Биологическая роль лишайников
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.