Flechten: Definition – Symbiose aus Pilz und photosynthetischen Partnern

Flechten stellen ein Problem für die biologische Klassifizierung dar, da die drei betroffenen Organismentypen aus drei verschiedenen Reichen stammen. Nach langen Debatten werden Flechten nun als Pilze klassifiziert, und zwar unter der Gattung und Art des Wirtspilzes. ^p47-48 Damit können die Exemplare in Kisten verpackt und etikettiert werden. Da die Forscher spezifische Namen haben, wissen sie, woran sie arbeiten: Das ist eine der grundlegenden Funktionen der Taxonomie. Das System hat noch immer seine Probleme. Bei den Pilzen, die entweder mit einer Alge oder mit einem Cyanobakterium assoziiert werden können, sehen die resultierenden Formen (Photomorphosen genannt) vielleicht ganz anders aus, werden aber jetzt mit demselben Namen bezeichnet. ^p13

20% (eine von fünf) der Pilzarten leben in Flechten. Flechtenpilze gehören zu mehreren verschiedenen Pilzgruppen. Am häufigsten (über 40%) sind Ascomyceten, die Sporen in einem sackförmigen Behälter, dem Ascus, produzieren. Innerhalb der Flechten kommen nur wenige Algenarten vor; diese Algen haben auch ihre eigenen Namen. Algen können manchmal der dominante Partner der so genannten "Geleeflechten", Collema und Leptogium, sein, aber das ist selten. Meistens handelt es sich bei den Algen um die Grünalge Trebouxia. Andere Arten sind die orangefarbene Trentepohli und das Cyanobakterium Nostoc. ^p9-10

Die Lebensgewohnheit von Flechten ist es, eng an Oberflächen zu haften.

Flechten können überall an Land vorkommen, und einige können in aquatischen Umgebungen leben. Auf dem nächstgelegenen Felsen, der Wand oder dem Dach befinden sich wahrscheinlich Flechten. Oft ist die Flechte mattenartig und klammert sich an die Oberfläche. Einige sind wie kleine Büsche: siehe die Fotos. Flechten sind dafür bekannt, dass sie keine regelmäßige Wasserzufuhr benötigen; ihr Stoffwechsel kann in Suspension gehen und sich später wieder beleben. Wenn sie auf mineralischen Oberflächen wachsen, zersetzen einige Flechten langsam das Substrat und entziehen winzige Mengen an mineralischen Nährstoffen. Pilze bilden den Hauptteil des Thallus (Körpers), wobei der Photobiont 20% oder weniger beiträgt. ^p17 Der Photobiont befindet sich normalerweise auf der Innenseite des Thallus.

Flechtenthalli können zusammenwachsen und verschmelzen, und dies kann zwischen verschiedenen Arten und Gattungen geschehen. ^p23 Diese werden als "mechanische Hybriden" bezeichnet. Sie werden bemerkt, wenn die beiden Formen unterschiedlich gefärbt sind.

Überleben

Flechten überleben extreme Bedingungen. Man findet sie an einigen der extremsten Orte der Erde - im gefrorenen Norden, in heißen Wüsten, an felsigen Küsten. Sie sind häufig als Epiphyten auf Blättern und Zweigen in Regenwäldern und Wäldern der gemäßigten Zonen anzutreffen. Sie können auf nacktem Fels, Wänden und Grabsteinen sowie auf freiliegenden Bodenoberflächen leben. ^p19 In der Antarktis gibt es etwa 200 verschiedene Flechtenarten. Im Horlick-Gebirge, bei 86 Grad südlich, gibt es sechs verschiedene Flechtenarten. Im Himalaja wachsen sie in Höhen von bis zu 5500 m (18.000 Fuß). ^p216

Die Europäische Weltraumorganisation hat entdeckt, dass Flechten im Weltraum ungeschützt überleben können. Zwei Flechtenarten wurden in einer Kapsel eingeschlossen und mit einer russischen Sojus-Rakete gestartet. Im Orbit wurden die Kapseln geöffnet. Zwei Flechtenarten waren dem Vakuum des Weltraums, kosmischer Strahlung und enormen Temperaturschwankungen ausgesetzt. Nach 15 Tagen wurden die Flechten geborgen und befanden sich in voller Gesundheit: Es wurden keine Schäden festgestellt.

Regenwälder

In den Regenwäldern gibt es eine große Anzahl von Flechtenarten, die die Zahl der blühenden Pflanzen bei weitem übersteigt. Die Flechten sind meist Epiphyten, die auf Bäumen leben. Ein einziger Standort in Costa Rica brachte etwa 300 Flechtenarten auf Blättern im Unterholz des Regenwaldes hervor; ein einziger umgestürzter Elaeocarpus-Baum in Neuguinea beherbergte 173 Arten; der immergrüne Lorbeerbaum Ocotea atirrensis wurde mit 50-80 Flechtenarten auf einem einzigen Blatt gefunden. ^p60-61

Gegenseitiger Nutzen

Wenn Partnerschaften sehr eng sind, ist es schwierig, beiden Partnern Vorteile zuzuordnen. Sie sind als Paar (oder Trio) erfolgreich. Manchmal können die Partner als getrennte Organismen existieren: sicherlich können es ihre nahen Verwandten. Wahrscheinlich können die meisten Algen und alle Cyanobakterien allein überleben, wenn auch in begrenzteren Lebensräumen. Die Einzelheiten variieren je nach Art oder Stamm. Der Mann, der als erster die Natur der Flechte erkannte, Simon Schwedener, betrachtete die Partnerschaft als eine des kontrollierten Parasitismus. Offensichtlich liefert der Photobiont photosynthetische Produkte: Kohlenhydrate in Form von Zuckeralkoholen (Grünalgen) oder Glukose (Cyanobakterien). Die Bakterien wandeln auch Luftstickstoff (N2) in Ammoniumionen (NH4+) um, die der Pilz in Aminosäuren für Proteine verwenden kann. ^p26

Die Alge profitiert sicherlich von einer Wasserversorgung (die der Pilz gut speichern kann). Es gibt auch einen allgemeinen mechanischen Schutz. Die Algen werden vor ultraviolettem Licht geschützt, was in manchen Umgebungen recht bedeutend ist. Wahrscheinlich erhalten die Algen Zugang zu den winzigen Mengen an Mineralien, die der Pilz aus dem Substrat oder aus dem Staub erhält, der sich auf dem Thallus absetzt. Algenzellen werden manchmal im Zuge des Nährstoffaustauschs zerstört, obwohl sich die Algenzellen teilen und ersetzen. Vor allem aber ist die Partnerschaft ein durchschlagender Erfolg und gelangt an Orte, an denen nur wenige Pflanzen überleben können.

Vervielfältigung

Viele Flechten pflanzen sich geschlechtslos fort (ungeschlechtliche Fortpflanzung). Sie bilden kleine Gruppen von Algenzellen, die von Pilzfäden umgeben sind. Diese Soridien können vom Wind verweht werden. Einige Flechten zerfallen einfach in Fragmente, wenn sie trocknen. Der Wind trägt die Stücke, die wachsen, wenn die Feuchtigkeit zurückkehrt. Flechtenpilze können sich auch sexuell fortpflanzen, indem sie Fruchtkörper bilden, die Sporen enthalten. Diese Fruchtkörper sind in der Regel mehrjährig und können langlebig sein: einige in den Schweizer Alpen leben bereits seit über 50 Jahren. Nach der Ausbreitung durch Wind müssen sich solche Pilzsporen mit einem Algenpartner treffen, um eine Flechte zu bilden. ^p19-22

Die fossilen Aufzeichnungen über Flechten reichen mit Sicherheit 400 Millionen Jahre zurück, und die Anzeichen deuten darauf hin, dass frühere Formen vor 600 Millionen Jahren existierten. Sie müssen eine der frühesten Lebensformen an Land gewesen sein. Aufgrund der Anzahl der beteiligten Pilz- und Algenarten geht man davon aus, dass die Symbiose zwischen verschiedenen Arten viele Male stattgefunden haben muss. ^p46

Es wurde angedeutet, dass einige oder alle Ediacaran-Biota Flechten sein könnten. Der Vorschlag wurde mit einer gewissen Skepsis aufgenommen.

Die Lichenometrie ist eine Methode zur Datierung von freiliegendem Gestein anhand des Wachstums von Flechten. Sie verwendet eine Schätzung, wie lange der Radius oder die Breite der Flechte mit der Zeit wächst.

Viele Flechten reagieren empfindlich auf Veränderungen in ihrer Umgebung. Aus diesem Grund werden sie von Wissenschaftlern verwendet, um Veränderungen in der Umwelt, wie Luftverschmutzung, Ozonabbau und Metallverunreinigung, aufzuzeigen. Flechten wurden auch zur Herstellung von Farbstoffen, Parfüms und pflanzlichen Arzneimitteln verwendet.

Einige Flechten produzieren natürliche Antibiotika, die Bakterien abtöten. Der Mensch hat diese Verbindungen als natürliche Antibiotika verwendet. Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts wurden in Russland Extrakte von vielen Usnea-Arten zur Wundbehandlung verwendet.

Die Kartenflechte Rhizocarpon geographicum wächst extrem langsam und kann ein Alter von über 1000 Jahren erreichen. Sie kann zur Datierung verwendet werden: Der Durchmesser der grössten Flechte einer Art auf einer Felsoberfläche zeigt die Zeit an, in der der Fels freigelegt wurde.

Flechten sind das wichtigste Winterfutter für Rentiere. Unter dem Schnee können die Hirsche an strauchartige Flechten gelangen. Im Sommer haben sie eine viel größere Auswahl an Futter. Einige Flechten werden von Menschen gefressen. Eine Flechtenart, die auf Japanisch Iwatake und auf Koreanisch Seogi genannt wird, wird von Klippen gesammelt und in verschiedenen koreanischen und japanischen Nahrungsmitteln verwendet. Flechten haben einen hohen Säuregehalt. Man muss vorsichtig sein, da es mindestens zwei Arten von Flechten gibt, die giftig sind.

Die Bakterien- oder Algenpartner produzieren Pigmente, die das Sonnenlicht bei der Photosynthese absorbieren. Es gibt Berichte aus fast 2000 Jahren, in denen violette und rote Farben aus Flechten gewonnen wurden. Flechten aus der Familie der Roccellaceae werden gemeinhin als "Orchellakraut" bezeichnet. Sie waren in der Geschichte wichtig, weil sie Orcein, einen Farbstoff, liefern konnten. Rocella tinctoria ist die Quelle des pH-Indikator-Lambus. Orcein wird durch Kochen der Flechte gewonnen, und Lackmus entsteht durch Zugabe von Ammoniak und Luft. Orcein wird auch als Lebensmittelfarbstoff mit der E-Nummer E121 verwendet.

Heute sind die auf Flechten basierenden Farbstoffe weitgehend durch synthetische ersetzt worden.