К вопросу о маркерных анатомо-морфологических параметрах возрастных состояний лишайника кладонии бахромчатой (Сladonia fimbriata (L.) Fr.)

Биология и структура видовых ценопопуляций лишайников практически не изучены. Имеется лишь ряд публикаций об изменениях популяций некоторых видов листоватых эпифитных лишайников при атмосферном загрязнении [1, 3, 6]. Целью наших исследований является выявление маркёрных признаков различных возрастных состояний в онтогенезе радиально-кустистого лишайника кладонии бахромчатой ( Cladonia fimbriatа (L.) Fr.)

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

С использованием бинокуляра и микроскопа с окуляр-микрометром мы изучили образцы 740 особей кладонии бахромчатой, взятых в различных местообитаниях на территории Самарской области. С подеция под бинокуляром удаляли соредии, из которых готовили водный препарат и замещали воду 10% раствором КОН. Изучение чешуек производилось с помощью бинокуляра для выявления соредий, апотеций, молодых подециев. В дальнейшем делали срезы через центр чешуйки, готовили водный препарат, воду замещали 10% раствором КОН. Микроскопировали подеции и их срезы, сделанные в середине подеция, с использованием окуляр-микрометра. Подробно исследовали 40 подеций с отмирающей чешуйкой, 60 подеций с различной площадью некрозов.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Анатомо-морфологические особенности соредий. Установлено, что диаметр соредий в различных природных синузиях кладонии бахромчатой варьирует от 2,52 до 11,76 при среднем значении - 7,54 нм. Среднее количество клеток водоросли требуксии в соредии – 45. Корреляционный анализ [2] показал, что между количеством клеток водоросли и диаметром соредия существует положительная связь средней силы (коэффициент корреляции 0,57), то есть увеличение размеров соредий обусловлено

делением клеток фотобионта. Размножение требуксии находится в зависимости от условий конкретного биотопа (освещённости, увлажнения) [5], следовательно, диаметр соредия и количество клеток водоросли в нём не могут служить маркёром возрастного состояния кладонии бахромчатой. Тем более, что само по себе увеличение клеток водоросли в соредии не приводит к какой-либо значительной перестройке организации особи.

У большинства соредий (90,7%) в гифах гриба отмечаются коричнево-черные внутриклеточные включения. По размеру эти включения подразделялись на крупные и мелкие. Выяснилось, что 42% особей кладонии имели преимущественно мелкие включения, 36,5% - крупные зёрна. Установлено, что существует слабая связь (коэффициент корреляции равен 0,3) между количеством включений в гифах и диаметром соредия. Природа этих включений пока не ясна, но они встречаются в гифах как совсем молодых соредий (состоят из одной клетки требуксии, оплетённой гифами), так и в гифах крупных соредий. Очевидно, что и этот показатель не свидетельствует о новом возрастном состоянии кладонии бахромчатой. Таким образом, изученные показатели соредий не являются маркёрными признаками ювенильного состояния, но могут отражают особенности особей кладонии бахромчатой в этом состоянии в различных сообществах.

Соредии появляются фактически сразу после образования подеция и развиваются на нём в течение всей жизни. Соредии могут упасть на субстрат и дать начало новой чешуйке – горизонтальному слоевищу кладонии, а могут продолжить развиваться на подеции, формируя при этом чешуевидные выросты – филлокладии. Распространение соредий, находящихся внутри замкнутого по краям бокаловидного образования верхушки подеция – сцифы, скорее всего, достаточно ограничено, поэтому, возможно, их возраст может быть значительно больше, чем у соредий, развивающихся на внешней части подеция, последние могут иметь разные возможности распространения в зависимости от высоты их расположения (рис. 1). Соредии средней части подеция наиболее доступны механическому воздействию ветра, воды, животных, что, ускоряет их воспроизводство.

Таблица 1. Анатомо-морфологические показатели соредий с подеция кладонии бахромчатой

Диаметр, нм	Количество клеток водорослей	Количество особей, имеющих коровой слой, %	Количество включений, баллы	Размеры включений, %
				Без включений	Мелки е	Крупные
7,50 ± 0,8	45±3	12±1	2,6±0,21	9,26	42,34	36,52

На подециях кладонии бахромчатой из нескольких природных сообществ обнаружен коровой слой (чешуйки), формирование которого свидетельствует о следующей стадии онтогенеза. Появление корового слоя на чешуйке расценивается как существенное анатомоморфологическое преобразование, сопровождающееся перестройкой организации особи, приобретением за счёт него защитного покрова, слоевище лишайника становится гетеромерным [5].

Появление корового слоя в меньшей степени зависит от воздействия экологических факторов, которые могут ускорить или затормозить его возникновение, но он образуется у всех особей кладонии. Именно поэтому появление корового слоя можно расценивать как маркёрный признак следующего (имматурного) онтогенетического состояния кладонии бахромчатой. Ю.Г. Суетина [6] выделяет имматурное состояние лишайника на основании появления у него верхнего и нижнего корового слоя. А.Н. Окснер [5] также расценивает появление корового слоя как маркёрный признак стадии метаталлюса. Таким образом, появление корового слоя – новообразование, появление которого разделяет два состояния в жизни лишайника: ювенильное – соредий и имматурное – чешуйка.

Анатомо-морфологические особенности чешуек. Известно, что толщина первичного слоевища (чешуйки) лишайников изменяется в процессе роста [5, 6], однако этот показатель, по нашему мнению, не может быть использован как маркёрный признак, поскольку в значительной степени он зависит от условий увлажнения и освещения.

Средняя толщина чешуйки кладонии бахромчатой, на которой нет соредий, апотеций и подеций, составляет 20,66±1,1 нм. Коровой слой в центре больше, а по краю (здесь находится зона роста) тоньше. Слой водорослей по краю тоже тоньше, чем в центральной части чешуйки. Аналогичная картина наблюдается и в зоне сердцевинных гиф: в молодых частях толщина гиф сердцевины меньше, чем в центре (табл. 2).

При микроскопировании срезов чешуек нами отмечено их подразделение на две части: тёмная (серая) и светлая (жёлтая) зона сердцевинных гиф (табл. 2). Серая зона находится непосредственно под слоем водорослей, в центре чешуйки она толще, по краю – тоньше. Жёлтая зона, наоборот, толще в центральной части чешуйки, чем по краю, её толщина в среднем составляет 5,63 нм. Жёлтый слой своей окраской похож на коровой слой, однако, структура его иная. Он не образует плотный покров, а видны в нём отдельно развивающиеся гифы.

При дальнейшем исследовании поперечных срезов чешуек кладонии бахромчатой установлено, что серый цвет гифам сердцевинного слоя придают коричнево-чёрные включения, которые ранее уже отмечались нами в гифах соредий. Отдельные включения хорошо видны в срезах молодых чешуек. Данные показатели отражают особенности

Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2009. Т. 11, № 1(4) чешуек в имматруном состоянии в различных со- обществах.

Таблица 2. Анатомо-морфологические показатели чешуек кладонии бахромчатой (n=100)

Точки измерений	Коровой слой, мкм	Слой водорослей, мкм	Слой сердцевинных гиф, мкм	Серая зона, мкм	Жёлтая зона, мкм
Центр чешуйки	3,66±0,14	5,34±0,56	13,47±1,7	5,98±0,72	9,65±0,47
Край чешуйки	3,28±0,43	3,94±0,25	11,63±0,90	6,56±0,38	5,63±0,28
Среднее значение	3,47±0,29	4,64±0,41	12,55±1,3	6,27±0,55	7,64±0,38

Таблица 3. Анатомо-морфологические показатели чешуек кладонии бахромчатой с соредиями (n=70)

Точки измерений	Коровой слой, мкм	Слой водорослей, мкм	Слой сердцевинных гиф, мкм	Серая зона, мкм	Жёлтая зона, мкм
Центр чешуйки	3,7±0,40	5,55±0,47	13,72±1,36	6,01±0,59	7,71±0,83
Край чешуйки	3,44±0,19	3,86±0,75	11,39±1,01	6,45±0,81	4,94±0,24
Среднее значение	3,58±0,3	4,71±0,61	12,56±1,19	6,23±0,7	6,33±0,54

Таблица 4. Анатомо-морфологические показатели чешуек кладонии бахромчатой с сидячими апотециями (n=30)

Точки измерений	Коровой слой, мкм	Слой водорослей, мкм	Слой сердцевинных гиф, мкм	Серая зона, мкм	Жёлтая зона, мкм
Центр чешуйки	3,82±0,27	5,67±0,42	14,15±0,98	6,38±0,19	7,77±0,41
Край чешуйки	3,35±0,22	3,91±0,06	12,48±0,36	6,35±0,45	6,13±0,72
Среднее значение	3,63±0,25	4,79±0,24	13,32±0,67	6,37±0,32	6,95±0,57

Изучение анатомо-морфологических параметров чешуек кладонии бахромчатой с соредиями. Измерение основных анатомоморфологических показателей чешуек с соредиями показало, что они незначительно отличаются от чешуек без соредий. Средняя толщина чешуйки составила 20,85±2,1 нм. Сохраняется тенденция утолщения чешуйки в направлении от края к центру. Среднее число соредий на чешуйке – 12±2.

Появление соредий на чешуйках кладонии бахромчатой служит признаком качественно нового онтогенетического состояния – виргинильного. Таким образом, появление соредий на чешуйках – признак того, что лишайник начал размножаться вегетативным путём.

Изучение анатомо-морфологических параметров чешуек кладонии бахромчатой с сидячими апотециями. Появление сидячих апотециев на поверхности чешуек является маркёрным признаком не только нового онтогенетического состояния, но и всего генеративного периода, поскольку с их появлением в лишайнике образуются споры гриба для полового размножения. Появление сидячих апотециев – признак, который использует и Ю.Г. Суетина (1999) в качестве маркёра начала генеративного периода ксантории настенной. Апотеций у кладонии бахромчатой формируется в виде коричневого бугорка на поверхности чешуйки, которая характеризуется следующими показателями (табл. 4).

Таблица 5. Анатомо-морфологические показатели молодых подециев кладонии бахромчатой

Показатель	Среднее значение, нм (n=50)
Высота подеция	5782±11,8
Диаметр подеция на высоте 1\2 его высоты	439±4,5
Диаметр неоформленной сцифы	956±3,7
Толщина слоя водорослей	34±2,6
Толщина слоя гиф гриба	47±2,2

Из всех изученных чешуек с апотециями 10,5% имели соредии (в среднем 6 соредий на чешуйке). Средняя высота апотеция составила 15 нм, а диаметр – 27,75 нм. По основным параметрам чешуйки с сидячими апотециями мало отличаются от чешуек с соредиями и без них. Наблюдается небольшое утолщение чешуйки в ряду: чешуйка < чешуйка с соредиями < чешуйка с сидячими апотециями (рис. 2).

Изучение молодых подециев кладонии бахромчатой. Подеций появляется у кладониевых при разрастании вверх примордия [5]. Его развитие свидетельствует о вертикальном росте лишайника, что является существенным анатомоморфологическим преобразованием. Подеций играет важную роль в расселении кладонии как спорами (в апотециях, находящихся на вершине), так и соредиями, формирующимися на подеции.

Таким образом, появление подеция позднее, при этом внутренняя её часть до свидетельствует о качественном преобразовании некоторого момента имеет такой же коричневый таллома кладонии, формируется молодое цвет, как и апотеций. На этой стадии отдельные генеративное слоевище. апотеции не наблюдаются. Молодые подеции (с Формирование подеция со сцифой идёт неоформленной сцифой) у кладонии бахромчатой постепенно. После образования апотеция на характеризуются следующими средними чешуйке начинает разрастаться примордий, показателями (табл. 5). формируя «ножку» подеция. Сцифа оформится Таблица 7. Стадии онтогенеза лишайника кладонии бахромчатой Периоды Онтогенетические состояния Маркёрные признаки I. Латентный 1.Спора гриба (sp) Одноклеточная, бесцветная, биполярная, яйцевидная, удлинённая до веретеновидной спора [5]. II. Прегенера-тивный 2. Прототаллюс (pt) Образование из споры гиф мицелия [5]. 3. Протероталлюс (prt) Обвивание гифами клеток одноклеточной зелёной водоросли Trebouxia [5]. 4. Ювенильное (j) Соредий, состоящий из одной и более клеток Trebouxia irregularis, оплетённых гифами гриба; гомеомерное строение 5. Имматурное (im) Чешуйка, имеющая гетеромерное строение. Слоевище состоит из трёх слоёв: коровой слой, слой водорослей, сердцевинный слой гиф. 6. Виргинильное (v) На чешуйке с гетеромерным строением развиваются соредии. III. Генеративный 7. Молодое генеративное (g1) Появление апотециев на поверхности чешуйки в виде коричневых бугорков, формирование молодого подеция с неоформленной сцифой. 8. Средне-возрастное генеративное (g2) Апотеции располагаются по краю сцифы, внутренняя поверхность сцифы соредиозная. 9. Старое генеративное (g3) Отмирание "материнской" чешуйки, на которой развивался подеций. IV. Постгенеративный 10. Субсенильное (ss) Площадь некрозов на чешуйке без подеция или на подеции до 30 %. 11. Сенильное (s) Площадь некрозов более 30%. Формирова располагаютс является важн локализацией в результат поверхности л в сцифе. О генеративное кладонии ба подеций клад природных со что их нельз онтогенетичес поскольку они условий полноценной важный моме «зрелый подец состояние. Во Изучение Отмирание « развился под слоевища ли производит с генеративные различных со чешуйка кот отмирание постгенератив этой же ста ние сцифы, по кр апотеции, а внутри ым этапом не только в < органов полового разм е увеличения асс ишайника за счёт появ н переходит в сре состояние.Изучение хромчатой. Детальн онии бахромчатой (210 обществ) по 20 парам использовать в качес ких     состояний сильно варьируют в з существования. сцифы с апотециями нт в жизни лишайни ий» - средневозрастное зможны пролиферации. стареющих подеций материнской» чешуйки еций – первый приз шайника, который 1 поры и соредии. Эт особи. В лихено обществ мы обнаружи орых уже отмерла. подеция свидетел ном периоде в жизни л дии может оказаться аю которой развивающаяся без образования подеция. Средняя – соредии, площадь некрозов на стареющих особях (было связи с чёткой изучено 40 подециев и 20 чешуек) составляет ножения, но и 32,7%. миляционной     Представленный выше материал по изучению ления соредий различных периодов жизни кладонии бахромчатой дневозрастное позволяет выделить следующие признаки подециев  (критерии), которые могут служить маркёрами ое изучение различных онтогенетических состояний и периодов особей из 8 онтогенеза данного вида лишайника: появление тра показало, корового слоя как маркёр превращения соредия в тве маркёров чешуйку; образование соредий на чешуйке – лишайника, начало вегетативного размножения; образование ависимости от  сидячих апотеций и молодого подеция с ормирование неоформленной сцифой; начало генеративного по её краю – периода; формирование полноценной сцифы с ка. Это уже  апотециями по её краю и соредиями внутри; генеративное  отмирание «материнской» чешуйки, на которой развивался подеций; появление некрозов на и чешуек. подеции или чешуйке без подеция. Для разделения , из которой сенильного и субсенильного состояний можно нак старения использовать среднюю площадь некрозов: до 30 % ещё активно - субсенильное, больше 30 % сенильное. о стареющие     На основании учёта изученных признаков синузиях из можно выделить следующие стадии онтогенеза ли 40 особей, радиально-кустистого    лишайника кладонии Старение и бахромчатой (Сladonia fimbriata (L.) Fr. ) (табл. 7). ьствует о     Изученные         анатомо-морфологические ишайника. На параметры     позволили     выделить     11 и чешуйка,  онтогенетических    (возрастных)    состояний 731 лишайника кладонии бахромчатой (спора гриба, прототаллюс,    протероталлюс,    ювенильное, имматурное, виргинильное, молодое генеративное, средне-возрастное      генеративное,      старое генеративное, субсенильное, сенильное), относящиеся к 4 периодам, которые аналогичны таковым у высших растений.