Глава I. Самые выносливые и самые чувствительные в мире
За лишайниками давно укрепилось название «пионеры растительности». Эти организмы вообще широко распространены по земному шару, но особенно изумляют тем, что селятся в Арктике и Антарктиде, у кромки вечных снегов в горах и в безводных пустынях — короче говоря, в самых трудных для жизни условиях, где не решается поселиться ни одно другое многоклеточное растение.
Казалось бы, такая выносливость плохо увязывается с высокой чувствительностью лишайников к загрязнению окружающей среды. Знакомство с физиологическими особенностями лишайников поможет нам разобраться в этом противоречии.
Пожалуй, наиболее странная особенность лишайников, которая бросается в глаза даже неискушенному наблюдателю,- это их способность долгое время пребывать в сухом, обезвоженном состоянии, но при этом не погибать, а лишь приостанавливать все жизненные функции до первого увлажнения. Такое состояние, напоминающее летаргический сон сказочной Спящей Красавицы, называется анабиозом. Рассмотрим подробнее, в каких отношениях находятся лишайники с водой.
Способ пережить тяжелые времена
Слоевище лишайников лишено корней, проводящих сосудов, устьиц и других «хитроумных» приспособлений, с помощью которых цветковые растения регулируют содержание воды в своем теле. Поэтому влажность лишайникового таллома не постоянна и зависит от влажности окружающей среды. Недаром слоевище лишайников часто сравнивают с фильтровальной бумагой.
Сухие лишайники очень быстро впитывают влагу. Большинство листоватых и кустистых видов при погружении в воду или во время сильного ливня достигают полного насыщения за несколько минут, накипные виды насыщаются водой медленнее. Способность быстро насыщаться влагой лишайникам совершенно необходима: для отправления важнейших физиологических функций нужно успеть воспользоваться любым ее видом, будь то кратковременный дождь, роса, туман или тающий снег. Если период увлажнения затягивается, например при непрерывных дождях, лишайник продолжает впитывать воду и наступает так называемое перенасыщение.
Вначале поступающая в лишайник вода заполняет главным образом межклеточное пространство, а в дальнейшем она смачивает стенки грибных гиф. Те гифы, стенки которых легко смачиваются, способны к быстрому набуханию и удержанию воды. У других гиф стенки «инкрустированы» лишайниковыми веществами (о которых мы расскажем позже) и практически не смачиваются. Эти гифы называются воздушными и создают в слоевище необходимый «для газообмена запас воздуха.
На начальной стадии смачивания лишайника происходит набухание клеточных оболочек (мембран) слоевища. И только после проникновения воды в цитоплазму оболочки приобретают свое важнейшее свойство — полупроницаемость, т. е. способность пропускать одни растворы и задерживать другие. Поэтому поглощение воды лишайниковым слоевищем, по мнению советского лихенолога О. Б. Блюма, следует рассматривать не только как физический, но в какой-то мере и как физиологический процесс.
Несомненное преимущество лишайников по сравнению с высшими растениями состоит в том, что они способны поглощать не только воду, но и водяной пар. Водяной пар впитывается этими растениями в несколько тысяч раз медленнее, чем вода. Слоевище смачивается до тех пор, пока не устанавливается равновесие между его влажностью и относительной влажностью атмосферы. О. Б. Блюм помещал лишайники разных видов в камеру с относительной влажностью 100%. Оказалось, что некоторые из них продолжали поглощать влагу даже через 22 дня, правда, очень медленно. Даже в насыщенной водяным паром атмосфере лишайники поглощают лишь 40-60% того количества влаги, которое могли бы впитать при погружении в воду. Это объясняется тем, что при поглощении пара капельки воды внутри таллома и на его поверхности не образуются.
Способность впитывать водяной пар из атмосферы особенно важна для лишайников, обитающих в сухих местах. Немецкий ученый О. Ланге обнаружил, что влажность лишайника рамалина тощеобразная, произрастающего в Негевской пустыне (в Израиле), в утренние часы достигала 31% массы сухого вещества исключительно за счет поглощения водяного пара из атмосферы. Этой влажности было достаточно, чтобы у растения происходил фотосинтез в течение трех часов после восхода солнца, пока температура воздуха не поднимается выше 20 °С. Однако увлажняться за счет, водяного пара способны не все лишайники. Так, представители семейства коллемовых с простым гомеомерным слоевищем могут использовать влагу исключительно в жидком состоянии.
Быстро насыщаясь влагой, лишайники так же без задержки теряют ее в сухую погоду. При этом большая часть воды испаряется из насыщенного ею слоевища в первые часы высушивания, а оставшуюся часть влаги лишайник теряет гораздо медленнее. Быстрая потеря воды — это тоже приспособление к жизни в неблагоприятных условиях. Не имея возможности активно функционировать в периоды «стрессов», лишайник «благоразумно» отдает воду и впадает на это время в анабиотическое состояние. Если бы этого не происходило, то при повышенной температуре воздуха увлажненный лишайник нес бы огромные потери в процессе дыхания, а в морозы влага внутри его слоевища превращалась бы в лед и разрывала стенки клеток. Кроме того, все ферменты, «работающие» в живом организме лишайника, немедленно погибали бы в экстремальных условиях.
Однако способность лишайников быстро поглощать и испарять влагу, помогавшая им тысячи лет и позволившая занять самые трудные для жизни места на земном шаре, в наши дни обернулась против них. Ведь вместе с водой слоевище растения всей своей поверхностью впитывает растворенные в воде соединения, в том числе и загрязняющие вещества, или, как их называют, поллютанты. Например, сернистый газ, в больших количествах выделяющийся в атмосферу при переработке сернистых руд, сжигании угля и нефти и т. д., при кратковременном воздействии для лишайников (так же как и для сосудистых растений) не вреден, но длительное поглощение этого соединения и накапливание его в слоевище оказывается для них пагубным.
Для того чтобы понять, какие нарушения вызывают загрязняющие вещества в физиологии лишайников, познакомимся с главными аспектами лишайникового метаболизма.
Источник
Лишайники
Лишайники — своеобразная группа живых организмов, произрастающих на всех континентах, в том числе и в Антарктиде. В природе их насчитывают более 26 000 видов.
Долгое время лишайники были загадкой для исследователей. Однако до сих пор не пришли к единому мнению относительно их положению в систематике живой природы: одни относят их к царству растений, другие — к царству грибов.
Тело лишайника представлено слоевищем. Оно очень разнообразно по окраске, размерам, форме и строению. Слоевище может иметь форму тела в виде корочки, листовидной пластинки, трубочек, кустика и небольшого округлого комочка. Некоторые лишайники достигают в длину более метра, но большинство имеют слоевище размером 3-7 см. Они медленно растут — за год увеличиваются на считанные миллиметры, а некоторые — на доли миллиметра. Возраст их слоевища нередко насчитывает несколько сотен и тысяч лет.
Лишайники не имеют типичной зелёной окраски. Окраска лишайников сероватая, зеленовато-серая, светло- или тёмно-бурая, реже жёлтая, оранжевая, белая, чёрная. Окраска обусловлена пигментами, которые находятся в оболочках гиф гриба. Различают пять групп пигментов: зелёные, синие, фиолетовые, красные, коричневые. Цвет лишайников может зависеть также от окраски лишайниковых кислот, которые откладываются в виде кристаллов или зёрен на поверхности гиф.
Живые и отмершие лишайники, скопившаяся на них пыль и песчинки создают не обнажённом грунте тонкий слой почвы, в котором могут закрепиться мхи и другие наземные растения. Разрастаясь, мхи и травы затеняют наземные лишайники, засыпают их отмершими частями своих тел, и лишайники со временем исчезают с этого места. Лишайникам вертикальных поверхностей засыпание не грозит — они разрастаются и разрастаются, впитывая влагу дождей, рос и туманов.
В зависимости от внешнего облика слоевища лишайники делят на три типа: накипные, листоватые и кустистые.
Типы лишайников. Морфологические особенности
Лишайники — первые поселенцы на обнажённом грунте. На голых камнях, палимых солнцем, на песке, на брёвнах и стволах деревьев.
| Название лишайника | Форма | Морфология | Место обитания |
