ĐỊA Y: ĐẶC ĐIỂM, LOẠI VÀ LOÀI - SINH HỌC - 2026

Địa y là mối liên kết cộng sinh giữa nấm (mycobiont) và tảo xanh hoặc vi khuẩn lam (photobiont). Nấm hình thành địa y không thể tồn tại một mình trong tự nhiên, cũng như không thể tạo ra sự đa dạng lớn của các dạng sinh trưởng địa y hoặc các chất thứ cấp mà không có quang tử của chúng.

Hầu hết các mycobionts thuộc về một nhóm Ascomycota được gọi là Lecanoromycetes. Hầu hết các loài quang sinh thuộc các chi Trebouxia và Trentepohlia (tảo lục) và Calothrix, Gloecapsa và Nostoc (vi khuẩn lam).

Địa y. Nguồn: pixabay.com

Thoạt nhìn, địa y trông giống như thực vật, nhưng qua kính hiển vi, chúng ta có thể thấy sự liên kết của hàng triệu tế bào quang tử đan xen vào nhau trong một ma trận hình thành bởi các sợi nấm. Nấm tạo thành một cái thallus, nơi chứa photobiont.

Khoảng 8% hệ sinh thái trên cạn bị chi phối bởi địa y. Trong các hệ sinh thái này, thực vật có mạch ở giới hạn sinh lý của chúng. Địa y có lợi thế về khả năng sống sót khi chịu cực lạnh, nhiệt độ và căng thẳng nước, đó là lý do tại sao chúng có thể duy trì trạng thái kêu.

Địa y được đặc trưng bởi sự phân bố, nhân giống và sinh sản, hình thái, trao đổi chất, tương tác cộng sinh và sinh thái.

nét đặc trưng

Phân phối

Địa y được tìm thấy ở hầu hết mọi nơi trên thế giới, chủ yếu ở những môi trường khắc nghiệt như sa mạc và núi cao. Có một mối quan hệ chặt chẽ giữa hình dạng của thallus (còn được gọi là cơ thể của địa y) và sự phân bố của nó. Thallus có ba dạng sinh trưởng khác nhau: lớp vỏ, lớp lá và đường fructoza.

Lớp vỏ bào tương tự như vỏ cây bám chặt vào bề mặt. Chúng không thể bị loại bỏ mà không gây ra sự phá hủy địa y. Địa y có hình dạng này chống lại hạn hán và thích nghi tốt với khí hậu khô hạn, chẳng hạn như sa mạc. Một ví dụ là Arthopyrenia halodytes sống ở biển Địa Trung Hải trên nền đá vôi.

Lá (hoặc lá) thallus giống như một cây bụi nhỏ. Địa y có hình dạng này phát triển tốt nhất ở những nơi thường xuyên có mưa. Một ví dụ là chi Physma, sống trong rừng mưa nhiệt đới của Úc, trên vỏ cây.

Fruticus (hay fruticulous) có dạng sợi, hình lá. Địa y có hình dạng này sử dụng hơi nước trong khí quyển. Chúng chủ yếu sống trong môi trường ẩm ướt, chẳng hạn như các vùng nhiều mây trên bờ biển đại dương và các vùng núi ở vùng nhiệt đới. Một ví dụ là loài Ramalina thụ phấn sống trên cây linh sam (Abies alba) ở Thụy Sĩ.

Nhân giống và sinh sản

Sinh sản phổ biến nhất của địa y là sinh sản hữu tính của mycobiont. Trong kiểu sinh sản này, mycobiont tiết ra rất nhiều bào tử mà sau khi nảy mầm phải tìm thấy một photobiont tương thích.

Bởi vì các bào tử đa dạng về mặt di truyền, sự kết hợp của một loại nấm và một loại tảo lục để tạo thành địa y tạo ra sự biến đổi di truyền lớn ở địa y. Cần lưu ý rằng photobiont chỉ sao chép vô tính, ngoại trừ photobiont thuộc Trentepohliales.

Nếu mycobiont sinh sản vô tính, photobiont được truyền cho thế hệ tiếp theo với mycobiont của nó thông qua các mầm sinh dưỡng chuyên biệt, chẳng hạn như soredia và isidia. Đây là những sự phát triển ra bên ngoài thông qua các vết nứt và lỗ chân lông trên bề mặt của vỏ thịt.

Soredia là những cụm tế bào tảo và sợi nấm nhỏ. Phương thức nhân giống này là điển hình của địa y lá và quả. Ví dụ, Lepraria thallus bao gồm hoàn toàn soredia.

Isidia là những phần mở rộng nhỏ của cây thallus cũng phục vụ cho quá trình nhân giống vô tính nếu chúng được cắt ra khỏi cây thallus. Ví dụ, thallus của Parmotrema crinitum được bao phủ bởi isidia.

Hình thái học

Hình thái và giải phẫu của địa y đáp ứng những hạn chế của môi trường đối với sự cộng sinh. Mycobiont là bên ngoài và photobiont bên trong. Sự xuất hiện của thallus được xác định bởi mycobiont.

Tất cả các địa y đều có hình thái bên trong tương tự nhau. Cơ thể của địa y được tạo thành từ các sợi mycobiont.

Mật độ của các sợi này xác định các lớp của địa y. Trên bề mặt tiếp xúc với môi trường, các sợi tơ rất nén lại tạo thành lớp vỏ, làm giảm cường độ ánh sáng, ngăn cản sự phá hủy quang tử.

Dưới vỏ cây là một lớp do tảo tạo thành. Ở đó, mật độ của các sợi nhỏ. Bên dưới lớp tảo là lớp vỏ, là một lớp lỏng lẻo được tạo thành từ các sợi. Ở địa y vỏ sò, ống sống tiếp xúc với chất nền.

Ở địa y foose, dưới tủy có một vỏ thứ hai, được gọi là vỏ trong, được gắn với chất nền bởi các sợi nấm giống với rễ, đó là lý do tại sao chúng được gọi là thân rễ.

Ở địa y quả, vỏ bao quanh một lớp tảo. Điều này lần lượt bao quanh tủy.

Sự trao đổi chất

Khoảng 10% tổng sinh khối địa y được tạo thành từ quang sinh tổng hợp cacbohydrat thông qua quang hợp. Từ 40% đến 50% khối lượng khô của địa y là cacbon được cố định bởi quá trình quang hợp.

Các carbohydrate tổng hợp trong quang tử được vận chuyển đến mycobiont, nơi chúng được sử dụng để sinh tổng hợp các chất chuyển hóa thứ cấp. Nếu photobiont là vi khuẩn lam, thì carbohydrate tổng hợp là glucose. Nếu là tảo lục, các carbohydrate là ribitol, erythrole hoặc sorbitol.

Các lớp chính của chất chuyển hóa thứ cấp bao gồm:

- Acetyl-polymalonyl

- Axit mevalonic

- Axit shikimic.

Các sản phẩm của con đường đầu tiên là axit béo, este và các dẫn xuất liên quan, cũng như các hợp chất thơm có nguồn gốc từ polyketide. Các sản phẩm của con đường thứ hai là triterpenes và steroid. Các sản phẩm của cách thứ ba là terphenylquinon và các dẫn xuất của axit pulvinic.

Photobiont cũng cung cấp mycobiont với các vitamin. Về phần mình, mycobiont cung cấp cho nó nước thu được từ không khí và cho quang tử tiếp xúc với ánh sáng để nó có thể thực hiện quang hợp. Các sắc tố hoặc tinh thể có trong lớp vỏ hoạt động như một bộ lọc, hấp thụ các bước sóng nhất định cần thiết cho quá trình quang hợp.

Tương tác cộng sinh

Các thuật ngữ về tính chọn lọc và tính đặc hiệu có thể được sử dụng cho các hiệp hội cộng sinh. Tính chọn lọc là khi một sinh vật này tương tác một cách ưu tiên với sinh vật khác. Tính đặc hiệu đề cập đến sự tương tác giữa tế bào và tế bào trong đó có tính độc quyền tuyệt đối.

Người ta đã đề xuất rằng địa y có thể được coi là một loài cộng sinh có chọn lọc cao. Một số quan sát hỗ trợ ý tưởng này là:

- Trong số hàng nghìn chi tảo, rất ít loài tảo quang.

- Một số loài tảo tự do sống trong cùng một môi trường sống, địa y không được kết hợp vào chúng mặc dù tiếp xúc trực tiếp.

Người ta đã đề xuất rằng ở một số địa y, chẳng hạn như những loài thuộc chi Cladonia, có tính chọn lọc và tính đặc hiệu mạnh mẽ của mycobiont đối với tảo cộng sinh. Các địa y khác, chẳng hạn như các loài thuộc chi Lepraria và Stereocaulon, chỉ biểu hiện tính đặc hiệu (trong cả hai trường hợp đối với tảo Asterochloris).

Nhìn chung, tính đặc hiệu thấp ở cấp độ loài hoặc quần thể. Ngoài ra, cần phải lưu ý rằng tính đặc trưng không phải là yếu tố quyết định duy nhất của thành phần: sự liên kết giữa các cá thể bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường địa phương.

Sinh thái học

So với thực vật có mạch, địa y là đối thủ kém cạnh vì kích thước nhỏ và tốc độ tăng trưởng cực kỳ chậm. Mặc dù vậy, thành phần của các loài địa y có thể ảnh hưởng đến kết cấu và hóa học của đất, làm tăng độ che phủ và đa dạng sinh học.

Sự hiện diện và phong phú của địa y được xác định bởi các yếu tố như hóa học và sự ổn định của chất nền, sự sẵn có của ánh sáng và độ ẩm của môi trường. Do đó, các quần xã địa y có thể thay đổi do nhiệt độ hoặc nguồn nước sẵn có.

Vì lý do này, địa y đóng vai trò là chất điều hòa sinh học của biến đổi khí hậu, có thể được theo dõi định kỳ bằng cách phân tích độ che phủ và độ phong phú của các loài địa y hiện diện trong khu vực nghiên cứu.

Sử dụng địa y làm chất sinh học của biến đổi khí hậu có những ưu điểm sau:

- Các phép đo hàng ngày không bắt buộc.

- Địa y có tuổi thọ cao và phân bố rộng khắp.

- Giám sát địa y có thể được thực hiện tại các trạm đặt tại các vùng có điều kiện môi trường khắc nghiệt.

Photobionts của một số địa y cũng đóng vai trò là chất sinh học gây ô nhiễm môi trường. Ví dụ, photobiont Coccomyxa rất nhạy cảm với kim loại nặng.

Các loại

Địa y thể hiện khả năng phục hồi rõ rệt, có khả năng tự tạo dựng bản thân trong môi trường khắc nghiệt đối với các sinh vật sống khác. Tuy nhiên, chúng cũng có thể rất dễ bị ảnh hưởng bởi những xáo trộn do con người gây ra đối với môi trường.

Địa y có thể được phân loại theo môi trường mà chúng phát triển, yêu cầu về độ pH của chúng hoặc loại chất dinh dưỡng mà chúng lấy từ chất nền. Ví dụ, dựa vào môi trường, địa y được chia thành saxicol, corticosteroid, biển, nước ngọt và nang.

Địa y Saxicultural mọc trên đá. Ví dụ: Peltula aimuosa, Amandinea coniops, Verrucaria elaeina.

Địa y có vỏ mọc trên vỏ cây. Ví dụ: Alectoria spp., Cryptothecia rubrocincta, Evernia spp., Lobaria pulmonaria, Usnea spp.

Địa y biển mọc trên đá nơi sóng vỗ. Ví dụ: Arthopyrenia halodytes, Lichina spp., Verrucaria maura.

Địa y nước ngọt mọc trên đá mà trên đó có nước chuyển động. Ví dụ: Peltigera hydrothyria, Leptosira obovata.

Địa y dạng nang mọc trên lá rừng nhiệt đới. Các loài thuộc loại này đóng vai trò là động vật điều hòa sinh học vi khí hậu.

Phân loại học

Bởi vì chúng là những sinh vật đa đặc hiệu và được coi là tổng hợp của mycobiont và mycobiont, nên địa y không có vị thế chính thức trong phân loại các sinh vật sống. Các phân loại phân loại học cổ đại của địa y như những thực thể đơn lẻ được phát triển trước khi bản chất cộng sinh của chúng được công nhận.

Việc phân loại hiện tại của địa y chỉ dựa trên các ký tự và mối quan hệ phát sinh loài của mycobiont. Vì lý do này, tất cả các địa y đều được phân loại là nấm.

Hiện tại, thứ tự, họ và chi của nấm hình thành địa y được phân định bằng các ký tự của quả thể. Địa y có thalluses, mặc dù chúng khác nhau về hình thái, nhưng vẫn thống nhất trong cùng một họ hoặc cùng một chi. Các cấu trúc khác, chẳng hạn như isidium và soredians, cũng được xem xét.

98% các loài nấm hình thành địa y thuộc về Phylum Ascomycota. Hầu hết các loài còn lại thuộc bộ Phylum Basidiomycota. Về loài quang sinh, 87% số loài là tảo lục, 10% là vi khuẩn lam, và 3% là sự kết hợp của tảo lục và vi khuẩn lam.

Các nghiên cứu phân tử đã làm cho nó có thể sửa đổi khái niệm về loài dựa trên hình thái học. Tương tự như vậy, các nghiên cứu về chất chuyển hóa thứ cấp đã cho phép tách các loài tương tự về mặt hình thái.

Loài đại diện

Chuỗi dinh dưỡng

Vì địa y là loài sản xuất chính, chúng dùng làm thức ăn cho động vật ăn cỏ. Ở Bắc Mỹ và Âu Á, các loài động vật có vú ăn cỏ lớn, chẳng hạn như tuần lộc và tuần lộc, ăn địa y Cladonia rangiferina. Vào mùa đông, những động vật ăn cỏ này có thể ăn từ 3 đến 5 kg mỗi ngày địa y này.

C. rangiferina, được gọi là địa y tuần lộc, thuộc lớp Lecanoromycetes và họ Cladoniaceae. C. rangifera có thể đạt đến kích thước tương tự như kích thước của thực vật có mạch điển hình. Nó có màu xám với một quả thallus giống như trái cây.

Các loài thuộc giống Cladonia chịu được nồng độ kim loại cao, đó là lý do tại sao chúng có thể lưu giữ nồng độ cao các dẫn xuất phóng xạ của stronti và xêzi. Việc động vật tiêu thụ địa y này là một vấn đề, bởi vì nó có thể đạt đến mức độ có hại ở những người đàn ông ăn thịt những động vật này.

Ngành công nghiệp nước hoa

Evernia sninastri, được gọi là rêu sồi, và Pseudevernia furfuracea, được gọi là rêu cây, là những loài địa y quan trọng trong ngành sản xuất nước hoa. Chúng thuộc lớp Lecanoromycetes và họ Parmeliaceae.

Cả hai loài đều được thu hái ở miền nam nước Pháp, Maroc và Nam Tư cũ, chế biến khoảng 9000 tấn mỗi năm. Ngoài việc hữu ích cho ngành công nghiệp nước hoa, P. furfuracea còn nhạy cảm với sự nhiễm bẩn, đó là lý do tại sao nó được sử dụng để giám sát sự nhiễm bẩn trong công nghiệp.

Các ứng dụng

Địa y rất giàu sắc tố giúp ngăn chặn tia cực tím B (UVB). Vi khuẩn lam của địa y Collema rất giàu loại sắc tố này, chúng đã được tinh chế và cấp bằng sáng chế là sản phẩm có khả năng bảo vệ 80% chống lại tia UVB.

Ví dụ, cyanoliquen Collema cristatum có một sắc tố gọi là collemin A (ʎ _max = 311 nm), một mycosporin cung cấp khả năng bảo vệ khỏi tia UVB (280-315 nm).

Roccellla montagnei là một loại rượu mùi trái cây mọc trên đá, từ đó thu được chất nhuộm màu đỏ hoặc tím ở vùng Địa Trung Hải. Các loại địa y khác như Heteroderma obscurata và Nephroma laevigatum chứa anthraquinon được sử dụng làm chất tạo màu.

Địa y có các chất có thể được sử dụng trong ngành dược phẩm. Nhiều loài địa y có các hợp chất hoạt động tiêu diệt vi khuẩn như Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis và Escherichia coli. Ngoài ra, địa y có tiềm năng cao như một nguồn thuốc chống ung thư.

Người giới thiệu

1. Galun, M .. Bubrick, P. 1984. Tương tác sinh lý giữa các đối tác cộng sinh địa y. HF Linskens và cộng sự. (eds.), Tương tác di động, Springer-Verlag, Berlin.
2. Lutzoni, F., Miadlikowska, J. Lichens. Sinh học hiện tại, 19, 1–2.
3. Nash, TH 2008. Sinh học địa y. Cambridge, Cambridge.
4. Nguyen, KH, Chollet-Krugler, M., Tomasi, S. 2013. Chất chuyển hóa chống tia cực tím khỏi địa y và các đối tác cộng sinh của chúng. Báo cáo Sản phẩm Tự nhiên, 30, 1490-1508.
5. Oksanen, I. 2006. Các khía cạnh sinh thái và công nghệ sinh học của địa y. Công nghệ sinh học vi sinh ứng dụng, 73, 723-734.
6. Peksa, O., Kaloud PS 2011. Các photobionts có ảnh hưởng đến sinh thái của địa y không? Một nghiên cứu điển hình về sở thích môi trường ở tảo xanh cộng sinh Asterochloris (họ Trebouxiophyceae) Hệ sinh thái phân tử, 20, 3936–3948.
7. Shrestha, G., St. Clair, LL 2013. Địa y: một nguồn thuốc kháng sinh và chống ung thư đầy hứa hẹn Phytochemistry Review, 12, 229–244.
8. Zedda, L., Gröngröft, A., Schultz, M., Petersen, A., Mills, A., Rambold, G. 2011. Mô hình phân bố của địa y đất trên các quần xã sinh vật chính của miền nam châu Phi. Tạp chí Môi trường khô cằn, 75, 215e220.