Was sind Flechten?

Eine Flechte oder ein Flechtenpilz sind eigentlich zwei Organismen, die als eine einzige, stabile Einheit funktionieren. Flechten umfassen einen Pilz, der in einer symbiotischen Beziehung zu einer Alge oder einem Cyanobakterium (oder in einigen Fällen beides) lebt. Weltweit gibt es etwa 17.000 Flechtenarten.

Warum einen doppelten Organismus bilden?

Pilze sind nicht in der Lage Photosynthese, weil sie das grüne Pigment Chlorophyll fehlt. Das heißt, Pilze können keine Lichtenergie von der Sonne ernten und ihre eigene Nahrung in Form von Kohlenhydraten erzeugen., Stattdessen müssen sie nach externen Nahrungsquellen suchen. Sie absorbieren Nahrung aus organischen Substanzen, dh kohlenstoffhaltigen Verbindungen wie Kohlenhydraten, Fetten oder Proteinen.

Andererseits können Algen und Cyanobakterien ähnlich wie Pflanzen Photosynthese betreiben. In der Tat sind Chloroplasten, die der Ort der Photosynthese in Landpflanzen sind, angepasste Formen von Cyanobakterien. (Diese frühen Cyanobakterien wurden irgendwann im späten Proterozoikum oder in der frühen kambrischen Zeit von primitiven Pflanzenzellen verschlungen, so das University of California Museum of Paleontology.,)

Wenn also ein Pilz, der in dieser Beziehung der dominierende Partner ist, sich mit einer Alge (normalerweise aus den Grünalgen) oder Cyanobakterien verbindet, um eine Flechte zu bilden, bietet er sich ständig Zugang zu einer Nahrungsquelle. Der Pilz kontrolliert den Verein auf eine Weise, die man als Landwirtschaft betrachten könnte, sagte Robert Lücking, Kurator am Botanischen Garten und Botanisches Museum in Berlin und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Integrativen Forschungszentrum am Field Museum in Chicago., Er beschrieb es als das kontrollierte Wachstum eines kohlenstoffversorgenden Organismus, genau wie wir Weizen, Reis oder Kartoffeln anbauen. Er fügte hinzu, dass Cyanobakterien auch Pilzen den zusätzlichen Vorteil der Stickstofffixierung bieten. Dies ist die biochemische Reaktion, bei der atmosphärischer Stickstoff in Ammoniak umgewandelt wird, eine brauchbarere Form des Elements. Im Gegenzug sichern Algen und Cyanobakterien eine geschützte Umgebung, insbesondere vor schädlichen ultravioletten Strahlen. Pilze bilden oft eine schützende Rinde mit Pigmenten, die ultraviolettes Licht absorbieren, sagte Lücking.,

Schließlich können Flechten, Pilze, Algen und Cyanobakterien in Umgebungen leben, in denen sie sonst nicht leben könnten. Lücking stellte fest, dass heiße und kalte Wüsten sowie freiliegende Oberflächen gute Beispiele für solche Umgebungen sind.

Nomenklatur

Die Pilzkomponente einer Flechte ist als „Mycobiont“ bekannt, und die Algen-oder Cyanobakterienkomponente ist als „Photobiont“ bekannt.“Der wissenschaftliche Name für eine Flechte ist derselbe wie der des Mycobiont, unabhängig von der Identität des Photobiont., Auf seiner Website, die sich mit Flechten befasst, gibt Alan Silverside, der sich jetzt von der University of the West of Scotland zurückgezogen hat, das Beispiel des Pilzes Sticta canariensis. Dieser Pilz ist in der Lage, zwei verschiedene Flechtenassoziationen mit einer Alge und einem Cyanobakterium zu bilden, wobei beide Flechten als Sticta canariensis bezeichnet werden. „Wenn die Pilzart gleich bleibt, dann auch der Name der Flechte, auch wenn das Aussehen der Flechten variiert“, sagt Silverside.

So könnten frühe Flechten vor 250-300 Millionen Jahren ausgesehen haben., (Bildnachweis: Robert Lücking)

Struktur

Der vegetative Teil einer Flechte, bekannt als Thallus, ist laut Lücking bei nicht-lichenisierten Pilzen unbekannt. Es ist der Thallus, der Flechten ihr charakteristisches äußeres Aussehen verleiht. Lichen Thalli gibt es in vielen verschiedenen Formen., Beispiele auf den Seiten von Silverside sind Blattflechten, die flach und belaubt aussehen; Fruticose Flechten, die drahtig, getuftet aussehen; Squamulose Flechten, die flache, überlappende Schuppen haben; und Krustenflechten, die, wie der Name schon sagt, eine fest befestigte Kruste über der Oberfläche bilden, auf der sie lebt.

Im Allgemeinen erscheint das Innere des Flechten thallus geschichtet, wobei die Mykobiont-und Photobiont-Zellen in Schichten angeordnet sind. Laut dem US Forest Service besteht die äußere Schicht oder der Cortex aus dicken, dicht gepackten Pilzzellen., Es folgt ein Segment mit dem Photobiont (entweder Grünalgen oder Cyanobakterien). Wenn eine Flechte sowohl einen Algen-als auch einen Cyanobakterienpartner hat, können die Cyanobakterien in kleinen Kompartimenten über dem oberen Kortex gesehen werden. Die letzte Schicht ist das Medulla mit locker angeordneten Pilzzellen, die wie Filamente aussehen.

Verlängerungen unterhalb der Medulla, die basale Attachments genannt werden, ermöglichen es Flechten, an verschiedenen Oberflächen zu haften., Typische basale Attachments sind Rhizine, die Pilzfilamente sind, die sich von der Medulla aus erstrecken, und eine einzige, zentrale Struktur, die Holdfast genannt wird und sich an Felsen festsetzt. Der Forstdienst gibt das Beispiel einer Blattflechte namens Nabelschnurflechte, bei der der Holdfast einer Nabelschnur ähnelt.

Als Ausnahme von der allgemeinen Thallusstruktur haben Gelee-Flechten keinen geschichteten oder geschichteten Thallus. Die Mycobiont-und Photobiont-Komponenten sitzen in einer einzigen Schicht zusammen. Infolgedessen sehen Gelee-Flechten wie Gelee aus; zum Beispiel Collema auriforme.,

Aussehen

Wenn sie trocken sind, nehmen Flechten einfach die Farbe des Mykobions (des Pilzes) selbst an oder können trüb und grau sein. Aber wenn sie nass sind, werden sie vollständig umgewandelt. Dies liegt daran, dass die Pilzzellen im oberen Kortex transparent werden und die Farben der Algen-oder Cyanobakterienschichten durchscheinen können. Grünalgen verleihen Flechten eine hellgrüne Farbe, während Cyanobakterien laut Forest Service dunkelgrüne, braune oder schwarze Farbtöne ergeben.,

Photosymbiodem mit grünen Lappen, die aus cyanobakteriellen wachsen. (Bildnachweis: Robert Lücking)

Die Dynamik

Für den Mycobiont ist die Assoziation mit dem Photobiont „obligat“ oder eine davon. „Soweit bekannt, kann das Mycobiont ohne Lichenisierung nicht in der Natur bestehen bleiben“, sagte Lücking gegenüber LiveScience. „Das Mycobiont ist an sich nur eine kurze Zeit, in der es sich mit Pilzsporen verteilt.,“

Um eine stabile Assoziation zu schaffen und aufrechtzuerhalten, hat sich die Evolution für bestimmte Merkmale innerhalb der Flechtenpartnerschaft entschieden. „Es gibt drei wichtige Faktoren für die Gründung des Vereins: Anerkennung, Akzeptanz und Eignung des Vereins“, sagte Lücking. „Es wird angenommen, dass alle drei einer evolutionären Selektion unterzogen werden und daher optimiert werden.“

Lücking erläuterte das Konzept der Anerkennung, indem er darauf hinwies, dass der Mycobiont (Pilz) nicht einfach mit einer bestimmten Alge oder Cyanobakterium assoziiert werden kann. Es sucht aktiv das Photobiont durch chemische Erkennung aus., Akzeptanz tritt auf, wenn die beiden Flechtenpartner interagieren, ohne sich negativ zu beeinflussen. „Wenn die Alge den Pilz zum Beispiel als Parasiten betrachtet, reagiert sie mit Abwehrmechanismen, die die Bildung einer stabilen Symbiose verhindern könnten“, sagte er. „Evolutionär gesehen haben die beiden Bionten also „gelernt“, wie man miteinander interagiert, aber auf eine Weise, dass der Pilz die Interaktion kontrolliert.“Schließlich wird die Fitness der Beziehung durch gesundes Wachstum und Fortpflanzungserfolg bestimmt., „Je mehr Kohlenhydrate der Photobiont unter gegebenen Bedingungen pro Zeiteinheit produzieren kann, desto schneller wächst die Flechte und desto wettbewerbsfähiger ist sie“, sagte Lücking. Er stellt fest, dass Fitness und die Art und Weise, wie die Flechtenpartner zusammenarbeiten, von den Umweltbedingungen abhängen.

Normalerweise wechselt der mycobiont nach der Gründung einer Flechtenvereinigung nicht die Partner. Als Ausnahme gibt Lücking jedoch das Beispiel von Sticta canariensis, einem Photosymbiodem (einem Pilz, der separate Flechten mit verschiedenen Photobionten bilden kann)., In diesem Fall verbindet sich der Pilz mit einem Cyanobakterium in schattigen, feuchten Bedingungen, um kleine, strauchartige Thalli zu bilden. Bei trockeneren oder exponierteren Bedingungen verbindet sich der Pilz jedoch stattdessen mit Grünalgen, um große, flache Lappen zu bilden. „Wenn sich die Bedingungen im Laufe der Zeit oder in kurzer Entfernung ändern, sehen Sie einige Individuen, die als cyanobakterielle Flechten beginnen und dann plötzlich grüne Lappen bilden“, sagte er. „So kann dieselbe Pilzperson ad hoc die Partner wechseln.“

Was ist keine Flechte?,

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass jede Assoziation zwischen einem Pilz und Algen oder Cyanobakterien nicht automatisch als Lichenisierung zählt. „In Flechtenverbänden kann der Pilz Strukturen bilden, die bei nicht lichenisierten Pilzen-dem Thallus — unbekannt sind, und der Pilz beeinflusst und verändert auch die Morphologie des Photobions“, sagte Lücking gegenüber LiveScience. „Daher gelten Pilz-Algen-Assoziationen, bei denen dies nicht der Fall ist, nicht als Flechten.“Er fügte hinzu, dass auch vermutet wird, dass bestimmte nicht photosynthetische Bakterien für die Lichenisierung wichtig sind.,

Moose sind laut Forest Service auch keine Flechten. Obwohl einige auf den ersten Blick oberflächlich einer Flechte ähneln, sind Moose eigentlich primitive Versionen von Pflanzen und können unabhängig Photosynthese betreiben.

Bedeutung

Flechten sind Schlüsselakteure in einer Vielzahl von Umweltprozessen. Zum Beispiel nehmen cyanobakterielle Photobionten an der Stickstofffixierung teil. Flechten tragen auch zu einem Phänomen bei, das als biologische Verwitterung bekannt ist. Die Flechtenmycobionten können Gesteine abbauen und Mineralien freisetzen, indem sie bestimmte Chemikalien produzieren., Flechten können Gesteinsoberflächen auch stören, indem sie sich physisch an ihnen anhaften, und durch die Ausdehnung und Kontraktion ihrer Thalli, so ein 2000-Artikel in der Zeitschrift Catena.

Verwitterung kann laut Artikel zum eventuellen Zerfall von Gesteinen führen. Dies ist zwar ein Nachteil, insbesondere wenn Flechten auf Bausteinen wachsen, ist aber auch ein wesentlicher Schritt für die Bildung primitiver Böden., Wenn sich Flechten zersetzen, liefern die zurückgelassenen organischen Stoffe zusammen mit von Thalli eingeschlossenen Gesteins-und Staubpartikeln Material für die Entwicklung primitiver Böden.

Die Flechtenart Cladonia rangiferina, allgemein Rentierflechte genannt, ist laut Forest Service eine wichtige Quelle für Winterfutter für die meisten nordamerikanischen Karibuspopulationen und Schlüsselkomponenten einer Winterdiät (außer in Gebieten mit geringer Schneedecke oder milden Wintern).

Schließlich sind Flechten ausgezeichnete Verschmutzungsindikatoren., Nach Angaben des Forstamtes können Flechten Schadstoffe wie Schwermetalle, Kohlenstoff und Schwefel in ihre Thalli aufnehmen. Die Extraktion dieser Schadstoffe gibt einen Hinweis auf die in der Atmosphäre vorhandenen Werte. Dieser Prozess wird als Lichen Biomonitoring bezeichnet.

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