Природа богата и чрезвычайно разнообразна, в чем можно убедиться, посетив различные уголки нашей огромной страны или заказав туры в другие государства. Любопытно выглядит особая группа растений, которая отличается от тех растений, которые мы привыкли видеть ежедневно, - лишайники. Это одновременно распространенный вид, и при этом представители его нельзя назвать вездесущими. Итак, давайте разберемся, где растут лишайники.

Где растет лишайник?

Лишайниками называют группу живых организмов, которые представляют собой ассоциацию грибов с водорослями, которые живут как единый организм. В природе насчитывают не менее 26 тысяч их видов, среди которых различают следующие:

• эпилитные, произрастающие на каменистых поверхностях;
• эпигейные, их среда обитания – почва (такие как );
• эпифитные, покрывающие древесные стволы.

При этом лишайники можно встретить всюду в диких условиях – они произрастают на каждом континенте, не исключая Антарктиду. Удивительно, но даже в бесплодных землях арктических просторов встречается этот уникальный вид. Это именно то место, где растут черные лишайники. Там низкие температуры, практически нет воды, но такая темная окраска помогает организму быстро поглощать выделяемую в низком количестве солнечную радиацию. Ну а воду черный лишайник берет из таявшего на солнце снега. В течение долгого времени лишайники оставались загадкой для ученых. По правде говоря, до сих пор в научном мире нет единой точки зрения, что есть лишайник – представитель царства грибов или царства растений.

Зона произрастания, где растут кустистые лишайники, - это, в первую очередь, голые скалы, деревья и почва. Причем, лишайник прекрасно себя чувствует в суровых условиях Севера, в тайге, высокогорьях, так и посреди жарких территорий тропических стран. Будучи культурой неприхотливой, лишайник обосновывается высоко в горах и на бедных землях. При этом лишайники, со временем разрушая верхний слой каменистого грунта, при отмирании оставляют гумусный слой, на котором позднее развиваются другие растения. Кстати, лишайники растут крайне медленно, например, рост ягеля составляет всего 2-3 мм в год.

При этом ареалом лишайников нельзя с уверенностью назвать крупные населенные пункты, особенно с развитой промышленностью. Причины, почему лишайники не растут в городах, вполне понятны. Воздух в городах загрязнен, что лишайника является неприемлемым условием. Дело в том, для большинства представителей лишайников важно условия высокого содержания кислорода в воздухе. Но это не значит, что городской зоне совсем не найти лишайников. Они не произрастают в промзонах, а на окраинах можно встретить стволы деревьев, покрытые слоевищами этого биологического вида.

Какие лишайники растут в России?

На огромной территории Российской Федерации растут самые разные виды лишайников. В еловых лесах можно обнаружить спускающиеся в веток серые покрывала лишайника-бородача. При посещении соснового бора нередко находят целые колонии в виде хрустящих под ногами узорчатых покрывал на земле из белых, серых и даже розовых кустистых лишайников. Еще об одном виде кустистых лишайников мы упоминали раньше – это ягель, больше известный как «олений мох». В суровых условиях тундры живущие там олени питаются именно этим водорослем-грибом.

Иногда на камнях практически в любом регионе страны можно обнаружить словно застывшую серо-коричневую пену. Ее образуют так называемые накипные лишайники.

В природе также встречаются листовые лишайники (например, ксантория настенная), образующий причудливый разноцветный узор из пластин. Они покрывают не только камни, но и древесные стволы, ветки.

Лишайники и загрязненность воздуха

Лишайники по-разному реагируют на загрязненность воздуха: некоторые из них не выносят даже малейшего загрязнения и погибают; другие, наоборот, живут только в городах и прочих населенных пунктах, хорошо приспособившись к соответствующим антропогенным условиям. Изучив это свойство лишайников, моншо использовать их для общей оценки степени загрязненности окружающей среды, особенно атмосферного воздуха. На этой основе стало развиваться особое направление индикационной экологии - лихеноиндикация.

В самом деле, внимательный человек, гуляя в лесу, непременно заметит лишайники, растущие на стволах деревьев, - большие светлосерые пятна листоватых пармелии, мучнистые подпалины накипных лишайников, свисающие с веток редкие «бороды» уснеи, алектории и др. Все они здесь живые и нередко покрывают более половины поверхности ствола. Если пройти через какой-нибудь городской парк, то едва ли удастся обнаружить лишайники, разве только маленькие пятнышки хилых фрагментов слоевищ в трещинах коры.

Различия между лишайниковыми флорами естественных и культурных ландшафтов были замечены уже лихенологами прошлого столетия. Не имея тогда точных данных относительно экологических условий (климат, состав воздуха и пр.) городов, они могли только предполагать, что часть лишайников чувствительна к каким-то городским условиям, по всей вероятности, к составу воздуха. В дальнейшем было установлено, что различные виды лишайников действительно обладают разной чувствительностью. Одни растут только в естественных, не тронутых культурой ландшафтах, другие переносят умеренное влияние цивилизации, сохраняясь в небольших поселках, селах и пр., а третьи способны расти и в крупных городах, по крайней мере на их окраинах.

При изучении лишайников многих городов были обнаружены общие закономерности:

1. Чем больше индустриализирован город, чем сильнее загрязнен его воздух, тем меньше встречается в нем видов лишайников, тем меньшую площадь покрывают они на стволах деревьев и других субстратах и тем ниже их жизнеспособность.

2. При повышении степени загрязненности воздуха первыми исчезают кустистые лишайники, за ними-листоватые и последними - накипные.

Видовой состав лишайников в разных частях городов (в центре, в индустриальных районах, в парках, на окраинах) оказался настолько различным, что ученые стали в пределах городов выделять так называемые «зоны лишайников». Впервые они были выделены в Стокгольме, где стали различать лишайниковую «пустыню» (центр города с сильно загрязненным воздухом и фабричные районы) - здесь лишайники почти совсем отсутствуют; зону «соревнования» (части города со средней загрязненностью воздуха) -флора лишайников бедна, виды с пониженной жизнеспособностью; «нормальную» зону (периферийные районы города), где встречаются многие виды лишайников. Позднее такие зоны были установлены и в других городах. Было также обнаружено, что в некоторых из них площадь лишайниковой «пустыни» за последние десятилетия увеличилась. Например, в Мюнхене в 1901 г. она составляла 8 км2, а в 1957 г. - уже 58 кмг.

Долгое время не могли объяснить, какие именно факторы приводят к обеднению и даже исчезновению флоры лишайников в городах. В течение последних десятилетий было показано, что из компонентов загрязненного воздуха на лишайники самое отрицательное влияние оказывает двуокись серы. Экспериментально установлено, что это вещество уже в концентрации 0,08 - 0,10 мг на 1 м3 воздуха начинает вредно действовать на многие лишайники: в хлоропластах водорослевых клеток появляются бурые пятна, начинается деградация хлорофилла, плодовые тела лишайников хиреют. Концентрация SO2, равная 0,5 мг/м3, губительна для всех видов лишайников, произрастающих в естественных ландшафтах. Интересные данные были получены также методом пересадки некоторых лишайников из природных условий в городские, при этом у разных видов выявилась различная реакция на изменение условий: одни быстро вымирали, другие приспосабливались даже к отравленной среде.

Конечно, в городах на лишайники пагубно влияет не только двуокись серы, но и другие загрязнители - окислы азота, окись углерода, соединения фтора и др. Кроме того, в городах сильно изменены микроклиматические условия - здесь «суше», чем в естественных ландшафтах (примерно на 5%), теплее (в различных городах на 1-3 °С), меньше света (в Манчестере, например, всего 1100 солнечных часов из возможных 4500). Лишайники предпочитают сырые местообитания, и эти условия, конечно, оказывают на них определенное влияние. И все же первый их «враг» в городах - загрязненный воздух. Теперь уже человек, который хотя бы немного знает лишайники (15-20 видов), прогуливаясь по городу, может сказать, например, что на этой аллее воздух сильно загрязнен, количество двуокиси серы в воздухе превышает 0,3 мг/м3 (лишайниковая «пустыня»), в этом парке воздух загрязнен умеренно, количество S02 колеблется между 0,05-0,2 мг/м3 (это можно установить по произрастанию на стволах некоторых выносливых по отношению к загрязнителям лишайников - ксантории, фисции, анаптихии, леканоры и др.), а на этом кладбище воздух довольно чистый - S02 менее 0,05 мг/м3 (на это указывают произрастающие на стволах виды естественной флоры - пармелии, алектории и др.).

Жизнь растений: в 6-ти томах. - М.: Просвещение. Под редакцией А. Л. Тахтаджяна, главный редактор чл.-кор. АН СССР, проф. А.А. Федоров . 1974 .

Лишайники

Мы познакомились уже с несколькими группами лесного растительного населения: деревьями, кустарниками, кустарничками, травами, мхами. Все эти обитатели леса относятся к числу высших растений: у них мы, как правило, находим стебли, листья, корни. Познакомимся теперь с лишайниками - представителями низших растений. Они устроены гораздо проще: разделения на отдельные органы, сильно различающиеся по внешнему виду, у них нет.

Трудно себе представить лес без лишайников. Эти своеобразные растения часто встречаются на деревьях. Взгляните, например, на толстые стволы старых берез или сосен где-нибудь на опушке леса. Они обычно покрыты серовато-бирюзовым чешуйчатым налетом. А стволы осин нередко бывают украшены яркими желто-оранжевыми лепешками. Это все - лишайники.

Поселяются лишайники не только на стволах, но и на ветвях деревьев, иногда покрывая их сплошь. Причудливый вид придают они некоторым елям, свешиваясь с ветвей наподобие бороды или косм. Особенно сильно разрастаются лишайники на деревьях в наших северных хвойных лесах. Тот, кто бывал на Севере, это хорошо знает. Сосны и ели так обрастают ими, что даже коры не видно. И ветви становятся бело-мохнатыми, как будто покрываются клочьями ваты. Фантастический, сказочный вид имеет лес из таких деревьев. Настоящее царство Берендея!

Но чем же тогда объяснить тот факт, что на плохо растущих деревьях всегда много лишайников? Объясняется это следующим. Когда дерево растет хорошо, наружный слой коры на его стволе и ветвях довольно быстро шелушится. С поверхности ствола то и дело отделяются чешуйки отмершей коры. В этих условиях лишайникам трудно удержаться на том месте, где они поселились. Дерево их постоянно сбрасывает вместе со своей старой "одеждой".

Совсем другое дело, когда деревья растут медленно, плохо. Кора таких деревьев шелушится очень слабо, и лишайники пышно разрастаются, сплошь покрывая ствол и ветви. Обилие лишайников на дереве - не причина, а лишь следствие его плохого роста.

Еще два слова об эпифитных лишайниках - поселенцах на деревьях. Обратите внимание: много ли их встречается в парках наших крупных городов, например Москвы, Ленинграда? Оказывается, их там совсем нет: стволы и ветви деревьев совершенно чистые. Но вне города, в лесу, лишайников на деревьях довольно много. В чем же дело? Почему лишайники не встречаются в больших городах? Причина в том, что они очень чувствительны к загрязненности воздуха. А в городах и промышленных центрах он далек от идеальной чистоты. Фабрики и заводы выбрасывают в атмосферу много различных вредных газов, отравляющих воздух. Именно эти газы (особенно сернистый газ) и губят лишайники.

Известен, например, такой случай. Незадолго до Октябрьской революции (1917 г.) в Петербурге появилось довольно много фабрик и заводов. В результате в городе резко увеличилась загрязненность воздуха. Ботаники заметили, что это сильно отразилось на тех лишайниках, которые развивались в Петербургском ботаническом саду (он находился в черте города). Растения стали обнаруживать признаки сильного угнетения и начали постепенно отмирать. Но несколько лет спустя, в период гражданской войны, положение изменилось. Многие фабрики и заводы остановились, воздух стал чище, и лишайники стали заметно лучше развиваться. Однако, когда вскоре промышленные предприятия опять начали работать, лишайниковая флора целиком погибла.

Таким образом, лишайники - своеобразные индикаторы чистоты воздуха. Если вы, будучи в каком-либо месте, увидите на деревьях и других предметах много этих растений, можете быть уверены, что воздух тут свободен от промышленных газов.

Но вернемся вновь в лес. Лишайники поселяются в лесу не только на деревьях. Они живут и на почве. Больше всего их, пожалуй, в сухом смолистом бору где-нибудь на песчаных дюнах. Сосны тут невысокие, суковатые, стоят редко. А под ними, на почве - сплошной белый ковер лишайников. Это так называемый бор-беломошник. В сухую погоду, когда долго нет дождя, по такому лесу не пройдешь тихо, неслышно: лишайники хрустят под ногами. Высыхая, они становятся ломкими и крошатся даже при легком прикосновении.

Лишайники иногда путают с мхами. Действительно, они похожи на мхи. Такие же мелкие, так же поселяются на деревьях и на почве в лесу. Какое же различие между ними? Лучше всего их различать, пожалуй, по цвету. Лишайники никогда не имеют того яркого зеленого цвета, какой бывает у мхов. Окраска их вообще очень разнообразна. Природа не поскупилась здесь на краски. Они бывают и совершенно черными, и чисто-белыми, кроваво- красными и бирюзовыми, канареечно-желтыми и пепельно-серыми, огненно-оранжевыми и коричневатыми. Но только одного цвета не дала им природа - чистого зеленого.

По форме лишайники также очень разнообразны. Одни из них похожи на кустики самой различной внешности, другие - на пластинки причудливых очертаний. Но больше всего таких, которые напоминают тонкие корочки и плотно прирастают к камням и скалам, к коре деревьев и стенам зданий. Оторвать их нельзя - можно только соскоблить ножом. Это так называемые накипные, или корковые, лишайники.

Какова же природа лишайников? Что представляют собой эти оригинальные растения? Возьмем для примера те из них, которые развиваются на стволах деревьев и имеют вид пластинок. Если сделать острой бритвой очень тонкий поперечный срез какого-нибудь из таких лишайников и посмотреть под микроскопом, мы увидим интересную картину: в поле зрения будет виден как бы войлок из тончайших бесцветных трубочек, причудливо переплетенных друг с другом. Это нити гриба, которые составляют основную массу тела лишайника. Среди рыхлого прозрачного "войлока" виднеются маленькие изумрудно-зеленые шарики - клетки микроскопической водоросли. Они располагаются в виде особого слоя на небольшой глубине от верхней поверхности лишайника. Благодаря такому расположению зеленые клетки получают больше света, необходимого им для фотосинтеза. Таким образом, лишайник состоит из нитей гриба и клеток зеленой водоросли.

То, что лишайник представляет собой симбиоз гриба и водоросли, всем известно. Но в каких взаимоотношениях находятся они? Оказывается, водоросль - пленница гриба. Слой зеленых шариков со всех сторон отгорожен от внешнего мира грибным "войлоком", и водоросль никак не может освободиться из своего заточения. Грибу выгодно держать такую пленницу: она вырабатывает органические вещества из углекислого газа и воды, как это делают все другие зеленые растения, и снабжает гриб органической пищей, которую тот сам вырабатывать не может. В свою очередь, гриб защищает водоросль от слишком быстрого высыхания при наступлении сухой погоды, снабжает ее минеральными солями и т. д.

Насколько же прочен союз гриба и водоросли? Могут ли они существовать порознь, отдельно друг от друга? Опыты показали, что гриб, входящий в состав лишайника, самостоятельно жить не может. Однако водоросль великолепно может обходиться без гриба. Это было доказано следующим опытом. Мелко измельченный лишайник поместили в сосуд с водой. Через некоторое время гриб, входящий в состав лишайника, погиб от недостатка кислорода (его слишком мало в воде). Водоросль же нисколько не пострадала. Освободившись из плена, в котором ее держал гриб, она стала пышно развиваться и образовала обильный зеленый налет на стенках сосуда.

Ботаники-систематики долгое время не считали лишайники самостоятельной группой растений. Их просто относили к грибам, считая, что гриб - главный компонент лишайника. Действительно, гриб составляет основную массу лишайника и определяет форму каждого вида этих растений. Именно нити гриба, разрастаясь соответствующим образом, формируют все те разнообразные и причудливые кустики, бороды, пластинки, чешуйки, лепешки, которые мы видим в мире лишайников. Но все же позже ученым пришлось признать самостоятельность лишайников как организмов и выделить их в особую группу растений. Было доказано, что они в процессе жизнедеятельности вырабатывают особые вещества - так называемые лишайниковые кислоты, которые ни гриб, ни водоросль порознь создавать не могут.

Размножение лишайников чаще всего происходит очень простым способом - с помощью случайно отломившихся кусочков растения. В сухую погоду лишайники становятся очень хрупкими, ломкими. Достаточно малейшего прикосновения, как от них отламываются мелкие кусочки. Такие осколки, если они достаточно малы, подхватывает ветер и переносит на новое место. Там из них со временем вырастают новые растения, похожие на материнские.

Лишайники - одни из самых нетребовательных к почве растений. Они первыми поселяются на голых, бесплодных скалах, где не может существовать никакое другое растение, прекрасно развиваются на коре деревьев, заборах и других предметах. Их находили даже на стеклах старых, давно необитаемых домов, на рельсах заброшенных железных дорог, на черепах животных, лежавших где-нибудь на лугу, и т. д. Лишайники отлично живут в самых суровых условиях, где ни грибы, ни водоросли порознь не могут развиваться.

Лишайники растут не только в лесах. В нашей стране их можно встретить в разных природных зонах, начиная от тундры и кончая пустыней. Есть типично степные и даже пустынные лишайники. К последним относится знаменитый обитатель пустыни - леканора съедобная. Данный лишайник действительно съедобен и получил название "манна небесная". Это интересный пример так называемого кочующего лишайника. Он совершенно не прикреплен к почве и свободно перекатывается ветром по просторам пустыни. Бывают случаи, когда сильные вихревые потоки воздуха - смерчи - подхватывают и поднимают высоко вверх довольно большие массы леканоры. Вращаясь в центре вихревой воронки, лишайник переносится иногда на значительное расстояние. А когда смерч ослабевает, растения леканоры падают на землю - сыплется настоящий лишайниковый дождь. Точнее, даже не дождь, а град, так как отдельное растение леканоры представляет собой шарик размером чуть меньше вишни. Итак, этот съедобный лишайник иногда может действительно сыпаться с неба. Отсюда и его оригинальное название - "манна небесная".

Флора лишайников наиболее богата, конечно, не в степях и пустынях и даже не в лесах. Царство лишайников - высокогорные области и тундра. Именно здесь они особенно многочисленны и пышно развиваются. Этому благоприятствует большая влажность воздуха, характерная для данных районов, насыщенность атмосферы водяными парами. Для жизнедеятельности лишайников такие условия - наилучшие.

Лишайники, как и мхи, живут от дождя до дождя. Активная жизнь у этих растений бывает лишь тогда, когда они смочены водой. Только в эти влажные периоды водоросль вырабатывает органические вещества и тем увеличивает живую массу всего растения. В остальное время, когда дождя нет и лишайники подсыхают, жизнь в них совершенно замирает. Они переходят в состояние покоя.

Влажные лишайники имеют яркую, сочную окраску, чувствуется, что растение живет полной жизнью. Тело лишайника мягкое, упругое. Но стоит растениям высохнуть, как они тускнеют и их краски блекнут, а сами кустики и пластинки сморщиваются и выглядят очень жалко.

Мы затронули лишь некоторые интересные подробности строения и жизни лишайников. Познакомимся теперь с отдельными видами лесных лишайников. Сначала о тех видах, которые живут на почве.

Клядония (некоторые виды рода Cladonia) . Этот лишайник выглядит очень оригинально и не лишен известного изящества. Он похож на причудливое дерево в миниатюре: толстый ствол, поднимающийся от земли, тонкие извилистые ветви. И ствол и ветви к концам постепенно становятся тоньше и тоньше. Кончики их почти совсем сходят на нет - они не толще волоса. Если положить рядом несколько таких растений на черную бумагу, получается красивое белое кружево. Так выглядят некоторые виды рода клядония (Cladonia rangiferina, Cladonia sylvatica и др.). Именно они образуют на почве сплошной пышный ковер в сосняках-беломошниках.

Лишайники имеют очень широкое географическое распространение. Те виды клядоний, что растут в лесах, можно встретить в тундре. Самую крупную из клядоний называют "оленьим мхом", или ягелем. Это - главная пища северных оленей. Ягель местами образует в тундре сплошной покров на почве. Интересно, что олени безошибочно находят его по запаху даже зимой, под слоем снега. Разгребая снежный покров копытами, животные добывают себе пищу в суровых условиях Севера.

Другая интересная подробность, касающаяся жизни оленьего мха и его лесных родственников,- крайняя медленность их роста. Олений мох, например, вырастает за год лишь на несколько миллиметров в высоту, хотя сам он довольно крупный - до 10-15 см.

Представьте себе судьбу тундрового пастбища, где паслось большое стадо оленей. Такое пастбище надолго выходит из строя и целых 10-15 лет, а то и больше не может дать пищу оленям, пока ягель достаточно не отрастет.

Цетрария исландская (Cetraria islandica) . Этот лишайник, так же как и клядонию, можно встретить на почве в сухих борах. Обычно он растет вместе с клядонией. Его называют еще "исландским мхом". Внешне растение действительно очень похоже на мох - небольшие зеленовато-коричневые кустики неправильно шаровидной формы. Размером они обычно не больше кулака. Как будто клубок тонких стружек. Но если присмотримся к растению внимательно, заметим, что веточки его совсем не такие, как у мхов. Это тонкие пластинки, причудливо изрезанные и скрученные. Края их усажены короткими волосовидными ресничками, точно тонкой бахромой.

Цетрария - типичный пример так называемых кустистых лишайников. Она действительно похожа на миниатюрный кустик. К этой группе лишайников относят и знакомую нам клядонию, хотя она больше напоминает не куст, а деревце.

В жизни человека лишь немногие лишайники находят практическое применение. К числу их относится и цетрария. В некоторых странах в голодные годы ее кустики использовали в пищу. Их размалывали и добавляли к другим пищевым продуктам.

Однако по хозяйственной ценности первое место среди лишайников принадлежит, конечно, оленьему мху. Без него на далеком Севере, в тундре, не могли бы существовать северные олени, а без этих животных там немыслима жизнь человека.

Известное практическое значение имеет лишайник роччелла красильная, из которого добывают всем известный химический индикатор лакмус.

Пельтигера (Peltigera canina) . Внешний вид этого напочвенного лишайника очень своеобразен - широкие, иногда в половину ладони, но тонкие, как лист, пластины неправильных очертаний. Они распростерты на почве или на моховом ковре. Цвет таких листоподобных пластин варьирует от грязновато-зеленого до серо-стального. Края часто завернуты кверху, и благодаря этому заметно, что нижняя поверхность лишайника беловатая.

Если оторвать лишайник от почвы или мха, можно видеть, что он как бы укореняется: от нижней поверхности пластины отходят отростки, похожие на мелкие корешки. Это так называемые ризины, тонкие шнуры, сплетенные из множества грибных нитей. Они прикрепляют лишайник к определенному месту. Но в поглощении воды такие отростки играют ничтожную роль. Ведь лишайники, подобно мхам, используют для своей жизни воду не столько из почвы, сколько из атмосферы и при этом впитывают ее всей своей поверхностью.

Пельтигера - хороший пример так называемых листоватых лишайников. Она действительно похожа на лист, который легко оторвать от почвы. Этот лишайник довольно светолюбив. В густом темном лесу его не встретишь. Зато на полянах, у лесных дорог - он частый гость.

Обратимся теперь к эпифитным лишайникам, поселяющимся на деревьях.

Пармелия вздутая (Parmelia physodes) . В лесах средней полосы это, пожалуй, самый распространенный лишайник из числа тех, что развиваются на деревьях. Он встречается на стволах берез и сосен, на ветвях елей. Обычно лишайник сильно разрастается и образует сплошной налет на стволах в виде чешуйчатых корочек серовато-бирюзового или беловатого цвета.

Присмотримся внимательнее к этому лишайнику. Форма его очень оригинальна. Он напоминает миниатюрный коралл, но только веточки этого коралла плоские и довольно широкие (см. рисунок па вклейке), а сам кустик сплюснут. Он едва приподнимается над поверхностью коры дерева. Если оторвать такой плоский кустик от коры, видно, что нижняя поверхность его темно-коричневая, иногда почти черная. Только самые концы веточек белые.

Название этого растения - пармелия вздутая. Слово "вздутая" подчеркивает характерную особенность данного лишайника. Его пластинчатое тело как бы расщеплено на два тонких слоя, а слои несколько отходят друг от друга, образуя внутреннюю полость, заполненную воздухом. От этого растение действительно выглядит немного раздутым.

Уснея бородатая (Usnea barbata) . Возможно, вам когда-нибудь встречались в лесу своеобразные беловатые "бороды", которые свешиваются вниз с ветвей деревьев. Так выглядит лишайник, который называется уснея бородатая. На первый взгляд он действительно напоминает бороду - это пучок длинных тонких нитей.

Однако, если присмотреться к лишайнику внимательно, можно увидеть, что по своему строению он больше похож на корневую систему какого-нибудь растения: здесь выделяются более толстые нити, а от них во все стороны отрастают более тонкие. Каждая нить от основания к верхушке становится заметно тоньше. Если вы попробуете ее разорвать - обнаружите любопытную деталь. В центре проходит довольно крепкий, пружинящий стержень, наружные же слои мягкие. Поэтому, когда потянешь за нить, иногда с нее снимается "кожа", а стержень в центре остается.

Уснея наряду с ягелем и исландским мхом относится к группе кустистых лишайников. Эта группа, следовательно, очень разнородна. Она включает в себя лишайники самой различной внешности. Общим для всех них является то, что они либо поднимаются вверх, либо свешиваются вниз, но не прижаты к тому субстрату, на котором растут, и не имеют формы широких пластинок. Впрочем, провести четкую грань между лишайниками кустистыми и листоватыми очень трудно: между ними есть все переходы.

Типографский лишайник (Graphis scripta) . Это, пожалуй, один из самых оригинальных лесных лишайников. Но в противоположность многим другим он совсем не бросается в глаза. Больше того, если вы никогда не слушали о его существовании, то просто не заметите, даже когда он будет перед глазами.

Присмотритесь внимательно к темно-серым, почти черным стволам молодых лип у самой земли. Там иногда можно увидеть на коре беловатый налет, занимающий подчас довольно большую площадь. Это как раз и есть топкая пленка типографского лишайника. Она плотно приросла к коре, и оторвать ее совершенно невозможно (лишайник относится к группе накипных). Взгляните поближе на белый налет: вы увидите нечто необычное - тонкий черный рисунок, отчетливо видимый на белом фоне. Как будто кто-то нарисовал черной тушью множество тонких извилистых линий (см. рисунок на вклейке). Такой рисунок напоминает причудливые древние письмена.

Типографский лишайник можно видеть не только на стволах лип. Он поселяется и на стволах осин. Однако на других деревьях его почти не встретишь.

В мире лишайников так бывает нередко: каждый из них предпочитает селиться только на одной или немногих древесных породах. Так, желто-оранжевые лепешки лишайника под названием золотянка стенная мы обычно находим на стволах осин, а кустики "дубового мха" - на стволах дуба.

Замечательно распространение тех лишайников, которые точно накипь покрывают поверхность камней и скал. Некоторые из них развиваются, например, только па известняках и не встречаются на других горных породах. Другие предпочитают гранитные скалы, третьи - базальтовые и т. д.

При изучении степени загрязнения окружающей среды объектами важна реакция биологических объектов на поллютаны "загрязняющие вещества".

Система наблюдения, за реакцией биологических объектов на воздействие поллютанов, называется биологическим мониторингом.

Биологический мониторинг включает в себя наблюдения, оценку и прогноз изменений состояния экосистем и их элементов, вызываемых антропогенным воздействием.

Идеальная система мониторинга дает возможность количественно оценить состояние среды и её изменения. Биологическая индикация позволяет оценить степень загрязнения окружающей среды по существующим биологическим показателям.

Поскольку вариабельность органической жизни чрезвычайно велика, особенно важно для мониторинга выбирать такие организмы, которые являются наилучшими индикаторами изменений среды.

Лишайники играют существенную роль в сложении растительного покрова земли. Как комплексные организмы, они обладают высокой экологической пластичностью, позволяющей переносить им крайне неблагоприятные условия среды. И, в то же время, лишайники оказались наиболее чуткими компонентами экосистем, реагирующими на загрязнение атмосферы и нарушение экологического равновесия в природе. Это позволяет им быть прекрасными индикаторами состояния окружающей среды.

Лишайники представляют собой весьма своеобразную группу споровых растений, состоящих из двух компонентов - гриба и одноклеточной, реже нитчатой водоросли, которые живут совместно, как целостный организм. При этом функция основного размножения и питания за счет субстрата принадлежит грибу, а функция фотосинтеза - водоросли. Лишайники чутко реагируют на характер и состав субстрата, на котором они растут, на микроклиматические условия и состав воздуха, в силу чрезвычайного "долголетия" лишайников их можно использовать для датировки возраста различных предметов на основе измерения их слоевищ - в диапазоне от нескольких десятилетий до нескольких тысячелетий.

Объектом глобального мониторинга избраны лишайники потому, что они распространены по всему Земному шару и поскольку их реакция на внешние воздействие очень сильна, а собственная изменчивость незначительна и чрезвычайно замедлена по сравнению с другими организмами.

Из всех экологических групп лишайников наибольшей чувствительностью обладают эпифитные лишайники (или эпифиты), т. е. лишайники, растущие на коре деревьев. Изучение этих видов, в крупнейших городах мира, выявило ряд общих закономерностей: чем больше индустриализирован город, чем более загрязнен, тем меньше встречается в его границах видов лишайников, тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев, тем ниже «жизненность» лишайников.

Лишайники являются интегральным индикатором состояния среды и косвенно отражают общую «благоприятность» комплекса абиотических факторов среды на биотические.

Кроме того, большинство химических соединений, негативно влияющих на флору лишайников, входят в состав основных химических элементов и соединений, содержащихся в выбросах большинства промышленных производств, что позволяет использовать лишайники именно в качестве индикаторов антропогенной нагрузки.

Все это предопределило использование лишайников и лихеноиндикации в системе глобального мониторинга состояния окружающей среды.

Цель нашей работы заключалась в том, что используя метод лихеноиндикации, изучить состояние приземного воздуха в районе школы (ст. Седанка).

Для осуществления этой цели необходимо было осуществить следующие задачи:

Изучить видовой состав эпифитных лишайников, их процентного покрытия, и жизненного состояния.

ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Приморский край занимает юго-восточную окраину нашей страны. Он расположен в самой южной части Дальнего Востока на берегу Японского моря. Территория края - 165. 9 тыс. км2, что составляет около одного процента (0. 97%) площади нашей страны.

Рельеф Приморского края имеет сложный характер поверхности. Формы рельефа - горные хребты, вулканические плато, широкие и узкие долины рек и плоские равнины - различны по происхождению и истории развития. Характерная черта облика поверхности края - преобладание горного рельефа, представлена горной грядой Сихотэ-Алинь.

Климат Приморского края умеренный муссонный влажный отличается многими особенностями. На его формирование оказывают влияние географическое положение, солнечная радиация, движение воздушных масс (циркуляция). Приморский край расположен в области влияния восточно-азиатских муссонов. Климат сухой и холодный зимой, довольно сухой весной и умеренно теплый летом. Муссонный характер климата проявляется в резко противоположной направленности ветров зимой и летом. Центральный хребет Сихотэ-Алиня делит территорию на прибрежный район, занимающий восточные склоны.

Приморский край расположен на Юге умеренного пояса Северного полушария и значительно вытянут в меридианном направлении. От географического положения зависит величина и распределение солнечной радиации по территории, и, следовательно, степень нагревания земной поверхности, продолжительность дня и ночи, циркуляция воздушных масс. Южное положение территории края определяет продолжительность дня летом - 16 часов; зимой этот показатель не превышает 8 часов. Такая продолжительность дня определяет значительное поступление солнечной радиации в зимнее время по сравнению с северными районами нашей страны. По количеству солнечного тепла Приморье занимает одно из первых мест.

В первую половину лета, из-за того, что вынос воздушных масс идет с Желтого, Японского и Охотского морей, летний муссон несет с собой мелкие моросящие дожди. Поэтому во Владивостоке в конце весны и первой половине лета (май - июнь) часто бывает пасмурная дождевая погода, но уже в расположенном в 100 км, к северу Уссурийска, дождливых дней намного меньше чем ясных.

На территории Владивостока и прилегающим к нему районам преобладают темнохвойно-широколиственные леса. Кедрово-широколиственные и широколиственные леса, представляют собой в настоящее время несколько обеднённые типы тех лесов, которые покрывали в доледниковое время равнины. К характерным представителям этого древнего комплекса относятся: кедр корейский, тис остроконечный, осина, орех Манжурский, клен и другие.

Широколиственные леса занимают сравнительно небольшую площадь. Это -дубовые и липовые леса. Дубняки являются одним из наиболее распространенных типов растительности, особенно в обжитой части края.

ЛИШАЙНИКИ И ИХ РОЛЬ, КАК ИНДИКАТОРОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Лишайники - одна из интереснейших и мало изученных групп растений, широко распространенная во всех растительных и климатических зонах земли. Они встречаются в самых различных экологических условиях и играют огромную роль в функциональной системе природы. Лишайники участвуют в сложении многих фитоценозов, особенно на первых стадиях заселения субстрата. Развиваясь на почве, стволах деревьев, камнях и скалах, лишайники составляют в биогеоценозах определенные растительные группы - синузии, которые являются компонентами биогеоценозов и играют определенную роль в их жизни, динамике и круговороте ее веществ.

Используя энергию солнечных лучей, поглощая воду и минеральные соли для построения своего тела, лишайники образуют определенную фитомассу /Шапиро, 1991/.

Наряду с накоплением фитомассы в биогеоценозах идет и обратный процесс -отмирание лишайников. Вследствие старения и механического повреждения некоторые слоевища лишайников опадают на поверхность почвы.

Лишайники обладают удивительной устойчивостью к влиянию внешних факторов. Они способны расти в самых разнообразных условиях освещенности и влажности, легко переносят длительные периоды засухи, резкие колебания температур, большие дозы ультрафиолетовой радиации. И только воздушные антропогенные факторы оказались губительными для лишайников. Изменяя природные ланшафты, вырубая леса и возделывая землю под пашни, человек способствовал сильному обеднению лишайниковой растительности. Особенно губительными для многих лишайников оказалось загрязнение атмосферы, создание крупных индустриальных центров, от которых воздух насыщается дымом, гарью и копотью.

Лишайники по-разному реагируют на загрязнение воздуха. Некоторые из них не выносят даже малейшего загрязнения /неустойчивые виды/ и погибают; другие, наоборот, живут только в городах и прочих населенных пунктах, хорошо приспособились к соответствующим антропогенным условиям /Nylander, 1866; Seraander, 1972/. Это свойство лишайников позволяет использовать их для общей оценки степени загрязнения окружающей среды, особенно атмосферного воздуха.

Использование лишайников, как индикаторов загрязнения атмосферного воздуха, привлекает ученых всего мира уже почти пятьдесят лет. Еще в 1866 году известный лихенолог В. Нюландер заметил, что в Люксембургском саду Парижа вследствии появления дыма и газов исчезают некоторые виды лишайников. Этим наблюдениям не придавали особого внимания, пока развитие промышленности не стало катастрофически сказываться на состоянии лишайников в индустриальных районах.

Благодаря физиологическим особенностям лишайников: продолжительного периода вегетации, крайне медленного процесса метаболизма, отсутствия средств защиты от загрязнения, способности к аккумуляции различных химических элементов, их успешно применяют для лихеноиндикационного картографирования загрязненного воздуха, как за рубежом, так и в нашей стране. Способ картографирования с помощью лишайников имеет ряд преимуществ: быстрота, простота и легкость проведения исследования / Нифонтова, 1981; Мартин, 1982; Скирина, 1984/.

Для эпифитных лишайников большое значение имеет структура коры, ее расчлененность, жесткость, частота отслаивания и другие особенности. Эпифитная лишайниковая растительность различных древесных пород, как правило, различается по составу. Например, на стволах сосен обычна синузия, образованная гипогимнией и псевдовернией. На дубах, липах и других лиственных породах эти лишайники обычно не встречаются, зато здесь обитают виды листоватой пармелии и кустистые рамалины и эвернии. Для стволов осины характерны группировки, образованные видами фисции, ксантории, калоплаки и др.

Видовой состав лишайниковых группировок зависит не только от вида дерева, но и от его возраста. В данном случае особенно сильно проявляется влияние физических свойств коры /Мартин, Нильсон, 1982/. Так, на деревьях, кора которых с возрастом изменяет свои физические качества, хорошо прослеживаются сукциссионные стадии. Когда кора делается трещиноватой и шероховатой, изменяются микроусловия: в трещинах задерживаются частички пыли, атмосферная влага и место обитания становятся пригодными для листоватых лишайников, которые и поселяются на стволах, а под их слоевищами постепенно погибают накипные. Так, на дубе монгольском, на пихте белокорой наблюдается смена синузий накипных лишайников ряда Lecanora на пармелия и рамалина листоватыми.

Таким образом, эпифитные лишайники являются хорошими индикаторами условий среды. Они отражают состояние приземного воздуха как в естественных, так и в антропогенных условиях.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Основой для написания данной работы послужили материалы (образцы), собранные автором за время исследования 2006-2007 г. г. Исследования проводились на полуострове Муравьева-Амуркого (в районе ст. Седанка). Сбор материала проводился на отдельной пробной площадке размер 20 м х 20 м (район ст. Седанка; СШ № 16), с учетом физико-географических условий. При организации мониторинга метода пассивной лихеноиндикации придерживались следующих правил:

1) структура и состав фитоценозов на пробных площадках был сходным.

2) модельные деревья, измеряемые на нескольких удаленных друг от друга площадках, были одной породы (осина) и no-возможности одного возраста (для этого измеряли окружность и высоту дерева).

3) биотические и абиотические условия среды были одинаковыми (состав и структура фитоциноза, форма рельефа, увлажнение, освещенность и т. д.).

Для измерения собственно численности лишайников на деревьях использовали

Методику оценки «проективного покрытия», т. е. процентного соотношения площадей, покрытых лишайниками, и площадей свободных от лишайников.

На пробной площадке проводились описание лишайников по стандартным методикам (Шапиро, 1991; А. В. Пчелкин, 1997).

Основным техническим способом подсчета проективного покрытия лишайников, пользовались с помощью прозрачной пленки палетки (Шапиро, 1991). Палетка представляет собой прямоугольной формы, разделенной на квадраты размером 1x1 см.

Перед началом измерений изготавливали специальные таблицы, в которые вносили основные сведения о месте проведения измерений и собственно результаты подсчетов.

Разработанный подсчет лишайников производили по методике А. В. Пчелкина (1997). В начале, считали число квадратов сеточки, в которых лишайники занимают на глаз больше половины площади квадрата (а), условно приписывая им покрытие, равное 100%. Затем подсчитывают число квадратов, в которых лишайники занимают менее половины площади квадрата (б), условно приписывая им покрытие, равное 50%. Данные записывали в таблицу.

С каждого дерева лишайники собирались отдельно и каждый образец упаковывался в отдельный пакет на котором указывалось:

* № пробной площади

* № дерева

* № лишайника

Все образцы с данного дерева складывались в один большой конверт. А каждый вид лишайника упаковывался в отдельный маленький пакетик.

После этого определялись виды лишайников. Определение проведено в Тихоокеанском институте географии к. б. н. Скириной И. Ф.

На пробной площадке проводилось описание лишайников по стандартным методикам. При этом учитывалась степень покрытия каждого субстрата, общее покрытие всеми видами, их жизненное состояние. Жизненное состояние лишайников оценивалось по 5-бальной шкале (за основу взята шкала, разработанная Скириной И. Ф. , 1998): 1 балл - полностью поврежденное слоевище (коровой слой разрушен на 100%, или от слоевищ остались черные плагиотропные пластинки); 2 - сильное повреждение (повреждено 50% слоевища), разрушен верхний коровой слой, изменен цвет, слоевище вымирающее; 3 - незначительное повреждение (разрушено менее 50% слоевища), слоевище живое; 4 - лишайник угнетен - слоевище деформировано, имеет небольшие размеры?размер слоевища ниже средних); 5 баллов - повреждений нет, слоевище здоровое.

На основе данных по видимому составу лишайников, их жизненному состоянию и покрытию субстрата были составлены карты-схемы состояния приземного воздуха для исследованной территории.

В результате исследований были составлены карто-схемы состояния приземного воздуха данной территории.

Для определения влияния антропогенных факторов на окружающую территорию была взята площадка около территории школы в 80 метров от пролегающей трассы и близлежащего винзавода. На основе данных по видимому составу, лишайников и их группировок, жизненному состоянию, отражающих распространение основных загрязнителей, составлены карты-схемы состояния приземного воздуха указанной территории. На картах выделены 4 зоны:

1. - зона максимального воздействия. В этой зоне лишайники отсутствуют;

2. - зона повышенного загрязнения;

3. - зона среднего загрязнения;

4. - зона незначительного загрязнения.

Каждая из трех зон характеризуется определенным видовым составом, процентным покрытием субстрата и жизненным состоянием лишайников.

Первая зона расположена вдоль основных автомагистралей города, в районе крупных промышленных предприятий. Данные по содержанию поллютантов в приземном воздухе Владивостока характеризует первую и частью вторую Лихеноиндикационные зоны.

Вторая зона охватывает большую часть территории г. Владивостока. Она характеризуется, еще достаточно, высокой техногенной нагрузкой. В данной зоне отмечено 7 видов лишайников с общим покрытием 10% и жизненным состоянием 1-2 балла. Это листовые и накипные виды. Они относятся к нитрофильным лишайникам, массовое распространение которых как в г. Владивостоке, так и в других европейских городах, связано с эвтрофикацией субстрата в результате повышения содержания соединений азота в воздухе и пылевого загрязнения. Для городских лишайников характерны как морфологические изменения, так и смена субстратов по сравнению с чистыми ненарушенными экосистемами.

К третьей зоне, с видовым составом 15 видов и покрытием субстрата до 40%, жизненным состоянием в 3-4 балла, относится, в основном, территория в северо-восточной части полуострова с естественной растительностью, а также городские парки, скверы, кладбища. На границе с четвертой зоной появляется кустистый лишайник Ramalma roesleri. Все лишайники более равномерно распределены по субстрату. На их распространение и развитие в этой зоне оказывают влияние источники загрязнения первых двух зон, а также задымление от печного отопления, костров и небольших палов. Здесь отмечены виды характерные для естественных ландшафтов, не переносящие сильного загрязнения воздуха. Значительно снижается покрытие субстратов нитрофильными видами.

Четвертая зона, характеризуется относительно богатым видовым составом -100 видов и общим покрытием субстрата - 70%, жизненным состоянием в 4-5 баллов, расположена в северной части полуострова и охватывает почти весь горнолесной массив. Локальные источники загрязнения в четвертой зоне отсутствуют, однако ощущается влияние источников, расположенных в предыдущих зонах, и особенно влияние городской свалки. Здесь произрастают эпифитные лишайники встречающиеся во второй и третьей зонах, а также виды, неустойчивых к смешанному загрязнению воздуха.

Для изучения состояния приземного воздуха, в течении одного года на территории (район ст. Седанка), были проведены исследования, охватывающие, в основном, центральную часть (парк около СШ № 16), как наиболее загрязненную. Используя полученные данные район исследования можно отнести ко второй зоне загрязнения.

«Степень загрязненности» территории определяется на основе тщательного изучения видового состава лишайников. Используя данные о наличии или отсутствии тех или иных видов на изучаемой территории, можно определить - к какой условной категории относится изученная зона. После всех исследований загрязнения, территорию около школы и прилегающие к ней окрестности, можно отнести во второй зоне загрязнения.

С увеличением загрязнения наблюдается деградация лишайников, проявляющейся в обеднении видового состава (с 8 видов), уменьшении покрытия субстрата (с 10% до 1%), снижении жизненного состояния.

Лишайники, произрастающие, в основном нитрофилъные, что говорит о возросшей доли окислов азота в атмосферном воздухе. Здесь огромное влияние, на загрязнение, оказывает транспорт, печное отопление и т. п.

Встречаются, например, такие виды лишайников:

1. Ph. rabropulchra - расселяются только в антропогенных условиях;

2. Candelaria concolor - в чистом виде не встречается;

4. Physconia detersa

Все это подтверждает, что территория обследования относится ко второй зоне загрязнения.

Но общее процентное покрытие (площадь 20x20 см2), от 12% до 46%, говорит о том, что загрязняющие вещества являются удобрением для лишайников.

1. Установлено, что лихенофлора, изученного района, насчитывает 8 видов лишайников.

2. Выяснено, что 6 видов относится к нитрофильным лишайникам.

2. Исследованная территория относится ко второй зоне состояния приземного воздуха, на которой основными загрязняющими газообразными веществами являются окислы азота.

Лишайники широко распространены по земному шару, но в связи с медленным ростом, слабой способности к конкуренции, и возможностью заселять субстраты мало приходные для других организмов, они встречаются в весьма специфичных экотопах.

Экологические группы лишайников, как правило, выделяют по особенностям субстрата.

Эпилитные лишайники поселяются на камнях и скалах. В основном накипные, например, космополит ризокарпон географический (Rhizocarpon geographicum ), встречается на скалах от Арктики до тропиков. Принимают участие в биологическом выветривании горных пород.

Эпигейные лишайники– напочвенные лишайники и лишайники замшелых субстратов. Виды этой группы должны выдерживать сильную конкуренцию со стороны быстрорастущих высших растений, особенно травянистых. Поэтому они редко встречаются на плодородных почвах и достигают максимума развития в местах, непригодных для произрастания высших растений в связи с незначительной питательностью субстрата или неблагоприятными климатическими условиями, например, на песчаных почвах, торфяниках, в тундре. Представители: олений мох – лишайники родов Cladonia и Cladina, пельтигера собачья – Peltigera canina.

Эпифитные лишайники поселяются на ветвях и стволах деревьях и кустарниках. Расселение лишайников связано с освещением, структурой и кислотностью коры. На осине часто встречаются золотнянка стенная (Xanthoria parietina ), эверния сливовая (Evernia prunastri ), пармелия бороздчатая (Parmelia sulcata ), на хвойных – уснея длиннейшая (Usnea longissima ). Лишайники ухудшают доступ воздуха к коре, способствуют накоплению влаги, создают биотоп для насекомых и грибов, т.е. способствуют ослаблению дерева.

Эпиксильные лишайники поселяются на обнажённой или обработанной древесине. Обычно эта группа близка к флоре лишайников, которые растут на коре деревьев, почве, иногда на скалах

Водные лишайники постоянно или большую часть года проводят под водой. Настоящие подводные лишайники обычно селятся в прозрачной чистой воде и обитают на глубине в несколько метров, так дерматокарпон речной (Dermatocarpon weberi ) покрывает камни ручьев и озер Карелии.

Лишайники дали начало одному из современных направлений экологии – лихеноиндикации , т.е. использование лишайников в качестве биоиндикаторов состояния окружающей среды.

Причины использования лишайников в биоиндикации следующие:

1. Некоторые виды лишайников тонко реагируют на изменение химического состава окружающей среды исчезая из состава лихенофлоры.

2. Способны накапливать отдельные химические элементы U, S, Fe, Al, Cu, Zn и их соединения.

3. Долгоживущие, что позволяет вести мониторинговые исследования.

4. При высыхании таллома концентрация токсических веществ увеличивается до летального уровня.

Для индикации химического состава атмосферы и степени загрязнения ландшафтов в качестве биоиндикаторов наиболее часто используют эпифитные (растущие на деревьях) и напочвенные кустистые лишайники из родов Usnea, Cetraria, Alectoria, способные чутко реагировать на колебания химического состава атмосферного воздуха. Есть устойчивые к загрязнению лишайники, например Hypogimnia phsodes , Xanthoria parietina.

Изучение лишайников в крупных городах выявило ряд общих закономерностей: чем более загрязнен воздух, тем меньше встречается видов и меньшую площадь на стволах деревьев они покрывают. Состав лишайников в различных частях города (в центре, в индустриальных районах, в парках, на окраинах), как правило, бывает настолько различным, что в городах выделяют так называемые зоны лишайников. Впервые такую работу выполнил шведский ученый Р. Сернандер (1926). Он выделил в Стокгольме «лишайниковую пустыню» (центр города и фабричные районы с сильно загрязненным воздухом – лишайники здесь почти отсутствуют); зону «соревнования» (части города со средней загрязненностью воздуха – флора лишайников здесь бедна, виды с пониженной жизненностью) и «нормальную зону» (периферийные части города, где встречаются многие виды лишайников).

По мере приближения к источнику загрязнения слоевища лишайников становятся толстыми, компактными и почти совсем утрачивают плодовые тела, обильно покрываются соредиями. Дальнейшее загрязнение воздуха приводит к тому, что лопасти лишайников окрашиваются в беловатый, коричневый или фиолетовый цвет, их талломы сморщиваются, и лишайники погибают.

Значение лишайников

Являясь симбиотрофным компонентом биогеоценозов лишайники одновременно осуществляют фотосинтез, синтезируя и накапливая органические вещества, и в то же время разлагают минеральные соединения, что позволяет им первыми колонизировать субстраты, делая их пригодными для дальнейшего заселения высшими растениями. Таким образом, они участвуют в самом начале почвообразовательного процесса. Это основная и важнейшая функция лишайников в природе.

Практическое использование:

1. В высокогорных и высокоширотных экосистемах они являются одними из эдификаторных организмов и имеют большое значение для экономики этих районов. Устойчивое развитие оленеводства – базовая отрасль экономики многих народов Севера – невозможно без лишайниковых пастбищ.

2. Лихеноиндикация предполагает использование лишайников в качестве реагентов на загрязнение окружающей среды тяжёлыми металлами и газообразными веществами, особенно SO 2 , NO 2 , SO 3 .

3. В парфюмерной промышленности. Из эвернии сливовой Evernia prunastri получают концентрированный спиртовой экстракт, который используется в качестве ароматического компонента для некоторых духов, а также для придания духам стойкости. Этот же лишайник использовали в Древ­нем Египте для ароматизации хлеба.

4. Сырьё для получения красителей. Roccella tinctoria использовалась для приготовления синей краски, которая при добавке уксусной кислоты дает пурпурные, красные и жёлтые тона. До сих пор традиционные шотландские твиды окрашиваются только красителями, добытыми из лишайников.

5. Перспективно использование лишайников в медицинских целях. Первые сведения об использовании лишайников в медицине относятся к глубокой древности. Для этих целей их употребляли ещё в Древнем Египте 2000 лет назад. У водных экстрактов многих видов лишайников была обнаружена значительная антибактериальная активность. В 1950-е гг. из лишайников были получены препараты паралицин, применявшийся при лечении открытой формы туберкулёза лёгких; уснимицин, использовавшийся при лечении туберкулёза и некоторых кожных заболеваний; препарат "Бинан" (натриевая соль усниновой кислоты) – эффективное наружное антимикробное средство для лечения ран, нашедшее применение в хирургической практике при лечении ожогов. Исходным сырьём для приготовления препарата служат лишайники родов кладония, уснея, алектория, эверния, пармелия. Исследования в этом направлении проводятся во многих странах мира.

6. Для датирования поверхностей рельефа в лихенометрии используют наиболее долгоживущие эпилитные лишайники. В арктоальпийских ландшафтах используются в основном лишайники из рода Rhizocarpon, продолжительность жизни отдельных слоевищ которого может достигать нескольких тысяч лет.

Лекция 12. Значение грибов в природе и жизни человека

1. Вред, приносимый грибами

2. Полезные свойства грибов

1. Вред, приносимый грибами

Болезни растений. В не нарушенных человеком фитоценозах вред травянистым и древесным растениям, приносимый грибами, невелик, более того, они выполняют важные функции регуляторов численности компонентов фитоценозов. Иная картина наблюдается в посевах сельскохозяйственных культур (агроценозах) и лесных массивах, подвергнутых антропогенному воздействию. Такие растительные сообщества часто подвержены массовым заболеваниям (эпифитотиям), которые, если не проводить специальных защитных мероприятий (посев и посадка устойчивых сортов, обработка семян и вегетирующих растений химическими веществами - фунгицидами и др.), могут вызвать гибель всей популяции.

4. Высокая рекреационная нагрузка на лесные массивы (вытаптывание и уплотнение почвы, приводящее к снижение аэрации корней), наличие вред­ных веществ в воздухе и почве снижают природные меха­низмы устойчивости к болезням.

Массовые болезни растений приводили к голоду и гибели населения в ме­стах, где выращивалась одна пищевая культура. Так, в 40-х гг. XIX в. от неурожая картофеля, вызванного фитофторозом, погибло и эмигрировало за океан большинство населения Ирландии, а через сто лет подобное бедствие (гибель 2 млн жителей) случилось в Бенгалии вследствие гибели риса от гельминто-спориозного ожога листьев. Грибные болезни растений, в частности ржавчина, сыграли решающую роль в перемещении центра выращивания кофе из Юго-Восточной Азии (Индии, Цейлона) в Южную Америку. На западном побережье Северной Америки рак каштанов, вызванный сумчатым грибом Cryphonectria parasitica, привел к изменению ландшафтов: каштановые леса сменились кустарниковыми зарослями.

Болезни животных и человека. Долгое время важнейшими грибными болезнями домашних животных и человека были дерматомикозы, поражающие кожу, ногти и волосы. От них очень страдал скот, часто поражались комнатные животные, от которых болезни переходили и на людей (некоторые грибы способны поражать человека и без предварительного заражения животных). В последние годы благодаря применению противогрибных сывороток, разработанных известным микологом А. X. Саркисовым, удалось снизить урон от дерматомикозов в животноводстве, а современные химические средства борьбы с грибными болезнями (фунгициды) позволяют успешно бороться и с поверхностными микозами человека.

Повреждение промышленных материалов и изделий. Обладая обширным набором ферментов, грибы могут развиваться на разнообразных субстратах и при благоприятных условиях (температура, влажность) вызывать быстрое их разрушение. На первом месте среди таких грибов стоят ксилотрофы, разрушающие древесину. Выше было сказано, что эти грибы играют важную экологическую роль, разрушая мертвые части деревьев и освобождая связанный в них углерод. Однако они являются бичом для деревянных строений. Особенно опасна группа кортициевых базидиомицетов (с лепешкообразными плодовыми телами), которые чрезвычайно агрессивны и очень быстро превращают деревянные изделия в труху. Для их развития необходима высокая влажность воздуха, поэтому они сильно поражают деревянные полы в деревенских домах с плохо проветриваемыми подвалами, бани, сваи мостов на границе вода – воздух и другие строения. Для защиты деревянных шпал на железных дорогах проводится дорогостоящая пропитка защитными химическими веществами.

Грибы освоили и другие материалы, такие, как кожа и ее заменители, стекло, бумага, даже углеводородное топливо. Ежегодно во всем мире затра­чиваются огромные средства для борьбы с грибами, создают специальные режимы хранения в библиотеках, архивах, чтобы препятствовать их разви­тию. Невосполнимые потери приносят повреждения грибами раритетов (на­пример, старинных манускриптов) и произведений искусства (картин, фре­сок, исторических зданий). Специальные лаборатории, в которых изучают грибы, вызывающие биокоррозию, и разрабатывают методы защиты от них, созданы на заводах, в научно-исследовательских институтах, крупных биб­лиотеках.

2. Полезные свойства грибов

Грибы – продуценты биологически активных веществ. Вследствие разнообразия первичных и вторичных метаболитов, высокой активности ферментов, грибы в последние годы стали важнейшими объектами биотехнологии.

Многие грибы являются продуцентами различных лекарственных веществ.

1. Антимикробные препараты – антибиотики. Первый антибиотик, выделенный английским микробиологом А. Флеммингом, был продукт гриба Penicillium rubrum – пенициллин. Этот антибиотик совершил революцию в фармакологии, так как позволил лечить ранее летальные болезни, такие, как гангрена, сепсис, перитонит.

2. Иммуномодуляторы. Некоторые из них (иммуносупрессоры) подавляют иммунную систему млекопитающих, поэтому широко используются при пересадке чужеродных органов, которые иммунная система организма без обработки подобными веществами отторгает. Таков циклоспорин, получаемый из грибов рода Tolypocladium. Другие, например полисахариды многих базидиомицетов (иммуноактиваторы), наоборот, стимулируют интенсивность иммунного ответа на микробную инфекцию.

3. Противосклеротинеские препараты (ловастатин и другие продукты многих грибов), ингибирующие биосинтез холестерина и тем самым препятствующие отложению холестериновых бляшек на кровяных сосудах.

4. Противораковые вещества – полисахариды в плодовых телах некоторых трутовых и агариковых грибов (главным образом ксилотрофов).

5. Соединения, ингибирующие активные радикальные процессы в клетках, в том числе облученных, – каротиноиды, ликопины, фенолы и другие, продуцируются многими грибами в очень высоких концентрациях.

6. Гормональные вещества. Алкалоиды некоторых грибов, например спорыньи, издавна используют для получения гормональных препаратов.

7. Хитин – полифункциональное лекарственное вещество. Он обладает гораздо более высокими адсорбционными свойствами, чем активированный уголь, высокой рано- и ожогозаживляющей способностью.

Все эти и другие препараты получают из разных видов грибов промышленными методами.

Многие грибы используют для получения активных ферментов, разрушающих биополимеры. Так, древоразрушающие базидиомиты – источники активных целлюлаз и пероксидаз, обладающих способностью разлагать целлюлозу и лигнин. Их использование очень важно для целлюлозно-бумажной промышленности, поскольку позволяет заменить выделение и деградацию этих веществ химическими методами и избавиться от ядовитых отходов производства, загрязняющих окружающую среду (целлюлозная промышленность остается одним из самых грязных производств). Генноинженерными методами гены, контролирующие эти ферменты, переносят из базидиальных грибов в более быстро растущие и технологически более удобные микромицеты (дрожжи и другие). Пектиназы (деградируют пектин), протеазы (разрушают белки), липазы (разрушают липиды) грибов широко используются в пишевой и легкой промышленности для осветления овощных и фруктовых соков, как добавки к моющим средствам и др.

Из грибов традиционно получают органические кислоты - лимонную, итаконовую и др.

Пищевые и кормовые грибы. Среди этих грибов наиболее важны представители двух групп.

1. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Их способность перерабатывать в процессе брожения сахара в спирт и углекислый газ издавна используют в производстве многих пищевых продуктов, прежде всего хлеба, вина и пива, а также в спиртовом производстве. Благодаря быстрому размножению (клетки почкуются каждые 60-100 мин) и накоплению биомассы многие виды дрожжей выращивают для получения богатых питательными веществами кормов (белково-витаминный концентрат - БВК).

2. Плодовые тела сумчатых и базидиальныхмакромицетов – наиболее любимый населением России природный продукт, который используют в свежем, сушеном и консервированном видах. Однако использование этих грибов в пищу не безопасно и может привести к тяжелым отравлениям, часто с летальным исходом. Во-первых, многие виды грибов содержат токсины, причем недостаточно знающий собиратель может спутать ядовитые грибы с внешне похожими на них съедобными. Во-вторых, в отличие от высших растений, адсорбирующих почвенные растворы корневой системой, грибы всасывают питательные вещества всем вегетативным телом (мицелием), поэтому они активно накапливают в мицелии и плодовых телах находящиеся в окружающей среде токсические продукты (радионуклиды, тяжелые металлы, пестициды, промышленные выбросы).

В связи с этим употребление в пищу вполне съедобных грибов, которые собраны в местах, экологически неблагоприятных, может привести к тяже­лым отравлениям. Во многих промышленно развитых странах дикорастущие грибы вообще не собирают в отличие от России, где сборщикам грибов необ ходимо соблюдать некоторые простые правила, позволяющие снизить риск от их употребления. Основные из них:

1) не следует собирать неизвестные грибы, как бы аппетитно они ни выглядели; 2) не собирать грибы в экологически неблагоприятных местах – в городах, вдоль оживленных автомобильных дорог, около свалок, промыш­ленных объектов и т.п.; 3) ксилотрофные (растущие на мертвой древесине) грибы экологически чище грибов, растущих в почве; 4) нельзя собирать ста­рые, «червивые» и особенно заплесневевшие грибы, ибо в них могут разви­ваться токсигенные бактерии и грибы; 5) собирать грибы предпочтительно в корзинки, а не в полиэтиленовые пакеты, в которых плодовые тела быстро задыхаются и загнивают; 6) собранные грибы необходимо сразу почистить, вымыть и переработать.

Гораздо безопаснее использовать в пищу съедобные грибы, выращенные в искусственных условиях. Широко культивируется гумусовый сапротроф шампиньон двуспоровый, который разводят более чем в 70 странах. Его культивирование включает несколько этапов: стерильное выращивание грибницы, внесение ее в специально приготовленные компосты, где грибница разрастается, охватывая весь объем субстрата, и покрытие компоста нестерильной почвой (плодоношение индуцируют почвенные микроорганизмы), в которой при определенных температуре и влажности развиваются плодовые тела. Современные технологии позволяют получать с 1 м 2 почти 30 кг грибов при пяти урожаях в год, что значительно превышает выход продукции растениеводства и животноводства. Кроме шампиньона широко выращивают грибы-ксилотрофы, развивающиеся в природе на мертвой древесине: летний и зимний опенок, вешенка, японский гриб сиитаке и др. Их можно культивировать на отходах деревообрабатывающей (обрубки, опилки лиственных пород), легкой и пищевой промышленности (хлопковые очесы, подсолнечная лузга и др.) и сельского хозяйства (солома). Это удешевляет производство грибов и попутно решает важную народнохозяйственную задачу – утилизацию промышленных, сельскохозяйственных и коммунальных отходов. После снятия урожая грибов эти отходы обогащены мицелиальным белком, в них частично или полностью разрушены трудно усвояемые или токсичные биополимеры (целлюлоза, лигнин), поэтому они могут быть использованы как добавки в корм скоту или для удобрений. Тем самым создается замкнутый цикл безотходного производства - идеал промышленной экологии. Большое достоинство грибов-ксилотрофов - их лекарственные свойства.

Использование грибов в агрокультуре. Важный прием, широко применяемый в современных сельскохозяйственных и лесотехнических технологиях, – микоризация растения, т.е. заражение культурами микоризных грибов. Этот прием повышает приживаемость, урожайность и устойчивость растений.

Вопросы и задания для самоконтроля