Kerpės yra simbiotinės asociacijos grybai (mikobiontas) ir mikroskopinis žalieji dumbliai ir/arba cianobakterijos (fotobiontas arba fikobiontas); mikobiontas suformuoja talą (talą), kurio viduje išsidėsčiusios fotobiontinės ląstelės. Grybas šiuo atveju yra marsupial arba bazidinis, o dumbliai yra žali arba melsvai žali. Kerpės dažniausiai apsigyvena ant plikų uolų ar medžių kamienų. Dumbliai aprūpina grybą organiniais fotosintezės produktais, o grybas – vandeniu ir mineralinėmis druskomis.
Kerpės auga labai lėtai ir yra jautrios aplinkos taršai, todėl yra idealus atmosferos užterštumo, ypač sieros dioksido, indikatorius. Kerpės talis yra įvairių formų, dydžių ir spalvų.
Kerpių prisitvirtinimo organai yra rizoidai ir rizina (susijungę rizoidų gijomis).
Kerpių įvairovė
Kerpės yra balta, pilka, geltona, oranžinė, žalia, juoda ; tai nulemia pigmento pobūdis hifo apvalkale. Pigmentacija padeda apsisaugoti nuo per didelės šviesos arba, atvirkščiai, padeda sugerti daugiau šviesos (juodasis Antarktidos kerpių pigmentas).
Atsižvelgiant į tvirtinimo prie pagrindo formą ir pobūdį, tris grupes kerpės:
- mastelio formos - turėti plutos ar apnašų formą, tvirtai prilipusią prie substrato (valgomoji lekanora, grafis, lecidea);
- lapinės formos - turėti plokštelių formą su išpjaustytomis, išsišakojusiomis skiltelėmis; jų panašumas į lapus labai nutolęs (ksantoria – sieninė auksinė žuvelė, parmelija);
- krūminis kerpės – stačios arba kabantys krūmai. (kladonija, šiaurės elnio samanos - elnio samanos, cetraria - islandinės samanos, barzdotas žmogus).
Pagal anatominę sandarą kerpės skirstomos į homeomerinis (dumbliai išsibarstę po visą kerpės kūną) ir heteromerinis (dumbliai taloje sudaro atskirą sluoksnį).
Daugiausia yra kerpių su heteromeriniu taliu. Heteromeriniame talyje viršutinis sluoksnis yra žievės sudarytas iš grybelinių hifų. Jis apsaugo talus nuo išsausėjimo ir mechaninio poveikio. Kitas sluoksnis nuo paviršiaus - gonido, arba dumblių, jame yra fotobiontas. Įsikūręs centre šerdis, susidedantis iš atsitiktinai susipynusių grybelio hifų. Drėgmė daugiausia kaupiama šerdyje, ji taip pat atlieka skeleto vaidmenį. Apatiniame talio paviršiuje dažnai yra apatinė žievė, kurio ataugų pagalba ( rizin) kerpė prisitvirtina prie substrato. Ne visose kerpėse randamas visas sluoksnių rinkinys.
Kerpių dauginimasis
Kerpių dauginimasis vyksta sporomis arba vegetatyviškai: talijos fragmentais (isidija ir soredija). Lytinį dauginimąsi užtikrina specialios talo sekcijos, kurios formuoja sporas. Sporos išdygsta į hifą, o kai susiduria su tinkamu dumbliu, susidaro nauja kerpė.
Kerpių vaidmuo gamtoje ir žmogaus gyvenime
Kerpių vaidmuo gamtoje sunku pervertinti. Jie yra „pionieriai“ kuriant augalų bendrijas. Išskirdamos organines rūgštis, kerpės sunaikina pirminę uolieną, o jų organinėms medžiagoms žuvus kartu su ja susidaro pirminis dirvožemis, kuriame gali įsikurti augalai. Kerpės tarnauja kaip maistas daugeliui gyvūnų (šiaurės elnių samanos arba šiaurės elnių samanos), yra daugelio bestuburių buveinė.
Vaidmuo žmogaus gyvenime. Kerpės tarnauja kaip oro taršos indikatoriai. Kai kurias rūšis žmonės naudoja maistui (kerpių mana). Taip pat kerpės naudojamos pramonėje (lakmuso gamybai), parfumerijoje (gaunant aromatines medžiagas), farmacijos pramonėje (gaunant vaistus nuo tuberkuliozės, furunkuliozės, epilepsijos ir kt.). Kerpių rūgštys taip pat turi antibiotikų savybių.
Stalas "Kerpės"
Tai šios temos santrauka. "kerpės". Pasirinkite kitus veiksmus:
- Eikite į kitą santrauką:
Vaikščiodami mišku, ant akmenų, sruogų, medžių galite pastebėti įvairių spalvų ir formų reljefines ataugas ar „krūmus“. Taip atrodo kerpės. Jis ilgą laiką buvo tikra paslaptis gydytojams ir gamtos tyrinėtojams. Nuo seno žmonės kerpes naudojo medicinoje, valgė, jų pagalba dažydavo audinius. Mokslas, tiriantis kerpes, vadinamas lichenologija. Šiame straipsnyje aptariamos bendros kerpių, kaip organizmų, savybės.
Kerpės priklauso grybų karalystei, tačiau mokslininkai jas laiko atskira unikalia grupe. Gamtoje jų yra daug, tačiau šiuo metu aptikta apie 25 tūkst.
Augalo kūnas vadinamas talu, talu, slanu. Jo spalvų, formų ir dydžių įvairovė yra nuostabi. Talis gali augti su pluta ir lapą primenančia plokštele, taip pat krūmu, vamzdeliu ar kamuoliuku. Augalas gali būti žmogaus ūgio arba nuo 3 iki 7 cm.
Kerpės auga neįtikėtinai lėtai, mokslininkai aptiko egzempliorių, kuriam daugiau nei 4000 metų.
Visos kerpės pagal lichenologiją skirstomos į tris grupes, priklausomai nuo talo formos. Pirmoji grupė – žvyneliai (pluta), atrodo kaip pluta, kuri puikiai priglunda prie augimo vietos paviršiaus. Šios grupės atstovai įsikūrę ant uolų ir akmenų.
Antroji grupė, lapiniai, esantys ant medžio, dirvožemio ir akmenų, yra panašūs į plokštes ir turi banguotus kraštus. Jie tvirtai pritvirtinti prie paviršiaus trumpa, stora koja.
Trečioji grupė, krūminė, kaip galima atspėti iš pavadinimo, atrodo kaip stovintis ir kabantis krūmas, šakotas ar ne. Tokie krūmai auga dirvoje, prie kurios tvirtinasi siūlinių šakniastiebių pagalba. Jie taip pat auga ant medžių šakų, prie kurių prisitvirtina kelių talo atkarpų pagalba.
Pagal augimo vietą kerpės skirstomos į epigeines (dirvožemyje), epifitines (ant medžių kamienų ir šakų) ir epilitines (ant akmenų ir uolų). Šie augalai būna įvairių spalvų.
Žievė, kuri yra tankus grybienos hifų darinys, yra padengtas poromis. Kurių pagalba augalas kvėpuoja. Žievės pagalba kerpės taip pat sugeria drėgmę iš oro ir apsisaugo nuo hipotermijos bei perkaitimo.
Vidinė struktūra
Kerpės yra organizmas, sudarytas iš grybienos ir dumblių (kartais melsvadumblių). Kokios yra kerpių struktūros ypatybės, galite sužinoti ištyrę augalą mikroskopu. Jame jau padidinus 15 × 8 galima pamatyti, kaip grybienos siūlai pina dumblių ląsteles.
Mitybos sistema ir reprodukcija
Kerpių mityba vyksta dėl abiejų simbiontų gyvybinės veiklos. Grybinis augalas sugeria vandenį ir pasisavina jame esančias maisto medžiagas, o dumbliai (cianobakterijos) minta chlorofilu ir fotosinteze. Kaip minėta aukščiau, dumbliai priskiriami autotrofiniams organizmams, tai yra, galintiems sintetinti organines medžiagas iš neorganinių, o grybai yra heterotrofiniai, kurie neturi fotosintezės ar chemosintezės. Tai, kad šie du organizmai egzistuoja vienas šalia kito, yra išskirtinis kerpių, kaip rūšies, bruožas.
Kerpės – vegetatyviškai ir lytiškai dauginantis augalas. Lytinio dauginimosi metu augalas formuoja sporas, kurios dygdamos tikisi susidurti su tinkamu dumbliu, kad su juo susidarytų naujas talis.
Vegetatyviniam kai kurių kerpių dauginimuisi galima rasti specialių izidijų, kurios atrodo kaip smulkūs procesai ar šakelės. Jie lengvai nulūžta, iš jų susidaro naujas talis. Kai kurie šios rūšies augalai formuoja soredijas, kurias lengvai išsklaido vėjas. Soredija yra dumblių ląstelė, kuri yra tankiai susipynusi su hifais.
Sklaidymas
Kerpės yra bioindikatorius organizmas. Šis apibrėžimas labai tinka šiai rūšiai. Juk jie auga tik ten, kur yra geros aplinkos sąlygos. Todėl mieste, užterštame automobilių ir įmonių atliekomis, šio augalo niekada nesutiksi. Kai tik ore atsiranda kenksmingų priemaišų, jis miršta.
Kerpės gali įsikurti tokiomis sąlygomis, kai joks kitas augalas neišgyventų.. Dėl savo žievės jie sugeria kiekvieną vandens molekulę iš bet kokio šaltinio: rūko, rasos, oro. Jų buveinė gali būti tundra, tropikai, pelkės ir net dykuma. Jie yra vieni iš nedaugelio augalų Antarktidoje.
Vaidmuo gamtoje ir žmogaus gyvenime
Kerpės yra plikų uolienų ir akmenuotų dirvožemių paviršių kolonizavimo pionieriai. Jie prisideda prie uolienų naikinimo proceso, naudodami jų gaminamas rūgštis. Po mirties jie dalyvauja dirvožemio formavimo procese, tarnauja kaip maistas įvairiems organizmams. Kerpės, esančios ant medžių šakų ir kamienų, yra puiki apsauga nuo grybelinių kenkėjų, kurie prasiskverbia į medžio žievę ir naikina ją iš vidaus.
Elnio samanos ir šiaurės elnių samanos turi didelę reikšmę. Žiemos mėnesiais šie augalai yra vienintelis šiaurės elnių maistas. Likę kanopiniai gyvūnai taip pat neatima dėmesio iš įvairiaspalvių talių. Tačiau pusė šio augalo yra grybai, kurie, kaip žinote, yra baltymų ir vitaminų šaltinis.
Tam tikros rūšys yra kai kurių patiekalų pagrindas. Pavyzdžiui, Islandijoje kepant duoną į miltus dedama kerpių miltelių. Japonijoje kai kurios kerpės laikomos tikru delikatesu.
Senovės Egipte kerpės buvo naudojamos ligoms gydyti, o XVIII amžiuje jos minimos daugelyje oficialių vaistų žinynų. Visa tai lemia gebėjimas sunaikinti patogenus.
Šie neįprasti augalai pateko į kvepalų pramonę, kurdami unikalius kvapus. Tekstilės pramonėje jie naudojami kaip natūralūs dažikliai, o chemijos ir maisto pramonėje – kaip alkoholio ir cukraus šaltiniai.
Kerpės – labai įdomi ir savotiška žemesnių augalų grupė. Kerpės (lot. Lichenes) – simbiotinės grybų (mikobiontas) ir mikroskopinių žaliųjų dumblių ir (arba) melsvadumblių (fotobiontas, arba fikobiontas) asociacijos; mikobiontas suformuoja talą (talą), kurio viduje išsidėsčiusios fotobiontinės ląstelės. Grupei priklauso nuo 17 000 iki 26 000 rūšių apie 400 genčių. Ir kiekvienais metais mokslininkai atranda ir aprašo dešimtis ir šimtus naujų nežinomų rūšių.
1 pav. Kerpės Cladonia stellaris Cladonia stellaris
Kerpės jungia du priešingų savybių organizmus: dumblį (dažniausiai žalią), kuris fotosintezės procese sukuria organines medžiagas, ir grybą, kuris vartoja šią medžiagą.
Kerpės, kaip organizmai, buvo žinomos mokslininkams ir žmonėms dar gerokai anksčiau nei buvo atrasta jų esmė. Net didysis Teofrastas (371 – 286 m. pr. Kr.), „botanikos tėvas“, pateikė dviejų kerpių – usnea (Usnea) ir rocella (Rocce11a) – aprašymą. Pastarasis jau buvo naudojamas dažams gauti. Lichenologijos (mokslo apie kerpes) pradžia laikomi 1803 m., kai Carlo Linėjaus mokinys Ericas Acharius paskelbė savo veikalą „Methodus, qua omnes detectos lichenes ad genera redigere tentavit“ („Metodai, kuriais kiekvienas gali atpažinti kerpes“. “). Jis nustatė jas kaip nepriklausomą grupę ir sukūrė sistemą, pagrįstą vaisiakūnių sandara, kuri apėmė 906 tuo metu aprašytas rūšis. Pirmasis simbioziškumą 1866 m., remdamasis vienos rūšies pavyzdžiu, atkreipė dėmesį į gydytoją ir mikologą Antoną de Bari. 1869 m. botanikas Simonas Švendeneris išplėtė šias idėjas visoms rūšims. Tais pačiais metais rusų botanikai Andrejus Sergeevichas Famintsynas ir Osipas Vasiljevičius Baranetskis išsiaiškino, kad žaliosios kerpės ląstelės yra vienaląsčiai dumbliai. Šiuos atradimus amžininkai vertino kaip „nuostabius“.
Kerpės skirstomos į tris nelygias grupes:
1. Jame yra daugiau kerpių, dygliuotųjų kerpių klasės, nes jas formuoja marsupialiniai grybai
2. Nedidelė grupė, bazidinių kerpių klasė, nes jas sudaro bazidiniai grybai (mažiau atsparūs grybai)
3. „Netobulos kerpės“ pavadinimą gavo dėl to, kad jose neaptikta vaisiakūnių su sporomis.
Išorinė ir vidinė kerpių struktūra
Vegetatyvinis kerpės kūnas - talis, arba talis, yra labai įvairios formos ir spalvos. Kerpės dažomos įvairiausiomis spalvomis: balta, rožinė, ryškiai geltona, oranžinė, oranžinė-raudona, pilka, melsvai pilka, pilkšvai žalia, gelsvai žalia, alyvuogių ruda, ruda, juoda ir kai kuriomis kitomis. Kerpės talio spalva priklauso nuo pigmentų, kurie nusėda hifų membranose, rečiau – protoplazmoje. Pigmentų gausiausi kerpių plutos sluoksnio hifai ir įvairios jų vaisiakūnių dalys. Kerpės turi penkias pigmentų grupes: žalią, mėlyną, violetinę, raudoną, rudą. Jų susidarymo mechanizmas dar nėra išaiškintas, tačiau visiškai akivaizdu, kad svarbiausias veiksnys, turintis įtakos šiam procesui, yra šviesa.
Kartais talio spalva priklauso nuo kerpių rūgščių spalvos, kurios kristalų ar grūdelių pavidalu nusėda ant hifų paviršiaus. Dauguma kerpių rūgščių yra bespalvės, tačiau kai kurios yra spalvotos, o kartais ir labai ryškios – geltonos, oranžinės, raudonos ir kitų spalvų. Šių medžiagų kristalų spalva lemia viso talio spalvą. Ir čia svarbiausias veiksnys, prisidedantis prie kerpių medžiagų susidarymo, yra šviesa. Kuo ryškesnis apšvietimas kerpės augimo vietoje, tuo ji ryškesnė. Paprastai Arkties ir Antarkties aukštumų ir poliarinių regionų kerpės yra labai ryškios spalvos. Tai taip pat susiję su apšvietimo sąlygomis. Žemės rutulio aukštikalniai ir poliariniai regionai pasižymi dideliu atmosferos skaidrumu ir dideliu tiesioginės saulės spinduliuotės intensyvumu, todėl čia gaunamas didelis apšvietimo ryškumas. Tokiomis sąlygomis išoriniuose talio sluoksniuose susikaupia didelis kiekis pigmentų ir kerpių rūgščių, todėl kerpės tampa ryškios spalvos. Manoma, kad spalvoti išoriniai sluoksniai apsaugo dumblių ląsteles nuo per didelio šviesos intensyvumo.
Dėl žemos temperatūros krituliai Antarktidoje iškrenta tik sniego pavidalu. Šioje formoje jų negali naudoti augalai. Čia jiems į pagalbą ateina tamsi kerpių spalva.
Tamsios spalvos Antarkties kerpių talis dėl didelės saulės spinduliuotės greitai įkaista iki teigiamos temperatūros net esant neigiamai oro temperatūrai. Ant šių įkaitusių talių krintantis sniegas ištirpsta, virsdamas vandeniu, kurį kerpės iškart sugeria. Taigi jis aprūpina save vandeniu, reikalingu kvėpavimo ir fotosintezės procesams vykdyti.
Kokios įvairios yra kerpių talijos spalvos, tokios pat įvairios formos. Talis gali būti plutos, lapo formos plokštelės arba krūmo formos. Priklausomai nuo išvaizdos, yra trys pagrindiniai morfologiniai tipai:
Skalė. Žvynių kerpių talas yra pluta („žvynas“), apatinis paviršius yra sandariai susiliejęs su substratu ir neatsiskiria be reikšmingos žalos. Tai leidžia jiems gyventi ant stačių kalnų šlaitų, medžių ir net ant betoninių sienų. Kartais apnašų kerpės išsivysto substrato viduje ir yra visiškai nematomos iš išorės. Paprastai žvyniniai taliai yra mažo dydžio, jų skersmuo siekia vos kelis milimetrus ar centimetrus, bet kartais gali siekti 20–30 cm, akmenys ar medžių kamienai – didelės dėmės, kurių skersmuo siekia keliasdešimt centimetrų.
Lapuotas. Lapinės kerpės turi įvairių formų ir dydžių plokštelių pavidalą. Jie daugiau ar mažiau tvirtai pritvirtinami prie substrato apatinio žievės sluoksnio ataugų pagalba. Paprasčiausias lapinių kerpių talas yra vienos didelės suapvalintos lapo formos plokštelės, siekiančios 10–20 cm skersmenį, tokia plokštelė dažnai būna tanki, odiška, nudažyta tamsiai pilka, tamsiai ruda arba juoda spalvomis.
krūminis. Pagal organizacinį lygmenį vaisinės kerpės yra aukščiausias talio vystymosi etapas. Vaisinėse kerpėse talis sudaro daug apvalių arba plokščių šakų. Augti ant žemės arba pakabinti ant medžių, medžio šiukšlių, uolų. Vaisinių kerpių talis atrodo kaip stačias arba kabantis krūmas, rečiau – nešakotos stačios ataugos. Tai leidžia vaismedžių kerpėms užimti geriausią padėtį, lenkiant šakas įvairiomis kryptimis, o dumbliai gali maksimaliai panaudoti šviesą fotosintezei. Vaismedžių kerpių talas gali būti įvairaus dydžio. Mažiausios – vos kelių milimetrų, o didžiausios – 30-50 cm.Kabantys vaisinių kerpių talai kartais gali pasiekti milžiniškus dydžius.
Vidinė kerpės struktūra: plutos sluoksnis, gonidų sluoksnis, šerdis, apatinė žievė, rizoidai. Kerpių (talų) kūnas yra grybelinių hifų susipynimas, tarp kurių yra fotobiontų populiacija.
Ryžiai. 2. Kerpės talio anatominė sandara
1 - heteromerinis talis (a - viršutinis plutos sluoksnis, b - dumblių sluoksnis, c - šerdis, d - apatinis plutos sluoksnis); 2 - homeomerinis glembos kerpės (Collema flaccidum) talis; 3 - homeomerinis leptogiumo kerpės (Leptogium saturninum) talis (a - plutos sluoksnis iš viršutinės ir apatinės talo pusės, b - rizoidai)
Kiekvienas iš išvardytų anatominių talio sluoksnių kerpės gyvenime atlieka tam tikrą funkciją ir, priklausomai nuo to, turi visiškai specifinę struktūrą.
Plutos sluoksnis vaidina labai svarbų vaidmenį kerpės gyvenime. Jis vienu metu atlieka dvi funkcijas: apsauginę ir stiprinančią. Jis apsaugo vidinius talio sluoksnius nuo išorinės aplinkos poveikio, ypač dumblius nuo per didelio apšvietimo. Todėl kerpių plutos sluoksnis dažniausiai yra tankios struktūros ir yra pilkšvos, rudos, alyvuogių, geltonos, oranžinės arba rausvos spalvos. Plutos sluoksnis taip pat padeda sustiprinti taliją. Kuo aukščiau talis pakyla virš substrato, tuo labiau jį reikia stiprinti. Stiprinančias mechanines funkcijas tokiais atvejais dažnai atlieka storas plutos sluoksnis. Prisitvirtinimo organai dažniausiai susidaro ant apatinio kerpių plutos sluoksnio. Kartais jie atrodo kaip labai ploni siūlai, susidedantys iš vienos ląstelių eilės. Šie siūlai vadinami rizoidais. Kiekvienas toks siūlas kilęs iš vienos apatinio plutos sluoksnio ląstelės. Dažnai keli šakniastiebiai sujungiami į storas rizoidines sruogas.
Dumblių zonoje vyksta anglies dvideginio asimiliacijos ir organinių medžiagų kaupimosi procesai. Kaip žinote, fotosintezės procesams įgyvendinti dumbliai neaplenkia saulės šviesos. Todėl dumblių sluoksnis dažniausiai yra šalia viršutinio talijos paviršiaus, tiesiai po viršutiniu plutos sluoksniu, o vertikaliai stovinčiose vaismedžių kerpėse, taip pat virš apatinio plutos sluoksnio. Dumblių sluoksnis dažniausiai būna plonas, į jį dumbliai dedami taip, kad būtų beveik vienodomis apšvietimo sąlygomis. Dumbliai kerpėje gali sudaryti vientisą sluoksnį, tačiau kartais mikobiontų hifai padalija jį į atskiras dalis. Norint atlikti anglies dioksido asimiliacijos ir kvėpavimo procesus, dumbliams taip pat reikalinga normali dujų mainai. Todėl grybų hifai dumblių zonoje nesudaro tankių rezginių, o išsidėstę laisvai tam tikru atstumu vienas nuo kito.
Po dumblių sluoksniu yra pagrindinis sluoksnis. Paprastai šerdis yra daug storesnė už plutos sluoksnį ir dumblių zoną. Paties talio storis priklauso nuo šerdies išsivystymo laipsnio. Pagrindinė pagrindinio sluoksnio funkcija yra nukreipti orą į dumblių ląsteles, kuriose yra chlorofilo. Todėl daugumai kerpių būdingas laisvas hifų išsidėstymas šerdyje. Į talą patekęs oras per tarpus tarp hifų lengvai prasiskverbia į dumblius. Šerdies hifai yra silpnai šakoti, su retomis skersinėmis pertvaromis, lygiomis, silpnai želatininėmis storomis sienelėmis ir gana siauru liumenu, užpildytu protoplazma. Daugumos kerpių šerdis yra balta, nes šerdies sluoksnio hifai yra bespalviai.
Pagal vidinę struktūrą kerpės skirstomos į:
Homeomerinės (Collema) fotobiontinės ląstelės atsitiktinai pasiskirsto tarp grybelių hifų per visą talo storį;
Heteromerinis (Peltigera canina), talis skerspjūvyje gali būti aiškiai suskirstytas į sluoksnius.
Daugiausia yra kerpių su heteromeriniu taliu. Heteromeriniame talyje viršutinis sluoksnis yra žievės, sudarytas iš grybelinių hifų. Jis apsaugo talus nuo išsausėjimo ir mechaninio poveikio. Kitas sluoksnis nuo paviršiaus yra gonidas arba dumblis, kuriame yra fotobiontas. Centre yra šerdis, susidedanti iš atsitiktinai susipynusių grybelio hifų. Drėgmė daugiausia kaupiama šerdyje, ji taip pat atlieka skeleto vaidmenį. Apatiniame talio paviršiuje dažnai būna apatinė žievė, kurios ataugų (rizino) pagalba kerpės prisitvirtina prie substrato. Ne visose kerpėse randamas visas sluoksnių rinkinys.
Kaip ir dviejų komponentų kerpių atveju, trijų komponentų kerpių dumblių komponentas - fikobiontas - tolygiai pasiskirsto ant talijos arba sudaro sluoksnį po viršutine žieve. Kai kurie trijų komponentų cianolichenai sudaro specializuotas paviršines arba vidines kompaktiškas struktūras (cefalodijas), kuriose koncentruojasi cianobakterijų komponentas.
Kerpių maitinimo būdai
Kerpės yra sudėtingas fiziologinių tyrimų objektas, nes jas sudaro du fiziologiškai priešingi komponentai – heterotrofinis grybas ir autotrofinis dumblis. Todėl pirmiausia reikia atskirai tirti gyvybinę miko- ir fikobionto veiklą, kuri atliekama kultūrų pagalba, o vėliau – kerpės, kaip vientiso organizmo, gyvenimą. Akivaizdu, kad tokia „triguba fiziologija“ yra nelengvas tyrimų kelias, ir nenuostabu, kad kerpių gyvenime vis dar yra daug paslapčių. Tačiau bendrieji jų metabolizmo modeliai vis dar išaiškinti.
Gana daug tyrimų skirta kerpių fotosintezės procesui. Kadangi tik nedidelę jų talio dalį (5 - 10 % tūrio) sudaro dumbliai, kurie vis dėlto yra vienintelis organinių medžiagų tiekimo šaltinis, kyla reikšmingas klausimas dėl fotosintezės intensyvumo kerpėse.
Matavimai parodė, kad kerpėse fotosintezės intensyvumas yra daug mažesnis nei aukštesniuose autotrofiniuose augaluose.
Normaliam fotosintezės aktyvumui taluose turi būti tam tikras vandens kiekis, priklausomai nuo kerpės anatominio ir morfologinio tipo. Apskritai, storuose taliuose optimalus vandens kiekis aktyviai fotosintezei yra mažesnis nei plonuose ir laisvuose taliuose. Kartu labai svarbu, kad daugelis kerpių rūšių, ypač sausose buveinėse, paprastai retai arba bent labai nereguliariai aprūpinamos optimaliu intratalinio vandens kiekiu. Juk kerpėse vandens režimo reguliavimas vyksta visai kitaip nei aukštesniuose augaluose, kurie turi specialų aparatą, galintį kontroliuoti vandens gavimą ir suvartojimą. Kerpės labai greitai, bet pasyviai įsisavina vandenį (lietaus, sniego, rūko, rasos ir kt. pavidalu) visu savo kūno paviršiumi ir iš dalies su apatinės pusės rizoidais. Šis vandens sugėrimas talis yra paprastas fizinis procesas, pavyzdžiui, vandens sugėrimas filtravimo popieriumi. Kerpės sugeba sugerti vandenį labai dideliais kiekiais, dažniausiai iki 100 - 300% sausos talijos masės, o kai kurios gleivinės kerpės (kollems, leptogium ir kt.) net iki 800 - 3900%.
Minimalus vandens kiekis kerpėse natūraliomis sąlygomis yra maždaug 2–15% sausos talijos masės.
Talis taip pat gana greitai išskiria vandenį. Saulėje vandens prisotintos kerpės po 30–60 minučių netenka viso vandens ir tampa trapios, tai yra, vandens kiekis talijoje tampa mažesnis už aktyviai fotosintezei reikalingą minimumą. Iš to išplaukia savotiška kerpių fotosintezės „aritmija“ - jos produktyvumas kinta per dieną, sezoną, keletą metų, priklausomai nuo bendrų aplinkos sąlygų, ypač hidrologinių ir temperatūros.
Yra pastebėjimų, kad daugelis kerpių aktyviau fotosintezuojasi ryto ir vakaro valandomis ir žiemą jose tęsiasi fotosintezė, o žemėje formuojasi net po plona sniego danga.
Svarbus kerpių mitybos komponentas yra azotas. Tos kerpės, kuriose žali dumbliai yra fikobiontas (ir dauguma jų), azoto junginius suvokia iš vandeninių tirpalų, kai jų talis yra prisotintas vandens. Gali būti, kad kerpės dalį azoto junginių pasiima ir tiesiai iš substrato – dirvožemio, medžių žievės ir kt.. Ekologiniu požiūriu įdomi grupė yra vadinamosios nitrofilinės kerpės, augančios azoto junginių turtingose buveinėse – ant „paukščių akmenų“, kur. yra daug paukščių išmatų, ant medžių kamienų ir kt. (ksantorijų, fiscia, kaloplakių ir kt. rūšys). Kerpės, kurių fikobiontas yra melsvadumbliai (ypač nostokai), gali fiksuoti atmosferos azotą, nes juose esantys dumbliai turi šią savybę. Atliekant eksperimentus su tokiomis rūšimis (iš collema, leptogium, peltiger, lobaria, stikta ir kt. genčių) buvo nustatyta, kad jų taliai greitai ir aktyviai sugeria atmosferos azotą. Šios kerpės dažnai nusėda ant substratų, kuriuose labai trūksta azoto junginių. Didžioji dalis dumblių fiksuoto azoto patenka į mikobiontą, o tik nedidelę dalį sunaudoja pats fikobiontas. Yra įrodymų, kad mikobiontas, esantis kerpėje, aktyviai kontroliuoja azoto junginių, kuriuos fikobiontas fiksuoja iš atmosferos, asimiliaciją ir pasiskirstymą.
Aukščiau aprašytas gyvenimo ritmas yra viena iš daugelio kerpių labai lėto augimo priežasčių. Kartais kerpės per metus užauga vos kelias dešimtąsias milimetro, dažniausiai mažiau nei vieną centimetrą. Kita lėto augimo priežastis yra ta, kad fotobiontas, dažnai sudarantis mažiau nei 10% kerpių tūrio, perima maistinių medžiagų tiekimą mikobiontui. Esant geroms sąlygoms, esant optimaliai drėgmei ir temperatūrai, pavyzdžiui, debesuotuose ar lietinguose atogrąžų miškuose, kerpės per metus užauga kelis centimetrus.
Žvyninių formų kerpių augimo zona išsidėsčiusi palei kerpės kraštą, lapuočių ir vaismedžių formų – kiekvienoje viršūnėje.
Kerpės yra vieni iš ilgiausiai gyvų organizmų ir gali būti kelių šimtų metų senumo, o kai kuriais atvejais ir daugiau nei 4500 metų, pavyzdžiui, Grenlandijoje gyvenantis Rhizocapron geographicum.
Kerpių dauginimasis
Kerpės dauginasi arba sporomis, kurias lytiškai arba nelytiniu būdu formuoja mikobiontas, arba vegetatyviškai – talijos, soredijų ir izidijų fragmentais.
Lytinio dauginimosi metu ant kerpių talių dėl lytinio proceso susidaro lytinė sporuliacija vaisiakūnių pavidalu. Tarp vaisiakūnių kerpėse išskiriamos apotecijos, peritecijos ir gasterotekijos. Dauguma kerpių formuoja atvirus vaisiakūnius apotecių – disko formos darinių – pavidalu. Kai kurių vaisiakūniai yra peritecio pavidalo – uždaras vaisiakūnis, panašus į mažą ąsotį su skylute viršuje. Nedidelė dalis kerpių sudaro siaurus pailgus vaisiakūnius, kurie vadinami gasterotezijomis.
Apotecijoje, peritecijoje ir gasterotezijoje maišelių viduje vystosi sporos – specialūs maišelius primenantys dariniai. Maišuose sporas formuojančios kerpės sujungiamos į didelę marsupialinių kerpių grupę. Jie kilę iš Ascomycetes klasės grybų ir yra pagrindinė kerpių evoliucinė vystymosi linija.
Nedidelėje kerpių grupėje sporos susidaro ne maišelių viduje, o egzogeniškai, ant pailgų klubo formos hifų – bazidijų, kurių galuose išsivysto keturios sporos. Tokį sporų susidarymą turinčios kerpės jungiamos į bazidinių kerpių grupę.
Moteriškas kerpių lytinis organas – archikarpas – susideda iš dviejų dalių. Apatinė dalis vadinama askogonu ir yra spirališkai susuktas hifas, storesnis už kitus hifus ir susidedantis iš 10–12 vienos ar daugelio branduolinių ląstelių. Trichogynas tęsiasi į viršų nuo askogono – plonos, pailgos hifos, praeinančios per dumblių zoną bei plutos sluoksnį ir išnyrančios talio paviršiuje, lipnia viršūne iškilęs virš jo.
Vaisiakūnio vystymasis ir brendimas kerpėse yra labai lėtas procesas, trunkantis nuo 4 iki 10 metų. Susiformavęs vaisiakūnis taip pat yra daugiametis, daug metų galintis gaminti sporas. Kiek sporų gali išauginti kerpių vaisiakūnius? Suskaičiuota, kad, pavyzdžiui, kerpėje Solorin 5 mm skersmens apotecijoje susidaro 31 tūkstantis maišelių, o kiekviename maišelyje dažniausiai išsivysto 4 sporos. Todėl bendras vienos apotecijos pagamintų sporų skaičius yra 124 000. Per vieną dieną iš tokios apotecijos išstumiama nuo 1200 iki 1700 sporų. Žinoma, ne visos iš vaisiakūnio išmestos sporos sudygsta. Daugelis jų, patekę į nepalankias sąlygas, miršta. Sporoms dygti visų pirma būtina pakankama drėgmė ir tam tikra temperatūra.
Kerpėse taip pat žinoma nelytinė sporuliacija – konidijos, piknokonidijos ir stilosporos, kurios egzogeniškai atsiranda konidioforų paviršiuje. Tuo pačiu metu konidijos susidaro ant konidioforų, kurie vystosi tiesiai ant talo paviršiaus, o piknokonidijos ir stilosporos specialiose talpyklose - piknidijose.
Iš nelytinės sporuliacijos kerpės dažniausiai formuoja piknidijas su piknokonidijomis. Piknidijos dažnai aptinkamos ant daugelio vaisinių ir lapinių kerpių talijų, rečiau jų galima pastebėti žvynų pavidalu.
Kiekvienoje piknidijoje gausiai susidaro mažos vienaląstės sporos, piknokonidijos. Šių plačiai paplitusių sporuliacijų vaidmuo kerpių gyvenime dar nėra išaiškintas. Kai kurie mokslininkai šias sporas vadina spermatozoidais, o piknidijas – spermagonija, jas laiko vyriškomis lytinėmis ląstelėmis, nors kol kas nėra eksperimentinių ar citologinių duomenų, įrodančių, kad piknokonidijos tikrai dalyvauja kerpių lytiniame procese.
vegetatyvinis dauginimasis. Jei žvyninės kerpės, kaip taisyklė, sudaro vaisiakūnius, tai tarp labiau organizuotų lapinių ir krūminių kerpių yra daug atstovų, kurie dauginasi tik vegetatyviniu būdu. Šiuo atveju kerpių dauginimuisi svarbesni yra tokie dariniai, kuriuose vienu metu yra grybų hifai ir dumblių ląstelės. Tai soredija ir isidija. Jie padeda daugintis kerpei kaip visam organizmui. Patekusios į palankias sąlygas, iš jų tiesiogiai išauga naujas talis. Soredijos ir izidijos dažniau pasitaiko lapinėse ir vaisinėse kerpėse.
Soredijos yra smulkūs dulkių dalelių pavidalo dariniai, susidedantys iš vienos ar kelių dumblių ląstelių, apsuptų grybelių hifų. Jų formavimasis dažniausiai prasideda gonidiniame sluoksnyje. Dėl masinio soredijų susidarymo jų daugėja, jos spaudžia viršutinę žievę, ją nuplėšia ir atsiduria talijos paviršiuje, iš kur bet kokiu oro judesiu lengvai nupučiamos arba nuplaunamos vandeniu. Soredijos sankaupos vadinamos soralais. Soredijų ir soralų buvimas ir nebuvimas, jų vieta, forma ir spalva tam tikroms kerpėms yra pastovūs ir yra būdingas požymis.
Kartais, kai kerpės miršta, jų talis virsta miltelių pavidalo mase, susidedančia iš soredijos. Tai vadinamosios raupsinės kerpių formos (iš graikų kalbos žodžio „lepros“ – „šiurkštoka“, „nelygus“). Šiuo atveju kerpės nustatyti beveik neįmanoma.
Vėjo ir lietaus vandens nešamos soredijos, patekusios į palankias sąlygas, pamažu formuoja naują talą. Naujas talis nuo soredijos atsinaujina labai lėtai. Taigi Cladonia genties rūšyse normalūs pirminio talio žvyneliai iš soredijos išsivysto tik po 9–24 mėnesių laikotarpio. O antriniam taliui su apoteciu išsivystyti užtrunka nuo vienerių iki aštuonerių metų, priklausomai nuo kerpės tipo ir išorinių sąlygų.
Isidijos randamos mažesniame skaičiuje kerpių rūšių nei soredijos ir soralai. Tai paprastos arba koralų šakotos ataugos, dažniausiai tankiai dengiančios viršutinę talo pusę (žr. pav.). Skirtingai nuo soralų, isidijos iš išorės yra padengtos žieve, dažnai tamsesne nei talis. Viduje, po žieve, jų yra dumblių ir grybelinių hifų. Isidija lengvai atitrūksta nuo talijos paviršiaus. Lūžtančios ir plintančios lietaus ir vėjo pagalba, jos, kaip ir soredijos, palankiomis sąlygomis gali suformuoti naujas kerpės talijas.
Daugelis kerpių nesudaro apotecijų, soredijų ir izidijų ir dauginasi talių vietose, kurios lengvai nulūžta nuo vėjo ar gyvūnų sausu oru trapių kerpių, kurias taip pat nešioja. Ypač plačiai paplitęs kerpių dauginimasis Arkties regionuose esančiose talijos srityse, Cetraria ir Cladonia genčių atstovų, kurių daugelis beveik niekada nesudaro vaisiakūnių.
Apibrėžimas
Kerpės- simbiotinės grybelio ir dumblių asociacijos
Kerpių struktūra
Vegetatyvinis kerpės kūnas vadinamas talis.
Grybo hifai sudaro talijos pagrindą, sudarydami apatinę plutą, pritvirtintą prie substrato, ir paviršinį plutos sluoksnį, dėl kurio atsiranda kerpės forma ir spalva.
Jūros dumbliai užima ertmes tarp hifų,sudaryti gonidinį (dumblių) sluoksnį.
Po dumblių sluoksniu laisvai išsidėstę grybelių hifai, dideli tarpai tarp jų užpildyti oru – tai šerdis. Po šerdies seka apatinė pluta, savo struktūra panaši į viršutinę. Pro apatinę žievę iš šerdies pereina hifų (rizoidų) ryšuliai, kurie pririša kerpes prie substrato.
Krūtinės kerpės neturi apatinės žievės, o šerdies grybeliniai hifai auga kartu su substratu.
Ryžiai. Kerpių struktūra
Žievės funkcijos:
apsauginis;
parama;
pritvirtinimas (no rizoidai susidaro apatiniame plutos sluoksnyje);
dujų mainai (per perforacijas (negyvas plutos sluoksnio vietas), plutos sluoksnio įtrūkimai ir lūžiai).
Dumblių zonos funkcija:
fotosintezė;
organinių medžiagų kaupimasis.
Pagrindinė funkcija:
oro pravedimas į dumblių ląsteles;
palaikymo funkcija (atkai kurios krūminės kerpės).
Kerpės formuojasi daugiausia:
grybai - ascomycetes ir bazidiomycetes;
dumbliai – dažniausiai žali (cianobakterijos rečiau).
Simbiozės esmė:
Dumbliai suteikia grybui organinių medžiagų, gaunamų fotosintezės metu.
Grybelis, turintis platų grybieną, aprūpina dumblius vandeniu ir mineralais.
Tokios tam tikrų rūšių grybų ir dumblių simbiozės yra tokios stabilios, kad suvokiamos kaip tam tikros rūšies organizmai.
Kerpių klasifikacija
Pagal talio formą kerpės skirstomos į:
skalė: visu paviršiumi pritvirtintas prie pagrindo (rizokarponas);
lapinis: pritvirtintas prie substrato atskiruose taškuose (parmelia, xanthoria).
Kai kuriose lapinėse kerpėse talas prisitvirtinęs trumpu koteliu. (gomfa), esantis centrinėje talijos dalyje.
krūminis:
prisitvirtinusios vienoje vietoje ir išsišakojusios (kladonija, šiaurės elnio samanos, miegančios).
Krūminės radialiai pastatytos kerpės skersinio pjūvio pakraštyje turi žievę, po ja – gonidinį sluoksnį, viduje – šerdį.
Vėžiagiškos kerpės auga su periferija, o vaisinės – su „šakelių“ galais.
Ryžiai. Žvyninė kerpė Pav. lapinė kerpė
Ryžiai. vaisinė kerpė
Kerpių dauginimasis
Kerpės turi vegetatyvinį, lytinį ir nelytinį dauginimąsi.
Nelytinis dauginimasis:
suskaidymas;
soredija- mikroskopiniai glomerulai, susidedantys iš vienos ar daugiau dumblių ląstelių, apsuptų grybelių hifų; susidaro talio viduje, o subrendę iškyla į paviršių ir sprogsta, išsklaidydami diasporas;
isidija- smulkios, įvairios formos viršutinio talio paviršiaus ataugos, subrendusios nulūžtančios.
Abiem atvejais nuimama struktūra apima ir grybų, ir dumblių komponentus.
Lytinis dauginimasis:
formuojasi įvairių formų vaisiakūniai, kuriuose sunoksta lytinio dauginimosi sporos. Vaisiakūnio vystymasis ir brendimas gali trukti iki 10 metų, vėliau eilę metų vaisiakūnis sugeba gaminti sporas. Susidaro daug sporų, bet ne visos išdygsta. Dygimui reikalingos sąlygos, pirmiausia tam tikra temperatūra ir drėgmė.
Kerpių ekologijos ypatumai
Kerpėms būdingas labai lėtas augimas:nuo milimetro dalių iki kelių centimetrų per metus.Greičiausiai taip yra dėl nedidelio santykinio autotrofinių dumblių, sintetinančių organines medžiagas, tūrio.
Didžiausias augimo tempas pasižymi atogrąžų miškų kerpės, mažiausiai – uolų ir tundros gyventojai.
Mažas augimo greitis lemia tai, kad kerpės daugiausia auga tose vietose, kur jos neatitinka augalų konkurencijos.Visų pirma, tai yra kalnuotos vietovės, kur jie yra akmenų ir uolų pionieriai, sukuriantys pirminius dirvožemius.Kerpės nesutinka konkurentų tundroje, kur dėl įšalusių dirvožemių augalų šaknys negali išsivystyti.Dažnai kerpės auga kaip epifitai medžių lajose.
Grybelio gebėjimas sugerti ir sulaikyti vandenį leidžia kerpėms egzistuoti itin sausomis sąlygomis. Jie gali sugerti vandenį ne tik lietaus metu, bet ir iš rūko bei vandens garų prisotinto oro.
Įdomu tai, kad talio amžius dažnai siekia kelis šimtus ir tūkstančius metų.
Daugelis kerpių yra labai reiklūs oro grynumui, todėl miestuose kerpių rūšių įvairovė yra žymiai mažesnė nei laukinėje gamtoje.
Kerpių reikšmė
pirminių dirvožemių susidarymas pirminėse biogeocenozėse;
pagrindiniai gamintojaitundros bendruomenėse.
Kerpių naudojimas žmonėms:
kerpės yra maistas tundros šiaurės elnių ganymui;
valgomos kai kurių rūšių kerpės;
yra dažų (pavyzdžiui, lakmuso) gamybos žaliavos;
vartojamas liaudies medicinoje (pavyzdžiui, miegojimas);
yra naudojami aplinkos monitoringe dėl didelio jautrumo cheminiams teršalams.
Kerpės yra gyvų organizmų grupė.
Jų kūnas yra sukurtas naudojant dviejų mikroorganizmų, kurie yra simbiotiškai susiję, derinį: grybą (mikobiontą) ir dumblį (fikobiontą arba cianobakterijas).
bendrosios charakteristikos
Šios rūšies tyrimu užsiima lichenologijos mokslas, kuris yra botanikos katedra.
Ilgą laiką kerpės mokslininkams buvo paslaptis, nors jų naudojimas buvo plačiai paplitęs įvairiose žmogaus gyvenimo srityse. Ir tik 1867 metais šios rūšies sandara buvo moksliškai įrodyta. Tuo užsiėmė mokslininkai-lichenologai.
Šiuo metu mokslininkai atrado daugiau nei 25 tūkstančius rūšių, tačiau jų visų išorinė ir vidinė struktūra panaši. Požymiai, pagal kuriuos turėtų būti atskirta kiekviena rūšis, yra pagrįsti struktūriniais bruožais.
Kaip atrodo kerpės
Kaip jau minėta, pagrindinė rūšies dalis yra kūnas, kuris išsiskiria formų ir spalvų įvairove. Šiuo atveju augimas gali būti lėkštė, pluta, kuri atrodo kaip lapas, krūmo, vamzdelio ar rutulio pavidalu.
Augalo aukštis taip pat skiriasi gana didelėse ribose: nuo 3 centimetrų iki žmogaus ūgio.
Kerpių rūšys ir pavadinimai
Lichenologija suskirstė kerpes į keletą grupių, susijusių su talio forma:
Be to, atsižvelgiant į jų augimo vietą, yra:
- epiginis (daugiausia žemės pagrindu);
- epifitinis (ant medžio pagrindo);
- epilitinis (ant akmens).
Vidinės struktūros ypatybės
Atrodo, kad po didinamuoju prietaisu galima pamatyti kerpės struktūrą. Kerpės yra organizmas, susidedantis iš grybo dalies – grybienos ir dumblių, susipynusių tarpusavyje.
Atsižvelgiant į tai, kaip dumblių ir grybų ląstelės pasiskirsto tarpusavyje, išskiriama kita klasifikacija:
- homeomerinis, kuriame fikobiontas yra atsitiktinai tarp mikobionto ląstelių;
- heteromerinis, kuriame yra aiškus atskyrimas į sluoksnius.
Sluoksniuotos struktūros kerpės randamos visur ir turi tokią sluoksnio struktūrą:
- Žievės sluoksnis susideda iš mikobiontinių ląstelių ir apsaugo nuo išorinių poveikių, ypač nuo išsausėjimo.
- Paviršinis arba gonidinis: yra tik fikobiontų ląstelės.
- Šerdį sudaro grybelis, jis atlieka skeleto funkciją, taip pat prisideda prie vandens sulaikymo.
- Apatinė žievė atlieka prisitvirtinimo prie pagrindo funkciją.
Tai nieko neverta: kai kuriose rūšyse kai kurių tipų sluoksnių gali nebūti arba jų struktūra gali būti pakeista.
Kur jie gyvena
Kerpės išsiskiria gebėjimu prisitaikyti prie absoliučiai bet kokių egzistavimo sąlygų. Pavyzdžiui, auga ant plikų akmenų, uolų, pastatų sienų ir stogų, medžių žievės ir kt.
Taip yra dėl abipusiai naudingo miko- ir fikobiontų, įtrauktų į kompoziciją, bendradarbiavimo. Vieno gyvybinė veikla papildo kito egzistavimą, ir atvirkščiai.
Kaip valgo kerpės
Mitybą teikia simbiotai. Kadangi grybai neturi autotrofinės mitybos funkcijos, kurioje vyksta organinių komponentų pavertimas iš neorganinių, dumbliai aprūpina organizmą reikalingais elementais.
Tai vyksta fotosintezės būdu. O grybas aprūpina kerpes mineralinėmis druskomis, kurias pasisavina iš gaunamo skysčio. Tokiu būdu vyksta simbiozės procesas.
Kaip jie veisiasi
Jie dauginasi dviem būdais:
- Seksualinis - atliekamas dėl sporų susidarymo.
- Vegetatyvinė – tam yra soredijos (dumblių ląstelė, apipinta grybienos siūlu, kuri plinta per vėją) ir izidijos (ataugos, sudarančios paviršinį talio sluoksnį).
Kerpių vertė gamtoje ir žmogaus gyvenime
Jie turi tokį teigiamą poveikį:
Kerpės garsėja savo ilgaamžiškumu, nes tik augimo laikotarpis gali siekti 4 tūkstančius metų.
Dėl to pagal juos galima apytiksliai nustatyti uolos amžių.
Populiaru jas naudoti kaip trąšas žemės ūkio pramonėje. Be to, juos pradėti naudoti senovėje. Kerpės buvo naudojamos kaip natūralūs dažikliai.
Kerpės yra unikali rūšis, turinti daug naudingų savybių ir savybių, kurios pritaikomos praktiškai bet kurioje žmogaus gyvenimo srityje.
Įkeliama...