Związki partnerskie w świecie porostów

Pod względem środowiska życia wyróżniamy porosty nadrzewne, naziemne, naskalne, nalistne i podłoży specyficznych. To skład chemiczny kory drzewa decyduje o pojawieniu się na niej określonego gatunku. Kwaśny odczyn wytrzymują bowiem tylko niektóre z porostów. Szczególnie duże zróżnicowanie gatunków występuje na korze drzew liściastych, takich jak dęby, buki, graby, wiązy, jesiony, klony, lipy. Przy czym porosty zwykle nie szkodzą drzewom, ponieważ kora jest tkanką martwą. Ale potrafią oddziaływać na nią pozytywnie, gdyż uwalniają związki chemiczne o działaniu wiruso-, bakterio- i grzybobójczym, co zabezpiecza drewno przed patogenami. Porosty mają też znaczenie w retencji wodnej, ponieważ gromadzą wilgoć w swych plechach (50 kg porostów/1 ha w borze świeżym wchłania i utrzymuje tonę wody).

Skały są bardzo dogodnym miejscem bytowania części porostów. Wzrost tych organizmów staje się możliwy dzięki rozpuszczającym minerały metabolitom. Porosty penetrują podłoże na głębokość centymetra, a niektóre gatunki są nawet całkowicie schowane wewnątrz skał – na zewnątrz wystają tylko ich owocniki. Porosty zasiedlają także przedmioty będące wytworami kultury, np. rzeźby, powodując uszkodzenia zwane korozją biologiczną. Mogą również egzystować na specyficznych podłożach, takich jak szkło, metal czy tworzywa sztuczne. Beton, tynk, dachówki i cegły, będące jak gdyby sztucznymi skałami, są również przez nie zasiedlane.

Sensacyjne odkrycie

Porosty można traktować jak grzyby, których strategia życiowa polega na wchodzeniu w trwałe związki partnerskie z organizmami samożywnymi, głównie glonami, aby zapewnić sobie stałe dostawy pokarmu i eksplorować trudne dla innych środowiska. Grzyb formuje ze swych strzępek plechę, nadając formę i strukturę porostowi, a glon lub glony uzyskują od swego partnera miejsce bytowania i ochronę. Relacje pomiędzy grzybem a glonem w plechach porostów według najnowszych badań są bardziej skomplikowane, niż dawniej sądzono.

Wśród form morfologicznych plech można wymienić: skorupiaste (ściśle przylegające do podłoża), plakodiowe (w środku skorupiaste, na brzegach z listkowatymi odcinkami), łuseczkowate, listkowate, krzaczkowate, zwisające (np. brodaczka) i nitkowate. Nazwy porostów wiele mówią o ich wyglądzie, kształcie i formie, np. plamica, grzybinka, włostka, popielak, misecznica, liszajec czy złotlinka. Do ciekawszych wizualnie porostów należy grzybinka brunatna z różowymi owocnikami, przypominającymi malutkie grzybki.

Około 15 tys. gatunków grzybów podlega lichenizacji, czyli tworzy porosty (dawniej łac. Lichenes). Ponad 95% z nich to workowce, inne zaliczamy do podstawczaków. Odkryto też interesujące struktury porostokształtne, w których miejsce grzyba zajmują nitkowate bakterie należące do promieniowców. Komponentem samożywnym u porostów są zwykle zielenice (u 92% przedstawicieli). Ten sam gatunek glonu może tworzyć z różnymi grzybami odmienne gatunki porostów. Nierzadko plechę porostu budują trzy organizmy odległe taksonomicznie, a możliwe są jeszcze bogatsze układy z udziałem sinic, aktinobakterii, bakterii azotowych, innych grzybów nitkowatych lub też nowo odkrytych drożdży podstawkowych.

Amerykańscy badacze ustalili niedawno, że wiele porostów zawiera w sobie nieznanego wcześniej nauce trzeciego wspólnika. Wyniki badań, sprawdzane wielokrotnie, by uniknąć pomyłki – wywołały istną sensację w środowisku naukowym, ponieważ rzucają nowe światło na te organizmy. Przełomowego odkrycia dokonano dzięki zastosowaniu nowych wyrafinowanych technik genetycznych, których zazwyczaj używa się do badania owadów. Dalsza analiza wykazała, że trzecim wspólnikiem są organizmy przypominające budową drożdże, lecz niemające nic wspólnego z drożdżami używanymi do pieczenia chleba lub warzenia piwa. Zaliczono je do podstawczaków (należy tu np. pieczarka). W dodatku badania DNA sugerują, że drożdże są częścią porostów od ponad 100 mln lat, czyli od końca wczesnej kredy, kiedy to dinozaury, takie jak allozaur i spinozaur, wędrowały po Ziemi.

Konsekwencją połączenia grzyba i glonu jest seria modyfikacji, które przekształcają je w jeden spójny, trwały i funkcjonalny układ. Następuje tu modyfikacja anatomii i fizjologii partnerów. Ich fizyczny kontakt polega głównie na tworzeniu przylg i ssawek przez grzyb. Część specjalistów od porostów uważa, że grzyb jest w takim układzie panem, glon zaś – niewolnikiem. Inni z kolei skłaniają się raczej ku hipotezie pasożytnictwa, bo w plechach wszystkich gatunków porostów znaleziono struktury grzybowe zachowujące się mniej lub bardziej agresywnie wobec glonów (obecność przylg i ssawek).

Niektóre grzyby pozwalają sobie w takim układzie na redukcję genów. Badania amerykańskie 22 typów porostów wykazały, że 10 z nich zawierało grzyby, które utraciły gen do produkcji energii, a więc stały się zależne od swojego glonowego towarzysza. Grzyb dzięki temu może skoncentrować się na budowaniu stabilnej struktury oraz wytwarzaniu struktur związanych z rozmnażaniem.

Jednym z większych problemów partnerów tworzących taki porostowy związek jest rozmnażanie. Oba organizmy bowiem rozmnażają się niezależnie, w sposób charakterystyczny dla siebie i za każdym razem układ partnerski musi być tworzony od nowa. Grzyb zachowuje zdolność rozmnażania płciowego, ale blokuje taki proces u glonu. Glony mogą rozmnażać się przez podział. Niezwykłym osiągnięciem życiowym porostów jest wytwarzanie sorediów i izydiów, czyli drobnych fragmentów plechy wraz z glonami, oraz rozpad całej plechy prowadzący do powstania osobników potomnych. Inną strategią zabezpieczającą partnerów przed separacją jest występowanie glonów hymenialnych, które wyrastają w warstwie zarodnikotwórczej grzyba. Mają one lepką galaretowatą osłonkę, a ich dojrzewanie występuje w czasie rozwoju zarodników. Przylepiają się one do zarodnika opuszczającego zarodnię i tworzą nowy porost.

Rozpuszczanie skał

Porosty wytwarzają swoiste związki chemiczne zwane popularnie kwasami porostowymi. Poznano ponad 1000 takich substancji. Ich synteza zachodzi w strzępkach grzyba, jednak część procesów biochemicznych odbywa się z udziałem glonów. Odkładane są one w formie kryształków na zewnątrz powierzchni strzępek i w przestrzeniach międzykomórkowych warstwy glonowej. Kryształki te mają charakterystyczne kształty, co ułatwia rozpoznawanie taksonów. Substancje te zwalczają bakterie Gram-dodatnie, negatywnie wpływają na rośliny i grzyby pasożytnicze, zabezpieczają porosty przed zwierzętami (są bardzo gorzkie lub nawet trujące) i poprzez absorpcję światła widzialnego i ultrafioletu chronią przed nadmiarem promieniowania słonecznego.

Bioindykatory

Porosty są świetnymi biowskaźnikami stanu czystości powietrza, ale też zmian warunków ekologicznych, czystości wody, zanieczyszczeń radioaktywnych, a nawet stanu zdrowia ludzi na danym terenie. Wrażliwość na jakość powietrza wiąże się z przekształcaniem chlorofilu pod wpływem dwutlenku siarki w nieaktywną feofitynę, co prowadzi do obumarcia glonu. Formy krzaczkowate są wrażliwsze na zanieczyszczenia niż formy skorupiaste. Obszar zwany pustynią porostową, gdzie nie występują żadne porosty, sugeruje duże zanieczyszczenie powietrza.

Podczas spaceru po lesie warto zwrócić uwagę na porosty świadczące o bardzo dobrej kondycji ekosystemu. W większości są to porosty o dużych plechach, łatwo rzucające się w oczy, a także proste do identyfikacji. Do nich zaliczamy m.in. nibypłucnika wątpliwego (przypomina pokrojem płucnicę islandzką, lecz jest od niej jaśniejszy), mąklę rozłożystą o długich zwisających „gałązkach” i tarczynkę dziurkowaną z widocznymi otworkami i wypukłymi białymi soraliami. O znalezieniu takich porostów powinniśmy powiadomić lichenologa, dla którego będzie to wartościowa informacja naukowa.

Paweł Depczyk

Biolog i germanista w jednym symbiotycznym układzie

***

Lubiane przez zwierzęta

Niektóre porosty są pożywieniem zwierząt, głównie ślimaków i skoczogonków. Te o plechach krzaczkowatych i nitkowatych są wykorzystywane przez ptaki do budowy gniazd. Przykładowo ok. 20% suchej masy gniazd zięby stanowią fragmenty takich porostów. Chrobotki i płucnice są żelaznym zapasem pożywienia dla reniferów w zimie i pozwalają im przetrwać nawet najdłuższy okres głodu.

***

Ochrona w Polsce

W Polsce opisano występowanie ponad 1642 gatunków porostów. Prawnie chronionych jest 205. Aż 53 figurują na czerwonej liście gatunków zagrożonych wymarciem, np. złociszek jaskrawy i granicznik płucnik.

Mamy w kraju dwa rezerwaty porostowe – Bór Chrobotkowy im. prof. Zygmunta Tobolewskiego w Leśnictwie Lubnia i Krwawe Doły w Nadleśnictwie Kościerzyna.

***

Przystosowawcza elastyczność

Niektóre porosty z rodzaju granicznik, takie jak Lobaria scrobiculata, mają wyjątkową cechę. Wchodzą w związki z cyjanobakteriami w celu aktywacji fotosyntezy. Proces ten wymaga obecności wody. Przy jej braku porosty koncentrują cały wysiłek na rozmnażaniu. Jest to unikalna strategia reagowania na suszę. W niesprzyjających warunkach porost zapewnia przetrwanie populacji poprzez wczesne intensywne wytwarzanie struktur reprodukcyjnych, które uwalniają małe fragmenty grzyba i sinicy – soredia.

***

Przydatne dla ludzi

Porosty wykorzystywano od wieków do różnych celów. Wyrabiano z nich żółty barwnik, używano jako materiału dekoracyjnego do wiązanek nagrobnych, a nawet stosowano w modelarstwie do wykańczania elementów tras i stacji kolejowych dla miniaturowych pociągów i kolejek elektrycznych, takich jak PIKO.

Z leczniczej płucnicy islandzkiej – której napar stosowano niegdyś w chorobach płuc i górnych dróg oddechowych – obecnie produkuje się tabletki na nieżyt gardła, syropy i pasty do zębów, jak również mąkę dla diabetyków, a mąkla tarniowa, zwana mchem dębowym, o przyjemnym intensywnym zapachu, ma zastosowanie w kosmetyce – głównie we Francji i w krajach byłej Jugosławii.