Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Товароведение продовольственных товаров

Симбиоз среди растений

Более или менее сосуществования различных организмов, связанных между собой общими условиями жизнедеятельности называют симбиозом. Длительное параллельное развитие двух организмов-симбионтов вызвал у них приспособления к совместной жизни. В большинстве случаев эти приспособления стали настолько необходимыми, что симбіонти уже не могут существовать сами по себе. На самом же деле под внешним благополучием союза симбионтов всегда продолжает существовать принцип паразитизма и коварства. Только паразитизм и коварство в симбиозе организмов взаємоврівноважені необходимостью совместного существования, потому что именно в симбиозе каждый из организмов преобладает благодаря помощи своего компаньона.

Срок симбиоз происходит от греческого слова, что в переводе означает сожительство. Это сожительство организмов не случайное, а закономерное, исторически обусловленное.

В симбиозе участвуют разные по систематическим разделением организмы. Впервые этот термин ввел немецкий ботаник А. де Бари в 1879 г., когда ему удалось объяснить сущность природы лишайников. Правда, симбиотическая природа лишайников была известна уже к нему. Де Бари установил средство питания грибов и объяснил, каким образом они существуют в составе лишайников. Ученый считал, что грибы и водоросли, входящие в симбиоз и создают единый организм лишайник, существуют только благодаря взаимопомощи. Такие взаимоотношения де Бари называл основными для жизни большинства симбионтов в природе. "Объединиться - значит выжить" - вот как понимал явление симбиоза де Бари.

Нынче явление симбиоза изучено значительно глубже, чем оно было известно во времена де Бари. Симбиоз присуще не только растениям, но и животным. Так устраивают свою жизнь крабы с актиніями. Растения могут сосуществовать с животными (например, зоохлорели с низшими беспозвоночными). Поэтому явление симбиоза до некоторой степени универсальное.

В воздухе содержится около 78 % свободного азота. А азот является одним из основных составляющих элементов органического вещества, которую производят зеленые растения. Казалось бы, такого количества азота на планете вполне хватит для любого количества растений, и для повышения урожайности сельскохозяйственных культур обеспеченность азотом не составит проблемы. Однако все оказалось наоборот. Именно от азота и зависит плодородие почв и продуктивность растений. Дело в том, что атмосферный азот растения не могут усваивать. Для этого его сначала должны "поймать" азотфіксуючі бактерии и превратить в соединения, доступные для питания растений. Вот почему присутствие азотфиксирующих бактерий в значительной степени свидетельствует и о плодородии почв, где содержится много соединений с азотом. Следует отметить, что каждый год культурные растения вместе с урожаем выносят около 10 млн. тонн азота из почвы.

Еще до нашей эры древние греки и римляне заметили, что после выращивания бобовых культур плодородие почвы значительно возрастает. Однако они не могли объяснить этого явления. Впервые его попробовал решить в 1838 г. французский ученый Дж. Буссенго. Он установил, что в результате выращивания бобовых в почве возрастает количество соединений азота. Однако Буссенго ошибочно считал, что этот азот усваивают сами бобовые растения из воздуха, связывая его в различные химические соединения. Затем Дж. Буссенго убедился, что это объяснение неверное, но ему так и не удалось разгадать тайну фиксации азота бобовыми растениями. Впервые это явление наблюдал и правильно определил российский ученый С. М. Виноградский в 1895 г. Он выделил из почвы азотфіксуючу бактерию клостридіум и назвал ее в честь выдающегося французского бактериолога Л. Пастера клостридіум пастеріанум.

Установлено, что клостридіум пастеріанум живет при отсутствии любых азотных соединений. Развитие бактерии происходит в бескислородной среде. Поэтому в почве она развивается только в присутствии других бактерий - аэробных и анаэробных, которые выполняют в природе азотфиксацию. Однако наиболее интересным является симбиоз азотфиксирующих бактерий с высшими растениями.

Азотфіксуючі бактерии живут в почве. С развитием корневой системы растений, на которых они оселюються, активность этих бактерий в зоне деятельности корней усиливается. Установлено, что бактерии движутся к "своих" корней на расстояние до 3 см. Принимая во внимание микроскопические размеры самой бактерии, это расстояние для них является довольно далеким путешествием. Понятно, что до корней взимаются преимущественно те азотфиксаторы, которые в процессе эволюции приспособились к жизни с соответствующими видами растений.

в настоящее время еще нет единого мнения о том, как именно проникают бактерии в ткани корня. Возможно, из-за повреждения, а возможно, и сквозь оболочки самих клеток. Во всяком случае они накапливаются в молодых тканях головного и боковых корешков. Там они интенсивно размножаются делением, образуя так называемые инфекционные нити. Под влиянием жизнедеятельности бактерий клетки корня начинают разрастаться в шаровидные клубеньки, где в клетках растения-хозяина накапливаются колонии азотфиксирующих бактерий. За это такие бактерии называют клубеньковыми. Впоследствии корневая система оказывается густо помережаною многочисленными бульбочками. Бактерии занимают центральную часть клеток клубенька. Рядом с ними располагаются запасаючі клетки, содержащие крахмал. Формирование клубеньків длится от четырех до десяти дней.

Итак, симбиоз азотфиксирующих бактерий с высшими растениями происходит по типу обычного заболевания. Бактерии проникают в ткани растения-хозяина и заставляют их интенсивно делиться, образуя клубеньки. В тех бульбочках бактерии концентрируются и питаются за счет выделений растения-хозяина. Однако и сами они приносят пользу этому растению, связывая атмосферный азот в легкие для усвоения растением соединения. Это взаимовыгодный симбиоз, хотя в основе его лежит все то же тяготение одного организма жить за счет второго. Ведь растение пытается защититься от бактерий на первом этапе совместной жизни. Она выделяет токсичные для бактерий вещества. А английский исследователь Н. Торнтол даже доказал, что бактерии превращаются в настоящих паразитов, если в почве мало бора или его совсем нет, а также, что растение в период цветения активно эксплуатирует бактерии, и содержание последних в бульбочках в этот период сильно уменьшается. Итак, борьба может происходить с переменным успехом.

Азотфіксуючі бактерии вступают в симбиоз преимущественно с растениями из семейства бобовых. Около 1300 таких симбионтов известно среди бобовых, из них до 200 видов составляют сельскохозяйственные культуры. Кроме бобовых, азотфиксаторы могут симбіотувати и с другими растениями, например, с ольхой и облепихой. Поэтому в природе можно встретить клубеньковые вырасти на корнях весьма различных по систематической принадлежности видов растений.

в настоящее время в народном хозяйстве используют специальные удобрения, содержащие ценные расы азотфиксирующих бактерий. Эти препараты называются нітрагіном и ризоторфина. Они содержат по несколько миллиардов живых бактерий на 1 г вещества. Это в значительной степени стимулирует развитие важных сельскохозяйственных культур.

кстати, экспериментируя с мінералізованим азотом, ученые обнаружили довольно странную закономерность. Чем больше такого азота в почве, тем слабее проявляется симбиоз азотфиксирующих бактерий с высшими растениями. Кроме того, на плодородных почвах растение подавляет развитие этих уже ненужных союзников. Если на поле с бобовыми внести минеральные азотные удобрения, то растения начинают разрушать собственные колонии с азотфиксирующими бактериями. Таким образом, этот союз имеет вынужденный характер: пока в почве не хватает связанного азота, бактерии являются союзниками высших растений и могут даже принуждать последних к совместной жизни; на плодородных почвах высшие растения отказываются от такого союза и даже уничтожают своих вчерашних "собратьев".

Установлено, что не только бактерии могут фиксировать атмосферный азот и создавать при этом симбиоз с высшими растениями. Например, в бульбочках ольхи и маслинки живут не бактерии, а актиномицеты. Они достаточно близки к бактериям, но отличаются от последних тем, что образуют галузисту, не разделенную на отдельные клетки микроскопическую массу их еще называют лучистыми грибами. Так вот в бульбочках ольхи и маслинки живут именно такие азотфіксуючі гриби. их деятельность подобна діяльносте бактерий, находящихся в бульбочках корней бобовых. Наконец, в выростах корней саговников встречаются сине-зеленые водоросли. Эти микроскопические водоросли часто рассматривают вместе с бактериями за общими особенностями строения клеток. Оказывается в корнях саговников синезеленые водоросли тоже могут синтезировать соединения, связывая при этом свободный азот из атмосферы. Итак, симбиоз высших растений с микроскопическими организмами, которые могут фиксировать азот из воздуха, достаточно распространенный в природе.

В процессе эволюции растения приспособились к сложным условиям существования. Там, где сам по себе организм не мог получить преимущество в борьбе за существование, ему приходилось искать союзников. Объединяясь, два разных ниди полнее использовали общие возможности. Это давало им преимущество над другими, кто был лишен симбиотических связей.

Микориза - это не что иное, как сожительство грибов с высшими растениями: деревьями, кустарниками и травами. Микориза образуется по-разному. Грибница разрастается вокруг корня, образуя своеобразный по-крив-чехол. Такие корни не имеют корневых волосков, потому что грибница выполняет их функцию. Микоризу такого типа называют ектотрофною, т.е. внешней. Она характерна для древесных растений, но у травянистых видов встречается редко.

Исторически сожительство грибов и высших растений развивалось тоже из типовой схемы паразит-поставщик. Однако в процессе эволюции эта схема настолько усовершенствовалась, что теперь ни паразит (гриб), ни поставщик (растение, на котором растет гриб) не могут существовать друг без друга. Свойства паразитизма можно проследить на некоторых интересных действиях мікоризоутворюючих грибов. Например, гриб не просто использует выделение рос-лини-хозяина, а активно стимулирует их. Если грибові не хватает пищи, он выделяет специальные ферменты, которые направляются в запасающих тканей растения-хозяина. Там эти ферменты разлагают крахмал на простые сахара, а уже их всасывает грибница (крахмал она не может усвоить). Таким образом, в мікоризі грибові принадлежит роль инициатора, который регламентирует потребление питательных веществ.

Не только деревья, кусты и травы зависят от наличия в почве игры-лий-мікоризоутворювачів. Сами грибы тоже плохо развиваются, если рядом нет типичных для них хозяев. В частности в культуре для их роста необходимы витамины В1 и В6. Сами грибы вырабатывают витамины В3 и РР, которые стимулируют прорастание семян и развитие корневой системы высших растений.

Подробно исследовал и описал явление микоризы и дал название этому симбиозу (гриба и дерева) немецкий ученый А. В. Франк. Он окапывал деревья в лесу (бук, ель, дуб, сосну) канавами, куда вставлял жестяные листы. Потом засыпал канавы грунтом, завезенным с соседнего поля, где грибы не росли. Оказалось, что на изолированном участке вокруг такого дерева грибы не росли, тогда как рядом их было немало. Итак, на корнях лесных деревьев обязательно есть грибница. А. Б. Франк определил особенности строения корней под влиянием грибницы и пояснил функцию микоризы.

Однако не следует считать, что микориза - обязательная форма существования большинства видов грибов. Скорее наоборот - это один из способов развития грибов в природе. Они достаточно строго выбирают себе "патроны". Вот почему мы находим подберезовики-в березовых рощах, а подосиновики - в осиновых или ольховых насаждениях. Однако деревья могут иметь много различных грибов-мікоризоутворювачів. Например, у сосны обыкновенной таких мікоризоутворюючих грибов насчитывается более 40 видов. Если временно на участке леса не окажется нужных растений-поставщиков, то грибы продолжают расти в почве. Они хранятся там очень долго. Однако на таких участках, как правило, грибы не образуют плодовых тел.

Явление микоризы - это не простое сожительство грибов с высшими растениями. Поэтому его нельзя рассматривать как взаимовыгодное существование двух различных организмов. Есть еще много неясного и в самом процессе превращения веществ и в их передвижении между грибом и высшим растением. Важно одно: микориза создала возможность этим организмам полнее использовать запасы питательных веществ, и это оказалось, позитивным шагом в эволюции всей системы растений, образующих лесные насаждения.

Когда речь идет о гармонии сосуществования между различными видами растений, часто вспоминают орхидеи. Эти очаровательные растения в союзе с грибами достигли такого высокого уровня зависимости, утративших способность самостоятельно размножаться.

Сожительство орхидей с грибами впервые исследовал и описал французский ботаник Бернар Ноэль. Он изучал одну из орхидей умеренных широт. Эту орхидею называют гніздівкою, и ее можно часто встретить в лиственных, а также в сосновых лесах Украины. Она живет за счет отмерших органических остатков растений. Над поверхностью земли поднимается только квітоносне стебель с несколькими десятками желтовато-бурых цветков и чешуевидных листьев. Гнездовка не имеет хлорофилла: поэтому она не зеленая и не способна сама фотосинтезувати Иногда стебли настолько слабы, что не имеют силы пробиться сквозь верхний слой почвы, и тогда цветки распускаются без дневного света. В почве развиваются толстые корни гнездовка, что по форме напоминают птичье гнездо. Это и послужило основанием для названия орхидеи. Так вот, питательные вещества гнездовка получает от грибов, которые создают микоризу с ее корнями. Иначе орхидея не смогла бы потреблять органические вещества из остатков растений. Но не это удивило французского исследователя, ибо сожительство орхидей с грибами было известно и до него. Дело в том, что Бернару длительное время не удавалось размножить гнездовка семенами. Молодые проростки, если они вообще появлялись, через некоторое время витягувались и погибали. Однажды, выкапывая гнездовка с плодами, которые образовались под поверхностью почвы, ученый заметил, что все семена в плодах проросло. Проростки гнездовка были совсем не такими, которые привык видеть ученый в собственных лабораторных опытах: короткие, клубневидные, крепкие. В клетках в прикорневой части проростков он обнаружил разветвленные нити какого-то нового организма. Бернар решил, что это может быть грибница, которой заразились проростки гнездовка от материнского растения. Тогда исследователь приготовил питательный раствор. Туда он высеял семена гнездовка. На этот раз оно не только дружно проросшие, но и дало типичные для вида проростки: бульбо-подобные и короткие. Из них выросли вполне здоровые растения, тогда как в других вариантах опыта, где рядом с семенами не было грибницы, вырастить гнездовка не удалось.

Так было разгадано одну из самых удивительных загадок в размножении орхидей. После этого декоративные орхидеи не только стали распространенными в культуре, но и у селекционеров. Однако и теперь для размножения орхидей из семян приходится прилагать немало усилий.

В процессе эволюции орхидеи приспособились к сложному симбиозу с грибами. Только некоторые виды из 20-25-тысячной семьи могут обходиться без помощи грибов. В плодах-коробочках у орхидей содержится огромное количество мелких, как пылинки, семян. В местных видов их может быть до нескольких тысяч, а в тропических - даже несколько миллионов. Созревает это семена долго, от 2 до 18 мес. Семя имеет пористую оболочку, заполненную воздухом, и недоразвитый зародыш, лишенный к тому же питательных веществ. Легкое семя разносится ветром. Если оно попадет в благоприятные условия, где найдет своего сообщника-гриба, такой семени суждено создать полноценную орхидею. Если же не найдет - погибает. Вот почему так много семян нужно орхидеям, а так мало их встречается в нашей природе.

Большинство грибов, которые вступают в союз с орхидеями, принадлежит к примитивным базидиомицетов - ризоктоній Семя быстро впитывает влагу и бубнявіє. Создается зародышевая пузырьки с корневыми волосками. На этом этапе в бульбочку проникают нити гриба. Они обеспечивают зародыш необходимыми питательными веществами, и он развивает брунечку, потом - листья и стебель. Однако развитие молодой орхидеи длится очень долго, иногда более 10 лет. Гриб проникает в клетки корней и корневища. Там он разрастается, создавая те самые ветвистые нити, что их увидел Бернар. Гриб из корней и корневища в другие органы растения не проникает. Пожалуй, орхидея препятствует дальнейшему проникновению гриба. Следовательно, такой союз тоже построен на борьбе двух организмов. У прорастающих семян эта борьба может даже закончиться гибелью проростка орхидеи. Даже в корнях и корневищах орхидей нити гриба частично растворяются клетками растения-хозяина, питаются за его счет. Собственно, корневые клубни, которые характерны для орхидей, является именно тем грибным заболеванием, которое использует растение-хозяин. Это своеобразные кладовые, где орхидея удерживает нити гриба и потребляет их по мере необходимости. Симбиоз гриба с орхидеями характерен не только для растений, которые питаются остатками органики. В молодом возрасте большинство орхидей вступает в союз с грибами. Позже фотосинтезирующие виды орхидей переходят на самостоятельное питание, используя мікоризну грибницу только как источник побочных продуктов. Орхидеи, утративших способность к фотосинтезу, существуют только за счет симбиоза с грибами.

На Украине распространено около 60 видов дикорастущих орхидей. По красоте цветков они уступают представителям тропических лесов. Среди них есть виды с яркими, крупными и душистыми цветками. Самые красивые из них венерин башмачок. Это многолетнее травянистое растение с ползучими корневищами и невысокими прямостоячими стеблями, покрытыми широкоеліптичними листьями. Цветки крупные, до 6 см в диаметре. Узкие красно-коричневые лепестки цветка создают характерный крест, на фоне которого четко выделяется черевичкоподібна губа. Она яркая светло-желтая, с внутренней стороны волосистая и покрыта красными пятнами. Но этот цветок интересна не только своей красотой. Башмачок ботаники считают одним из самых примитивных представителей орхидей. Дело в том, что в большинстве этих растений сохранилась только одна тычинка в цветке, тогда как у башмачка их две и есть даже третья недоразвитая. Опыляют ботиночки дикие лесные бджоли. их привлекает яркая окраска цветка и нежный ванильный аромат. Когда насекомое попадает через входное отверстие в башмачок, то назад ей выбраться довольно сложно: гладкие и крутые стенки не выпускают ее. В глубине туфельки пчела находит отверстия, куда она может потранити только после того, как проползет под рыльцем пестика и зацепит хоть один из двух пыльников. Итак, своеобразное строение цветка - это лишь средство заставить насекомое эффективно выполнить опыление. Интересно, что растение не выделяет нектара, следовательно, все надежды пчелы в этом случае бесполезны. Однако яркие цветки так привлекательно пахнут, и они такие яркие, что пчела будет посещать их снова и снова, выполняя при этом роль дармового носителя пыльцы.

Еще совершеннее эксплуатирует насекомых-опылителей другая орхидея - ятрышник. Более двух десятков зозулинців встречается на сырых лугах нашей республики. Они чем-то подобные ландышей формой листьев и размерами стеблей. Только на листьях многих зозулинців можно увидеть характерные красноватые пятна, чего у ландышей нет. Мелкие цветки в стремительных соцветиях-колосьях могут быть лиловыми, пурпурными, а иногда и белыми.

Орхидеи - действительно необычное творение природы. Они научились жить за счет грибов. Таким образом некоторые орхидеи смогли полностью перейти на микоризнии способ питания и избавились необходимого для большинства растений фотосинтеза. В корневых бульбочках они удерживают нити гриба, словно в амбаре, используя их по необходимости. Цветки орхидей - один из наиболее совершенных механизмов для опыления насекомыми, потому что именно в этих цветках форма и содержание дают возможность с максимальной рациональностью использовать свой генетический фонд и самих насекомых как носителей пыльцы.

Все это способствовало распространению орхидей. Они растут высоко в горах, лесах, на болотах, в степях и в оазисах пустынь. Если в умеренных широтах орхидеи приспособились к жизни среди трав, то в тропиках они переместились в кроны деревьев. Там орхидеи растут на разветвлениях ветвей и в дуплах. их корни свисают в воздухе, потребляя влагу из окружающей среды. Такие орхидеи принадлежат к группе растений-эпифитов, которых немало в тропических лесах. Среди тропических орхидей много лазячих видов. их стебли поднимаются вдоль опоры, а воздушные корни закрепляют растение повсюду, где находят подходящий для этого субстрат. Немало теплолюбивых видов орхидей розселюється возле муравейников. Эти виды содержат в семенах капли масла, которым питаются муравьи. Насекомые прогрызают в стеблях орхидей систему ходов. Растения терпят - за то они имеют в мурашках надежных охранников и добровольных сеятелей собственного семени.

Во многих южных видов орхидей-эпифитов в тканях корней оселюються синезеленые водоросли. Дело в том, что воздушные корни этих орхидей пористые, заполненные воздухом. Сейчас трудно судить о роли сине-зеленых водорослей в корнях орхидей.

Орхидеи - венец эволюции растительного царства. Никакие другие растения в природе не имеют такого совершенного приспособления к условиям прорастания. Однако все эти результаты эволюции не выдерживают конкуренции рядом с развитием современного производства. Поэтому на деградированных площадях орхидеи одними из первых выпадают из состава растительных сообществ.

Во флоре Украины распространено до 19 видов плаунов. Это мелкие, преимущественно сланеві растения с листьями, напоминающими листья мхов. Поэтому не удивительно, что К. Линней отнес плауны к мхов. Плауны растут в лесах, на сырых лугах, в высокогорьях. Но они, как правило, растут одиночно, и только плаун булавовидный может иногда создавать небольшие заросли. Все плауны - самостоятельные фотосинтезирующие растения. Они имеют настоящие корни, поэтому воду и минеральные соли впитывают из почвы тоже самостоятельно. И все же в развитии плаунов есть период, когда они вступают в союз с грибами.

Заростки плаунов служат местом образования половых органов. После оплодотворения яйцеклетки развивается молодой плаун. Он питается за счет тканей заростка в течение нескольких лет. Молодой плаун, который развивается из оплодотворенной яйцеклетки вырастает на заростку этого же плауна, возникший из споры. Следовательно, в цикле развития этого растения есть два поколения: одно создает половые клетки гаметы, а второе, то есть сам плаун,- споры на листьях стробилы. Каждое из этих поколений живет самостоятельно достаточно долго. Жизнь гаметофіту, или заростка, связанное в большинстве случаев с грибами. Благодаря такому союзу подземная пузырьки заростка развивается много лет. Спорофит, что появляется непосредственно на заростку, сначала живет за его счет, то есть паразитирует на теле материнского растения. Этот паразитизм продолжается довольно долго, хоть молодой плаун имеет зеленые листья и фотосинтезує. Постепенно гаметофіт-заросток отмирает, а спорофит переходит на самостоятельное питание. Вот какие сложные превращения происходят в жизни этих древних по происхождению растений. Сначала симбиоз с грибами, потом паразитизм, что постепенно заменяется фотосинтезом, то есть самостоятельным питанием. Какой же долгий процесс эволюции должны были пройти плауны, чтобы выработать в себе такие необычные приспособления.

Много подобного можно найти и в цикле развития вужачкових папоротников. Хоть эти растения называют папоротниками, но по внешнему виду они как будто соединили черты плаунов и папоротников. Листья вужачок значительно больше листьев плаунов, хотя редко бывают большими, как у папоротников. Листья вужачкових могут быть эллиптическими, как у ландыша, рассеченными, как у анемоны. Во флоре Украины существует лишь несколько видов этих папоротников. Они растут мелкими и редко превышают 20 см в высоту. Вужачкові растут среди трав, но встречаются редко. Вужачкові не образуют спор на нижней стороне листьев, как папоротники.

Развитие спор тоже очень подобный к развитию спор плаунов. Споры вужачкових долго не прорастают после высыпания на землю. Постепенно вода заносит их грунтом или замиває в почву. Тогда через несколько лет они прорастают под землей. Из прорастающих споров развивается заросток, или гаметофіт. Он мясистый, бульбочкоподібний, совершенно лишенный хлорофилла. Однако, если гаметофіт случайно попадет на поверхность почвы, то часть его клеток может зазеленеть. Это свидетельствует о том, что заросток может фотосинтезуватн Однако полного позеленения гаметофіту не происходит. Он живет в почве за счет грибов-симбионтов, которые разрастаются в его клетках. Жизнь заростка продолжается 10 и даже 20 лет. За этот период он может вырасти до 5-6 см и даже ветвится. Отдельные ветви заростка, что попадают на поверхность почвы, тоже зеленеют. После оплодотворения яйцеклетки, как и у плауна, начинает развиваться молодое растение спорофит. Сначала она живет на заростку, а на поверхность почвы пробивается лишь зеленый листик молодой вужачкової папоротника. Затем в ней образуются корешки, а заросток отмирает.

В цикле развития вужачкових папоротников полностью повторяется последовательность развития плаунов: симбиоз с грибами, паразитизм, а уже потом самостоятельное питание за счет фотосинтеза и корней. В природе вужачкові папоротники встречаются редко, значительно реже плаунов.

В природе такие виды растений, в которых это свойство выражено особенно оригинально. В пустынях Южной Африки растут удивительные "живые камни". На самом деле это растения, относящиеся к семейству айзоо-новых. Над поверхностью почвы возвышаются лишь кончики сочных листьев, которые имеют вид камней. Сами же растения прячутся от палящего солнца в почву. Чрезвычайно интересна сама конструкция листа. Верхний слой покровной ткани прозрачный. Под ним находятся крупные клетки паренхимы, которые тоже не имеют хлорофилла и поэтому прозрачные. Они выполняют роль рассеивателей солнечных лучей. Поэтому лишь часть этих лучей попадает в нижние слои клеток, которые содержат хлорофилл и фотосинтезують. Таким образом растение защищается от перегрева.

Не только у тропических растений есть такая конструкция тела. Подобное явление можно увидеть и в достаточно простых местных растений - сланевих мхов-печеночников. Однако они не прячут свои хлорофиллоносные клетки от солнца. Причина здесь другая. Верхняя часть слоевища печіночника выглядит пористой, потому что в ней хлорофиллоносные клетки довольно заметно отстоят друг от друга. Между ними пространство, занятое воздухом. Из-за этого складывается впечатление, что зеленые клетки печіночника существуют независимо. На самом деле все это один организм мха, фотосинтезирующие ткани которого имеют специальные воздушные камеры. Это и есть оранжереи печіночника. Сверху оранжереи покрытые прозрачным защитным слоем оболочки, а в воздушных камерах содержатся столбики хлорофілоносних клеток.

Для чего растениям такие оранжереи? Так они лучше приспосабливаются к неблагоприятным условиям среды, но, прежде всего, воздушные камеры в печіночника увеличивают доступ воздуха к хлорофілоносних клеток, а это повышает активность фотосинтеза.

Принцип оранжереи нашел значительное распространение в симбиозе. В такой способ сейчас функционирует более 20 тыс. видов растений, которые получили названия лишайников. Еще примерно 100 лет назад лишайники были загадкой для науки. Только в 1867 г. эту загадку впервые раскрыл ботаник С. Швендер. Оказалось, что лишайник - по сути сочетание двух совершенно противоположных организмов: водоросли и гриба.

В высокоорганизованных лишайников слоевище построена довольно оригинально. Снаружи она покрыта толстым слоем сросшихся между собой гифов гриба. Это своеобразное своды оранжереи, под которым содержатся хлорофиллоносные клетки водоросли. Таким образом, водоросль функционирует под защитой гриба. Поэтому она живет в безводной среде - там, где растет лишайник: на коре деревьев, на камнях или на поверхности почвы. Между клетками водоросли проходят тонкие нити клеток гриба. Гриб пользуется органикой, которую создают в процессе фотосинтеза клетки водоросли, а за это сохраняет ее от высыхания в несвойственных условиях существования.

На первый взгляд,- это прекрасный пример взаимопомощи между двумя крошечными организмами, которые сумели побороть конкуренцию более высокоорганизованных растений и выжили там, где ни одно другое растение существовать бы не смогла. Однако симбиоз водоросли с грибом выглядит совсем иначе. Гриб паразитирует на клетках водоросли в составе организма лишайника. Однако этот паразитизм настолько строго обусловлен, что гриб никогда не истребит все клетки водоросли

Регулируется этот процесс очень просто. Как только питание гриба приближается к критическому, то развитие его замедляется. С активным ростом водоросли начинается новый этап роста гриба. Водоросли же выбирать не приходится: она со всех сторон опутана грибом. Поэтому оранжерея для нее является одновременно и клеткой.

Следует отметить, что в процессе эволюции взаимоотношения между грибом и водорослью в составе лишайника приобрели очень строгой специфической формы. их нельзя рассматривать, как простое питания гриба за счет водоросли. Это единый организм, жизненная форма которого в природе не повторяется ни у грибов, ни у водорослей.

Гриб в составе лишайника ведет себя очень своеобразно. Ведь нигде в природе эти грибы не существуют самостоятельно. Длительный процесс эволюции выработал в них новые свойства, которые не встречаются в обычных грибов. Например, в лишайникового гриба есть так называемые охоплюючі гифы (нити клеток), которыми он быстро оплутує клетки водоросли. Развитие этих гифов хорошо заметен у молодых лишайников, слоевище которых имеет незначительное количество клеток водорослей. После оплутування их охоплюючі гифы создают короткие клетки-причепки, которые начинают эксплуатировать добычу.

Позже лишайниковий гриб создает еще один тип клеток - движущие гифы. Они образуются в зоне деятельности водорослей и служат для переноса последних в места разрастания мха, где клеток водорослей нет. Таким образом, гриб действует достаточно целенаправленно: он не просто эксплуатирует водоросль, а всячески "заботится" о ее развитие и состояние. Ученым удалось частично выделить некоторые виды грибов из состава лишайников. Оказалось, что лишенные своих природных пение-жителей, грибы растут очень медленно. Они перестают быть похожими на гриб самого лишайника. Следовательно, удерживать их в таком состоянии можно только на питательных растворах. Это грибы-потребители и самостоятельно развиваться они не могут.

Другое дело, клетки водоросли в составе лишайника. Если длительный период слоевище лишайника держать в воде, то грибы разбухают, ослизнюються и даже разрушаются. В некоторых случаях с такого разрушенного лишайника высвобождаются клетки водоросли. После этого они могут существовать вполне самостоятельно. Установлено, что подавляющее большинство видов лишайников, почти половина, имеет в своем составе одну водоросль - требуксію. Она чрезвычайно неприхотлива, может развиваться при малейшем освещении и переносить резкие перепады температур. А именно эти свойства необходимы, чтобы выжить в оранжерее, которую создал для нее гриб. Кроме требуксії, в составе лишайников могут встречаться еще около 30 родов водорослей из разных систематических отделов. Интересно, что большинство из них может существовать отдельно, тогда как требуксія и некоторые другие - только в составе лишайников.

Сожительство гриба и водоросли все же взаимовыгодное для обоих организмов. Гриб смог существовать на субстрате, где могло не быть органики. Водоросль стала выдерживать длительный период засухи, резкое повышение или понижение температуры. Вот каким важным достижением для растений оказался симбиоз по принципу оранжереи. Пожалуй, одним из самых результатов, что его получили ученые при изучении лишайников, было то, что водоросль тоже паразитирует на клетках гриба. Ведь воду, минеральные соли и некоторые азотные соединения она получает только от своего хозяина. Вот и получается, что оба организмы имеют пользу из этого совместной жизни, а некоторые из них (в частности все виды грибов и некоторые виды водорослей) даже не существуют в природе иначе, как в составе лишайников.

Есть еще одно важное свойство у этих природных растений-оранжерей Лишайники - надежный индикатор степени загрязненности воздуха. Лишайники в лесу растут на коре деревьев, ветках, камнях и просто на поверхности почвы. Кое-кто считает их паразитирующими растениями. Но это неверно: лишайники используют поверхность других растений лишь как субстрат. Правда, они оселюються на коре больных и старых деревьев. Итак, в лесу лишайники могут быть индикаторами состояния растений (преимущественно деревьев). Однако во всех случаях лишайников в лесу много, потому что это типичные для них местообитания. Есть они на болотах, среди скал, в степях и даже в пустынях. Высокогорья всегда богаты на лишайники. Там, а также в тундре они создают на камнях особые заросли. их называют лишайниковыми пустотами или даже лишайниковыми пустынями. Камни, поросшие лишайниками, имеет чрезвычайно своеобразный вид.

Лишайники очень чувствительны к состояния загрязнения воздуха. Наиболее устойчивые среди них так называемые накипні лишайники, которые могут существовать в некоторых парках или на стенах старых строений в виде тоненькой корочки серого, черного или желтого цвета. Но типичные лесные лишайники не найти в городах или возле транспортных путей.

Особенно вредны для лишайников двуокись серы, окиси азота и углерода, соединения фтора и др. Там, где концентрация двуокиси серы составляет более 0,3 мг/м3, лишайники не растут вообще. При наличии двуокиси серы менее 0,05 мг/м3 на стволах деревьев встречаются различные виды лишайников. Таким образом можно достаточно точно оценивать степень загрязнения воздуха вредными мікродомішками.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее