Dołącz do czytelników
Brak wyników

Ze świata botaniki

1 września 2022

NR 52 (Wrzesień 2022)

POROSTY – pionierzy na trudnym terenie

0 65

Bardzo ciekawymi, wręcz niezwykłymi organizmami występującymi na Ziemi są porosty. Zasiedlają niemal cały lądowy obszar kuli ziemskiej, a nie występują w wodach. Obecne są na dalekiej północy, w obszarach równikowych, a także na obszarach wysokogórskich. Zbudowane są z minimum dwóch elementów, w skład których wchodzi: jeden gatunek grzyba i jeden gatunek glonu. Na świecie opisanych jest 13 500 gatunków porostów, w Polsce oznaczono 1600 gatunków, z czego 240 zaliczono do znajdujących się pod ochroną.

Porosty, choć najczęściej pozostają przez ludzi zupełnie niezauważane z uwagi na swoje raczej niewielkie rozmiary, często barwy zlewające się z barwą otoczenia, jak i miejsca występowania, stanowią bardzo ważny element układów biologicznych, a także były i nadal są bardzo cenne dla różnych zwierząt i ludzi. To właśnie one pomagają roślinom zasiedlać coraz to nowsze obszary Ziemi, gdyż sprawiają, że podłoże staje się lepiej przygotowane do wzrostu roślin (fot. 1). Porosty stanowią ważny element leśnych ekosystemów, będąc schronieniem, a także pożywieniem dla wielu organizmów. Porosty są istotnym elementem gospodarki krajów Północy, gdyż stanowią istotne źródło pokarmu dla tamtejszych zwierząt. Ponadto porosty wytwarzają tzw. kwasy porostowe, które stosuje się w barwiarstwie, współczesnym przemyśle perfumeryjnym, a także w przemyśle farmaceutycznym. Poza tym porosty są niezwykle użyteczne ze względu na to, że są naturalnymi wskaźnikami stanu środowiska na całym świecie. Za ich pomocą można dokonywać oceny stanu nie tylko zbiorowisk leśnych, lecz także stanowią wskaźnik zanieczyszczenia powietrza będącego zagrożeniem dla lasów, a także zmieniającego się otoczenia w obszarach miejskich i uprzemysłowionych. 
 

POLECAMY

Fot. 1. Skupiska różnych porostów naskalnych


Czym są porosty?

Porosty we współczesnej nauce nazywane są grzybami zlichenizowanymi. Są to grzyby (głównie workowce, ale też podstawczaki), które odżywiają się poprzez lichenizację – współżycie z jednokomórkowymi zielenicami lub sinicami. Zarówno grzyby jak i glony są zdolne do życia osobno, jednak w tym szczególnym połączeniu, tworząc porost w wyniku symbiozy, czerpią wzajemne korzyści. Autotroficzne glony dostarczają grzybom produktów asymilacji, czyli przede wszystkim węglowodanów, grzyby natomiast przekazują glonom wodę wraz z solami mineralnymi i dwutlenek węgla, a także chronią je przed odwodnieniem i działaniem czynników mechanicznych. Dzięki tej swoistej symbiozie porosty mogą zasiedlać miejsca trudno dostępne dla innych organizmów, takie jak pnie drzew, suche i nasłonecznione powierzchnie skalne czy jałowa, naga gleba. Porosty wytwarzają szereg specyficznych substancji chemicznych, wyłącznie przez nie syntetyzowanych, które hamują kiełkowanie i wzrost roślin, albo odznaczających się charakterystycznym smakiem uniemożliwiającym ich spożycie, a substancje te są określane jako „kwasy porostowe”. Substancje te są metabolitami wtórnymi produkowanymi wyłącznie przez porosty. Dotychczas scharakteryzowano 800 związków przez nie wytwarzanych, a były one już od dawna wykorzystywane przez ludzi. 

Budowa porostów i ich plechy

Plecha to ciało porostów, czyli zwarta struktura o charakterystycznym dla gatunku kształcie i zazwyczaj skomplikowanej budowie wewnętrznej. Ich plecha (ciało) ma różnorodne kształty, a także zróżnicowane zabarwienie, które może być: białe, szare, różowe, fioletowe, żółte, pomarańczowe, brunatne, zielone, szare czy nawet czarne (fot. 2a–f.). 
 

Fot. 2. Porosty: naskalne a) Chrysothrix candelaris złociszek jaskrawy, b) Xanthoria elegans złotorost pyszny, c) Parmelia sulcata tarczownica bruzdkowana
Fot. 2. Porosty: naskalne: d) Verrucaria marmorea brodawnika purpurowa (Chorwacja) e) Arthoria radiata plamica promienista,  f) Parmeliopsis ambigua płaskotka rozlana


Porosty odznaczające się bujną krzaczkowatą plechą to np. Usnea filipendula, Platismatia glauca czy Lecanora carpinea, które porastają tereny nieuprzemysłowione. 
Wyróżnia się kilka podstawowych typów plech:

  • skorupiaste – tworzące zwarte, barwne skorupki o gładkiej lub spękanej powierzchni, silnie wrośnięte w podłoże, np. literak właściwy
  • krzaczkowate i nitkowate – silnie rozgałęzione, tworzące kępki lub zwarte murawki, w niewielkim stopniu kontaktujące się z podłożem, np. chrobotek, rogaczka, odnożyca.
  • listkowate – grzbietobrzusznie spłaszczone i mniej lub bardziej przylegające do podłoża; zazwyczaj przymocowane są do niego krótkimi, nitkowatymi chwytnikami, np. tarczownica, złotorost. 
  • dwupostaciowe – charakterystyczne dla chrobotków; składają się z łuseczkowatej plechy pierwotnej i wyrastających z niej pionowych struktur zwanych podecjami, o rozmaitych kształtach: kieliszkowatych, pałeczkowatych, szydlastych lub drzewkowato rozgałęzionych (fot. 3).
     
Fot. 3. Podecjum – kieliszkowata plecha chrobotków


Porosty zbudowane są z kilku warstw (rys. 1). Na samej powierzchni, tej widocznej dla obserwatora, występuje kora górna. Pod tą warstwą zorganizowana jest warstwa glonowa/ warstwa gonidalna, w której zlokalizowane są glony lub sinice. W głębszej warstwie umiejscowiony jest miąższ, a następnie kora dolna. Porosty do podłoża przytwierdzają się za pomocą chwytników. 
Sztywność porostów wynika z obecności chityny znajdującej się w ścianach komórkowych grzybów. Co więcej, to właśnie grzyby nadają ten różnorodny kształt plesze porostów, która też odznacza się zróżnicowanym zabarwieniem, jednak ono związane jest z obecnością glonów bądź sinic. Porosty rozmnażają się poprzez rozmnóżki. 
 

Rys. 1. Warstwowa budowa porostów


Występowanie porostów

Porosty są organizmami wszędobylskimi, spotykanymi w prawie wszystkich ekosystemach i zbiorowiskach roślinnych, potrafią żyć w klimacie gorącym i arktycznym, gdyż są wytrzymałe na niską temperaturę i suszę. Brak ich tylko na łąkach i w toni wodnej, a także w miejscach o silnie zanieczyszczonym powietrzu. 
Ze względu na typ zajmowanego podłoża wyróżnia się kilka grup siedliskowych porostów i są to:

  • porosty naskalne (epilityczne), występujące na skałach naturalnych (granity, gnejsy, wapienie, piaskowce i inne) i wytworzonych przez człowieka (np. beton, zaprawa murarska, cegły),
  • porosty naziemne (epigeiczne), rosnące na odsłoniętej glebie, na humusie i szczątkach roślinnych,
  • porosty nadrzewne (epifityczne), zasiedlające pnie i gałęzie drzew, krzewów i krzewinek,
  • porosty rosnące na martwym drewnie (epiksyliczne), kolonizujące pniaki i kłody, a także rozmaite konstrukcje drewniane. Poszczególne typy porostów w zależności od zajmowanego podłoża prezentują ilustracje (fot. 4). 
     

Fot. 4a–d. Poszczególne typy porostów w zależności od zajmowanego podłoża: a) naskalne, b) naziemne, c) nadrzewne i d) porastające martwe drewno


Ciekawostką może być fakt, że porosty potrafią zasiedlić tak nietypową powierzchnię, jaką jest metalowa karoseria czołgu (fot. 5), co zapewne dowodzi, jak szczególnymi są one organizmami, że potrafią rozwijać się na tak specyficznym i zarazem nietypowym podłożu.
 

Fot. 5a–b. Porosty na metalowej powierzchni czołgu (Muzeum na poznańskiej Cytadeli)


Obszarem w Polsce, gdzie bujnie występują różnorodne gatunki porostów, są Karkonosze. Na ich terenie dotychczas stwierdzono występowanie ponad 300 gatunków porostów, zasiedlających wszelkiego rodzaju naturalne formy skalne: kamienie, głazy, skałki, ściany kotłów polodowcowych, a także konstrukcje betonowe, mury i ściany schronisk, jednak najbardziej liczną i rozpowszechnioną grupą siedliskową są porosty naskalne. Najwięcej porostów naskalnych spotkać można powyżej górnej granicy lasu, w miejscach odsłoniętych i nasłonecznionych. Natomiast w Karkonoszach znacznie mniej jest porostów nadrzewnych. Odnotowano ok. 170 gatunków, jednak tylko ok. 100 oznaczono jako występujące współcześnie. Karkonoskie świerki posiadają łuszczącą się korę o charakterze (odczynie) kwaśnym, więc nie stanowią one dobrego podłoża i niewiele gatunków porostów zasiedla ich pnie. Porosty lepiej rosną na drzewach liściastych, np. jaworach, brzozach i modrzewiach. Około 130 gatunków w Karkonoszach stanowią porosty naziemne. Porastają m.in. odsłonięte płaty gleby pomiędzy rumowiskami skalnymi, a w szczególności ważne są okazałe krzaczkowate plechy porostów znanych z arktycznej tundry, które w Karkonoszach są reliktami epoki lodowcowej. Natomiast najmniej liczną i zarazem najmniej specyficzną grupą siedliskową są porosty występujące na martwym drewnie. 

Porosty jako bioindykatory

Lichenoindykacja jest metodą bioindykacji zaproponowaną na przełomie XIX i XX wieku, której pomysłodawcą był William Nylander (1822–1899), wykorzystującą porosty jako czułe wskaźniki (bioindykatory) zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego. Za pomocą porostów można analizować zmieniający się stopień zanieczyszczeń w miastach, stanowią one też wskaźnik naturalności lasów. Ponadto są one wskaźnikami zmian klimatu.
Podstawową zaletą porostów jako biowskaźników, zaliczanych do stenobiontów, czyli organizmów mających wąski zakres tolerancji, jest to, że ich zdolność do adaptacji przy zmieniającym się czynniku środowiskowym jest niewielka. Porosty są obecne w środowisku w dużej liczbie populacji. Pobierają substancje odżywcze oraz wodę z atmosfery, czyli inaczej niż rośliny korzeniowe, co w prowadzonych na nich badaniach ogranicza wielowymiarowość oddziaływań. Wykazują one odporność na wiele rodzajów zanieczyszczeń, które kumulują się w ich plechach, np. różne śladowe ilości pierwiastków również radionuklidów. Jednak wyraźny jest próg tolerancji porostów wywołany zanieczyszczeniem powietrza, gdyż w wyniku zaburzenia homeostazy zanieczyszczenia wywołują w porostach zmiany fizjologiczne, morfologiczne i anatomiczne, a te efekty są mierzalne.
Najczęściej w monitoringu powietrza stosowane są porosty nadrzewne. Dzieje się tak dlatego, że te porosty są czułym wskaźnikiem zakwaszenia środowiska, czyli zanieczyszczenia powietrza tlenkiem siarki(IV) SO2 występującym w danym ekosystemie przez wiele lat. Ponadto plechy porostów listkowatych i krzaczkowatych łatwo można oddzielić od podłoża do badań. Porosty z innych grup, np. porosty epilityczne rosną na podłożu betonowym, które neutralizuje kwaśne zanieczyszczenia powietrza.
Porosty są jednak mało odporne na zanieczyszczenia, gdyż nie posiadają one tkanki okrywającej, która jest obecna w liściach roślin. Poza tym wykazują niską zdolność przystosowywania do zmieniających się warunków środowiska. I, co istotne – mają bardzo małą zawartość chlorofilu na jednostkę suchej masy w porównaniu z roślinami. Pobierają one wodę jedynie bezpośrednio z opadów atmosferycznych.

Metody monitoringu powietrza atmosferycznego wykorzystujące porosty jako bioindykatory
Metody, za pomocą których można monitorować środowisko z użyciem porostów, są różne. Można wydzielić dwie główne: 
terenowe: 

  1. florystyczna, 
  2. gatunków wskaźnikowych, 
  3. udziału form morfologicznych.

laboratoryjne: 

  1. anatomiczno-morfologiczne (mikroskopowa i makroskopowa), 
  2. fozjologiczne (bioreakcji), 
  3. analityczno-chemiczne (bioakumulacji pierwiastków). 

Metody terenowe polegają na badaniu różnorodności i liczebności poszczególnych gatunków porostów występujących na określonym obszarze. Metoda florystyczna polega na wizualnej ocenie różnorodności gatunkowej i analizie rozmieszczenia stwierdzonych gatunków porostów nadrzewnych. Kolejna metoda badań, będąca metodą gatunków wskaźnikowych, to tzw. skala porostowa, dokładnie opisana poniżej. Natomiast metoda analizy udziału form morfologicznych polega na obserwacji poszczególnych form morfologicznych w kontekście ich wrażliwości na czynniki środowiskowe, co schematycznie zostało zaprezentowane poniżej:

bardzo wrażliwe        >         >         >       >       mało wrażliwe
krzaczkowate  >  listkowate  > łuseczkowate > skorupiaste

Metody laboratoryjne są bardziej złożone i konieczne jest w tym przypadku stosowanie określonego sprzętu, jak choćby mikroskopu. 
Metody anatomiczno-morfologiczne pozwalają analizować porosty dwojako: makroskopowo i mikroskopowo. Metoda makroskopowa polega na ocenie zmiany barwy plech, występowania nekroz i uszkodzeń. Metoda kondycji plech (analiza mikroskopowa) polega na określeniu kondycji plechy. 
Metodą fizjologiczną jest metoda bioreakcji, czyli badanie intensywności procesów fotosyntezy i oddychania, a także zawartości chlorofilu i f...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Biologia w Szkole"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy