Was Sind Flechten?

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Eine flechte ist ein zusammengesetzter organismus, bestehend aus einem pilz und einer alge, die in einer symbiotischen beziehung arbeiten.

Ein Flechten oder ein Flechtenpilz sind eigentlich zwei Organismen, die als eine einzige stabile Einheit fungieren. Flechten umfassen einen Pilz, der in einer symbiotischen Beziehung mit einer Alge oder einem Cyanobakterium (oder in manchen Fällen auch beiden) lebt. Es gibt weltweit etwa 17.000 Flechtenarten.

Warum einen dualen Organismus bilden?

Pilze sind nicht zur Photosynthese fähig, da ihnen 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 nehmen die Nahrung aus organischen Substanzen auf, dh kohlenstoffhaltigen Verbindungen wie Kohlenhydraten, Fetten oder Proteinen.

Auf der anderen Seite können Algen und Cyanobakterien, ähnlich wie Pflanzen, Photosynthese durchführen. Tatsächlich sind Chloroplasten, die der Ort der Photosynthese in Landpflanzen sind, angepasste Formen von Cyanobakterien. (Diese frühen Cyanobakterien wurden von primitiven Pflanzenzellen irgendwann im späten Proterozoikum oder in der frühen Kambrium-Periode nach Angaben des University of California Museum of Paleontology verschlungen.)

Wenn also ein Pilz, der in dieser Beziehung der dominierende Partner ist, sich mit einer Alge (normalerweise aus den Grünalgen) oder Cyanobacterium zu einer Flechte zusammenfügt, verschafft 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 Integrative Research Center des Field Museum in Chicago. Er beschrieb es als kontrolliertes Wachstum eines kohlenstoffhaltigen Organismus, genauso wie wir Weizen, Reis oder Kartoffeln anbauen. Er fügte hinzu, dass Cyanobakterien auch Pilze mit dem zusätzlichen Nutzen der Stickstofffixierung versorgen. Dies ist die biochemische Reaktion, bei der Luftstickstoff in Ammoniak umgewandelt wird, eine besser verwendbare Form des Elements. Im Gegenzug sichern Algen und Cyanobakterien eine geschützte Umgebung, insbesondere vor schädigenden ultravioletten Strahlen. Pilze bilden oft einen schützenden Kortex mit Pigmenten, die ultraviolettes Licht absorbieren, sagte Lücking.

Da Flechten, Pilze, Algen und Cyanobakterien schließlich in einer Umgebung leben können, in der sie sonst nicht leben könnten. Lücking stellte fest, dass heiße und kalte Wüsten sowie exponierte Oberflächen gute Beispiele für solche Umgebungen sind. [Galerie: Weird World of Lichen: Alles andere als gewöhnlich]

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 Mycobionten, unabhängig von der Identität des Photobionten. Auf seiner Website, die sich mit Flechten beschäftigt, gibt Alan Silverside, der sich heute von der Westschottischen Universität zurückgezogen hatte, ein Beispiel für den Pilz Sticta canariensis. Dieser Pilz ist in der Lage, mit einer Alge und einem Cyanobakterium zwei verschiedene Flechten-Assoziationen zu bilden Sticta canariensis. "Wenn die Pilzart gleich bleibt, gilt auch der Name der Flechten, auch wenn das Aussehen der Flechten variiert", stellt Silverside fest.

So könnten frühe Flechten vor 250 bis 300 Millionen Jahren ausgesehen haben.

So könnten frühe Flechten vor 250 bis 300 Millionen Jahren ausgesehen haben.

Bildnachweis: Robert Lücking

Struktur

Der vegetative Teil eines Flechtens, der als Thallus bekannt ist, ist nach Lücking bei nicht-lichenisierten Pilzen unbekannt. Es ist der Thallus, der den Flechten ihre charakteristische äußere Erscheinung verleiht. Lichen Thalli gibt es in vielen verschiedenen Formen. Beispiele auf den Seiten von Silverside sind foliose Flechten, die flach und blättrig aussehen; fruticose Flechten, die ein drahtiges, büscheliges Aussehen haben; Squamulose-Flechten mit flachen, überlappenden Schuppen; und Krustenflechten, die, wie der Name schon sagt, eine fest anhaftende Kruste über der Oberfläche bilden, in der sie leben.

Im Allgemeinen erscheint das Innere des Flechten Thallus stratifiziert, wobei die Mycobiont- und Photobiontzellen in Schichten angeordnet sind. Nach Angaben des US Forest Service besteht die äußere Schicht oder der Cortex aus dicken, dicht gepackten Pilzzellen. Es folgt ein Abschnitt mit dem Photobionten (entweder Grünalgen oder Cyanobakterien). Wenn eine Flechte sowohl einen Algen- als auch einen Cyanobakterienpartner hat, sind die Cyanobakterien in kleinen Abteilen oberhalb der oberen Kortikalis zu sehen. Die letzte Schicht ist die Medulla mit locker angeordneten Pilzzellen, die wie Filamente aussehen.

Erweiterungen unterhalb der Medulla, die als basale Attachments bezeichnet werden, ermöglichen es den Flechten, auf verschiedenen Oberflächen zu haften. Typische basale Anhänge sind Rhizine, Pilzfilamente, die sich von der Medulla aus erstrecken, und eine einzige zentrale Struktur, die Festung genannt wird, die an Felsen einrastet. Der Forest Service gibt das Beispiel einer foliosen Flechte, der Nabelflechte, an, bei der die Festung einer Nabelschnur gleicht.

Als Ausnahme zur allgemeinen Thallus-Struktur 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 Mycobionten (des Pilzes) an oder können eintönig und grau sein. Wenn sie nass sind, sind sie vollständig verwandelt. 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 nach Angaben des Forest Service dunkelgrüne, braune oder schwarze Farbtöne aufweisen.

Photosymbiodem mit grünen [Algen] lappen, die aus cyanobakteriellen wachsen.

Photosymbiodem mit grünen [Algen] lappen, die aus cyanobakteriellen wachsen.

Bildnachweis: Robert Lücking

Die Dynamik verstehen

Für den Mykobionten ist die Assoziation mit dem Photobionten "verbindlich" oder eine Abhängigkeit. "Soweit bekannt, kann der Mycobiont in der Natur nicht ohne Flechtenbildung bestehen", sagte Lücking gegenüber WordsSideKick.com. "Der Mycobiont ist an sich nur eine kurze Zeit, wenn er sich mit Pilzsporen ausbreitet."

Um eine stabile Verbindung zu schaffen und aufrechtzuerhalten, hat die Evolution bestimmte Merkmale innerhalb der Flechtenpartnerschaft ausgewählt. "Es gibt drei wichtige Faktoren für die Etablierung von Flechten: Anerkennung, Akzeptanz und Eignung des Vereins", sagte Lücking. "Es wird angenommen, dass alle drei einer evolutionären Selektion unterliegen und daher optimiert werden."

Lücking ging auf das Konzept der Anerkennung ein, indem er darauf hinwies, dass der Mycobiont (Pilz) nicht nur mit einer bestimmten Alge oder einem Cyanobakterium assoziiert werden kann. Es sucht aktiv den Photobionten durch chemische Erkennung aus. Akzeptanz liegt vor, wenn die beiden Flechtenpartner miteinander interagieren, ohne sich negativ zu beeinflussen. "Wenn die Alge beispielsweise den Pilz als Parasiten ansieht, wird sie mit Abwehrmechanismen reagieren, die die Entstehung einer stabilen Symbiose verhindern könnten", sagte er. "In evolutionärer Hinsicht haben die beiden Bionts also gelernt, miteinander zu interagieren, jedoch 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 bestimmten Bedingungen pro Zeiteinheit produzieren kann, desto schneller wachsen die Flechten und desto wettbewerbsfähiger werden sie", sagte Lücking. Er weist darauf hin, dass die Fitness und die Zusammenarbeit der Flechtenpartner von den Umweltbedingungen abhängen.

Sobald eine Flechtenvereinigung aufgebaut ist, wechselt der Mycobiont normalerweise nicht mehr den Partner. Als Ausnahme gibt Lücking jedoch das Beispiel von Sticta canariensis, ein Photosymbiodem (ein Pilz, der mit verschiedenen Photobionten getrennte Flechten bilden kann). In diesem Fall verbindet sich der Pilz mit einem Cyanobakterium unter schattigen, feuchten Bedingungen zu kleinen, strauchartigen Thalli. Bei trockeneren oder stärker exponierten Bedingungen bildet der Pilz jedoch stattdessen grüne Algen, um große, flache Lappen zu bilden. "Wenn sich die Bedingungen im Laufe der Zeit oder innerhalb kurzer Zeit ändern, sehen Sie einige Individuen, die als cyanobakterielle Flechten beginnen und dann plötzlich grüne Lappen bilden [durch Assoziation mit Grünalgen]," sagte er. "Also kann derselbe Pilzpartner ad hoc die Partner wechseln."

Was ist keine Flechte?

Es ist wichtig zu wissen, dass eine Verbindung zwischen einem Pilz und Algen oder Cyanobacterium nicht automatisch als Lichenisierung gilt. "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 Photobionten", sagte Lücking gegenüber WordsSideKick.com. "Pilz-Algen-Verbände, bei denen dies nicht der Fall ist, werden daher nicht als Flechten angesehen." 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, handelt es sich bei Moose eigentlich um primitive Versionen von Pflanzen, die zur unabhängigen Photosynthese befähigt sind.

Bedeutung

Flechten sind Schlüsselakteure in verschiedenen Umweltprozessen. Beispielsweise nehmen Cyanobakterien-Photobionten an der Stickstofffixierung teil. Flechten tragen auch zu einem Phänomen bei, das als biologische Verwitterung bekannt ist. Die Flechten Mycobionten können durch die Produktion bestimmter Chemikalien Gesteine ​​abbauen und Mineralien freisetzen. Flechten können Gesteinsoberflächen auch durch einfaches Anhaften an ihnen und durch Ausdehnen und Zusammenziehen ihrer Thalli zerstören, so ein Artikel aus der Zeitschrift Catena aus dem Jahr 2000.

Verwitterung kann laut dem Artikel zum eventuellen Zerfall von Gesteinen führen. Dies ist zwar ein Nachteil, vor allem wenn Flechten auf Bausteinen wachsen, aber es ist auch ein wesentlicher Schritt für die Bildung primitiver Böden. Wenn Flechten sich zersetzen, bilden die zurückbleibenden organischen Stoffe zusammen mit den von Thalli eingeschlossenen Stein- und Staubpartikeln Material für die Entwicklung primitiver Böden.

Die Flechtenart Cladonia rangiferina, häufig als Rentierflechte bezeichnet, sind nach Angaben des Forest Service eine wichtige Quelle für Winterfutter für die meisten nordamerikanischen Karibuspopulationen und Schlüsselkomponenten einer Winterdiät (außer in Gebieten mit geringer Schneedecke oder mit milden Wintern).

Schließlich sind Flechten ausgezeichnete Indikatoren für die Verschmutzung. Laut dem Forest Service können Flechten Schadstoffe wie Schwermetalle, Kohlenstoff und Schwefel in ihre Thalli aufnehmen. Die Extraktion dieser Schadstoffe gibt Aufschluss über die in der Atmosphäre vorhandenen Konzentrationen. Dieser Prozess wird als Flechten-Biomonitoring bezeichnet.


Videoergänzungsan: Aufbau Flechte einfach erklärt│Biologie Lernvideo│Learning Level Up.




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