Я познаю мир. Ботаника - Касаткина Юлия Николаевна (читать книги полностью TXT) 📗
Почему именно лишайники так чувствительны к загрязнению окружающей среды? Вспомним, как питаются лишайники.
Благодаря хлорофиллу водорослей лишайник осуществляет фотосинтез, а поступление минеральных веществ происходит благодаря грибным гифам. Вещества либо поглощаются из субстрата, на котором растет лишайник, либо улавливаются из воздуха и дождевой воды. У лишайников нет непроницаемой кожицы, как у высших растений, поэтому газы и вода свободно проникают через тонкий коровый слой.
Большинство токсичных газов растворяются в дождевой воде, а лишайники впитывают ее всей поверхностью в отличие от высших растений, которые поглощают воду в основном из почвы. Сам способ жизни лишайников заставляет их жадно впитывать всё, что падает сверху – иначе не выжить на голой коре дерева или на поверхности камня. Это приводит к быстрому накоплению ядов в теле лишайника. Кроме того, в отличие от высших растений лишайники не способны избавляться от пораженных ядовитыми веществами частей своего тела (например, сбрасывать листья).
Наконец, лишайники обладают способностью к росту при температурах ниже О°С, а зимой уровень загрязненности среды обычно много выше, чем летом, когда активны растения.
Благодаря высокой чувствительности к загрязняющим веществам лишайники широко используются как очень точные индикаторы наличия в воздухе вредных примесей и помогают следить за состоянием атмосферы вокруг крупных городов. Состояние внешнего вида лишайников (скорость отмирания и нарастания слоевищ), и анализ химического состава слоевищ используются для определения «качества» местообитания. Так с помощью лишайников можно следить за уровнем загрязнения сернистым газом и тяжелыми металлами вокруг промышленных центров.
Закадычные враги
Каковы взаимоотношения гриба и водоросли в лишайнике? Этот вопрос ученые задают себе с тех пор, когда Симон Швенденер в 1867 году впервые установил то, что лишайники являются комплексными организмами, тело которых состоит из гриба и водоросли.
Со времени открытия С. Швенденера появилось не менее десятка теорий, пытающихся объяснить отношения между живыми компонентами лишайников. Сам Швенденер предполагал, что гриб в слоевище лишайника паразитирует на водоросли.
Большую популярность получила теория взаимовыгодного симбиоза: водоросль «снабжает » гриб органическими веществами, а гриб «защищает» водоросль от чрезмерного нагревания и освещения, от механических повреждений и «обеспечивает» ее водой и неорганическими веществами. При этом подразумевается, что при этом ни гриб, ни водоросль не испытывают со стороны друг друга каких–либо «отрицательных эмоций». Эта теория просуществовала довольно долго и даже встречается до сих пор в некоторых школьных учебниках биологии. Но уже в 1873 году ей был нанесен удар. Изучая анатомическое строение слоевища лишайников, французский ученый Е. Борне обнаружил внутри водорослевых клеток грибные отростки – гаустории, всасывающие органы гриба. Это открытие дало основание предполагать, что гриб эксплуатирует водоросли, высасывая содержимое их клеток, т. е. ведет себя как паразит! Правда, гифы грибов не всегда проникают внутрь клетки водоросли, они могут просто плотно прилегать к ее оболочке.
Было замечено, что грибные гифы, проникнув через мембрану клетки водоросли, тем самым губят ее. То, что остается от клетки, лишайниковый гриб старательно подъедает, используя мертвую органику точно так же, как это делают обычные грибы. Вроде бы, исходя из этих наблюдений, картина вырисовывается ясная – гриб паразитирует на водоросли, отбирая у нее питательные вещества, а при случае может и вовсе убить и съесть. Но, подумаем, действительно ли такое возможно? Ведь, если гриб начнет проявлять себя слишком агрессивно, поражая все водоросли без исключения, то в конце концов все водорослевые клетки будут уничтожены и гриб погибнет с голоду, потому что питаться без помощи зеленого партнера лишайниковые грибы не умеют.
Для существования лишайника необходимо, чтобы водоросль могла нормально расти, развиваться и размножаться. И лишайниковый гриб, чтобы выжить самому, должен создать для водоросли если не идеальные, то хотя бы сносные условия существования. Что он и делает.
Гаустория – проникновение клетки гриба (1) в клетку водоросли (2)
Молодые, здоровые, размножающиеся водоросли в хозяйстве гриба окружены заботой и вниманием: они бесперебойно снабжаются всеми необходимыми веществами, а двигающие гифы переносят их поближе к свету. Без надобности гриб не тревожит эти клетки, только иногда забирая у них часть органических веществ, которые они создали в процессе фотосинтеза. Эту «дойку» гриб производит очень осторожно, «стараясь» не нарушать целостности клеток.
Больные, старые, не способные к делению водоросли гриб уничтожает, «забивает на мясо», чтобы освободить места для молодых водорослей. Отмершие клетки гриб, как заботливый хозяин, сразу же пускает в переработку. Хозяйство должно содержаться в чистоте!
Да, гриб эксплуатирует водоросли, но делает это так мягко и деликатно, что назвать его паразитом было бы так же нёсправедливо, как назвать паразитом фермера–скотовода. Недавно было высказано предположение, что водоросль тоже паразитирует на грибе, забирая у него воду, минеральные и даже органические вещества. Получается, что отношения между компонентами лишайника следует называть «взаимовыгодным паразитизмом»! Впрочем, взаимовыгодный паразитизм – это и есть симбиоз.
Знаете ли вы, что...
Обычная лакмусовая бумажка, которую используют для определения кислотности растворов, имеет прямое отношение к лишайникам. Красящее вещество лакмус – продукт жизнедеятельности лишайников из рода рочелла.
Растения захватывают сушу
Жестокий новый мир...
В те далекие времена, когда суша была голой каменистой пустыней, в морях и океанах Земли царствовали водоросли – тогда единственные представители царства растений. Среди водорослей встречались и просто устроенные одноклеточные организмы, и гораздо более совершенные растения со сложным ветвлением слоевища, части которого внешне напоминали листья и стебли. У некоторых наиболее сложно устроенных красных, бурых и зелёных водорослей возникли специальные органы полового размножения: женские – архегонии и мужские – антеридии, в которых под защитой толстых стенок развивались половые клетки – яйцеклетки и сперматозоиды. Большинство ученых склонно считать, что предками всех наземных растений были именно зелёные водоросли с разветвленным слоевищем и сложно устроенными половыми органами, которые могли защитить от высыхания половые клетки первых наземных обитателей.
Выход растений на сушу произошел примерно 450 млн. лет назад, когда в атмосфере сформировался тонкий слой озона, защищающий живые организмы от губительного действия космической радиации. До этого жизнь могла развиваться только в воде. Этому великому событию предшествовало полтора миллиарда лет, в течение которых происходило накопление кислорода в атмосфере планеты.
Чтобы выйти на сушу и завоевать ее, растениям пришлось решить ряд проблем, с которыми они не сталкивались в водной среде. И самой важной среди них стала проблема экономии воды.
