Licheni: definizione, simbiosi fungo-fotobionte e caratteristiche

I licheni pongono un problema per la classificazione biologica, perché i tre tipi di organismi interessati provengono da tre regni diversi. Dopo un lungo dibattito, i licheni sono ora classificati come funghi, sotto il genere e la specie del fungo ospite. ^p47-48 Questo permette di mettere gli esemplari in scatole ed etichettarli. Avendo nomi specifici, i ricercatori sanno su cosa stanno lavorando: questa è una delle funzioni fondamentali della tassonomia. Il sistema ha ancora i suoi problemi. In quei funghi che possono associarsi sia con un'alga che con un cianobatterio, le forme risultanti (chiamate fotomorfi) possono avere un aspetto molto diverso, eppure sono ora indicati con lo stesso nome. ^p13

Il 20% (uno su cinque) delle specie fungine vive nei licheni. I funghi lichenici appartengono a diversi gruppi di funghi. I più comuni (oltre il 40%) sono gli Ascomiceti, che producono spore in un contenitore a forma di sacco, l'ascus. Solo alcuni tipi di alghe sono presenti nei licheni; queste alghe hanno anche i loro nomi. Le alghe possono essere a volte il partner dominante nei cosiddetti 'licheni gelatinosi', Collema e Leptogium, ma questo è raro. Più spesso, le alghe sono l'alga verde Trebouxia. Altre specie sono l'arancione Trentepohli, e il cianobatterio Nostoc. ^p9-10

L'abitudine di vita dei licheni è di attaccarsi strettamente alle superfici.

I licheni possono essere presenti ovunque sulla terraferma e alcuni possono vivere in ambienti acquatici. La roccia, il muro o il tetto più vicini hanno probabilmente dei licheni su di essi. Spesso il lichene è simile a una stuoia e si aggrappa alla superficie. Alcuni sono come piccoli cespugli: vedi le foto. I licheni sono famosi per non aver bisogno di un regolare rifornimento d'acqua; il loro metabolismo può andare in sospensione, e poi rivivere. Quando crescono su superfici minerali, alcuni licheni rompono lentamente il substrato ed estraggono piccole quantità di nutrimento minerale. I funghi formano la parte principale del tallo (corpo), con il fotobionte che contribuisce per il 20% o meno. ^p17 Il fotobionte è solitamente all'interno del tallo.

I talli lichenici possono crescere insieme e fondersi, e questo può accadere tra specie e generi diversi. ^p23 Questi sono chiamati 'ibridi meccanici'. Si notano quando le due forme sono diversamente colorate.

Sopravvivenza

I licheni sopravvivono a condizioni estreme. Si trovano in alcuni dei luoghi più estremi della Terra - il nord ghiacciato, i deserti caldi, le coste rocciose. Sono comuni come epifiti su foglie e rami nelle foreste pluviali e nei boschi temperati. Possono vivere sulla roccia nuda, sui muri e sulle lapidi, e sulle superfici esposte del suolo. ^{p19 Ci} sono circa 200 tipi diversi di licheni in Antartide. Nelle Horlick Mountains, a 86 gradi sud, ci sono sei diversi tipi di licheni. Nell'Himalaya, crescono ad altitudini fino a 18.000 piedi (~5500m). ^p216

L'Agenzia spaziale europea ha scoperto che i licheni possono sopravvivere senza protezione nello spazio. Due specie di licheni sono stati sigillati in una capsula e lanciati su un razzo russo Soyuz. Una volta in orbita, le capsule sono state aperte. Due specie di licheni sono stati esposti al vuoto dello spazio, alle radiazioni cosmiche e ad enormi sbalzi di temperatura. Dopo 15 giorni i licheni sono stati recuperati e sono stati trovati in piena salute: nessun danno è stato riscontrato.

Foreste pluviali

Ci sono un numero enorme di specie di licheni nelle foreste pluviali, che superano di gran lunga le piante da fiore. I licheni sono per lo più epifiti, che vivono sugli alberi. Un singolo sito in Costa Rica ha prodotto circa 300 specie di licheni sulle foglie, nel sottobosco della foresta pluviale; un singolo albero di Elaeocarpus caduto in Nuova Guinea ha tenuto 173 specie; l'alloro sempreverde Ocotea atirrensis è stato trovato con 50-80 specie di licheni su una singola foglia. ^p60-61

Benefici reciproci

Quando i partenariati sono molto vicini, è difficile assegnare benefici a uno dei due partner. Il loro successo è come coppia (o trio). A volte i partner possono esistere come organismi separati: certamente i loro parenti stretti possono. Probabilmente la maggior parte delle alghe e tutti i cianobatteri possono sopravvivere da soli, anche se in habitat più ristretti. I dettagli variano a seconda delle specie o dei ceppi specifici coinvolti. L'uomo che per primo si rese conto della natura dei licheni, Simon Schwedener, pensò alla partnership come a un parassitismo controllato. Ovviamente, il fotobionte fornisce prodotti fotosintetici: carboidrati come alcoli di zucchero (alghe verdi) o glucosio (cianobatteri). I batteri convertono anche l'azoto atmosferico (N2) in ioni di ammonio (NH4+) che il fungo può utilizzare in aminoacidi per le proteine. ^p26

L'alga beneficia certamente di una fornitura di acqua (che il fungo è bravo a conservare). C'è anche una protezione meccanica generale. Le alghe ottengono protezione dalla luce ultravioletta, che in alcuni ambienti è abbastanza significativa. Probabilmente, le alghe hanno accesso a quantità minime di minerali, che il fungo ottiene dal substrato o dalla polvere che si deposita sul tallo. Le cellule algali vengono talvolta distrutte nel corso dello scambio di nutrienti, anche se le cellule algali si dividono e le sostituiscono. Soprattutto, l'associazione è un successo clamoroso, e arriva in luoghi dove poche piante possono sopravvivere.

Riproduzione

Molti licheni si riproducono senza sesso (riproduzione asessuata). Formano piccoli gruppi di cellule algali circondate da filamenti fungini. Questi soridi possono essere soffiati dal vento. Alcuni licheni si spezzano in frammenti quando si seccano. Il vento trasporta i pezzi, che crescono quando ritorna l'umidità. Inoltre, i funghi licheni possono riprodursi sessualmente formando corpi fruttiferi contenenti spore. Questi corpi fruttiferi sono di solito perenni, e possono essere di lunga durata: alcuni nelle Alpi svizzere sono vissuti per oltre 50 anni. Dopo la dispersione da parte del vento, queste spore fungine devono incontrarsi con un partner algale per formare un lichene. ^p19-22

Il record fossile dei licheni risale per certo a 400 milioni di anni fa, e i segni sono che forme precedenti esistevano 600 milioni di anni fa. Devono essere state una delle prime forme di vita sulla terraferma. Si pensa, dal numero di specie fungine e algali coinvolte, che la simbiosi deve aver avuto luogo molte volte tra specie diverse. ^p46

È stato suggerito che alcuni o tutti i bioti dell'Ediacarano potrebbero essere licheni. La proposta è stata accolta con un certo scetticismo.

La lichenometria è un metodo per datare la roccia esposta usando la crescita dei licheni. Utilizza una stima di quanto il raggio o la larghezza del lichene cresce nel tempo.

Molti licheni sono sensibili ai cambiamenti intorno a loro. Per questo motivo, sono usati dagli scienziati per mostrare i cambiamenti nell'ambiente, come l'inquinamento dell'aria, la riduzione dell'ozono e la contaminazione da metalli. I licheni sono stati usati anche per fare tinture, profumi e medicine a base di erbe.

Alcuni licheni producono antibiotici naturali che uccidono i batteri. Gli esseri umani hanno usato questi composti come antibiotici naturali. Gli estratti di molte specie di Usnea sono stati usati per trattare le ferite in Russia a metà del ventesimo secolo.

Il lichene mappa Rhizocarpon geographicum cresce estremamente lentamente, e può raggiungere un'età di oltre 1000 anni. Può essere usato per la datazione: il diametro del lichene più grande di una specie sulla superficie di una roccia mostra il tempo in cui la roccia è stata esposta.

I licheni sono il principale cibo invernale per le renne. I cervi possono raggiungere i licheni arbustivi sotto la neve. In estate hanno molta più scelta di cibo. Alcuni licheni sono mangiati dall'uomo. Un tipo di lichene, chiamato Iwatake in giapponese e Seogi in coreano, viene raccolto dalle scogliere e usato in vari cibi coreani e giapponesi. I licheni hanno un alto livello di acido. Bisogna fare attenzione, perché ci sono almeno due tipi di licheni che sono tossici.

I partner batterici o algali producono pigmenti che assorbono la luce del sole nella fotosintesi. Ci sono rapporti che risalgono a quasi 2000 anni fa di colori viola e rossi estratti dai licheni. I licheni della famiglia delle Roccellaceae sono comunemente chiamati "erba orchella". Sono stati importanti nella storia, perché potevano fornire orceina, un colorante. Rocella tinctoria è la fonte dell'indicatore di pH al tornasole. L'orceina si ottiene facendo bollire il lichene, e il tornasole si produce aggiungendo ammoniaca e aria. L'orceina è anche usata come colorante alimentare, con il numero E121.

Oggi, i coloranti a base di licheni sono stati in gran parte sostituiti da quelli sintetici.