Особливості будови і життєдіяльності лишайників

Зміст Вступ Розділ 1. Лишайники: загальна характеристика та значення 1.1 Загальна характеристика, біологія лишайників 1.2 Розмноження лишайників 1.3 Екологічне значення лишайників 1.4 Опис та характеристика цетрарії ісландська Розділ 2. Вивчення лишайників в шкільному курсі біології 2.1 Урок на тему: «Лишайники» 2.2 Урок на тему: «Особливості будови і життєдіяльності лишайників. Значення грибів і лишайників у природі і житті людини» 2.3 Спостереження за лишайниками Висновки Список літератури
Вступ

Лишайники – це особливі організми, в тілі яких об’єднані водорості і гриби в нові комплекси симбіотичних організмів з новими морфологічними, фізіологічними та екологічними властивостями.

Відомо понад 20 000 видів лишайників.

Лишайники – індикатори стану навколишнього середовища. Вони дуже чутливі до забруднення повітря. Найбільш стійкі – накипні, а кущисті та листуваті не витримують найменшого забруднення, тому вони не ростуть біля доріг. Особливо шкідливі для лишайників SO2, CO, NO, сполуки фтору. Лишайники нагромаджують радіоактивні елементи – уран, радій, торій.

У ліхеноіндикаційних дослідженнях як субстрат використовуються різні дерева. Для оцінки забруднення атмосфери міста, районного центра, селища вибирається вид дерева, що найбільш розповсюджений на досліджуваній території. Наприклад, як субстрат може бути використана липа дрібнолиста. Місто або селище поділяють на квадрати, у кожнім з яких підраховується загальне число досліджуваних дерев і дерев, покритих лишайником. Для оцінки забруднення атмосфери конкретної магістралі, вулиці або парення описують лишайники, що ростуть на деревах по обидва боки вулиці або алеї парку на кожнім третім, п'ятому або десятому дереві.

Мета роботи полягає в тому, щоб проаналізувати місце та значення лишайників в шкільному курсі біології.

Завданнями роботи є:

1)   дати загальну характеристику лишайників та їх значення;

2)   навести розробки прикладів уроків з теми «Лишайники».

Розділ 1. Лишайники: загальна характеристика та значення 1.1 Загальна характеристика, біологія лишайників

Лишайники - це комплексні симбіотичні організми. Вони складаються з двох компонентів — водорості і гриба. Водорість продукує необхідні для життя організму вуглеводи, які накопичуються у тало-мі у вигляді лихеніну, а гіфи гриба поглинають і затримують у собі воду, також необхідну для життя. Талом лишайників утворений переплетеними гіфами гриба, між якими розташовані зелені або синьозелені водорості. Розрізняють два види талома: гомеомерний — більш давній і структурно-примітивніший, коли клітини водорості розташовані без будь-якого порядку або ж більш-менш рівномірно по всій товщі талома (рис. 1.1 г); гетеромерний — коли водорості скупчені в одному шарі, який називають гонідіальним (рис. 1.1 б). Ще А. С. Фамінцин і О. В. Баранецький (1867 р.) довели, що виділені з лишайника водорості нічим не відрізняються від вільноживучих. З іншого боку, у лишайників проявляються біологічні особливості, нехарактерні для їхніх компонентів поза симбіозом. Це виявляється, наприклад, у здатності лишайників оселятися у таких місцях, де не можуть жити окремо ні водорості, ні гриби. Лишайники оселяються навіть на склі і металах. Різноманітні форми їх можна спостерігати на скелях, поверхні ґрунту, корі стовбурів дерев. Особливо великі території вони займають у тундрі. Талом лишайника міститься не у самому субстраті, а на його поверхні. Лишайники здатні витримувати тривале зневоднення, під час якого їхня життєдіяльність, уповільнюється.

Наростає талом дуже повільно. Він забарвлений у сіруватий, бурий, зелений, оранжевий, яскраво-жовтий або майже чорний кольори. Забарвлення залежить від специфічних пігментів, солей заліза, складу і концентрації різноманітних кислот, кількість яких у лишайників сягає 230.

Рис. 1.1 Лишайники:

А — в — листуватий лишайник пармелія (а — загальний вигляд талона з апотеціями, б — поперечний розріз гетеромерного талома, в — початкова фаза утворення соредії); г — листуватий лишайник лентогія (поперечний розріз гомеомерного талома); д — накипний письмовий лишайник на корі дерева; е — кущуватий оленячий лишайник ягель; є — кущуватий бородатий лишайник: 1 — верхній шар кірки; 2 — гонідіальний шар; 3 — серцевинний шар з гіф; 4 — нижній шар кірки.

За формою талома розрізняють такі лишайники: нитчасті — талом має вигляд ниток; накипні, або кіркові,— талом у вигляді кірочок на скелях, деревах, ґрунті; листуваті — талом у вигляді листкоподібних пластинок, прикріплених до ґрунту або дерев за допомогою ризин, що складаються із пучків гіф; кущисті — талом має вигляд більш або менш розгалужених кущиків, що досягають 12— 15 см заввишки.

Водорості, що утворюють лишайник – зелені або синьо-зелені, гриби – аскоміцети, зрідка базидіоміцети.

Слань лишайника складається з переплетених ниток грибниці – гіф і розташованих між ними клітин або ниток водоростей. Розрізняють два основних типи мікроскопічної структури слані: гомеомерний і гетеромерний. Гомеомерні лишайники - клітини водорості рівномірно розподілені по всьому талому (слані), між гіфами гриба. Гетеромерні лишайники – виділяється окремий шар утворений клітинами водорості, цей шар називається гонідіальним шаром. Під ним знаходиться серцевина, яка складається із пухко розташованих ниток гриба. Зовнішніми шарами лишайника є щільно зімкнуті грибні гіфи, які називаються корковими шарами. За допомогою грибних ниток, що відходять від нижньої кори, лишайник прикріплюється до субстрату, на якому росте. У деяких лишайників нижня кора відсутня і він зростається з субстратом гіфами серцевини.

За морфологічними ознаками розрізняють:

- Кіркові або накипні – у вигляді тонкої забарвленої кірочки, дуже щільно зрослої із субстратом. Складають до 80% всіх видів лишайників.

- Листуваті – вигляд листоподібної пластинки, нещільно прикріпленої до субстрату. Краї слані піднесені. Верхня частина сірувата. Нижня – білувата.

- Кущисті – слань має вигляд прямостоячого кущика.

Слань різноманітна за формою, розмірами, будовою, забарвленням. Колір слані зумовлений наявністю пігментів у оболонках гіф і плодових тілах лишайників. Розрізняють 5 груп пігментів: зелені, сині, фіолетові. Червоні і коричневі.

1.2 Розмноження лишайників

Лишайники розмножуються лише вегетативно, найчастіше просто шматочками талома, іноді спеціалізованими утвореннями — соредіями та ізидіями.

Соредії — це мікроскопічні грудочки, які складаються з двох або кількох клітин одноклітинної водорості, обплетених гіфами гриба (рис. 1.1 б). Вони формуються у великій кількості переважно в гонідіальному шарі у листуватих лишайників, рідше — у глибших шаpax. Ізидії — нарости на поверхні талома. Вони також містять обидва компоненти лишайника. Соредії і ізидії поширюються вітром, водою, тваринами. Потрапляючи у відповідні умови, вони дають початок новому талому.

Соредії утворюються всередині слані в гонідіальному шарі листуватих та кущистих лишайників. Сформовані соредії виштовхуються із слані назовні, підхоплюються і розносяться вітром.

Ізидії мають вигляд зернин, на відміну від соредій ізидії не висипаються на поверхню слані, а разом з його шматочками відламуються тваринами і людиною.

Безстатеве і статеве розмноження буває лише в одного з компонентів лишайника — гриба. Талом лишайника утворюється лише у тому випадку, якщо гіфи гриба, що виросли із зооспор, зустрічаються з водорістю, яка відповідає цьому виду лишайника. Якщо ж потрібних водоростей немає, гіфи гинуть.

Розмножуються лишайники в основному вегетативно – частинами слані, які не є спеціалізованими „органами” вегетативного розмноження. Крім того, розмноження проходить ізидіями (виростами слані), а також соредіями (невеличкими утворами, які складаються з клітин водоростей, обплетених гіфами грибів).

Статеве розмноження – утворюються статеві спороношення у вигляді плодових тіл. Розвиток і дозрівання їх триває 4-10 років. В плодовому тілі розвивається жіночий статевий орган – архикарп.

  1.3 Екологічне значення лишайників

Живлення лишайників здійснюється за рахунок фотосинтезу, у клітинах водоростей. Синтезовані при цьому органічні речовини використовуються грибом. Дихання, поглинання води і мінеральних солей забезпечує грибний компонент (мікобіонт) слані лишайника. Активність цих процесів залежить від освітленості, температури, вологості.

Ростуть лишайники на найрізноманітніших субстратах: кам’янистих породах, ґрунті, корі дерев, хвої, листках вічнозелених рослин, мохах, гниючій деревині та інших рослинних рештках. Вони можуть поселятися на склі, шкірі, залізі, ганчірках та інших предметах, при цьому головна умова для їх поселення – тривалість перебування предмета в нерухомому стані.

Характерна біологічна особливість лишайників – утворення так званих лишайникових кислот, які відкладаються на поверхні гіф у вигляді кристалів, паличок і зерняток.

Лишайники – рослини-піонери. Руйнують виділеннями субстрат, підготовляючи умови для зростання інших рослин. Лишайники служать укриттям і їжею для багатьох безхребетних рослин. Ними живляться і деякі крупні хребетні.

Лишайники широко використовує людина в своїй господарській діяльності. Перш за все це цінний корм для північних оленів. Частково їх вживає в їжу і людина. Із лишайників дістають спирт, лакмус, фарби, та використовують як сировину для парфумерної промисловості, в медицині для виготовлення ліків.

1.4. Опис та характеристика цетрарії ісландська

Цетрарія ісландська (ісландський мох): Cetraria Islandica L

Наукова латинська назва рослини походить від слова «cetra» — невеликий шкіряний щит. Цю назву дали лишайникові за подібність апотеції верхівки слані до невеликого щита, який ще за часів Римської імперії носили римські легіонери.

Застаріла назва цетрарії «ісландський мох» закріпилася за даною рослиною ще із середньовічних часів, оскільки тогочасні вчені не вбачали великої різниці між мохами і лишайниками, до яких насправді належить ця рослина.

Ботанічна систематика

Представники роду Cetraria були відомими ще за життя Ліннея, у якого серед 80 описаних ним лишайників 6 видів віднесені до роду Сetraria. Лінней відніс цетрарію, як і більшість лишайників, до класу Lichen, до якого належать Lichen islandicus, Lichen juniperus, Lichen capiratus та інші види. Вказані вище лишайники отримали свою сучасну ботанічну родову назву тільки у1803р.,колиАхарікусвпер-у 1803 р., коли Ахарікус вперше описав представників даного роду і перейменував їх на Сetraria. Всього Ахарікус описав 8 видів, причому для чотирьох із них вказано було по одній різновидності. У 1825 р. А. Фріс поділив рід Сetraria на 2 секції: Physcia i Squamaria. У 1848 р. Тукерман, посилаючись на Е. Фріса, встановив 2 секції: Cartilaginea i Membranacaeae. У 1855 р. Кербер запропонував виділити в роді Сetraria 2 секції: Eucetrarіа, яка має прямостоячу листувату слань, і Platysma, що має типову листувату приплюснуту слань. У першу секцію Кербер відніс такі види, як C. Odontella,

C. Islandica, C. Aucullata i C. nivalis, а до другої — C. juniperina, C. Pinastri, C.oakisiana, C. Laureri, C. fallax, C. glauca і C. saepincola. У 1858 р. Нюландер при опрацюванні даного роду розбив Сetraria на 2 самостійних, незалежних один від одного роди, поклавши за основу такого поділу різницю у формах конидіїв. Представників з шиловидними і циліндричними формами, дещо потовщеними на одній або обох конідіях, він виділив у рід Platysma. До цього роду Нюландер відніс Platysma nivale, Pl. Aucullatum, Pl. Complicatum, Pl. Glaucum та інші відомі види.Представники із короткими і цилі-ндричними конідіями він виділив у рід Сetraria. Cюди він відніс такі види, як Cetraria islandica, C. nigricans та інші. Види Nephromopsis Cornicularia даний систематик розподілив між двома вищевказаними родами.

У 1871–1874 рр. Ф. Фріс, а в 1906–1911 рр. А. А. Єленкін не погодились із нюландерським поділом Cetraria, враховуючи недоцільність виводити форму конідіїв як родову ознаку, оскільки вона не вказує на жодні мор-фологічні відмінності. У 1909 р. Ваніо запропонував новий поділ Cetrariа на 2 підроди, який грунтується на присутності або відсутності псеудоцифел у різних представників даного роду. Види, що мають псеудоцифели, він об’єднав у підрід Stigmatophora i відніс до нього Cetraria islandica, C. hiascens,C. Richardsonii, C complicata та ін. Види, у яких були відсутні псеудоцифели, він об’єднав у підрід Eucetraria. З критикою вказаного поділу вказаного роду виступив Н. Окснер, який вважав такий поділ штучним, бо, розглядаючи взірці деяких лишайників, він не знайшов псеудоцифел у менш розвинутих лишайників. Крім цього, близькі один до одного такі види, як Cetraria islandica, C.cuculata, згідно поділу Ваньо, належать до різних підродів.

У 1926 р. А. Цальбрукнер поділив рід Cetraria на 3 секції: Platysma, Eucetraria i Corniculata. Проте Дю Рі у своїй праці «Synopsis lichenum», написаній у 1926 р., вважає секцію Corniculata самостійним видом. З цим пізніше погоджується А. Цальбрукнер, який у 1930 р. за родом Cetraria зберіг тільки 2 секції: Eucetraria i Platysma.

У 1943 р. Резенен у своїй системі лишайників ділить рід Cetraria на дві секції: Stigmatophora i Eucetraria. Проте даний сестематик не описав види у повному об’ємі.

В даний час більшість ліхенологів погоджується із систематикою роду Cetraria за Цальбрукером (1930 р.), згідно якої вид Cetraria islandica входить у секцію Eucetraria роду Cetraria.

В залежності від субстрату цетрарію ісландську одні науковці відносять до групи надгрунтових лишайників, зокрема до групи листуватих і кущистих лишайників, що ростуть на різних грунтах. Деякі ліхенологи відносять цетрарію до груп епілітних і епіфітних лишайників, що ростуть на зам- шілих субстратах (зогнилих пнях і стволах дерев) і дуже рідко — на голих каменях.

В залежності від рН-середовища цетрарія ісландська належить до групи лишайників, які ростуть на сильнокислих грунтах, зокрема даний лишайник росте на кислих грунтах з рН 4,2–4,6. (Питеранс А., 1974).

Ботанічний опис

Цетрарія як лишайник не однорідний рослинний індивідиум, а симбіоз двох організмів, із яких один належить до царства грибів (переважно сумчатих), а інший — до зелених або синьо-зелених водоростей. Обидва ці організми настільки тісно поєднані один з одним, нібито належать до єдиного цілісного організму.

Цетрарія ісландська є багаторічним листовидно-кущевим лишайником, що має кущисту прямостоячу, рідше розпростерту слань або талус, і складається із майже компактних вертикальних лопатей. Лопаті неправильно-стрічкоподібні, шкірясто- хрящові, вузькі, плоскі, заввишки до 10 см і завширшки 0,3–5,0 см, з короткими темними війками зеленувато-брунатні або з різними відтінками коричневого кольору, в залежності від освітлення, біля основи з червонуватими плямами, матові або деколи блискучі з нижньої сторони, деколи світліші або однакового кольору з обидвох сторін. Нижня сторона рясно вкрита білими плямами (псевдоцифелами) різної форми. Краї лопатей дещо завернені доверху. Війки біля основи великі (деколи вони повністю відсутні), висихаючи, набувають темно-коричневого кольору.

У цетрарії іноді розвиваються соредії або апотеції, іноді — соредії або іридії. Апотеції, або плодові тіла, розвиваються на кінцях сильно розширених лопатей. Вони тарілкоподібні, коричнуваті, майже однакового кольору зі сланню, з плоским або дещо опуклим диском до 1,5 см з дещо зубчатим краєм. В апотеціях розвиваються сумки, наповнені спорами, які можна побачити під мікроскопом. Спори одноклітинні, безбарвні по 8 шт. у кожній сумці, еліпсовидні.

Цетрарія ісландська, як і більшість видів роду Cetraria, має надзвичайно повільний ріст у порівнянні із іншими представниками лишайників. Для розвитку даного виду потрібні сприятливі умови з одного боку — для гриба, з іншого — для водорості. Проте деколи ці умови бувають несприятливими. Для більшості лишайників роду Cetraria характерним є інтеркалярний ріст, тобто будь-яка частина лишайника може дати ріст новим особинам, який в умовах Арктики відбувається грубо-механічним і вегетативним шляхом. За допомогою вітру, оленів та людської діяльності кусочки ісландського моху розносяться по тундрі на великі площі, поки не причепившись до субстрату, обломки лишайника не почнуть відростати у вигляді нових особин (Рассадина К. А., 1950).

Ареал, поширення, ресурси

Cetraria islandica є космо-політичним елементом флори земної кулі. Данийлишайникши-Даний лишайник широко поширений в Європі, Азії, Африці, Америці та Австралії. Це — типовий представник соснових борів, дюн, відкритих безплідних просторів. Цетрарія поширена в усій північній півкулі аж до арктичного поясу. Ісландський мох росте в тундрі, сухих соснових борах північної частини лісової зони, в усіх високих горах (у високогірній мохово-лишайниковій тундрі), піднімаючись до висоти 1500 м над рівнем моря і вище. Поширений на кам’янистих і трав’янистих ділянках, на торфовищах, високогірних полянах, в гірських лісах, деколи — на корі старих пнів. Зустрічається в Північній і Середній Європі, у тундрі і лісовій зоні Сибіру, в Україні — в Карпатах. В Європі крім Карпат росте в Альпах, Балканах і Піринеях. Росте безросередньо на грунті, рідше — на прогнилій корі та на старих пнях. У північній частині Росії цетрарія ширше поширена у європейській, ніж в азіатській частині. Росте також у горах Кавказу, Алтаю, Саян і Далекого Сходу.

Цетрарія ісландська росте переважно на піщаних незатінених місцях, подекули утворюючи чисті зарості. Також часто зустрічається у сос-нових борах і в заростях вересу, де росте невеликими групами і поодинокими екземплярами серед інших лишайників, мохів і вищих рослин. Цетрарія є типовою рослиною боліт, лісотундри і тундри, де росте разом з іншими лишайниками.

Цетрарія ісландська є поліморфним видом, у якого в залежності від освітлення, зволоження та інших факторів змінюється як забарвлення, так і розміри лопатей і слані. Цетрарія ісландська розвивається тільки в умовах частого повітря у екологічно чистих регіонах. Завдяки вказаному фактору цетрарія є індикатором чистоти у промислових індустріальних районах. Даний фактор може знайти безпосереднє практичне застосування в наш час при вирішенні глобальних екологічних проблем.

Лишайники - індикатори кислотних дощів

Азотне забруднення є екологічною проблемою, що привертає всю більшу увагу у Великобританії і Західній Європі протягом останніх десяти років. За минуле сторіччя концентрація нітратів в дощовій воді на території північно-західної Європи збільшилася приблизно в три рази. Оксиди азоту, згорання, що утворюються в результаті, а також що поступають безпосередньо в грунт в сухому вигляді, приводять до підвищення концентрації нітратів в осіданнях. Можливо, викиди аміаку в результаті інтенсивного розвитку скотарства збільшувалися ще різкіше. Дешеві методи вимірювання змісту аміаку в повітрі (дифузні трубки) все ще не до кінця розроблені, і найбільш докладні карти, що показують викиди аміаку в різних районах Великобританії і Нідерландів, створювалися за наслідками інвентаризацій худоби.

Хімічний склад дощової води у Великобританії вимірюється щонеділі на 32 ділянках в сільській місцевості, розкиданих по всій країні. Дані, отримані на цих ділянках, показують, що існують заметниєразлічия по районах відносно концентрації як нітратів, так і амонія. Особливу заклопотаність викликає те, що надходження в середу азоту, що збільшується, приведе до екологічних змін в екосистемах з обмеженим змістом азоту, таких як пустки і альпійська тундра. Існують свідоцтва того, що Calluna-пустки і високогірні Racomitrium-nycтоши захоплюються продуктивнішими трав’янистими рослинами, папоротями (наприклад, Pteridium aquilinum) і мохами. Найбільш яскраво виражені приклади таких змін спостерігаються в Нідерландах, де Calluna-nycтоши трансформувалися в трав’яні угіддя.

Викиди аміаку відбуваються практично на рівні грунту; надходження його йде поблизу джерел емісії. З іншого боку, оксиди азоту викидаються через високі труби і транспортуються “через континенти”. Існують побоювання, що кислотний дощ, що формується в Західній і Центральній Європі і промислових районах Північної Америки, викликає “добриво”, в основному, обмежених в азоті екосистем тайгових арктичних регіонів. Проте ситуація тут ускладнюється тим фактом, що велика частка щорічних опадів випадає у вигляді снігу. Відповідно, велика частина азоту, що щорічно поступає, звільняється у відносно короткий відрізок часу, під час весняного танення снігу. Це може призводити до того, що велика частина забруднюючого азоту, що міститься в талій воді, мине наземні екосистеми, оскільки наземна біота недостатньо активна в цей час. роки для того, щоб уловити цю притоку азоту. Так це чи ні, на даний момент невідомо.

 
Розділ 2. Вивчення лишайників в шкільному курсі біології 2.1 Урок на тему: «Лишайники»

Мета: Ознайомити учнів з кількістю видів лишайників, будовою. Способом живлення лишайників, розмноженням, значенням у природі та житті людини.

Основні терміни: слань, корковий шар, зелений шар, серцевина.

Обладнання: таблиця “відділ лишайники”.

Хід уроку

І. Організаційна частина

ІІ. Перевірка знань учнів.

Дидактична гра “Дослідницька робота” – на попередньому уроці вчитель задав учням виростити цвілевий гриб та написати доповідь-спостереження. Учні демонструють вирощений гриб, окремі учні характеризують та розповідають свої спостереження інші учні можуть доповнювати відповіді товаришів.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.