51. Лишайники. Общая биологическая характеристика, классификация, значение.
Это симбиотическая ассоциация гриба и водоросли. Гриб в этом случае либо сумчатый, либо базидиальный, а водоросль либо зеленая, либо сине-зеленая (роды trebouxia , pseudotrebouxia , trentepohlia , nostoc ). Пигментация способствует защите от чрезмерного освещения или, наоборот, помогает поглощать больше света (черный пигмент лишайников Антарктиды). По форме слоевища лишайники бывают накипные, листовые – parmelia, лобария и кустистые – cladonia, cetraria. Листовые лишайники имеют вид пластинки, горизонтально расположенной на субстрате, прикрепляясь к нему выростами гиф. Они могут быть цельными и рассеченными. Слоевище кустовых лишайников имеет вид кустика или стоячих неразветвленных столбиков.
По анатомическому строению лишайники делятся на гомеомерные (водоросль разбросана по всему телу лишайника) и гетеромерные (водоросли образуют в слоевище обособленный слой).
Сверху слоевище покрыто слоем клеток, защищающих слоевище и укрепляющих его. Органами прикрепления лишайников являются ризоиды и ризины (соединенные в тяжи ризоиды).
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.
Заключение. Грибы и лишайники представляют собой большую и недостаточно изученную с точки зрения медицинского применения группу организмов, которые имеют интересные биологические особенности и химический состав.
Лишайником традиционно считают такую ассоциацию гриба и водоросли, у которой есть слоевище. Его «каркас» даёт гриб, и он же удерживает водоросль при помощи специальных присосок (сравните с «морским лишайником»). Важным свойством является способность данных организмов производить собственные кислоты. В ассоциацию могут входить 1 вид гриба и 2 вида водорослей или цианобактерия. К древнейшим находкам относят образцы, найденные в Китае в морских окаменелостях 550-640 миллионов лет назад. Первые упоминания обнаружены в иллюстрированной книге Теофраста 300-х годов до нашей эры.
В ботанике эти организмы не выделяют в отдельную таксономическую группу. Все виды называют по компоненту гриба (например, ксантория).
По характеру слоевища лишайники различают:
- однородные на срезе (колемма). К этому виду относятся накипные лишайники;
- неоднородные (кладония, ксантория). Представителями этого вида являются кустистые формы. Такие формы часто окрашены разнородно.
Разнообразие лишайников различают в основном по жизненным формам :
Все члены этого семейства имеют симбиотические ассоциации с зелёной водорослью (требуксией), из-за чего считаются очень показательными образцами (около 50% разновидностей включают этот компонент).
Есть представители кустистых и листоватых форм. Пармелии, внутри одного вида, встречаются различных цветов: белого, серого, с наличием зелёных, желтых или коричневых оттенков. При разрезе они могут быть однородными и неоднородными. При нанесении на слоевище калиевого щёлока оно начинает желтеть.
Из-за крайне высокого морфологического разнообразия и сложности, многие образцы сложно точно определить до видового уровня.
Семейство распространено во всех климатических районах (от тропиков до Арктики), виды могут произрастать на многих типах подложки: на стволах и ветках различных древесных пород (живых и мёртвых), а также на камнях. Предпочитает места с хорошим освещением. Сравнительно легко приспосабливается к загрязнённому воздуху крупных городов.
Пример пармелии показывает, что классификация лишайников по формам не всегда соответствует действительному положению .
Название «порезная трава» род получил за свои кровоостанавливающие свойства. Для лечения ранений во время Второй мировой войны солдаты Красной Армии использовали порошок пармелии. Его также использовали как добавку для муки.
Проблемный и полезный ягель
Зачастую не понятно, какие группы лишайников относятся к ягелю. Под этим названием могут подразумевать следующие виды:
- представители родов Кладония и Цетрария;
- кустистые лишайники;
- листоватые лишайники;
- накипные лишайники.
Многие «популярные источники» считают ягель и «олений мох» точными синонимами, но это не так. У этих видов сначала развивается листоватое слоевище, которое позже превращается в кустистое. Вот такие бывают исключения из правил.
Ягель на службе истории
Накипные лишайники помогли узнать возраст каменных истуканов острова Пасхи. Сравнение фотографий, сделанных около 100 лет назад, с современными измерениями помогли вычислить средний прирост этого растения за год. Сейчас благодаря экстремальным видам учёные уточняют данные о передвижениях ледников, изменении их размеров.
Найденные под слоями вулканического пепла Везувия материалы тканей оранжевых оттенков, похоже, были обработаны красителями на основе ксантории местного вида.
Известно, что викинги применяли в хлебопечении ягель, поэтому находки его компонентов могут быть свидетельствами их пребывания в отдалённых местах.
Применение в медицине
Благодаря высокому содержанию усниновой кислоты, иногда до 10 процентов от массы многие обладают свойствами антибиотиков, анальгетиков. По некоторым данным, это вещество способно замедлять развитие туберкулёза. Но помните, большое количество кислоты – это противопоказание, а не желаемый показатель, так как существует опасность для здоровья. Лишайник бородач и многие виды ягеля по этой причине нужно вымачивать в растворе пищевой соды или более длительное время в чистой проточной воде. Производные этой кислоты способны убивать многие виды бактерий и подавлять размножение высокоустойчивых, которые выработали резистентность к часто употребляемым антибиотикам. Народы севера пользуются лечебными свойствами «оленьего мха» в народных средствах.
Цетрарии нашли применение в производстве лекарств против поноса, вирусных и микробных видов простуды, для стимулирования чувства голода при нарушениях ЖКТ.
Противопоказания: препараты, основанием которых является ягель, не рекомендуется употреблять беременным и кормящим женщинам из-за индивидуальной чувствительности маленьких детей и склонности к появлению аллергий.
Если Вы начинаете использовать «натуральные препараты», не забывайте получить консультацию у квалифицированных специалистов.
Использование в пищевой промышленности
Во время гражданской войны, в связи с недостачей пшеничной муки, нашли применение засушенным лишайникам, хранящимся на складах фармацевтов.
В северных странах ягель используют для кормления мелкого и крупного рогатого скота и свиней благодаря его высокой сытности, превышающей показатели картофеля в три раза. В Швеции и сегодня варят народные алкогольные напитки на основе лишайников.
Недавно на Ямале был запущен инновационный проект по изготовлению хлеба, приправ и даже кондитерских изделий. Обещают, что появится следующее меню быстрого питания: сухарики, для производства которых не нужны дрожжи, несколько видов соуса, булочки и другие вкусности. Нельзя забывать, что в связи с новизной продукции, противопоказания ещё не до конца изучены.
Определение экологической обстановки
При повышении загрязнённости воздуха сначала исчезают кустистые лишайники, затем листоватые, и последними – накипные (ксантория элегантная). В связи с изменением цвета ксанторий, меняют свою расцветку и бабочки промышленных территорий, обычно на тёмно-серые оттенки.
Чем ближе к центру загрязнения находится организм-индикатор, тем его тело становится толще. С повышением концентрации он занимает меньшую площадь и сокращает количество плодовых тел. При сильных загрязнениях атмосферы поверхность большинства лишайников приобретает белые, коричневые или фиолетовые оттенки. Самым страшным загрязнителем для них является сернистый газ. Если Вы страдаете заболеваниями дыхательной системы, и обнаружили вышеперечисленные особенности данных организмов, то можете воспринимать это как противопоказания к дальнейшему проживанию в таком месте.
Тема урока: Лишайники. Общая характеристика и значение.
Тип урока: изучение нового материала
Цели: изучить строение лишайников как симбиотических организмов.
Задачи урока.
Образовательные : сформировать знания об особенностях строения и жизнедеятельности лишайников как симбиотических организмах; показать приспособленность лишайников к разнообразным условиям обитания; их роль в природе и в жизни человека.
Развивающие : формировать познавательный интерес к данной теме; развивать умения сравнивать, анализировать, проводить простейшие лабораторные опыты.
Воспитательные : воспитывать любовь к природе родного края и потребность в сохранении окружающего мира.
Оборудование : мультимедийный проектор, презентация «Лишайники», гербарий «Виды лишайников», лишайники, чашки Петри, стаканы с водой.
1. Организационный
Приветствие.
Выявление отсутствующих.
Проверка готовности учащихся к уроку.
2.Изучение нового материала.
Послушайте одну легенду.
В Библии рассказывается о народе, который много дней брел по пустыне, по колено утопая в песке. Все припасы, взятые с собой, были съедены. Многие падали от изнеможения и истощения на раскаленный песок. Утром, когда солнце стало накалять песок, неожиданно поднялся ветер. И они увидели, как по песку, подгоняемые ветром, катятся серые комочки. Сильный порыв ветра поднял их кверху, и казалось, что они падают с неба. «Манна, манна! С неба падает манна!» Все кто еще мог, бросились собирать эту «манну». Жадно ели сухие серые комочки, варили из них кашу и пекли лепешки.
Чем была эта манна на самом деле?
На сегодняшнем уроке мы познакомимся с удивительными организмами - лишайниками. Лишайники (по коми: рой, нитш)– большая, своеобразная и сравнительно мало изученная группа живых организмов. По разным оценкам в мире насчитывается от 13500 до 17000 видов. В Республике Коми выявлено около 1000 видов лишайников. Изучает лишайники лихенология . Эта наука возникла в 1803 году, когда шведский ботаник Эрик Ахариус выделил лишайники в отдельную группу и описал известные на то время 906 видов.
Лишайники - одни из самых долгоживущих организмов на планете. Они могут жить от нескольких сотен до 4500 лет. При этом растут лишайники очень медленно, вырастая от нескольких десятых миллиметра до нескольких сантиметров в год.
Тема сегодняшнего урока. « Лишайники. Общая характеристика и значение »
Как вы думаете, что мы должны узнать на уроке о лишайниках?
1. Где встречаются лишайники? (Распространение).
2.Какое они имеют строение?
3. Питание.
4. Как размножаются лишайники?
5. Значение лишайников в природе и жизни человека.
Прежде, чем приступим к изучению лишайников, давайте вспомним общие признаки грибов и водорослей.
Задание 1. Выберите признаки, характерные для грибов и водорослей.
Питаются готовыми органическими веществами, гетеротрофы.
Сами образуют органические вещества, автотрофы.
Относятся к растениям.
Не являются ни растениями, ни животными, имеют черты сходства с ними.
Состоит из грибницы
Размножается вегетативно (участками грибницы), половым путем и бесполым (спорами)
Имеет хлорофилл.
Размножается половым и бесполым путем
(Грибы – 1, 4, 5,6; водоросли – 2, 3, 7, 8).
1.Лишайники растут на деревьях. В сухих сосновых лесах (борах) лишайники образуют на земле ковер из ветвистых беловатых или розоватых «кустиков». В сухую погоду они хрустят под ногами.
В тундре на севере нашей Республики Коми очень распространен ягель, или «олений мох». Это тоже не мох, а лишайник.
Лишайники по внешнему виду делят на три группы: кустистые, листоватые, накипные. Откройте учебник, стр. 206 и заполните таблицу.
Группы лишайников
Название
Внешний вид
Где поселяются?
Кустистые
Ягель
Кустик
Почва, ветви деревьев или скалы
Накипные
Леканора
«Корочка», «накипь»
Камни, скалы
Листоватые
Ксантория настенная
Пластинки
Камни, почва, кора деревьев
2. Рассмотрите рис. 126 «Внутреннее строение лишайника». Отгадайте загадку:
Я смотрел кору на ветке.
Сквозь стекло точеное:
Там в ячейках белой сетки
Рыбки спят зеленые.
В. Как вы думаете, о каких организмах идет речь? (о грибах и водорослях).
Вывод: Тело (слоевище) состоит из двух организмов: гриба и водоросли.
3.А теперь поговорим о питании. Как питается лишайник?
Водоросль создает органические вещества при помощи фотосинтеза. Гриб всасывает своими гифами воду и минеральные соли. (Возьмите кусочек лишайника и поместите его в воду, обратите внимание на то, как быстро всасывают воду гифы гриба)
Отгадайте загадку:
Сговорились Клим с Пахомом
Жить совместно, общим домом:
Клим готовит соль, водицу,
А Пахом - зерно, мучицу.
Сопоставьте названия групп организмов и иx особенности.
Группы организмов
Особенности
Симбионты
Сапротрофы
Хищники
А) Ловят свою жертву, убивают и съедают
Б) Живут с другими организмами и часто приносят им ощутимую пользу.
В) Живут внутри другого организма или на нем, укрываются и питаются его тканями
Г) Извлекают питательные вещества из мертвого и разлагающегося органического материала.
(1 – Б; 2 – Г; 3 – В; 4 – А)
Думаю, что теперь можно дать определение «Что такое лишайник?». (Определение формулируют ученики. ) Лишайники - это единые организмы, состоящие из гриба и водоросли, связанных симбиозом (симбиотическими отношениями), симбиоз гриба и водоросли.
Вопрос: К какому царству можно отнести лишайники? (к бактериям, растениям, грибам, животным)
4.Размножение.
Спорами или кусочками слоевища. (Разломите лишайник на мелкие кусочки - это и есть вегетативное размножение).
Став едиными организмами, они выработали свои собственные способы размножения, например, мельчайшими клубочками, состоящими из одной-двух клеток водорослей, окруженных гифами гриба. Эти «клубочки» образуются внутри слоевища в большом количестве, под давлением их разросшейся массы тело лишайника разрывается и «клубочки» разносятся ветром.
Иногда на поверхности слоевища образуются особые выросты, содержащие оба компонента лишайника. Они отслаиваются и разносятся ветром или водой. Лишайники могут размножаться и просто отламывающимися кусочками слоевища.
Кроме того, гриб и водоросль, входящие в состав лишайника, сохраняют свои собственные способы размножения - спорами и вегетативно.
5.Значение.
1) Наверное, многие из вас видели косматые серые «бороды», свисающие с ветвей в темном еловом лесу. Это - лишайник-бородач. Особенно много его в лесах вдали от промышленных центров. О чем говорит этот факт? Лишайники «не любят» грязный воздух. Поэтому по количеству лишайников можно судить о чистоте воздуха. Лишайники - индикаторы.
2) Лишайники очень неприхотливы, они растут в самых бесплодных местах и даже на голых скалах, в самых суровых условиях Арктики или высокогорий, на беднейших почвах тундры, торфяных болотах, на песках, стекле, железе, кирпичах, черепице, костях, на смоле, фаянсе, фарфоре, коже, картоне, линолеуме, древесном угле, войлоке, полотняных и шелковых тканях и даже на старинных пушках. Поселяясь на камнях, они выделяют особые вещества - лишайниковые кислоты, которые растворяют, разрушают камень. После отмирания лишайников здесь уже могут поселяться другие растения. А лишайники за то, что они появляются в бесплодных местах первыми, называют пионерами растительности, - пионеры.
3) Входят в рацион северных оленей и многих других животных.
4) Большинство лишайников ведут прикрепленный образ жизни. Но среди них есть и «кочующие» виды. Например, аспицилия съедобная в виде шаровидных комочков переносится ветром на большие расстояния, а, оседая в новых местах, образует наносы. С этим лишайником связана библейская легенда о манне небесной.
Во время советско-финской войны 1939-1940 г.г. в тылу финской армии был высажен большой десант, в задачу которого входили диверсии в тылу врага, разрушение коммуникаций, разведка. Предполагалось, что десант сможет легко обеспечить себя пищей, добывая зверей, ловя рыбу, птиц. Однако организаторы этой операции не учли, что северная природа не сможет выдержать такую нагрузку и значительная часть большого (свыше тысячи человек) десанта умерла от голода.
Во время экспедиции английского полярного исследователя Джона Франклина ее участники терпели большие лишения из-за недостатка пищи. Они ели кожу ремней и ботинок, пробовали и лишайники. Однако они не знали, как избавиться от горьких лишайниковых кислот и поэтому некоторые члены экспедиции отравились. Позднее они заметили, что индейцы едят в основном вид Умбиликарию Мюлленберга (Umbilicaria mullenbergii) и стали собирать этот вид лишайника.
Известны случаи, когда потерпевшие в тундре крушение летчики умирали с голоду, в то время как они практически ходили "по еде": лишайники, составляющие основу ягеля, вполне съедобны. Для этого необходимо собранные талломы лишайников хорошенько вымочить в растворе соды или поташа (углекислый калий и натрий содержатся в золе), лучше 2-3 дня, тщательно промыть, периодически сменяя воду и варить до тех пор, пока не образуется варево, слегка напоминающее к исель. Такой кисель не очень питателен, но за неимением другой еды может поддержать силы и не дать умереть с голоду.
5) Накипные лишайники диплошистес, лецидея пасхальская и фисция помогли определить возраст знаменитых статуй на о. Пасхи. Сравнив фотографии этих скульптур, сделанные в начале века, с современными, учёные заметили, что куртинки - лишайниковые "бляшки" - немного разрослись. Учёные вычислили средний прирост лишайника за год. Предполагая, что лишайники появились на камнях почти сразу после создания скульптур, учёные подсчитали возраст изваяний - около 430 млн. лет, намного меньше, чем предполагалось.
6) Лишайники используют для получения лекарственных препаратов ( например, цетрария исландская - компонент средств от кашля, а в уснее содержится антибиотик усниновая кислота, применяемая при кожных заболеваниях) .
7) Наибольшее значение как сырье для парфюмерной промышленности приобрела эверия сливовая, известная на мировом рынке под названием - « дубовый мох ». Из этого лишайника получают резиноид концентрированный спиртовой экстракт , имеющий вид густой жидкости темного цвета . Резиноид - ароматическое вещество , его используют на парфюмерных фабриках в качестве ароматического начала для некоторых сортов духов . Кроме того , он обладает свойством фиксатора запаха , и парфюмеры в ряде случаев используют его для придачи стойкости духам . Резиноид входит в состав целого ряда духов и одеколонов . Так , в нашей стране на его основе созданы такие духи , как « Бахчисарайский фонтан », « Кристалл », « Кармен », « Подарочные », « Чайка », « Восток » и др ., а также одеколоны « Шипр », « Новый » и некоторые другие . Резиноид используют и в других косметических изделиях - в кремах , пудрах , мылах , сухих духах .
8) Со времен глубокой древности лишайники служили сырьем для получения красителей . Эти красители использовали для окраски шерсти и шелка . Основной цвет красителей , получаемых из лишайниковых веществ , темно - синий . Но добавка уксусной кислоты , квасцов и т . д . дает пурпурные , красные и желтые тона . Существенно , что краски из лишайников обладают особенно теплыми и глубокими тонами , хотя они и нестойки по отношению к свету . В настоящее время краски получают главным образом синтетическим путем , но до сих пор в Шотландии в текстильной