тысяч видов лишайников. Живут они долго: от нескольких десятилетий до сотен лет. Растут медленно.
На стволе одного дерева могут поселиться разные виды лишайника. Они лучше видны во влажную погоду, когда становятся ярче и рельефнее. Некоторые лишайники внешне похожи на плесень. Есть лишайники, напоминающие мох, причудливые растения, мазки краски и т.п. Лишайники существуют благодаря фотосинтезу. Влагу впитывают поверхностью, поглощают её даже из тумана.
Лишайники на деревьях и кустарниках
Мы чаще видим лишайники на стволах взрослых и старых деревьев. Подмерзание, трещины на коре и загущенность кроны могут спровоцировать появление и рост этих организмов даже на молодых растениях. Всего за несколько лет они могут раскрасить ствол и часть ветвей.
Появление лишайника на коре этого дерева
Некоторые лишайники становятся убежищем для ногохвостки, листоеда, клещей, пауков и жужелиц. Есть животные, которые питаются лишайниками и продуктами их разложения. Изучено антибиотические свойства лишайников, позволяющие подавлять рост грибов, разрушающих древесину.
Стоит ли бороться с лишайниками в саду?
Есть две противоположные точки зрения. Одни садоводы считают, что лишайники не наносят вреда дереву, но они привлекают внимание к проблемам, связанным с ухудшением состояния растения. Противники считают, что лишайники на коре стволов и ветвей препятствуют притоку воздуха, приводят к постоянному переувлажнению коры, становятся убежищем вредителей, их личинок и куколок, провоцируют серьёзные заболевания. Эти люди категоричны: с лишайниками нужно бороться.
Я люблю лишайники, поэтому допускаю их рост на деревьях и кустарниках. Но с разумными ограничениями. Слежу за тем, чтобы не появились грибы. Именно они наносят реальный вред растениям.
Гриб-трутовик на стволе погибающего деревца
Как освободить дерево от лишайника?
Поздней осенью или ранней весной многие садоводы белят штамбы и скелетные ветви деревьев. Это снижает шансы появления не только лишайника и мха, но и грибов-паразитов.
Статьи по теме:
Для обмазки г-н Цивинский рекомендует употреблять щёлок, приготовленный так: берут на ведро 2,5 кг древесной золы, 400 г соли, столько же простого мыла и кипятят эту смесь до тех пор, пока не растворится всё мыло. Когда смесь остынет, прибавляют рюмку скипидара и этим щёлоком обмазывают с помощью тряпки или суконки стволы и толстые сучья, в особенности на местах, покрытых мхом и лишайниками. Эту обмазку следует производить ранней весной, пока не распустились ещё почки. Под такой обмазкой мох и лишайник засыхают и, смоченные дождём, сами собой отваливаются, так что нет надобности соскабливать их ножом. Кора после этой обмазки приобретает зелёный, свежий цвет.
Лишайник в ландшафтном дизайне
На участке эффектно смотрятся камни, расписанные разноцветными узорами лишайников. Они украсят альпийскую горку, опорную стенку и другие конструкции с камнями. Лишайник будет играть важную роль при создании рокария, миниатюрной копии природы северного или иного региона.
В старых ухоженных садах и парках есть своя прелесть. Мох и лишайник — их неизменные атрибуты. У меня растёт осина, сеянец которой лет двадцать назад оказался на вершине альпийской горки. Я оставила его, хотя догадывалась о всех сложностях выживания на камнях. Но так хотелось вырастить очередной садовый бонсай! Сейчас это невысокое деревце с толстым стволом и ассиметричной кроной. Без лишайника, поселившегося на стволе и толстых ветвях, осинка не смотрелась бы столь интересно. Нужно заметить, что это растение не очень подходит для жёсткого формирования. Иное дело, пластичные берёза, сосна, черёмуха, липа, тополь и ива.
Садовый бонсай из черёмухи украшен серебристым лишайником
Лишайник - это не отдельный организм, а симбиоз гриба и водоросли. На этом факте вот уже полтора века настаивает наука, с этой догмой знаком любой, кто проходил биологию в школе. Но новые исследования показывают, что все может быть еще сложнее.
Дубовый мох (Evernia prunastri). Растет на дубах, но не брезгует и другими деревьями. Активно используется в парфюмерной промышленности. Особенно любят его французы. Фото: "Кот Шрёдингера"
Они везде
Каждый из нас сталкивался с лишайниками. Они растут повсюду, занимая до 8% поверхности планеты (это больше территории России). Некоторые живут в горах Антарктиды, стойко перенося зимние вьюги и 60-градусный мороз. Другие сплошным ковром покрывают пустыни, где выпадает меньше 100 мм осадков в год, а на камнях можно жарить яичницу.
Они есть в лесу, в тундре, на токсичных свалках и даже у нас дома. Все, что им нужно: свет, немножко воды и поверхность, на которой можно закрепиться. В арсенале лишайников широкий ассортимент кислот, позволяющий им с равным успехом разъедать камень, железо и резину. Они растут медленно, но верно: в среднем на 2-3 мм в год.
Особенно много лишайников в нашей стране.
- В России лишайники составляют огромную долю биоразнообразия, хотя люди зачастую не понимают этого, - говорит американский биолог Тоби Сприбилл. В 2016 году он опубликовал в Science статью, перевернувшую традиционные представления о лишайниках. - В более низких широтах, к примеру в тропиках, обитают тысячи видов птиц, насекомых, деревьев… Но в холодном климате эти группы малочисленны, поскольку лишь немногие виды переносят подобные температуры. Например, лишайники. Они составляют большую часть биоразнообразия тундры и тайги и могут многое рассказать как о состоянии окружающей среды, так и о грядущих глобальных изменениях.
Умбиликария съедобная (Umbilicaria esculenta). Этот лишайник растёт преимущественно на скалах. В Китае, Корее и Японии после соответствующей обработки его употребляют в пищу. Получившееся блюдо выглядит не очень аппетитно, но говорят, что оно вкусно и полезно. Один из представителей рода Кладония (Cladonia), включающего около трехсот видов лишайников. Фото: "Кот Шрёдингера"
Союз нерушимый
Если кому-то придет в голову поставить памятник дружбе и сотрудничеству, его стоит изваять в виде лишайника. Четыреста с лишним миллионов лет продолжается этот союз представителей разных царств живой природы.
Глядя на лишайник, растущий в лесу, можно подумать, что перед нами какой-то самостоятельный вид вроде мха. На самом же деле это несколько совершенно непохожих друг на друга организмов: гриб и водоросль; гриб и цианобактерия; в совсем уж запущенных случаях - все трое плюс пара бактерий по соседству.
Разумеется, пришли к такой модели не сразу. На лишайники обратили внимание еще в Античности. Первым был Теофраст, ученик Аристотеля. Он описал два вида и отметил, что один из них используется в качестве красителя. Теофраст полагал, что лишайники - растения, хотя и очень странные, что-то вроде наземных водорослей. Эта концепция продержалась две тысячи лет и была поставлена под сомнение только в середине XIX века, с развитием микроскопии и практики экспериментов.
В 1827 году немецкий ботаник Карл Валльрот заметил, что в лишайниках встречаются как клетки, напоминающие водорослевые, так и совершенно непохожие на те, что должны быть у представителя царства растений. А в 1852 году французский миколог Луи Рене Тюлан обнаружил у них половые органы, свойственные грибам. Спустя 14 лет немецкий микробиолог Антон де Бари выяснил, что некоторые лишайники содержат структуры, напоминающие водоросль Nostocae, пронизанную гифами - нитями, из которых состоят грибы. Он же ввел термин "симбиоз" для описания таких структур.
В 1867 году российские биологи Андрей Фаминцын и Осип Баранецкий установили, что зеленые клетки лишайников - это одноклеточные водоросли, способные жить самостоятельно. Наконец, в том же 1867-м швейцарский ботаник Симон Швенденер сделал предположение о двойственной природе всех лишайников.
Споры вокруг смелой гипотезы были жаркими. Появилось даже слово "альголихеноманы" (от лат. alga - водоросль; греч. λειχήν - лишайник; греч. μανία - страсть, безумие, влечение). В общем - маньяки, которые считают, что в лишайнике есть и водоросли, и грибы. Так лихенологи старой школы обзывали сторонников симбиотической теории.
Выяснить, кто прав, помог бы эксперимент: нужно было разделить лишайник на чистые культуры гриба и водоросли, а потом собрать обратно. Но сделать это никак не получалось: практически все опыты проваливались, а редкие успехи не удавалось воспроизвести. Спор тянулся долго и закончился лишь к началу ХХ века, когда лихенологи старой школы в большинстве своем умерли и сторонникам симбиотической теории была засчитана техническая победа.
Неравное сожительство
Полученная в итоге модель выглядит так. Большая часть тела лишайника - это гриб. Водоросли живут только в верхних слоях и синтезируют для всего организма пищу: спирты или сахара. Гриб взамен снабжает водоросль водой по специальным трубочкам, защищает и вообще создает "тепличные условия".
Выглядит идиллически, но не все так просто. Например, каждый компонент лишайника размножается и прорастает отдельно. Но вот гриб, как правило, без водоросли не выживет и в лаборатории. Водоросль же, за парой исключений, уцелеет даже в дикой природе. Не в том аду, где жил бы полноценный лишайник, конечно, но в почве, в лужах, на коре деревьев - вполне.
Кстати, сами по себе водоросли не стали бы производить вещества, которыми кормится гриб в лишайнике. Грибы химически заставляют их это делать. А при ухудшении условий и вовсе убивают и съедают клетки водорослей, высасывая их через те же трубочки, через которые поили водой. При этом пожирание водорослей можно оправдать: они быстро восстановят численность, а значит, лишайник в целом переживет трудный период. В общем, это сложные и неоднозначные отношения с легким рабовладельческим уклоном.
Иногда, впрочем, что в подчиненной роли выступают и сами грибы. Так, в недавней работе биологов из МГУ им. М.В. Ломоносова описаны растения, неспособные к фотосинтезу и получающие все необходимое от грибов, которые они содержат почти так же, как грибы в лишайниках - водоросли.
Но в нашем случае гриб - главный. Поэтому биологи выделяют две основные группы: асколишайники, образованные грибами-аскомицетами, и базидиолишайники, сформированные базидиомицетами. Казалось, что наука окончательно разобралась с устройством мира лишайников. Но не тут-то было!
В 2009 году группа исследователей из Хельсинского университета под руководством Саары Велмалы провела сравнительный анализ двух лишайников из рода Bryoria. Один из них, B. tortuosa, - яркий, желтоватый и содержит много ядовитой вульпиновой кислоты: с его помощью раньше травили волков и лисиц. Второй, B. fremontii, - коричневый, съедобный и кислоты содержит мало. Из него готовят целый ряд блюд в Северной Америке. К обоим лишайникам ученые применили молекулярные методы и сравнили ДНК грибного компонента. Оказалось, что они идентичны, а значит, никаких двух видов нет. В 2014 году та же группа проверила водоросли, содержащиеся в обоих лишайниках. И снова обнаружила полное совпадение. Ситуация, когда один и тот же вид съедобен и смертельно ядовит, явно противоречит здравому смыслу. Что-то здесь не так.
Исландский мох (Cetraria islandica). Растет и в Европе, и в Азии, и даже в Африке. Издавна использовался как лекарство от инфекций. Фото: "Кот Шрёдингера"
Сообразим на троих?
В июле 2016 года в журнале Science вышла статья американского биолога Тоби Сприбилла. Он вырос в Монтане (США) в бедной семье, которая жила в трейлерном парке. Вокруг были леса, а школы не было. Тоби сам читал книги, гулял по лесу и мечтал стать ученым-естествоиспытателем. В 19 лет он устроился на работу в лесничество. Через несколько лет накопил денег и уехал учиться в Геттингенский университет (Германия), руководство которого согласилось закрыть глаза на отсутствие сертификата о школьном образовании. Потом была аспирантура Грацского университета и возвращение домой (в 2011 году), но уже не в трейлерный парк, конечно, а в Университет Монтаны. Сприбилл наконец получил возможность изучать природу, которая вдохновила его.
В 2015-м Тоби заинтересовался лишайниками Briorya и решил установить, чем вызваны различия в концентрации кислоты. Вместе с коллегами он принялся искать гены, ответственные за ее производство. По идее, они должны были быть активны у B. tortuosa и выключены у B. fremontii. Однако анализ ничего не дал. Это было очень странно. Кислота есть, но ее никто не производит - как такое может быть? Ученые раскинули сети шире и стали искать источник ядовитой кислоты по всему царству грибов. И тут же нашли четкие сигналы. Их источником оказались грибы-базидиомицеты - группа, родственная Briorya примерно настолько же, насколько мы родственны медузам.
Сначала все решили, что это случайность - нечто, занесенное в ходе эксперимента. Такое в молекулярной биологии случается нередко. Нашли исследователи, к примеру, в утконосе гены герани, кашалота или человека, тихо выругались - и начали все заново. Однако сигналы обнаруживались в каждом опыте. Более того, они оказались четко связаны не только с общим количеством кислоты, но и с ее распределением по разным частям лишайника. Оставалось предположить, что кислоту и правда синтезирует дополнительный гриб. Сприбилл понял, что напал на след. Группа проанализировала всю коллекцию лишайников, набранную им за годы научной карьеры: около 45 тысяч образцов со всего мира. Чужеродные базидиомицетные гены снова нашлись! Причем сразу в 52 разных родах с шести континентов. Получалось, что множество видов лишайников из хорошо изученных семейств содержат дополнительный компонент, которой не могли найти с XIX века. На протяжении 150 лет поколения исследователей смотрели на гриб и не видели его!
Тоби с коллегами приготовили препараты лишайников, в которых гарантированно присутствовали базидиомицеты, засели за микроскопы и… Ничего не нашли. Совсем. Ни в одной из серий наблюдений. В переплетениях гиф аскомицетов зеленели водоросли и не было ничего больше. Лишь после того как исследователи придумали метод сортировки клеток по РНК, стало ясно, в чем дело. Оказалось, что базидиомицеты в этих лишайниках одноклеточные. При этом располагаются они в верхнем слое тела лишайника, почти на поверхности. И тот, кто смотрит на препарат, видит множество одинаковых кружочков - поперечных срезов гиф аскомицета. Их нельзя отличить друг от друга на глаз, их нельзя адресно окрасить классическими методами. Это тот самый случай, когда дьявол кроется в деталях.
Работа, проделанная группой Сприбилла, вызывает восхищение у специалистов по всему миру. Некоторые уже окрестили ее важнейшей вехой в лихенологии со времен открытия двойственной природы лишайников. Удастся ли в ближайшее время закрыть спор XIX века, воспроизведя полноценный лишайник в лаборатории? Достаточно ли для этого добавить третий компонент? Ожидает ли нас рождение новой ветви биохимической промышленности, использующей лишайники, ранее нерентабельные из-за медленного роста?
Совершенно точно можно сказать, что мы стали лучше понимать лишайники, и так же точно - что нам придется переписать их систематику. Об экономическом значении открытия сейчас сложно сказать что-то конкретное - новые эксперименты по ресинтезу еще не поставлены. Но мы определенно стали ближе и к лишайниковым лекарствам, и к лишайниковой еде.
Еда для человека - употребление лишайников в пищу не ограничено B. fremontii. В Исландии принято печь хлеб с добавлением Cetraria islandica, а в Японии с удовольствием едят Umbilicaria esculenta.
Корм для животных - пожалуй, самые известные лишайники - ягель (Cladonia) и исландский мох (Cetraria islandica) - широко распространены в тундре. Это основная пища северных оленей. Без них разведение этих животных было бы невозможно.
Лекарство - лишайники используются в медицине с древнейших времен. Изначально их применяли, исходя из принципа подобия: похожий на легкие лишайник должен лечить от легочных болезней. Позже люди заметили, что лишайники обладают антимикробным действием. Начиная с середины XX века выделенные из лишайников вещества стали активно применять в фармакологии для лечения заболеваний кожи, легких, сердца. Некоторые из них интересны для исследований в области онкологии.
Парфюмерия - широко известен резиноид - продукт переработки дубового мха (Mousse de chene), который можно применять и как ароматизатор, и как фиксатор запаха.
Читайте также: