Библейская легенда гласит о том, что когда Моисей вел свой народ через пустыню, и все запасы еды были съедены, изнеможенные люди уже готовы были умереть от голода. Но неожиданно поднялся ветер, и на горячий песок посыпались серые комочки, которые изголодавшиеся люди ели сырыми и из которых варили кашу. И думали, что это Бог послам им
Русский ботаник Палпас доказал, что серые комочки, «упавшие» с неба на головы страждущих, были лишайниками, которые встречаются в пустынях Малой и Средней Азии и Африки. Порывами ветра перекатываются они по пустыне, выдерживают жару в70 градусов. Полностью высохнув, при попадании дождя снова оживают.
Строение лишайника
На Земле лишайники появились сто миллионов лет назад. Долгое время ученые не могли определить, гриб это или водоросль. Пока не пришли к выводу, что лишайник - это симбиоз гриба и водоросли. По своему строению олений мох напоминает дерево в миниатюре: есть «ствол» - слоевище, во все стороны от которого расходятся «ветки» - переплетение гифа гриба и клеток водоросли, которые защищают лишайник от повреждений и высыхания. Есть своеобразные «корни» - ризоиды, с помощью которых лишайники прикрепляются к камням и почве. Анатомическое строение лишайников бывает:
Размножение и рост
Лишайники могут размножаться спорами, которые вырабатывает гриб, либо вегетативно: кусочками слоевища. Способны расти в самых суровых условиях: в скалах, на камнях, на бедных почвах, в песке. Они первыми осваивают непригодные для жизни места и создают условия другим организмам. Растут очень медленно: за год примерно на 5 мм. Цветовая гамма разнообразная: от черных, белых, серых, до ярких желтых, оранжевых и красных. До сих пор не выяснен механизм выработки цвета лишайника, очевидно только, что он связан с воздействием солнечного света. При малейшем лишайники гибнут, потому что, в отличие от растений, у них нет защитной кутикулы, и ядовитые вещества проникают внутрь через всю их поверхность.
Лечебные свойства
Или центрария исландская, или ягель - лишайник, который растет на севере России. Издавна использовался местными жителями для лечения многих заболеваний. Ученые обнаружили, что он содержит такие полезные для организма вещества, как фолиевая кислота, камедь, почти все витамины, марганец, титан, железо, йод, никель и другие. Лечебные свойства, которыми он обладает, переоценить трудно. Жители Севера лечат ягелем разнообразные заболевания. Для лечения кашля, язвы желудка, проблем с кишечником олений мох толкут в порошок и варят кисель. Он также выводит из организма токсины. Очень эффективен олений мох при ранах, фурункулах, язвах. Его отваром промывают раны и делают примочки три-четыре раза в день. Для олений мох кипятят в молоке. Широко применяют его и в домашней косметологии для выведения пигментных пятен и угрей. Олений мох служит сырьем для вкусного мармелада, желе и киселя.
Шаврина Ксения Александровна
Данное исследование проводилось в 2008г в п. Каменка Мезенского района.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Районная учебно-исследовательская конференция
старшеклассников «Юность Поморья»
Секция экология
Лишайники – индикаторы чистоты воздуха
Работу выполнила:
Шаврина Ксения Александровна
МОУ «Каменская общеобразовательная
Средняя школа Мезенского района»
11 класс
Научный руководитель:
Лихачева Наталья Степановна,
Учитель биологии МОУ «Каменская
Общеобразовательная средняя школа
Мезенского района»
г. Мезень
2008 года
Введение 3
1. Морфофизиологические особенности лишайников 3
1.1. Общая характеристика класса лишайники 3
1.2. Строение лишайников 4
1.3. Размножение 5
1.4. Значение лишайников в биосфере и народном хозяйстве 6
2. Лишайники и загрязненность атмосферного воздуха 6
3. Экспериментальная часть 8
3.1. Методика исследования 8
3.2. Загрязненность воздуха на территории, прилегающей к Каменской
Средней школе 9
3.3. Результаты исследования 10
Заключение 11
Список литературы 12
Приложение 13
Введение
Экологическая ситуация в наше время вызывает серьезную озабоченность общественности. Одна из задач современной экологии – это разработка систем естественных биологических индикаторов, позволяющих оперативно следить за состоянием экосистем и их динамикой.
Первыми на загрязнение окружающей среды реагируют живые организмы, например, лишайники (биологические индикаторы).
Организмы биоиндикаторы должны обладать следующими признаками
- Высокой чувствительностью к действию определенного фактора;
- Организм должен обладать простотой определения;
- Специфичностью - многие биологические индикаторы реагируют на какой-либо фактор;
- Способностью накапливать в своем теле токсичные вещества (комулятивность);
Поэтому для проведения исследования были выбраны лишайники, которые обладают всеми выше перечисленными признаками.
Лишайники - это симбиотические организмы, не имеющие защитных наружных покровов, обладающие низкой способностью к авторегуляции процессов жизнедеятельности.
Раздел биоиндикации, который рассматривает лишайники в виде чувствительных организмов, называется лихеноиндикация.
Объект исследования: атмосферный воздух.
Предмет исследования: влияние загрязненного воздуха на развитие лишайников.
Цель работы: определение загрязнения воздуха на территории, прилегающей к Каменской средней школе.
Задачи: 1)На основании анализа литературных данных познакомиться с
Морфофизиологическими особенностями лишайников;
2) Изучить наиболее часто встречающиеся виды лишайников;
3) Используя метод лихеноиндикации, определить чистоту атмосферного
Воздуха;
4) Получить экспериментальные данные и сделать выводы;
5) Собрать коллекцию лишайников.
Методы исследования: анализ литературных источников и метод линейных пересечений.
Глава 1. Морфофизиологические особенности лишайников
1.1. Общая характеристика класса лишайники
Лишайники – это единые организмы, состоящие из гриба и водоросли, связанных
симбиозом (симбиотическими отношениями). Симбиоз - это взаимовыгодное сожительство двух организмов. Лишайники в равной мере можно отнести, как к царству грибов, так и к царству растений. Слоевище лишайников состоит из двух компонентов – автотрофного (сине-зеленые, зеленые, желто-зеленые и бурые водоросли) и гетеротрофного (гриба). Не всякое сожительство гриба и водоросли образует лишайник. Лишайниковое сожительство должно быть постоянным и исторически выработавшимся, а не случайным, кратковременным. В настоящем лишайнике гриб и водоросль вступают в тесные взаимоотношения, грибной компонент окружает водоросли и может даже проникнуть в их клетки.
По форме и величине лишайники разнообразны, их размер варьирует от нескольких миллиметров до десятков сантиметров. Вегетативное тело лишайников представлено слоевищем, или талломом. В зависимости от образующегося пигмента оно может быть серым, сизым, зеленоватым, буро-коричневым, оранжевым или почти черным. Пигментация способствует защите от чрезмерного освещения или, наоборот, помогает поглощать больше света (черный пигмент лишайников Антарктиды).
1.2. Строение лишайников
Известно более двадцати тысяч видов лишайников. В зависимости от строения слоевища выделяют накипные (корковые), листоватые и кустистые лишайники. Слоевище накипных (около 80%) лишайников имеет вид корочки, плотно сросшейся с субстратом, толщиной от 1 до 5 мм. Они встречаются на коре деревьев и кустарников, на поверхности почвы, на камнях. Накипные лишайники, поселяющиеся на поверхности горных пород, постепенно разрушают их благодаря выделению кислот. Листоватые лишайники имеют округлую форму, часто с изрезанными краями или расчлененными на мелкие лопасти. Диаметр этих лишайников 10-20 см. Листоватые лишайники – более организованные формы по сравнению с накипными, у них существует четкая дифференциация слоев. Наиболее высоко организованы кустистые лишайники. Их слоевище представляет собой прямостоячий или повисающий кустик. Они имеют разную высоту, некоторые достигают несколько миллиметров, а некоторые 30-50 см.
По анатомическому строению лишайники делятся на гомео - и гетеромерные (рис. 1).
У гомеомерных лишайников слоевище представляет собой рыхлое сплетение гиф гриба, среди которых более или менее равномерно располагаются клетки или нити фикобионта. Гетеромерное строение характеризуется наличием в слоевище дифференцированных слоев, каждый из которых выполняет определенную функцию: верхняя и нижняя кора – защитную, фотосинтезирующий слой участвует в процессе фотосинтеза и накапливает продукты ассимиляции, а сердцевина - в прикреплении таллома к субстрату и обеспечении аэрации фикобионта. Такой морфологический тип лишайника представляет собой наиболее высокоорганизованную форму слоевища и характерен для большинства листоватых и кустистых лишайников.
Рис.1 Формы слоевища лишайников: а – корковая Рис 2. Вегетативное размножение лишайников: (накипная); б - листоватая; в, г, д - кустистая; а- разрез таллома с соредиями, б- разрез
е- разрез гетеромерного слоевища; таллома с изидиями; 1- соредий, 2 – изидий
1- верхняя корка, 2 – слой водорослей,
3 – сердцевина, 4- нижняя кора,
Ж - соредии
Лишайники широко распространены. Наряду с сине-зелеными водорослями они являются пионерами в освоении безжизненных и скудных местообитаний. Разрушая и разрыхляя каменистый грунт, обогащая его органическими веществами, лишайники создают условия для поселения высших растений.
Скорость роста лишайников невелика, 1-3 мм. в год. Медленный рост обуславливает и высокую продолжительность их жизни до 50-100 лет.
1.3. Размножение
Размножаются лишайники спорами, которые образует гриб, либо вегетативно - отламыванием кусочков слоевищ, затем прорастающих на новом месте.
Размножаются лишайники с помощью особых образований, возникающих под верхней корой слоевища и состоящих из клеток изидий и соредий водоросли, окруженных гифами гриба (рис.2).
Соредии формируются под верхней корой в фотосинтезирующем слое и состоят из одной или нескольких клеток фикобионта, оплетенных гифами гриба. Под давлением разросшейся массы многочисленных соредий корковый слой таллома разрывается, и соредии выходят на поверхность, откуда разносятся ветром, водой и в благоприятных условиях прорастают в новые талломы лишайников.
Изидии представляют собой мелкие выросты слоевища в виде палочек, бугорков, покрытых снаружи корой. Состоят они из нескольких клеток фикобионта, оплетенных гифами грибов. Изидии отламываются и формируют новые слоевища.
Половое размножение обеспечивают специальные участки слоевища, формирующие споры. Спора прорастает в гифу, и при встрече с подходящей водорослью формируется новый лишайник.
1.4.Значение лишайников в биосфере и народном хозяйстве
Лишайники играют важную роль в биоценозах. Разлагаясь после отмирания, лишайники создают необходимые условия для образования почвенного гумуса.
Из лишайников получают лишайниковые кислоты (известно около 250), обладающие антибиотическими свойствами.
Антибиотические свойства лишайников находят применение в парфюмерной промышленности - для получения ароматических веществ, в фармацевтической - для изготовления препаратов против туберкулеза, фурункулеза, кишечных заболеваний, эпилепсии.
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, косулями, лосями.
Лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха, особенно соединениями серы, и степень их развития может служить индикатором экологической обстановки в городах.
Глава 2. Лишайники и загрязненность атмосферного 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, можно использовать их для общей оценки степени загрязненности окружающей среды, особенно атмосферного воздуха. На этой основе стало развиваться особое направление индикационной экологии – лихеноиндикация.
Гуляя в лесу, внимательный человек непременно заметит лишайники, растущие на стволах деревьев. Они 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.
Различие между лишайниковыми флорами естественных и культурных ландшафтов
были замечены уже лихенологами прошлого столетия. Не имея точных данных относительно экологических условий (климат, состав воздуха) 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 обладают разной чувствительностью.
Высокая чувствительность лишайников связана с содержанием в атмосферном воздухе оксида серы (IV)-сернистого газа, именно к этому загрязнению чувствительны лишайники. Поступая в тело лишайника диоксид серы нарушает процессы обмена веществ и превращение энергии, тормозит рост лишайника.
При повышении степени загрязненности воздуха первыми исчезают кустистые лишайники (бриория, уснея, алектория), за ними – листоватые (лабария легочная, ксантория постенная, фисция). Накипные лишайники наиболее устойчивы к атмосферному загрязнению (лекопора разнообразная, лецидея, биотора).
Таким образом, при анализе видового состава лишайников можно учитывать их видовую принадлежность (таксономический подход), анализ жизненных форм (биоморфологический подход) и анализ экологических групп (экологический подход).
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 двуоксид серы. Экспериментально установлено, что это вещество уже в концентрации 0,080-0,10 мг на 1м. куб. воздуха начинает вредно действовать на многие лишайники: в хлоропластах водорослевых клеток появляются бурые пятна, начинается деградация хлорофилла, плодовые тела лишайников хиреют. Концентрация SO 2 , равная 0,5 мг/м.куб., губительна для всех видов лишайников, произрастающих в естественных ландшафтах.
На лишайники пагубно влияет не только двуоксид серы, но и другие загрязнители – оксиды азота, оксиды углерода, соединения фтора и другие.
Человек, который хотя бы немного знает лишайники, прогуливаясь по улицам, может сказать, например, что на этой аллее воздух сильно загрязнен, количество двуоксида серы в воздухе превышает 0,3 мг/м.куб.(лишайниковая «пустыня»), в этом парке воздух загрязнен умеренно, количество SO 2 колеблется между 0,05-0,2 мг./м.куб. (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 – SO 2 , менее 0,05мг./м.куб. (на это указывают произрастающие на стволах виды естественной флоры – пармелии, алектории и др.)
Дальнейшие исследования с долговременно газацией очень низкими концентрациями сернистого газа, а также полевые наблюдения показали, что гипогимния погибает при концентрациях, которые вызываю повреждение лишь у самых чувствительных высших растений. Поэтому гипогимнию вздутую можно считать хорошим индикатором для регистрации низких концентраций загрязнителей в атмосфере. Скорость отмирания листоватых лишайников может служить показателем потенциального влияния атмосферных загрязнителей на высшие растения.
Глава 3. Экспериментальная часть
3.1. Методика исследования
В основу методики оценки относительной численности эпифитных лишайников был положен метод линейных пересечений. Он заключается в наложении гибкой ленты с миллиметровыми делениями на поверхность ствола дерева с фиксированием всех пересечений её со слоевищами лишайников. В качестве ленты использовался «портняжный метр» с миллиметровыми делениями.
Для исследования используют достаточно старые прямостоящие деревья. После выбора модельного дерева определяют на стволе точку, находящуюся на высоте 1,5 метра от основания ствола с северной стороны. Затем на ствол накладывают мерную ленту с делениями таким образом, чтобы ноль шкалы ленты совпадал с выбранной точкой, а возрастание чисел на шкале соответствовало движению по часовой стрелке (с севера на восток). После полного оборота ствола лента закрепляется на стволе булавкой в нулевой точке. Совмещая последние деления и ноль ленты, определяют длину окружности ствола. Её при дальнейших измерениях принимают за 100%. При измерении фиксируют начало и конец каждого пересечения ленты с талломами лишайников. Измерения проводятся с точностью до 1 мм. [Приложение1, фото 1]
По завершении измерений проводится расчёт проективного покрытия лишайников на основе линейных пересечений, который определяет отношение «заросшей» лишайниками части ствола к общей поверхности. Зная общую длину окружности ствола и принимая её за 100%, рассчитывают проективное покрытие лишайников. Например, длина окружности ствола на 3-й площадке 85 см. (850мм). Пересечения ленты с талломами наблюдались на отметках: 3,1-3,2см.; 74,1-75см. Общая сумма «протяженности» лишайников составляет 1,0см (0,1+0,9). По пропорции: 85см. – 100% 1,0см – Х % находим величину проективного покрытия: 1,0/ 85 · 100=1.2%.
Проективное покрытие определяется для всех видов лишайников в сумме. С каждого
Дерева лишайники собираются отдельно, и каждый образец упаковывается в отдельный конверт. Видовая принадлежность лишайников определяется в лабораторных условиях
по определению.
3.2. Загрязненность воздуха на территории, прилегающей к Каменской средней школе
Перед началом работы мы поставили перед собой цель: определить загрязнения воздуха
На территории, прилегающей к Каменской средней школе. Нами были выбраны наиболее пригодные для экспресс-оценки деревья. Исследование проведено 7 ноября 2007 года на территории поселка Каменка в районе средней школы. Всего нами было исследовано 14 пробных участков (деревьев) с пятью пробными площадями: территория около школы, магазин «Меридиан», ТЭС, парк клуба, гараж. Результаты исследований приведены в таблицах.
Таблица 1
Данные биологического эксперимента по определению величины проективного покрытия
Номер дерева | ||||||||||||||
Порода дерева | осина | береза | осина | осина | осина | осина | осина | береза | осина | береза | осина | береза | береза | осина |
Название пробной площади | Школа | Школа | Школа | гараж | гараж | Школа | Школа | ТЭС | ТЭС | Меридиан | ТЭС | Парк клуба | Парк клуба | Парк клуба |
Количество лишайнковых группировок, шт | ||||||||||||||
Обхват дерева, см | 91,8 | 56,3 | 44,5 | 54,5 | 65,1 | 68,7 | 164,5 | 20,5 |
||||||
Величина проективного покрытия, % | 12,3 | 36,7 | 72,5 | 24,3 |
Для определения класса загрязнения пользуемся шкалой: I- идеально чистый; II- чистый; III- относительно чистый; IV- загрязненный.
Исследование загрязнения воздуха на пробных площадях Таблица 2
дерева | Серый лишайник | Желтый лишайник | Число видов | Степень загрязнения |
||
накипной | листоватый | накипной | листоватый |
|||
3.3. Результаты исследования
Рис.3. Зависимость величины проективного покрытия от номера пробного участка
Выводы: 1) Величина проективного покрытия (рис.3) в районе Каменской средней
Школы, на учетных площадях: №1, 2, 3, 6, 7 - колеблется от 6,1% до 130%;
2) Чем выше % проективного покрытия, тем воздух чище, так как
Лишайников больше;
3) Рассмотрев средние значения проективных покрытий, мы пришли к выводу,
Что чище всего воздух в окрестности Каменской средней школы, т.к. именно в
Этих точках самые высокие значения величины проективных покрытий.
Самый загрязненный воздух по этому показателю в районе ТЭС и гаража.
Загрязнение воздуха происходит из-за высокой транспортной нагрузки на
Дорогах, и выбросов отходов производства ТЭС.
Рис. 4. Зависимость степени загрязнения от пробного участка
Вывод: Рассмотрев зависимость загрязнения от пробного участка (рис.4),мы делаем вывод, что территория, прилегающая к Каменской средней школе - является экологически чистой, т.к. на всех пробных участках выявлен II или III класс загрязнения.
Заключение
Лишайники по-разному реагируют на загрязненность воздуха: некоторые не выносят ни малейшего загрязнения и погибают, другие – хорошо приспособились к соответствующим антропогенным условиям. Изучив это свойство лишайников, можно использовать их для общей оценки степени загрязненности окружающей среды, особенно атмосферного воздуха. На этой основе стало развиваться особое направление индикационной экологии – лихеноиндикация.
В ходе изучения литературных источников по проблеме лихеноиндикации удалось
систематизировать признаки, которыми обладают биоиндикаторы.
В первой главе работы, посвященной морфофизиологическим особенностям лишайников, рассматривается общая характеристика, строение, размножение и значение их в природе и жизни человека.
Во второй главе изучается влияние загрязненности атмосферного воздуха на развитие лишайников. Выявлено, что чувствительность лишайников связана с содержанием в воздухе SО 2 , который, поступая в его тело, нарушает процессы обмена веществ и превращения энергии тормозит его рост.
Третья часть работы является экспериментальной. Описана подготовка и методика проведения исследования. Приведены данные биологического эксперимента по определению величины проективного покрытия. Всего нами было заложено пять площадей с четырнадцатью пробными участками (деревьями). Установлено, что на территории п. Каменка встречаются только эпифитные формы лишайников, которые позволяют нам сделать вывод о том, что воздух в поселке относительно чистый. Загрязнения воздуха наблюдаются в районах ТЭС и гаража, а территория, прилегающая к Каменской средней школе, является чистой. Загрязнение парами диоксида серы происходит из-за высокой транспортной нагрузки на дорогах и выбросов отходов производства ТЭС.
В ходе проведенных исследований мы выявили следующие закономерности:
1) Чем сильнее загрязнен воздух, тем меньше на деревьях встречается видов лишайников и тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев;
2) Первыми при повышении загрязнения исчезают кустистые лишайники, затем листоватые и накипные;
Список литературы
1. Абрамов В.И. Бактерии, грибы, споровые растения // Первое сентября. Биология.-2004.- №9.- С.26-29
2. Бязров Л.Г. Лишайники – один из видов жизненной стратегии грибов?// Первое сентября. Биология.- 2005.- №12.- С.6-7
3. Бязров Л.Г. Что общего у лишайников и морских ежей?// Первое сентября. Биология.- 2004.- №4.- С.26-27
4. Жизнь растений. Т.III. Водоросли. Лишайники. Под ред. М.М. Голлербаха – М.: Просвещение, 1977.- 487с.
5. Лемеза Н.А., Л.В.Камлюк Л.В., Лисов Н.Д. Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы.- М: Дрофа, 2003.- 276с.
6. Петров В.В. Мир лесных растений. – М.: Наука, 1978.-167с.
7. Полевая практика по экологии растений: Учебное пособие/ А.Е. Баталов, Е.В. Шаврина, М.П. Бахматова, Е.Ю. Чуракова. Под ред. А.Е. Баталова – М.:Изд-во МГУ, 2005.- 167с.
8. Пчёлкин А.В., Боголюбов А.С. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды. - М.: Экосистема, 1997. – 150с.
9. Солдатенкова Ю.П. Малый практикум по ботанике. Лишайники. – М.: Изд-во Московского университета, 1977. – 125с.
Син.: ягель.
Представитель группы лишайников рода Кладония (лат. Cladonia): Cladonia rangiferina, Cladonia alpestris, Cladonia sylvatica и др. Олений мох (ягель) - кустарниковый лишайник, состоящий из небольшого слоевища и сильно разветвленных в виде кустика веточек. Олений мох очень популярен в народной медицине, он обладает выраженными антисептическими, антимикробными, антигельминтными, антиоксидантными и гепатопротекторными свойствами. Ягель входит в состав некоторых противотуберкулезных лекарственных препаратов, биологически активных добавок к пище и косметических средств.
Задать вопрос экспертам
В медицине
Олений мох является ценным сырьём для получения лекарственных препаратов. Отвар из ягеля применяют как общеукрепляющее средство при заболеваниях верхних дыхательных путей, туберкулезе, астме, при проблемах с желудочно-кишечным трактом и различных видах простудных инфекций. Известно применение оленьего мха при лечении варикозного расширения вен и тромбофлебита.
Противопоказания и побочные действия
Противопоказания к использованию данного лишайника еще до конца не ясны. К примеру, нельзя исключить аллергию на отдельные его компоненты. Возможна также индивидуальная непереносимость. Препараты на основе ягеля не рекомендуется употреблять беременным и кормящим матерям, так как возможны неблагоприятные побочные эффекты. Перед началом курса лечения необходимо проконсультироваться с врачом.
В косметологии
Олений мох богат органическими веществами, витамином А, витаминами группы В, он способствует эффективному восстановлению тонуса кожи, ее укреплению и питанию, стабилизирует аминокислотный обмен, способствуют обновлению кожных покровов. Благодаря высокому содержанию уникальной , олений мох способствует активной регенерации клеток, замедляет процессы старения, улучшает структуру кожи и восстанавливает ее эластичность.
В кулинарии
Народы Севера употребляют олений мох в пищу: его вымачивают в воде для удаления нежелательной горечи, добавляют в супы и вторые блюда в качестве приправы, используют вместо крахмала при приготовлении ягодного киселя. Высушенный на солнце и перемолотый в порошок олений мох используют в хлебопечении, его добавляют в диетические блюда из овощей, в различные соусы, мармелад и конфеты.
В животноводстве
Классификация
Ягель или олений мох - один из ярких представителей группы видов лишайников рода Кладония (лат. Cladonia), которые из-за кустистого и сильно ветвистого слоевища иногда выделяют в род Cladina. Кладония (лат. Cladonia) -род лишайников семейства Кладониевые (лат. Cladoniaceae) включает в себя около 300 видов, широко распространённых во всех растительно-климатических зонах: от полярных пустынь до тропиков.
Ботаническое описание
Олений мох (лат. Cladonia rangiferina Hoffm.) - кустарниковый лишайник, состоящий из небольшого, скоро исчезающего слоевища и сильно разветвленных в виде кустика веточек. Олений мох имеет двойное слоевище, разделяющееся на две части: первичную и вторичную. Первичное представляет собой чешуйки либо бугорки, разнящиеся по размерам (от 1 мм до 3 см) и формам. Они образуются на субстрате, которым может служить древесина, почва, т.д. Иногда они образуют густой покров, теряющий в процессе старения свою плотность или исчезающий вовсе. Из первичного развивается вторичное вертикальное слоевище в форме кустистых, шиловидных, роговидных, кубковидных подециев. Подециии имеют густые или более редкие ветвления. Внутри каждой из них есть полость, а внешний слой коры сформирован густо переплетенными гифами. В редких случаях наружный слой коры отсутствует. Обязательным элементом стенок подециев является водорослевый слой.
Размеры вторичного слоевища составляют обычно от 2-5 см до 20 см. Чешуйки (филлокладии) прикрывают подеции снаружи и таким образом увеличивают их ассимиляционную поверхность. На вершинах и краях веток подециев формируются плодовые тела – апотеции округлой формы. Они имеют красную или коричневую окраску, реже могут быть желтыми или бурыми. В них располагается несколько одноклеточных или многоклеточных спор, с помощью которых олений мох размножается.
Распространение
Олений мох - чрезвычайно морозостойкий лишайник, способный расти в условиях малого снежного покрова. Он распространен в Гренландии, Северной Америке, в Арктической части Евразии, в Гималаях, Тибете, встречается в холодных районах Южной Америки (например, в Патагонии и в верхней части гор Анд). В нашей стране зоны произрастания ягеля - это горные и равнинные тундры, лесотундры и тайга. Встречается олений мох в северной части Урала, в Западной Сибири (например, на полуострове Ямал) и на Дальнем Востоке. Ягель очень легко приспосабливается к суровым условиям тундры и успешно конкурирует с другими видами местных растений, например, с мхами. Лишайник может расти между кустами мха, заслоняя солнечный свет. Из-за этого площадь зарослей мха постоянно уменьшается под «напором» ягеля и уступает ему обширные территории.
Регионы распространения на карте России.
Заготовка сырья
Заготовки оленьего мха производятся в течение всего лета. В сухом виде лишайник трудно собирать, поскольку его веточки очень ломкие. Поэтому обычно сбор сырья ведут после обильного дождя. Сначала мох собирают вручную и очищают от примесей, затем ягель тщательно высушивают. Грамотно проведенная сушка позволяет хранить олений мох практически неограниченное время: он не подвергается порче и процессу гниения. Питательная ценность ягеля очень высока: 1 центнер ягеля заменяет 3 центнера картофеля.
Химический состав
Олений мох содержит 21 % пищевых волокон, свободные жирные кислоты; триглицериды, гекса α-гидроксиизовалерат, рибитол; углеводородные соединения: n-алканы, антейзо-алканы, метилгептадеканы. В Финляндии ягель содержит протеин 2-3,2 %, сырой клетчатки 6,4 %, жиров 1,4-3,3 %, сахаров 0,4-1,8 %; в России в нем найдены сахара 1,5 %, лихенин 18,8 % , гемицеллюлоза 59,7 % и целлюлоза 3,9 %; l-усниновая кислота 1,1 %. Олений мох наравне с остальными лишайниками синтезирует специфические вторичные метаболиты, так называемые лишайниковые вещества (наиболее распространена усниновая кислота и другие представители классов депсидов и депсидонов), относящиеся к фенольным соединениям. На Кольском полуострове в оленьем мхе найдено 0,40 мг/г (4 %) фенольных соединений.
Фармакологические свойства
Олений мох применяется в качестве ценного лекарственного сырья для получения усниновой кислоты. Усниновая кислота эффективна против большого разнообразия грамположительных (G +) штаммов бактерий, включая мультирезистентные (устойчивые) к антибиотикам штаммы золотистого стафилококка, энтерококк и микобактерии. Усниновая кислота, получаемая из оленьего мха, оказывает избирательное действие против стрептококка мутирующего, не вызывая побочных эффектов, отрицательно воздействующих на оральную сапрофитную микрофлору. Она обладает сильнейшими антибактериальными и противогрибковыми свойствами; препараты, содержащие в своем составе усниновую кислоту, активно применяются для борьбы с туберкулезными микобактериями, в том числе устойчивыми к антибиотикам. Другими признанными характеристиками усниновой кислоты являются ее консервирующие свойства и способность поглощать ультрафиолет.
Применение в народной медицине
Ягель широко применяется в народной медицине благодаря своим многочисленным полезным свойствам и высокому содержанию усниновой кислоты. Из оленьего мха делают целебный отвар, превращающийся после охлаждения в студень. Его применяют для лечения кашля при туберкулезе, им обрабатывают гнойные раны, ожоги (в виде примочек и аппликаций).
Чтобы приготовить отвар из ягеля, вам понадобится: 2 чайные ложки сушеного оленьего мха и 2 стакана холодной воды. Водой заливают сухое сырье, доводят до кипения, процеживают и охлаждают до образования студня. Студень принимают частыми и большими порциями в течение всего дня, а дозировка зависит от заболевания. Например, при кашле такой отвар пьют от 1 до 2 литров в день, пока не наступит улучшение. Лечение туберкулеза: 3-4 литра в день (в течение длительного времени). Если у вас имеется аллергия, принимать отвар из ягеля нужно с большой осторожностью и минимальными дозами!
Историческая справка
Ненцы и другие коренные жители Севера издревле применяют олений мох для изготовления целебных отваров, примочек, порошков. Они также использовали его в шаманских обрядах и в качестве натурального антисептика. Во времена, когда не было холодильников, им со всех сторон обкладывали мясо и оно долго не портилось.
Литература
1. Гарибова Л. В., Дундин Ю. К., Коптяева Т. Ф., Филин В. Р. Водоросли, лишайники и мохообразные СССР. Изд-во Мысль, М., 1978, 365 с.
2. Машковский М. Д. Лекарственные средства: В 2 т. Т.2.-14-е изд., перераб, испр. И доп. М. Изд-во «Новая Волна», 2000. 608 с.
4. Моисеева Е. Н. Биохимические свойства лишайников и их практическое значение. Изд-во АН СССР, М-Л. 1961. 82 с.
5. Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия 1969-1978
О таком лишайнике как ягель или, как его еще называют, олений мох слышали практически все, но далеко не каждый представляет, насколько он полезен для здоровья. Целители севера с древности применяют этот подарок природы для борьбы с множеством недугов. Сегодня этот целебный лишайник доступен всем и помогает излечиться от болезней без применения химических лекарственных препаратов, имеющих достаточно много побочных действий.
Ягель относится к роду лишайников Кладония. Он представляет собой кустарниковый лишайник с небольшим слоевищем и многочисленными разветвленными веточками, напоминающими кустарник. Слоевище ягеля двойное и делится на первичное и вторичное. Первичное слоевище выглядит как чешуйки (иногда бугорки) различного размера – от одного миллиметра до трех сантиметров. Форма фрагментов первичного слоевища также очень разнообразна. Образуется первичное слоевище на почве, сухой древесине, камнях и прочем субстрате. Вторичное слоевище развивается на основе первичного. Оно вертикальное и имеет кустящиеся или роговидные подеции (веточки). Внутри подеции полые. Кора их образована переплетением гифов. В стенках подеций всегда присутствует слой водорослей. Размер вторичного слоевища колеблется в пределах от двух с половиной сантиметров до двадцати сантиметров. Плодовые тела закладываются на вершинах веточек. Они окрашены в красный или коричневый цвет и имеют округлую форму. В плодовых телах содержатся споры, при помощи которых происходит размножение ягеля. Растет лишайник медленно, прибавляя за год не более трех – пяти миллиметров. Когда пастбище оленей находится на ограниченном участке, для восстановления на нем ягеля может потребоваться до пятидесяти лет.
Распространен этот лишайник в зонах арктического климата (в тундре).
Полный химический состав ягеля
Химический состав этого лекарственного лишайника хорошо известен. В нем были обнаружены: жирные кислоты, целлюлоза, рибутол, пищевые волокна, тригличериды, н-алканы, альфа-гидроксиизовалерат, антейзо-алканы, протеины, метилгептадеканы, слизи, сахара, сырая клетчатка, лихенин, л-усиновая кислота, гемицеллюлоза и фенольные соединения. Кроме этого, присутствуют в ягеле витамины: А, С и вся группа В. Также обнаружены в лишайнике макро- и микроэлементы: железо, барий, медь, хром, титан, марганец, никель и йод.
За счет входящих в состав лекарственных компонентов олений мох является одним из целебнейших лишайников. На его основе производится ряд лекарственных препаратов, применяемых в традиционной медицине. Таким образом, полезные свойства ягеля были оценены не только народными целителями, но и представителями официальной терапии. Лекарства из лишайника справляются со многими бактериями, которых зачастую не способны уничтожить антибиотики.
От чего помогает излечиться ягель
Олений мох применяют достаточно широко. Он оказывает выраженное противовоспалительное, послабляющее, успокаивающее, ранозаживляющее, кровоостанавливающее и противомикробное действие. Кроме этого, ягель способствует улучшению отхождения желчи.
При различных ранах, ожогах и обморожениях лишайник способствует предотвращению инфицирования раны. Обладая обволакивающим действием, ягель способен защитить рану от раздражающего воздействия окружающей среды. Вдобавок ко всему он помогает остановить кровотечение из раны (притом даже достаточно сильное). Можно залечить при помощи лишайника и язвы, в том числе и старые.
При бессоннице и нервном перенапряжении, которое может вызывать раздражительность и срывы, олений мох способствует быстрому излечению. Он имеет выраженное успокаивающее действие и поддерживает здоровье нервной системы. Прием препаратов на основе ягеля в кратчайшие сроки возвращает нормальный сон и восстанавливает спокойствие. В период климакса, когда нервная система женщины из-за идущих в ее организме перестроек находится на гране срыва, лишайник способен оказать ни с чем не сравнимую помощь. Его положительное воздействие отмечается уже через несколько дней приема.
Полезно употреблять ягель при воспалительных и язвенных процессах в желудочно-кишечном тракте. При гастрите и язвах двенадцатиперстной кишки и желудка олений мох помогает устранить воспаление и снять боль. Помимо этого, обладая мощным регенерирующим действием, он заживляет поврежденную слизистую, чем ускоряет процесс выздоровления.
Входящие в состав ягеля вещества успешно противостоят туберкулезной палочке. Благодаря этому свойству лишайника, на его основе производят несколько препаратов, применяемых при лечении туберкулеза. Ягель помогает бороться даже с новыми мутирующими штаммами этого заболевания. Оказывая регенерирующее воздействие, олений мох способствует восстановлению поврежденных легких и скорейшему заживлению туберкулезных «ран». Уже в самом начале лечения препаратами на основе ягеля больной ощущает значительное улучшение своего состояния, снижение числа и интенсивности приступов кашля, а также замечает исчезновение хронической усталости.
При простудных заболеваниях лишайник помогает укреплению иммунной системы. Кроме этого, олений мох устраняет бронхит и насморк. Ягель снимает отек слизистых, разжижает и выводит мокроту, а также ликвидирует воспалительные процессы. Замечено, что при употреблении препаратов на основе ягеля выздоровление наступает на три – четыре дня раньше. Кроме этого, при лечении оленьим мхом значительно снижается риск развития осложнений после болезни.
Народные целители считают ягель хорошим средством в борьбе с раковыми опухолями. Лишайник имеет заметное противоопухолевое действие, многократно замедляющее рост новообразования. Как самостоятельное лекарство олений мох не годится, а вот в комплексной терапии – будет очень полезен.
Помогает лишайник и в борьбе с болезнями щитовидной железы. Он способен наладить ее функционирование, устранить узелки и вернуть щитовидке нормальный размер. Иногда ягель может предотвратить оперативное вмешательство.
Кроме этого, олений мох применяют, чтобы избавиться от лишнего веса, упадка сил, пониженного аппетита и запоров. До сих пор полный спектр действия этого уникального лишайника полностью еще не изучен, поэтому можно ожидать обнаружения у него новых полезных для организма человека качеств.
Противопоказания к применению ягеля
Уникальной особенностью лишайника является отсутствие у него противопоказаний к применению. Его можно употреблять в любом возрасте и даже в период беременности. В редчайших случаях на олений мох может наблюдаться аллергическая реакция, тогда применение его недопустимо.
Рецепты препаратов на основе ягеля
Препарат для избавления от туберкулеза и язвенных поражений желудочно-кишечного тракта
Лекарство готовится в эмалированной посуде. Четыре столовых ложки толченого ягеля заливают тремя стаканами только что закипевшей воды. После этого препарат кипятят в течение десяти минут на небольшом огне под чуть приоткрытой крышкой. Остывшее лекарство процеживают и разделяют на три порции. Употребляют его утром, днем и вечером по одному стакану. Курс лечения устанавливается индивидуально, исходя из состояния больного.
Препарат для лечения насморка
Одну столовую ложку ягеля смешивают с одной столовой ложкой зверобоя, одной столовой ложкой софоры японской и двумя столовыми ложками шалфея. После этого сбор заливают полулитром воды, доводят смесь до кипения и варят в течение получаса. Процеженным, остывшим лекарством промывают носовую полость вечером перед сном. Лечение длится до полного избавления от насморка.
Отвар для исцеления ран и язв
Для получения очень эффективного ранозаживляющего средства из лишайника готовят отвар. Одну столовую ложку измельченного ягеля заливают стаканом холодной воды, доводят до кипения и варят на протяжении получаса. Остывать препарат должен под крышкой. Холодным его процеживают. Отвар используют для промывания ран и последующих примочек. Лечение ведется до полного заживления пораженного места.
Средство для лечения раковых опухолей
Препарат готовят из оленьего мха и нескольких видов лекарственных трав. Берут по две столовых ложки: ягель, зверобой, спорышевую траву и чистотел. По три столовых ложки используют: подорожник, крапиву и водяной перец. В смесь из всех составляющих добавляют еще сто граммов высококачественного зеленого чая. Четыре столовых ложки этого сбора заливают четырьмя стаканами только что закипевшей воды и настаивают под крышкой в течение шестидесяти минут. Отцеженный препарат пьют в теплом виде по одному стакану четыре раза в сутки. Длительность лечения подбирается индивидуально.
Заготовка
Заготавливают ягель на протяжении трех летних месяцев. Лишайник аккуратно отделяют от субстрата. Собранное сырье очищают от мусора и просушивают на солнце. Хранят высушенный олений мох в плотно закрывающейся таре на протяжении пяти лет. В аптеках легко купить уже готовый сушеный ягель, благодаря чему лекарственный лишайник теперь доступен всем.
Русское название лишайники получили за визуальное сходство с проявлениями некоторых кожных заболеваний, получивших общее название «лишаи». Латинское название происходит от греческого (лат. Lichen) и переводится как бородавка, что связано с характерной формой плодовых тел некоторых представителей.
За неблагозвучным названием этих растений скрывается удивительный по своеобразию мир.
Как организмы лишайники были известны ученым и в народе задолго до открытия их сущности. Еще великий Теофраст (371 – 286 до н. э.) «отец ботаники», дал описание двух лишайников – уснеи (Usnea) и рочеллы (Rocella. Постепенно количество известных видов лишайников возрастало. В XVII веке было известно только 28 видов. Французский врач и ботаник Жозеф Питтон де Турнефор в своей системе выделил лишайники в отдельную группу в составе мхов. Хотя к 1753 году было известно свыше 170 видов, Карл Линней описал только 80, охарактеризовав их как «скудное крестьянство растительности», и включил вместе с печёночниками в состав «наземных водорослей».
Но началом лихенологии (науки о лишайниках - 1803 год) по праву считается Эрик Ахариус, ученик Карла Линнея. Он выделил лишайники в самостоятельную группу и впервые систематизировал 906 описанных на то время видов.
Первым на симбиотическую природу в 1866 году указал врач и миколог Антон де Барии, а в 1869 г ввёл термин «симбиоз». В 1869 году ботаник Симон Швенденер распространил эти представления на все виды. В том же году русские ботаники Андрей Сергеевич Фаминцын и Осип Васильевич Баранецкий обнаружили, что зеленые клетки в лишайнике - одноклеточные водоросли. Эти открытия были восприняты современниками как «удивительнейшие», так как до конца 60 – х годов 19 века исследователи считали их обычными растениями, а видимые под микроскопом зелёные клетки внутри слоевища – фотосинтезирующей тканью.
Многие исследователи пытались искусственно получить лишайник из различных клеток водорослей и грибов, но это удалось только в 1980 году В. Ахмаджяну и Х. Хеккалю. Американские ученые сумели «соединить» водоросль и гриб, выращенный из споры.
Во всех остальных случаях опыты прекращались на середине. Нашли по источникам и уникальный случай взаимодействия водоросли и гриба. На основании проведенных в лаборатории опытах, американские ученые предположили, что бурая водоросль Аскофиллум узловатый (A. nodosum) имеет облигатную потребность в грибе Mycosphaerella ascophylli и их симбиоз можно охарактеризовать как лишайниковый, но в отличие от традиционных лишайников в данном симбиозе наблюдается преобладание водоросли, а не гриба. Это означает лишь то, что взаимоотношения этих организмов разнообразнее и сложнее.
Сейчас насчитывается около 25 тыс. видов лишайников. И каждый год ученые обнаруживают и описывают десятки и сотни новых неизвестных видов.
Облик этих растений причудлив и разнообразен. Известны палочковидные, кустистые, листоватые, плёнчатые, клубкообразные, «голые» и густо покрытые чешуйками (филлокдадиями) лишайники, имеющие слоевище в виде булавы и плёнки, бороды и даже «многоэтажных» башен.
В зависимости от внешнего облика различают три основных морфологических типа: накипные, листоватые и кустистые лишайники. В природе лишайники занимают несколько экологических ниш: эпилитные, эпифитные, эпиксильные, напочвенные и водные.
Эпилиты очень многочисленны, это растения, произрастающие на голых камнях и скалах. Сюда относятся из накипных лишайников представители родов аспицилия, леканора, лецидея, ризокарпон; из листоватых - дерматокарпон, коллема, пармелия, фисция.
Эпифиты обживают ветви и стволы деревьев и кустарники. К эпифитам принадлежат накипные лишайники графис, леканора, псора; листоватые - коллема, лептогиум, пармелия, фисция; кустистые - кладония и уснея.
Эпиксилы сравнительно немногочисленны, к ним принадлежат растения, заселяющие мертвую, гниющую древесину, а также старые деревянные постройки. Среди накипных эпиксилов известны растения из родов леканора и псора; среди листоватых - пармелия и фисция; среди кустистых - кладония и уснея. Напочвенные лишайники, заселяющие также моховой «ковер», относятся к родам лецидея (накипные), кладония, уснея (кустистые), цетрария, пельтигера, солорина, (листоватые). Собственно водным лишайником является лишь американская гидротирия жилковатая. Все остальные лишайники приспособились выдерживать затопление, но не переселяются в воду окончательно. Это дерматокарпон речной, лецидея беловато-голубоватая, ризокарпон темный и др.
Внешнее строение
Лишайники - это симбиотические организмы, тело которых (таллом), образованно соединением грибных клеток (микобионт) и водорослевых и/или цианобактериальных (фотобионт) клеток во внешне кажущемся однородным организме.
Внутреннее строение этих организмов также неодинаково. Наиболее примитивно устроены некоторые накипные лишайники. Клетки водорослей у них равномерно распределены между нитями гриба (гифами) по всему слоевищу. Такие лишайники называются гомеомерными.
Талломы более высоко организованных лишайников имеют несколько слоёв клеток, каждый из которых выполняет определённую функцию. Такие лишайники называются гетеромерными.
Снаружи находится защитный коровой слой, состоящий из плотного сплетения грибных гиф и окрашенный в различные цвета.
(от белого до ярко-жёлтого, коричневого, сиреневого, оранжевого, розового, зелёного, синего, серого, чёрного).
Этот поверхностный слой из плотно переплетенных гиф, позволяющий лишайникам быстро впитывать окружающую влагу в сырую погоду и так же быстро высыхать, что спасает их клетки от перегрева и переохлаждения.
Под верхним коровым слоем расположена зона водорослей. Водорослевые клетки окружены тонкими грибными гифами. Ниже расположена сердцевина. Это самый толстый слой таллома. Бесцветные грибные гифы сердцевины лежат рыхло, между ними остаётся воздушное пространство. Это и обеспечивает свободный доступ внутрь слоевища углекислого газа и кислорода, которые необходимы лишайнику для фотосинтеза и дыхания. Снизу таллом защищён нижним коровым слоем.
Таллом накипных лишайников - это корочка «накипь», нижняя поверхность плотно срастается с субстратом и не отделяется без значительных повреждений. Это позволяет им жить на оголённой почве, на крутых склонах гор, деревьях и даже на бетонных стенах. Иногда накипной лишайник развивается внутри субстрата и снаружи совершенно не заметен.
Листоватые лишайники имеют вид пластин разной формы и размера. Они более или менее плотно прикрепляются к субстрату при помощи выростов нижнего коркового слоя.
Кустистые имеют более сложное строение. Таллом образует множество округлых или плоских веточек. Растут на земле или свисают с деревьев, древесных остатков, скал. На субстрате они прикрепляются только у своего основания.
К субстрату лишайники прикрепляются особыми выростами, расположенными на нижней стороне таллома, - ризоидами (если выросты сформированы только гифами нижней коры), или ризинами (если эти выросты включают в себя также сердцевинные гифы).
На поверхности слоевища располагаются круглые диски с узкой выемкой, напоминающие маленькие блюдца. Это апотеции, внутри которых созревают споры. Они или едва различимы, или хорошо видны, ярко окрашены и украшают тело лишайника.
Апотеции лишайника Parmelia sulcata, на поверхности видны соредии.
У некоторых лишайников на слоевище или внутри него располагаются особые образования – цефалодии, представляющие собой ассоциацию гриба и цианобактерии. Само слоевище обычно содержит зелёную водоросль. Лишайники могут быть двух и трёх компонентными.
Лишайники, состоящие из гриба одного вида и цианобактерии (сине-зелёной водоросли) (цианолишайник, например, Peltigera horizontalis) или водоросли (фиколишайник, например, Cetraria islandica) одного вида, называют двухкомпонентными; лишайники, состоящие из гриба одного вида, и двух видов фотобионтов (одной цианобактерии и одной водоросли, но никогда не двух водорослей или двух цианобактерий), называют трёхкомпонентными (например, Stereocaulon alpinum).
Строение гетеромерного лишайника на примере Sticta fuliginosa:
a - корковый слой, b - гонидиальный слой, c - сердцевина, d - нижняя кора, e - ризины.
Водоросли, встречающиеся в слоевище лишайников, называются фикобионтами лишайников. По своему систематическому отношению они относятся к различным отделам: к сине- зеленым (cyanophyta), зеленым (chlorophyta), желто- зеленым (xanthophyta) и бурым (phaeophyta) водорослям.
Слоевище лишайников очень разнообразно по окраске, размерам, форме и строению. Окраска слоевища лишайников зависит от наличия пигментов, которые откладываются в оболочках гиф, реже в протоплазме.
Пигменты - химические соединения, которые поглощают свет определенной длины волны. Хлорофилл - это пигмент, поглощающий фиолетовые, синие и красные лучи, при этом отражающий зеленые, поэтому он и обусловливает зеленый цвет растений и ряда водорослей.
Хлорофиллы «b» и «с» - вспомогательные пигменты, которые расширяют спектр поголощения света при фотосинтезе и передают свою энергию хлорофиллу «а». Среди пигментов, которые также передают свою энергию на хлорофилл «а», у водорослей известны многочисленные каротиноиды и фикобилины. Каротиноиды обычно оранжевого, красного, бурого и желтого цвета, они поглощают свет в сине-зеленой области спектра. Считают, что роль многих каротиноидов не светоулавливающая, а светозащитная, т. к. они поглощают потенциально опасное излучение. Наличие этих пигментов приводит к тому, что они могут маскировать зеленый цвет хлорофиллов, и тогда водоросли приобретают бурую, желтоватую, золотистую и коричневатую окраску.
Фикобиллины - водорастворимые пигменты, которые присутствуют у красных, синезеленых и криптофитовых водорослей. Именно они обуславливают сине-зеленую, различные оттенки красного и розового цветов у этих водорослей. В последние годы фикобилины используются в научных целях как химические метки для антител, а также как метки клеток тканей при изучении опухолей.
Иногда цвет слоевища зависит от окраски лишайниковых кислот, которые откладываются в виде кристаллов или зернышек на поверхности гиф.
Большинство лишайниковых кислот бесцветны, но некоторые из них окрашены, и иногда очень ярко – в желтый, оранжевый, красный и другие цвета. Окраска кристаллов этих веществ определяет и окраску всего слоевища. И здесь важнейшим фактором, способствующим образованию лишайниковых веществ, является свет. Чем ярче освещение в месте произрастания лишайника, тем ярче он окрашен. Предполагают, что окрашенные наружные слои защищают нижележащие клетки водорослей от чрезмерной интенсивности освещения.
В коре и сердцевине лишайников образуются сложные жирные кислоты и производные таких соединений, как орсинол и антрахинон. Некоторые из этих веществ неприятны на вкус и делают лишайники несъедобными для животных. Другие, отличающиеся приятным ароматом, используются в парфюмерной промышленности, а некоторые – для производства красителей. Способность синтезировать те или иные соединения – важный систематический признак лишайников.
Питание лишайников.
Водоросли или цианобактерии двухкомпонентных лишайников питаются автотрофно. В трёхкомпонентных лишайниках водоросль питается автотрофно, а цианобактерия, по-видимому, питается гетеротрофно, осуществляя азотфиксацию. Гриб питается гетеротрофно ассимилятами партнера(ов) по симбиозу. Но единого мнения о возможности существования свободноживущих форм симбионтов в настоящее время нет.
Рост лишайников
Лишайники – многолетние растения. Обычно возраст взрослых слоевищ, которые можно увидеть где-нибудь в лесу на стволе деревьев или на почве, составляет не менее 20 – 50 лет. В северных тундрах возраст некоторых кустистых лишайников рода кладония достигает 300 лет. Есть среди них и сверхдолгожители, возраст которых 3000 лет. Растут лишайники медленно, в год накипные прибавляют всего 0,2 – 0,3 мм, а кустистые и листоватые 2 – 3 мм.
В связи с очень медленным ростом, лишайники могут выжить только в местах, не заросших другими растениями, где есть свободные площади для фотосинтеза. На влажных участках, они зачастую проигрывают мхам.
Лишайники, как правило, предъявляют скромные требования к потреблению минеральных веществ, получая их, большей частью, из пыли в воздухе или с дождевой водой, в связи с этим они могут жить на открытых незащищённых поверхностях (камни, кора деревьев, бетон и даже ржавейщий металл). Преимуществом лишайников является терпимость к экстремальным условиям (засухе, высоким и низким температурам (от −47 до +80 градусов по Цельсию, около 200 видов обитают в Антарктике), кислой и щелочной среде, ультрафиолетовому излучению). В мае 2005 года проводились эксперименты на лишайниках Rhizocarpon geographicum и Xanthoria elegans, показавшие, что эти виды, по крайней мере в течение примерно двух недель смогли продержаться вне земной атмосферы, то есть в крайне неблагоприятных условиях.
Многие лишайники специфичны к субстрату, одни хорошо развиваются только на щелочных породах, например, известняке или доломите, другие на кислых, не содержащих извести силикатных породах, таких как кварц, гнейс и базальт. Лишайники-эпифиты также предпочитают определенные деревья: выбирают кислую кору хвойных или берёзовых или осно́вную ореховых, клёна или бузины. Ряд лишайников сами выступают в качестве подложки для других лишайников. Нередко формируется типичная последовательность, в которой различные лишайники нарастают друг на друга. Есть виды, которые постоянно живут в воде, например, Verrucaria serpuloides.
Лишайники, как и другие организмы, образуют сообщества. Примером лишайниковых ассоциаций является сообщество Cladonio-Pinetum - лишайниковые сосновые лес.
Размножение лишайников
По хаpактеpу полового споpоношения лишайники относят к двум классам: сумчатые (pазмножаются споpами, созpевающими в сумках), к котоpым относятся почти все pазновидности лишайников, и базидиальные (споpы созpевают в базидиях), насчитывающие всего несколько десятков видов.
Pазмножение лишайников осуществляется половым и бесполым (вегетативным) способами. В pезультате полового пpоцесса обpазуются споpы гpиба лишайника, котоpые pазвиваются в закpытых плодовых телах – пеpитециях, имеющих узкое выводное отвеpстие ввеpху, или в апотециях, шиpоко откpытых к низу. Пpоpосшие споpы, встpетив соответствующую своему виду водоpосль, обpазуют с ней новое слоевище.
Вегетативное pазмножение заключается в pегенеpации слоевища из небольших его участков (обломков, веточек). У многих лишайников есть специальные выросты – изидии, которые легко отламываются и дают начало новому слоевищу. В других лишайниках образуются крошечные гранулы (соредии), в которых клетки водоросли окружены плотным скоплением гиф; эти гранулы легко разносятся ветром.
Все необходимое для жизни лишайники получают из воздуха и атмосферных осадков и при этом не имеют специальных приспособлений, предотвращающих поступление в их тела различных загрязнителей. Особенно губительны для лишайников различные окислы, образующие при соединении с водой кислоты той или иной концентрации. Поступая в таллом, такие соединения разрушают хлоропласты водорослей, равновесие между компонентами лишайника нарушается, и организм гибнет. Поэтому многие виды лишайников быстро исчезают с территорий, подверженных значительному загрязнению. Но оказывается не все.
Некоторые не только выживают, но увеличивают территорию своего распространения. В Московской области почти повсеместно и обильно встречается незаметный, но очень устойчивый Scoliciosporum chlorococcum - корковый вид, в начале века также не указываемый для Средней России.
В любом случае гибель отдельных видов должна быть тревожным сигналом не только для людей, проживающих в какой – либо конкретной местности, но и для всего человечества.
Так как лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха и погибают при высоком содержании в нём угарного газа, соединений серы, азота и фтора их можно использовать в качестве живых индикаторов чистоты окружающей среды. Такой метод был назван лихеноиндикацией (от греч. "лихен"-лишайник).
Значение лишайников.
Благодаря лишайниковым кислотам (совместный продукт грибного и водорослевого партнёрства) лишайники выступают в природе как пионеры растительности. Они участвуют в процессах выветривания и почвообразования.
Но лишайники отрицательно действуют на памятники архитектуры, вызывая их постепенное разрушение. По мере развития слоевища лишайников деформируются и пузырятся, а в образовавшихся полостях возникает особый микроклимат, способствующий разрушению субстрата. Именно поэтому лишайниковая мозаика на поверхности древних памятников очень тревожит реставраторов и хранителей старины.
На торфяниках лишайники тормозят рост кустарничков. Иногда участки почвы между подушками лишайников и сосудистыми растениями полностью лишены растительности, так как лишайниковые кислоты воздействуют и непосредственно и на расстоянии (подтверждено лабораторными опытами).
Лишайниковые кислоты не только тормозят, но и стимулируют рост некоторых организмов. В тех местах, где произрастают лишайники, прекрасно чувствуют себя многие почвенные микроскопические грибы и бактерии.
Лишайниковые кислоты имеют горький вкус, поэтому едят их только некоторые улитки и северные олени, которые очень любят ягель, тундровую кладонию.
В тяжёлые голодные годы люди часто при выпечке хлеба добавляли измельчённые в муку лишайники. Для удаления горечи их предварительно обдавали кипятком.
Лишайники издавна были известны как источник получения полезных химических веществ. Более 100 лет назад лихенологии обратили внимание на то, что под воздействием растворов йода, щёлочи и белильной извести окрашиваются в разные цвета. Лишайниковые кислоты в воде не растворяются, но растворяются в ацетоне, хлороформе, эфире. Многие из них бесцветны, но есть и окрашенные соединения: желтые, красные, оранжевые, фиолетовые.
На Севере России их до сего момента используют как красители.
В медицине лишайники применяли ещё древние египтяне за 2000 лет до нашей эры. Их кислоты обладают антибиотическими свойствами.
Карл Линней в1749 году упоминал о семи лекарственных видах лишайников. Из пармелии скальной в то время делали тампоны для остановки кровотечения из носа, из кладонии красноплодной готовили средство от кашля. С успехом применяли препараты для лечения кожных заболеваний, ожогов, послеоперационных ран.
Лекарственные препараты цетрарии исландской используют как в официальной, так и народной медицине для лечения заболеваний верхних дыхательных путей, бронхиальной астмы, туберкулеза, инфекционных заболеваний кожи, гнойных ран и ожогов. Во многих странах, в том числе и в России, готовят лечебные сиропы и пастилки.
Фармакологические исследования показали, что натриевая соль усниновой кислоты обладает бактериостатическими и бактерицидными свойствами относительно стафилококков, стрептококков и бактерии субтилис. Её отвар поднимает тонус организма, регулирует деятельность желудка, лечит заболевания дыхательных путей. Лекарственный препарат натрия уснинат был разработан в Ботаническом институте им. В. Л. Комарова в Петербурге и в честь этого института назван бинаном. Бинан на пихтовом бальзаме заживляет ожоги, а спиртовой раствор помогает при ангине.
Самое неожиданное применение в парфюмерии, хотя и было это известно в 15 – 18 веке. В древнем Египте из них получали порошок, который использовали для приготовления пудры.
Лишайниковые кислоты, полученные из разных видов пармелий, еверний и рамалин, обладают способностью фиксировать запахи, поэтому их и сегодня используют в парфюмерной промышленности. Спиртовой экстракт из лишайников (ризиноид) добавляют в духи, одеколоны и мыла. Вещества, которые содержатся в Эвернии сливовой являются хорошими закрепителями ароматов, поэтому их применяют для изготовления духов и ароматизации хлеба.
Некоторые лишайники употребляют в пищу. В Японии, например, считается деликатесом гирофора съедобная (gyrophora tsculenta)-растущий на скалах листоватый лишайник. Давно известна под названием «лишайниковая манна», астицилия съедобная(Asticilia esculenna), образующая своеобразные «кочующие» шаровидные комочки в степях, пустынях и засушливых горных областях. Ветер иногда переносит эти шарики на большие расстояния. Возможно отсюда и возникло библейское предание о «манне небесной», ниспосланный Богом евреям, странствовавшим по пустыне на пути из египетского рабства. А в самом Египте эвернию шелушащуюся (Evernia furfuracea) добавляли в выпекаемый хлеб, чтобы он долго не черствел.
По составу лишайников с помощью разработанных шкал и формул определяют концентрацию в воздухе различных загрязняющих веществ. Они являются классическими биологическими индикаторами. Также всей поверхностью лишайники впитывают дождевую воду, где концентрируется много токсических газов. Наиболее опасны для лишайников окислы азота, угарный газ, соединения фтора. В последнее десятилетие показало, что самое негативное воздействие на них оказывают соединения серы, особенно серистый газ, который уже в концентрации 0,08-0,1 мг/м угнетает большинство лишайников, а концентрация 0,5мг/м губителен практически для всех видов.
Многими исследователями используются как для картирования территорий, так и для трансектных исследований, трансплантационных, в экологическом образовании и т. д.
Лишайники успешно используют в экологическом мониторинге.
Служат индикаторами окружающей среды, так как проявляют повышенную чувствительность к химическому загрязнению. Устойчивости к неблагоприятным условиям способствует невысокая скорость роста, наличие различных способов извлечения и накопления влаги, развитые механизмы защиты.
Российские исследователи М. Г. Нифонтова и её коллеги установили, что лишайники накапливают радионуклеотиды на несколько величин больше, чем травянистые растения. Кустистые лишайники накапливают больше изотопов, чем листоватые и накипные, поэтому для контроля за радиоактивностью в атмосфере выбирают именно эти виды. Напочвенные лишайники накапливают в основном цезий и кобальт, а эпифиты – преимущественно стронций и железо. Эпилиты, растущие на камнях, накапливают совсем мало радиоактивных элементов. Вымывание изотопов из талломов сильно заторможено, в связи с длительными периодами обезвоживания, поэтому лишайники служат барьером для дальнейшего распространения губительной радиации. Благодаря способности накапливать изотопы, лишайники используются как индикаторы радиоактивного загрязнения среды.
Определение лишайниковых зон
Загрязнители воздуха нарушают пигментную систему фотосинтеза, окисляя хлорофилл, и нарушая процесс транспорта органических веществ.
Степень загрязнённости воздуха можно определить по следующим показателям
1. лишайниковая пустыня – полное отсутствие лишайников
2. зона соревнования – лишайниковая зона бедна
3. Нормальная зона – встречаются многие виды лишайников
Степень загрязнения воздуха оценивают по обилию различных лишайников
Степень загрязнения Кустистые лишайники Листовые лишайники Накипные лишайники
Загрязнений нет Встречаются Встречаются Встречаются
Слабое загрязнение Отсутствуют Встречаются Встречаются
Среднее загрязнение Отсутствуют Отсутствует Встречаются
Сильное загрязнение Отсутствуют Отсутствует Отсутствует
Чувствительность к атмосферным загрязнителям
Среднечувствительные виды высокочувствительные виды некоторые виды пармелий (бороздчатая, скальная) и кладоний уснеи (хохлатая, пышная), цетрария сизая, кладония неприглаженная,
(порошистая, бахромчатая). гипогимния вздутая, ксантория настенная (золотянка).
В Подмосковье произрастает несколько сотен видов лишайников, в Москве около
90. Они чувствительны к загрязнениям и поэтому служат хорошими индикаторами окружающей среды.
Анализ проведенного исследования
При анализе жизненных форм лишайников было выявлено, что из собранных нами образцов имеются накипные, листоватые и кустистые формы. Воздушная среда загрязнена (т. к. кустистых видов мало), но умеренно, т. к два кустистых вида все же встречается на нашей территории, а листоватые виды представлены сравнительно большим числом видов.
Нами были исследованы деревья, растущие вдоль автомобильных дорог по улицам Школьная, Садовая, Тополиная, Мира. Улица Школьная - это улица с высокой степенью движения транспорта, преобладающим является легковой транспорт. На улицах Садовая, Мира и Тополиная степень интенсивности движения транспорта средняя.
В ходе исследования нами определено:
На деревьях, растущих вдоль автомобильных дорог встречаются следующие виды лишайников: оранжевая ксантория, серо-зеленая пармелия, пепельно-серая гипогимния и зеленая водоросль
Загрязнение воздуха сказывается и на внешнем виде. Лишайники преждевременно стареют. По мере приближения к источнику загрязнения слоевища лишайников становятся толстыми, компактными и почти совсем утрачивают плодовые тела.
Преобладающим лишайником, на исследуемых улицах, является оранжевая ксантория.
Ксантория настенная (золотянка): а) - в нормальном состоянии, б) - в угнетенном состоянии. Колонии этих растений приобретают специфические очертания полумесяца, потому что центральные части их слоевищ отстают от субстрата и выпадают, хотя края лопастей скорости роста не снижают. Слоевища угнетенных лишайников обильно покрыты соредиями - маленькими шаровидными тельцами.
По объездной дороге встречаются деревья, на которых вместе с лишайниками растет зеленая водоросль.
На деревьях встречаются только зелёные водоросли.
Тревогу вызывают показатели исследований, проведенных в вдоль Каширо – Симферопольского шоссе. Здесь совсем не выявлено лишайников. На деревьях встречаются только зелёные водоросли.
Атмосфера испытывает сильное загрязнение. Это связано с антропогенным влиянием на данную территорию: сказывается близкое расположение автострады и заправочной станции.
(по Сернандеру)
1 – 2 – Нормальная
7 – 10 0,08 – 0,10 Борьбы (I)
10 0,10 – 0,30 Борьбы (II)
Провели исследование территории по определению степени загрязнения воздуха, используя простейший тест на чистоту воздуха по видовому составу лишайников. В ходе обследования определяется наличие на каждом стволе липы – стандартного объекта исследований лишайников кустистой, листоватой и накипной формы. Затем в соответствии с простейшей шкалой для определения степени загрязнения воздуха определяется степень загрязнения.
Простейшая шкала для определения степени загрязнения воздуха
Степень загрязнения Наличие лишайников
I слабое загрязнение исчезают кустистые лишайники
II среднее загрязнение исчезают листоватые и кустистые лишайники
III сильное загрязнение исчезают кустистые, листоватые и накипные лишайники – «Лишайниковая пустыня
По результатам теста составляется карта загрязнения воздуха по морфологической (жизненной) форме лишайников.
По лихенофлористическому списку в соответствии с таблицей: составляется карта загрязнений воздуха по видовому составу лишайников.
Шкала для определения степени загрязнения воздуха по лихенофлористическому списку
Степень загрязнения воздуха Лишайники
0 зона лишайников нет, только водоросль Плеврококкус на деревьях и камнях очень сильного загрязнения
1 зона лишайник Леканора сильного загрязнения
2 зона лишайник Ксантория на камнях уменьшения загрязнения
3 зона Пармелия на камнях, на деревьях отсутствует уменьшения загрязнения
4 зона серые листоватые лишайники появляются на стволах деревьев относительно чистый воздух
5 зона появляются кустистые лишайники, в том числе и Эверния зона чистого воздуха
6 зона Кустистые лишайники, в том числе и Уснея очень чистый воздух
В связи с угрозой надвигающейся экологической катастрофы, и возникшей необходимостью выявлять антропогенные изменения состояния природной среды сформировалась потребность в организации специальной информационной системы – системы наблюдения и анализа состояния природной среды, называемой мониторингом.
Экологический мониторинг подразделяется на биологический и географический.
Биологический мониторинг направлен на выявление и оценку антропогенных изменений, связанных с изменением биоты, биологических систем, на оценку состояния этих систем.
Главное внимание в биологическом мониторинге уделяется наблюдениям за биологическими последствиями, откликами, реакциями биологических систем на внешние воздействия, на изменения состояния природной среды.
Биологическому мониторингу уделяется большое внимание по следующим причинам:
Во-первых, измерение физических и химических параметров загрязненности природной среды более трудоемко по сравнению с методами биологического мониторинга;
Во-вторых, в окружающей человека среде нередко присутствует не один, а несколько токсических компонентов.
Разумеется, биологический мониторинг не подменяется и не вытесняет физико-химических методов исследования состояния природной среды. Однако его использование позволяет повысить точность прогнозов в экологической обстановке, сложившейся в результате деятельности человека.
Например: по некоторым видам лишайников можно довольно точно установить концентрацию сернистого газа в воздухе. Если на стволах деревьев присутствуют пармелии, алектории и др. , значит, воздух чист; если же лишайники на деревьях полностью отсутствуют, значит, концентрация двуокиси серы в воздухе превышает 0,3мг/м3.
В местах постоянного антропогенного воздействия лишайники исчезают. Это говорит о том, что атмосфера данной местности загрязняется, негативное антропогенное воздействие велико.
Ежедневно мы слышим предостережение об экологической опасности.
Однако призывы к спасению и защите природы останутся словами, если каждый человек не осознает главного: человечество стоит на пороге экологической катастрофы, здесь нет преувеличения. 40% населения живут в неблагоприятных экологических условиях, а еще 20% - в зонах экологического бедствия. Поэтому решение экологических проблем – одна из наиболее важнейших задач сегодняшнего времени.
Проведя эту работу, мы не только расширили свои знания, но и убедились в том, что лишайники – не только интересный, необычный, но и трудный для определения и изучения в лабораторных условиях объект. Совершенно иначе стали относиться к этим маленьким, неповторимым созданиям природы. Какие же героические усилия приходится прикладывать им, чтобы выжить. Берегите их! Не тревожьте это сказочное Берендеево царство. Повнимательнее смотрите вокруг себя. Ведь в лесу не просто деревья, пни, разбросанные веточки, камни, а сказочные. Как богато они украшены! И делают их такими лишайники. А какую неоценимую услугу они оказывают учёным и всем нам.
Планируем провести трансплантационное исследование (перенести лишайники с низким классом полеотолерантности, то есть с высокой чувствительностью в выделенные нами зоны антропогенного воздействия.
Ход работы.
1. Взяли кусочек слоевища разных лишайников вместе с субстратом. Зарисовали, сфотографировали и измерили длину данных объектов (кустистые, листоватые, накипные лишайники)
2. Прикрепили кусочки лишайников на стенах, коре деревьев, в разных участках села.
3. Наблюдаем за объектами.
4. Через полгода или год снимем их, измерим, зарисуем
5. Сравним их внешний облик с первоначальным по фото и по рисунку
6. Выясним, с какими лишайниками произошли изменения, а с какими нет.
Такое исследование позволит или подтвердить, или опровергнуть предположение о том, что современные среднегодовые концентрации действительно ниже значения 0,05мг/м³, и современная лихеноиндикационная картина связана именно с тем, что должно пройти порядка 10 – 15 лет, прежде чем снижение антропогенного прессинга станет заметным по лишайникам.
Корреляция значений индексов полеотолерантности и среднегодовых концентраций диоксида серы в воздухе.
Индекс полеотолерантности концентрация SO2, мг/м³ Зона
(по Сернандеру)
1 – 2 – Нормальная
2 – 5 0,01 – 0,03 Смешанная (I)
5 – 7 0,03 – 0,08 Смешанная (II)
7 – 10 0,08 – 0,10 Борьбы (I)
10 0,10 – 0,30 Борьбы (II)
0 более 0,3 Лишайниковая пустыня
Согласно полученным данным можно судить о среднегодовых концентрациях диоксида серы в воздухе.
Решили провести ещё одно наблюдение.
Результаты исследования.
Название улицы Кол-во деревьев Кол-во деревьев, на Виды лишайников Преобладающие виды которых располагаются лишайники
Школьная Серо-зеленая пармелия, Серо-зеленая пармелия оранжевая ксантория
Садовая Пепельно-серая гипогимния, равномерно оранжевая ксантория
Тополиная Серо-зеленая пармелия, до перекрестка преобладает оранжевая ксантория, зеленые оранжевая ксантория и зеленые водоросли. водоросли, от перекрестка распределение лишайника равномерное зеленая водоросль отсутствует.
Мира Пепельно-серая гипогимния, оранжевая ксантория оранжевая ксантория
Каширо – Симферопольское шоссе зеленые водоросли
Сильное загрязнение Среднее загрязнение Загрязнения почти нет (низкое загрязнение)
Зеленые водоросли на стволах деревьев. Листоватые лишайники на стволах деревьев Листовые лишайники на деревьях (серо-зеленая
(оранжевая ксантория). пармелия и пепельно-серая гипогимния).
Изучение водорослей, входящих в состав лишайников.
Демонстрация работы перед учащимися в 6 классе при изучении темы «Лишайники»
Отчёт о проделанной работе.
