Строение лишайников

Питания бактерий

Большинство бактерий относится к группе гетеротрофных организмов. Они питаются готовыми органическими веществами, но существуют и автотрофные бактерии. Гетеротрофные бактерии бывают сапрофиты и паразиты (патогенные). К сапрофитным бактериям относятся те, которые живут и питаются за счет органического материала, мертвых организмов, а бактерии паразиты, или патогенные (болезнетворные), живут на поверхности или внутри живого организма (животного или растительного происхождения), за счет которого и питаются. Они являются возбудителями большинства заразных болезней как у человека, так и у животных (тиф, сибирская язва, холера, туберкулез).

Патогенные бактерии вызывают заболевания и у растений, так называемые бактериозы (увядание, пятнистость, гниения стеблей и т. д.). Бактериозами часто бывают поражены помидоры, огурцы, плодовые деревья, капуста, картофель.

Некоторые бактерии являются автотрофными организмами, они способны ассимилировать углекислоту воздуха. Этот процесс у бактерий называется хемосинтезом. При хемосинтезе органические вещества образуются из неорганических за счет химической энергии, которая возникает при окислении некоторых неорганических веществ. На хемосинтесинтезирование способны нитрифицирующие бактерии, железобактериями, серобактерии и др. Но среди бактерий есть и фотосинтезирующие, которые используют энергию солнечного света, – зеленые и пурпурные бактерии.

В практике земледелия огромное значение имеют автотрофные – нитрифицирующие бактерии, которые были открыты отечественным ученым проф. С. М. Виноградским. Нитрифицирующие бактерии развиваются в почве и имеют большое влияние на повышение ее плодородия. В процессе гниения навоза, трупов и т.д. выделяется большое количество аммиака. Превращения аммиака в легкоусвояемые для растений азотные соединения и осуществляют нитрифицирующие бактерии.

Классификация бактерий

Общепризнанной, завершенной классификации бактерий пока нет. Это объясняется трудностью их изучения. В основе существующей классификации бактерий лежат форма клеток, их внутреннее строение, спорообразование.

По форме клеток различают следующие роды бактерий:

1) бациллы - палочковидные,

2) коки - шаровидные,

3) диплококки - шаровидные, соединены попарно,

4) стрептококки - шаровидные, собраны в цепочки,

5) вибрионы - бактерии в виде запятой,

6) спириллы - завитые в виде штопора.

Рис.3. Разнообразие бактерий.

Существует большое количество переходных форм. На питательной среде бактерии собираются в колонии. Форма, величина и окраска этих колоний у разных видов бактерий неодинаковы.

Бактерии являются самыми древними организмами, появившимися около 3,5 млрд. лет назад в архее. Около 2,5 млрд. лет они доминировали на Земле, формируя биосферу, участвовали в образовании кислородной атмосферы.

В природе происходит непрерывный круговорот веществ, существенную роль в котором играют бактерии.

Большинство бактерий относится к гетеротрофным растениям. Питаясь готовыми органическими веществами, бактерии сапрофиты раскладывают сложные органические вещества (трупы животных и растений) на простые вещества. Под влиянием деятельности различных бактерий органические вещества разрушаются до минеральных соединений, которые вновь используются зелеными растениями для питания.

Расписание органических веществ бактериями осуществляется в результате процессов брожения и гниения.

Бактерии активно участвуют в биогеохимических циклах на нашей планете (в том числе в круговороте большинства химических элементов). Деятельность бактерий имеет также глобальный характер. Основная часть парникового газа – метана, поступающего в атмосферу, образуется бактерииями (метаногепами).

Бактерии являются ключевым фактором почвообразования, зон окисления сульфидных и серных месторождений, образования железных и марганцевых осадочных пород и т.д.

Некоторые бактерии вызывают тяжёлые заболевания у человека, животных и растений. Нередко они становятся причиной порчи сельскохозяйственной продукции, разрушения подземных частей зданий, трубопроводов, металлических конструкций шахт, подводных сооружений и т.д. Изучение особенностей жизнедеятельности этих бактерии позволяет разработать эффективные способы защиты от вызываемых ими повреждений.

В то же время положительную роль бактерий для человека невозможно переоценить. С помощью бактерий получают вино, молочные продукты, закваски и другие продукты, ацетон и бутанол, уксусную и лимонную кислоты, некоторые витамины, ряд ферментов, антибиотики и каротиноиды. Бактерии участвуют в трансформации стероидных гормонов и др. соединений. Их используют для получения белка (в т. ч. ферментов) и ряда аминокислот.

Применение бактерий для переработки с.-х. отходов в биогаз или этанол даёт возможность создания принципиально новых возобновляемых энергетических ресурсов. Бактерии используют для извлечения металлов (в т.ч. золота), увеличения нефтеотдачи пластов. Благодаря бактериям и плазмидам стало возможным развитие генетической инженерии. Изучение бактерий сыграло огромную роль в становлении многих направлений биологии, в медицине, агрономии и др. Велико их значение в развитии генетики, т.к. они стали классическом объектом для изучения природы генов и механизмов их действия. С бактериями связано установление путей метаболизма различных соединений и др.

Потенциал бактерий в практическом отношении неисчерпаем. Углубление знаний об их жизнедеятельности открывает новые направления эффективного использования бактерий в биотехнологии и других отраслях промышленности.

Микрофлора почвы оказывает непосредственное влияние на её плодородие и, как следствие, на урожайность растений. Почвенные микроорганизмы в процессе роста и развития улучшают структуру почвы, накапливают в ней питательные вещества, минерализуют различные органические соединения, превращая их в легко усвояемые растением компоненты питания. Для стимуляции этих процессов применяют различные бактериальные удобрения, обогащающие ризосферу растений полезными микроорганизмами. Микроорганизмы, используемые для производства бактериальных препаратов, способствуют снабжению растений не только элементами минерального питания, но и физиологически активными веществами (фитогормонами, витаминами и др.).

В настоящее время выпускают такие бактериальные удобрения, как нитрагин, ризоторфин, азотобактерин, фосфобактерин, экстрасол.

Царство грибов– одна из самых больших и процветающих групп организмов. В настоящее время известно около 100 тыс. видов грибов. Наука, изучающая грибы, называется микологией (от греч. микес – «гриб», логос – «учение»).

Грибы обитают всюду, где имеются органические вещества: в почве, в воде, в жилищах, на пищевых продуктах, на теле человека и животных. Среди грибов естьодноклеточные и многоклеточные организмы. Эти организмы относятся к эукариотам, так как в их клетках имеется ядро.

Грибы занимают особое положение в системе органического мира. Они не являются ни растениями, ни животными, однако имеют некоторые черты сходства с представителями обоих царств.

Сходство с растениями.Они, так же как и растения, неподвижны, постоянно растут верхушечной частью, имеют прочные клеточные стенки, способны синтезировать витамины и гормоны, дышат кислородом, часто осуществляют вегетативное размножение.

Сходство с животными. Наряду с этим грибы обладают многими признаками животного организма. Они, так же как и животные, являются гетеротрофами, так как не имеют хлорофилла, поэтому питаются готовыми органическими веществами. В их клеточных стенках содержится вещество хитин, из которого состоит оболочка покровов некоторых Для животных (насекомых, раков и др.).

Для наглядности сходство грибов с растениям и животными представлено в таблице:

Отличительные признаки грибовзаключаются в том, что вегетативное тело гриба, называемое грибницей или мицелием (от греч. Микес – «гриб»), образовано тонкими ветвящимися нитями. Их называют гифами (от греч. Гифа – «ткань», «паутина»). Разветвляясь, мицелий образует большую поверхность, что обеспечивает всасывание воды и питательных веществ.

Царство грибовделится на подцарства: Низшие (у которых тело состоит из одной клетки) и Высшие (которые имеют многоклеточный мицелий).

Строение грибов

Однако у грибов есть признаки, уникальные только для них и не встречающиеся среди растений и животных. Тело гриба образовано тонкими ветвящимися нитями – гифами. Это тело называют грибницей или мицелием. Каждый отдельный гиф состоит из объединенных клеток, между которыми часто нет перегородок, в результате чего получается одна большая клетка. Клетки имеют одно или множество ядер.

Из гиф состоит не только грибница, но и плодовое тело гриба. В плодовом теле образуются споры. Плодовое тело гриба – это то, что люди называют грибами и собирают в лесу. Чаще всего у плодового тела есть ножка и шляпка.

Грибы питаются готовыми органическими веществами, они не могут их сами синтезировать. Также им необходимы минеральные вещества. Грибы всасывают необходимые им вещества всей поверхностью тела.

Питание грибов

Для питания грибам необходимо готовое органическое вещество, что сближает их с животными. Но по способу поглощения пищи – путём всасывания (а не заглатывания) – они сходны с растениями.
По характеру питания грибы относят либо к сапрофитам, либо к паразитам. Грибы-сапротрофы питаются мёртвыми органическими веществами, а грибы-паразиты поселяются на живых организмах и питаются за их счёт.

Классификация и построение филогенетической системы грибов относятся к наиболее сложным теоретическим проблемам микологии и фитопатологии и поэтому в розное время были предложены как русскими (Х.Я. Гоби, Н.В. Сорокин, А.А. Потебня, и.Л. Сербинов, А.А. Ячевский и др.) та и зарубежными (А. Де Барии, О. Брефельд, Р. Саккардо, Н. Клемент, К. Шир и жр.) учеными различные системы классификации этих организмов.

Однако до сих пор мы не имеем филогенетической системы грибов, достаточно обоснованной и принятой всеми учеными.

В настоящее время грибы разделяют на следующие основные классы:

Хитридиомицеты (Chytridiomycetes). Мицелия не имеют, или мицелий у них зачаточный, слаборазвитый. Зооспоры и гаметы подвижные, одножгутиковые. Половой процесс изо-, гетеро- и оогамный.

Оомицеты (Oomycetes). Мицелий хорошо развитый, но неклеточный; зооспоры с двумя жгутиками (один гладкий, другой перистый). Половой процесс оогамный, половой продукт — ооспора.

Зигомицеты (Zygomycetes). Мицелий большей частью неклеточный. Спорангиоспоры (редко конидии) неподвижные. Половой процесс — зигогамия.

Сумчатые, или аскомицеты (Ascomycetes). Мицелий большей частью хорошо развитый, часто имеется сумчатая и конидиальная стадии. Половой процесс обычно гаметангиогамия, половой продукт — сумки.

Базидиомицеты (Basidiomycetes). Мицелий развитый, клеточный. Половой процесс — сома-тогамия, половой продукт — базидия.

Дейтеромицеты, или несовершенные грибы (Deuteromycetes). Мицелий развитый. Бесполое размножение конидиями, половой процесс неизвестен. Изменчивость грибов этого класса создается за счет гетерокариоза и парасексуального процесса.

Кроме указанных классов, имеются небольшие группы грибов с неясным систематическим положением, возводимые некоторыми учеными в ранг класса (например, трихомицеты).

По типу питания среди грибов есть сапрофиты, паразиты и симбионты.

Грибы-сапрофиты выделяют различные пищеварительные ферменты, которые разрушают органические вещества. Таким образом, они как и бактерии обеспечивают круговорот веществ в природе. Например, на фруктах может появляться гриб пеницилл, и они начинают гнить, т. е. разлагаться.

Грибы-паразиты могут поражать растения, животные и даже грибы. Гриб-паразит проникает в тело хозяина своими гифами через поры. Примером гриба-паразита является картофельная гниль.

Грибы-симбионты живут совместно с растениями. С высшими растениями они образуют так называемую микоризу, а с низшими растениями образуют лишайник. В микоризе растение дает грибу органические соединения, а гриб растению – воду и минеральные вещества.

Грибы – это не растения и не животные. Это особые живые организмы, сочетающие в себе ряд признаков как растений, так и животных. Грибы – это отдельное царство живых организмов.

Бывают одноклеточные и многоклеточные грибы. При этом все виды грибов являются эукариотами, то есть их клетки содержат оформленное ядро.

Царство Грибов достаточно многочисленно, включает около 100 тысяч видов. Грибы изучает наука микология.

Признаки грибов, сходные с растениями, – неподвижность, рост верхней частью, прочные клеточные стенки, способность синтезировать витамины, возможность вегетативного размножения.

Признаки грибов, сходные с животными, – гетеротрофы (питаются готовыми органическими веществами), клеточные стенки содержат вещество хитин, который есть только у некоторых животных, в качестве запасного вещества у грибов вырабатывается гликоген, как и у животных.

Размножение грибов

Размножение грибов происходит тремя способами:

Бесполый. Происходит при помощи спор, которые созревают в трубочках или на пластинках шляпки. Высыпаются и разносятся ветром. Во влажной почве прорастают.

Вегетативный. Размножение происходит частями грибницы.

Половой. Состоит в слиянии половых клеток – мужских и женских – гамет, образуется зигота, из которой формируется плодовое тело гриба.

Сапрофитные грибы вместе с почвенными бактериями оказывают влияние на формирование почвы, так как разлагают органические вещества до неорганических.

Вместе с бактериями сапрофитные грибы применяются для очистки точных вод.

Одним из самых древних способов применения грибов является бродильное производство.

Самые знаменитые сорта сыра – это продукт одновременной работы бактерий и различных видов грибов.

Получение антибиотиков – например, пенициллин.

Некоторые грибы являются наиболее удобными объектами для генетических исследований и генной инженерии.

Являются дешевым источником кормового белка.

Но грибы могут наносить и большой вред. Некоторые из них вызывают болезни у растений, животных и человека. Грибы портят продукты питания, разрушают постройки. Некоторые грибы вырабатывают ядовитые вещества, ими можно тяжело и даже смертельно отравиться.

Сапрофитные грибы, поселяясь на продуктах питания и различных органических материалах, могут вызвать их порчу.

Возбудители различных заболеваний.

Лишайники представляют своеобразную группу комплексных организмов, тело которых всегда состоит из двух компонентов – гриба и водоросли. Это своеобразная группа живых организмов, произрастающих на всех континентах, в том числе и в Антарктиде. Лишайники не могут считаться единым организмом, так как его отдельные части имеют разные геномы.

В природе их насчитывают более 26 000 видов.

Долгое время лишайники были загадкой для исследователей. Однако до сих пор не пришли к единому мнению относительно их положению в систематике живой природы: одни относят их к царству растений, другие – к царству грибов.

Лишайники характеризуются очень медленным ростом: от долей миллиметра до нескольких сантиметров в год. Скорее всего, это связано с небольшим относительным объёмом автотрофных водорослей, синтезирующих органические вещества. Наибольшей скоростью роста обладают лишайники тропических лесов, наименьшей – обитатели скал и тундры.

Низкая скорость роста приводит к тому, что лишайники в основном растут в тех местах, где не встречают конкуренции со стороны растений. Прежде всего, это горные области, где они являются первопроходцами на камнях и скалах, создавая первичные почвы. Не встречают лишайники конкурентов и в тундре, где из-за мёрзлых грунтов не могут развиваться корни растений. Часто лишайники растут как эпифиты (поселяются на стволах других растений, но живут самостоятельно) в кронах деревьев.

Способность гриба поглощать и удерживать воду позволяет лишайникам существовать в крайне сухих условиях. Они могут поглощать воду не только во время дождей, но и из тумана, и насыщенного водяным паром воздуха.

По форме таллома лишайники делятся на:

· накипные: прикрепляющиеся к субстрату всей своей поверхностью (ризокарпон);

· листоватые: прикрепляются к субстрату в отдельных точках (пармелия, ксантория). У некоторых листовых лишайников слоевище прикрепляется с помощью короткой ножки (гомфа), расположенной в центральной части слоевища.

· кустистые: прикреплённые в одной точке и ветвящиеся (кладония, ягель, уснея). У кустистых радиально построенных лишайников на периферии поперечного разреза находится кора, под ней гонидиальный слой, а внутри – сердцевина.

Накипные лишайники растут своей периферией, а кустистые — концами «веточек».

Строение лишайников

Вегетативное тело лишайника называется талломом.

Гифы гриба образуют основу таллома, формируя нижнюю кору, прикреплённую к субстрату, и поверхностный коровый слой, обуславливая форму и окраску лишайника.

Водоросли, занимая полости между гифами, образуют гонидиальный (альгальный) слой, то есть слой зеленых клеток водоросли.

Под слоем водорослей грибные гифы расположены рыхло, большие промежутки между ними заполнены воздухом – это сердцевина. За сердцевиной следует нижняя кора, которая по строению подобна верхней. Через нижнюю кору из сердцевины проходят пучки гиф (ризоиды), которые прикрепляют лишайник к субстрату.

У корковых лишайников нижней коры нет и грибные гифы сердцевины срастаются непосредственно с субстратом.

Рис. Внутреннее строение лишайника

По анатомическому строению лишайники делят на гомео- и гетеромерные.

У гомеомерных лишайников слоевище представляет собой рыхлое сплетение гиф гриба, среди которых более или менее равномерно располагаются клетки или нити фикобионта.

Размножение лишайников как половое, так и бесполое. Половое размножение осуществляется за счет грибного компонента, т. к. клетки водорослей могут размножаться только вегетативно. В основном лишайники размножаются бесполым путем:

- частями таллома (чаще всего);

- специальными образованиями, состоящих из гиф гриба, оплетающих клетки водорослей:

- соредиями – образующимися внутри слоевища и освобождающимися в результате разрыва коркового слоя;

- изидиями – формирующимися на поверхности слоевища, отламываются и формируют новые слоевища.

- лобулами – небольшими пластинками, которые расположены по краю слоевища.

Значение лишайников в биосфере и народном хозяйстве

Известно около 26 тыс. видов лишайников. Они широко распространены в природе за исключением мест, где воздух насыщен вредными газами. Лишайники весьма чувствительны к загрязнению воздуха и поэтому большинство из них в крупных городах, а также вблизи заводов и фабрик быстро погибает. По этой причине они могут служить индикаторами загрязненности воздуха вредными веществами.

Будучи автогетеротрофными организмами, лишайники аккумулируют солнечную энергию и создают органические вещества в местах, недоступных другим организмам, а также разлагают органику, участвуя в общем круговороте веществ в биосфере. Лишайники играют существенную роль в почвообразовательном процессе, так как они постепенно растворяют и разрушают горные породы, на которых поселяются, а за счет разложения их слоевищ происходит формирование почвенного гумуса. Таким образом, лишайники вместе с бактериями, цианобактериями, грибами и некоторыми водорослями создают условия для других, более совершенных организмов, в том числе для высших растений и животных.

В хозяйственной деятельности человека важную роль играют прежде всего кормовые лишайники, такие как олений мох, или ягель, исландский мох и другие, которые поедаются не только северными оленями, но и маралами, кабаргой, косулями, лосями. Некоторые виды лишайников (лишайниковая манна, гигрофора) используют в пищу, также они нашли применение в парфюмерной промышленности – для получения ароматических веществ, в фармацевтической – для изготовления препаратов против туберкулеза, фурункулеза, кишечных заболеваний, эпилепсии и др. Из лишайников получают красители (например, лакмус) и лишайниковые кислоты (известно около 250), обладающие антибиотическими свойствами.