Лишайники: организмы, которые не боятся весенних заморозков
Как они выживают в холода и «кормят» растения.
Весной природа любит играть с температурой: днем солнце припекает почти по-летнему, но стоит ему сесть, как температура стремительно падает. Для большинства растений подобные перепады являются смертельными: побеги и первые цветы, набравшие сок, промерзают насквозь. Но есть на нашей планете организмы, которые чувствуют себя хорошо в подобных условиях. Это лишайники.
Как лишайники выживают в холода
Фото: Natalia Davidovich/Shutterstock/FOTODOM
Лишайники — пойкилогидридные организмы, чья влажность полностью зависит от среды
Лишайники относятся к так называемым пойкилогидридным организмам. Это сложное слово означает простую вещь: они не умеют удерживать воду внутри себя, как это делают обычные растения с их корнями и проводящими тканями. Содержание влаги в теле лишайника полностью зависит от окружающей среды. Высыхает воздух — высыхает и лишайник, превращаясь в хрупкую, почти мертвую корочку. Выпадает влажный туман или иней — лишайник мгновенно напитывается водой и оживает.
Такая уязвимость кажется недостатком. Но на самом деле это гениальное эволюционное решение. Обычные растения при замерзании воды в своих клетках получают смертельные травмы — кристаллы льда разрывают тонкие клеточные стенки. Лишайники же в сухом состоянии содержат так мало воды, что замерзать в них практически нечему. Когда они влажные, а температура падает ниже нуля, в дело вступают их внутренние химические механизмы защиты.
В начале 2000-х годов исследователи из Великобритании и Антарктики изучили экстракты десятков видов растений и лишайников, зимующих в умеренном климате и в суровых условиях Антарктиды. Оказалось, что примерно четверть всех зимующих растений из Великобритании проявляют антифризную активность — то есть их клетки вырабатывают вещества, которые мешают образованию крупных кристаллов льда. А среди обитателей Антарктиды такую способность продемонстрировали вообще все без исключения исследованные виды. [1]
Почему лишайники не замерзают
Фото: SAY09ARA/Shutterstock/FOTODOM
Криопротекторы (сахара, полиолы и антифризные белки) защищают лишайники от образования льда, позволяя им входить в состояние криобиоза и «оживать» при потеплении
Вещества, которые помогают лишайникам выжить, называют криопротекторами — они действуют как природный антифриз. Они не дают молекулам воды выстраиваться в упорядоченные кристаллические решетки, мешают росту ледяных игл, которые способны разорвать клетку изнутри. В организме лишайников эту роль выполняют сахара, спирты (полиолы) и особые антифризные белки — химические соединения, которые некоторые бактерии и растения используют для защиты от замерзания.
Лишайники не просто умеют защищать себя от образования льда, но и способны к криобиозу — особому состоянию, при котором обмен веществ практически останавливается, а все биологические процессы замирают до лучших времен. Внешне это выглядит как смерть: сухой, ломкий, серый нарост на камне. Но стоит температуре подняться выше нуля, а воздуху стать влажным — и лишайник буквально воскресает за несколько часов. Его клетки мгновенно восстанавливают свою структуру, и он снова начинает дышать, расти и питаться.
Ученые, работающие в Антарктиде, зафиксировали удивительный факт: некоторые виды лишайников начинают фотосинтезировать уже при -20°C. При таком холоде большинство растений из умеренного пояса давно погибли бы. [2]
Как лишайники кормят экосистемы
Фото: Veeraparaske/Shutterstock/FOTODOM
Лишайники берут азот из воздуха и превращают его в удобрение, которым потом пользуются другие растения
Внутри лишайника живут цианобактерии — микроскопические существа, умеющие фиксировать атмосферный азот. Именно они способны «разрывать» прочную тройную связь в молекуле атмосферного азота, делая его доступным для живых клеток в виде аммония. Лишайник предоставляет цианобактериям кров и защиту, а взамен получает азотистые соединения, необходимые для построения белков. Когда лишайник отмирает или когда кусочки его тела отрываются ветром и дождем, азот попадает в почву и становится пищей для мхов, трав и даже деревьев.
И холод здесь не помеха, а помощник. Исследования показывают, что циклы замерзания и оттаивания стимулируют азотфиксирующую активность цианобактерий в теле лишайника. Мороз словно встряхивает химическую фабрику, заставляя ее работать активнее. При этом сухие лишайники гораздо легче переносят низкие температуры, чем влажные, — их азотфиксирующая система становится менее чувствительной к холоду. Так эволюция научила эти организмы использовать даже экстремальные условия себе во благо.
Почему для лишайников лучше стабильный холод
Фото: scubaluna/Shutterstock/FOTODOM
Несмотря на то, что лишайники приспособлены к перепадам температур, стабильный холод они переносят лучше
Несмотря на то, что лишайники приспособлены к перепадам температур, стабильный холод они переносят лучше. Причина проста. Когда мороз держится долго, организм лишайника остается в стабильном замороженном состоянии. Но когда температура скачет, защитная система не успевает перестраиваться. Накопление микроскопических повреждений со временем приводит к гибели организма.
Таким образом, устойчивость лишайников к низким температурам — это результат сложных эволюционных адаптаций. Они могут переносить перепады температур, но тоже предпочитают стабильность.
На Вашу почту email было отправлено письмо для подтверждения регистрации.
Вход
Забыли пароль?
На Вашу почту email было отправлено письмо со ссылкой для восстановления пароля
Мы используем cookie-файлы
Настоящим информируем, что ОАО «Моя Планета» использует технологию Cookie в целях обеспечения доступа к функционалу сайта с доменным именем https://moya-planeta.ru/ (далее — Сайт), оптимизации и персонализации размещаемого контента, таргетирования рекламных материалов, а также проведения статистических и иных исследований для улучшения пользовательского опыта, в том числе с размещением тегов системы веб-аналитики «Яндекс Метрика». Нажимая кнопку «Принимаю» и продолжая использовать Сайт, Вы подтверждаете, что ознакомлены, понимаете и согласны с положениями Пользовательского соглашения, Политики в отношении обработки персональных данных и Политики по работе с Cookie, а также свободно, своей волей и в своем интересе даёте Согласие на обработку персональных данных. Определить применимые Cookie или удалить их Вы сможете в настройках браузера.