علم الأشنات

By عبدالله بن مساعد بن خلف الفالح

علم الأشنات إن هذا الكتاب يعرض مبادئ أساسية في فرع من فروع علم الأحياء الدقيقة الواسع ألا وهو علم الآشنات، ولقد تمكنت ولله الحمد من تدريس علم الأشنات لسنوات عديدة في قسم النبات والأحياء الدقيقة بكلية العلوم في جامعة الملك سعود، حيث أكسبتني هذه الممارسة خببرة واسعة واطلاعا كبيرا على ما ينشر في أنحاء العالم من أبحاث ومقالات ودراسات في دوريات متخصصة وكتب في فروع هذا العلم. إن الهدف من هذا الكتاب هو إعطاء مقدمة تعريفية عن علم الأشنات وتركيبها وتنظيم المكون الطحلبي والمكون الفطري وتكاثرها ووظائف الأعضاء والعوامل المؤثرة على نموها، ثم تأثير الملوثات على الأشنات، وينتي باستعراض الأهمية الاقتصادية لها واستخداماتها، مع تدعيم ذلك بالأمثلة والصور التوضيحية قدر الإمكان، والحرص على تقديم المادة العلمية للطلاب والطالبات بأسلوب شيق وبطريقة جذابة تعينهم على زيادة تحصيلهم العلمي ورفع كفاءتهم عند دراسة هذا العلم.

• Language: العربية
• Publisher: Obeikan
• Release date: Jan 1, 2022
• ISBN: 9786035094375

Book preview

شركة العبيكان للتعليم، 1443هـ فهرسة مكتبة الملك فهد الوطنية أثناء النشر

الفالح، عبدالله بن مساعد بن خلف

علم الأشنات. / عبدالله بن مساعد بن خلف الفالح.- الرياض، 1443هـ

ردمك: 5 - 437 - 509 - 603 - 978

1 - الأشنات (نبات) – السعودية أ. العنوان ديوي 579.7 5116/ 1443

حقوق الطباعة محفوظة للناشر

الطـبعة الأولى

1443هـ / 2022م

نشر وتوزيع

المملكة العربية السعودية- الرياض- طريق الملك فهد- مقابل برج المملكة

هاتف: 4808654 11 966+، فاكس: 4808095 11 966+ ص.ب: 67622 الرياض 11517

جميع الحقوق محفوظة. ولا يسمح بإعادة إصدار هذا الكتاب أو نقله في أي شكل أو واسطة، سواء أكانت إلكترونية أو ميكانيكيـــة، بما في ذلك التصوير بالنسخ (فوتوكوبي)، أو التسجيل، أو التخزين والاسترجاع، دون إذن خطي من الناشر.

مقدمة

Introduction

باسم الله، والحمد لله، والصلاة والسلام على أشرف الأنبياء والمرسلين نبينا محمد وعلى آله وصحبه أجمعين... أما بعد:

فقد حظيت الأشنات بوصفها مجموعة باهتمام أقل في الدراسات التقليدية عن علم النبات والأحياء الدقيقة مقارنة بالمجموعات الأخرى على الرغم من أن العلاقة بين الإنسان وبعض الأنواع الأشنية قد تم توثيقها منذ العصور المبكرة، علمًا أن المكتبة العربية تفتقر إليه، ويحتاج إليه طلاب الدراسات العليا، ولا شك أن المكتبة العربية لا تزال فقيرة في الكتب العلمية، وتعاني نقصًا شديدًا في تخصصات كثيرة، ومن ثم كانت إضافة كتاب جديد في مجال (علم الأشنات) باللغة العربية تُعدّ إسهامًا في إثراء المكتبة العربية بالكتب العلمية المتخصصة.

وقد أعانني الله سبحانه وتعالى على تأليف هذا الكتاب الذي بين أيديكم، وهو كتاب علم الأشنات لمقرر 348 حدق علم الأشنات في الخطة الدراسية لطلاب وطالبات قسم النبات والأحياء الدقيقة بكلية العلوم في جامعة الملك سعود؛ ليغطي جميع مفردات المقرر، فاشتمل على تعريف الأشنات، وأشكالها المختلفة، ومعيشتها، وتصنيفها، ودراسة الشكل الظاهري والتركيب الداخلي لها، وطرق تكاثرها في الطبيعية، وتكوينها صناعيًّا في المختبر، ومجتمعات الأشنات، وتوزيعها الجغرافي، والعلاقة الفسيولوجية بين الفطر والطحلب المكونين للأشنة، ثم أهميتها الاقتصادية، واستخداماتها التجارية.

إن هذا الكتاب يعرض مبادئ أساسية في فرع من فروع علم الأحياء الدقيقة الواسع ألا وهو علم الأشنات، ولقد تمكنت -ولله الحمد- من تدريس علم الأشنات خلال عقود متتالية من الزمن، وقد أكسبتني هذه الممارسة لعشرات السنين خبرة واسعة واطلاعًا كبيرًا على ما ينشر في أنحاء العالم من أبحاث ومقالات ودراسات في دوريات متخصصة وكتب في فروع هذا العلم؛ ونظرًا لقلة المعلومات في كثير من مؤلفات علم الأحياء الدقيقة باللغة العربية، على الرغم من أنه يدرّس باللغة العربية في كليات المملكة العربية السعودية وجامعاتها، وفي كثير من جامعات العالم العربي؛ لذا فقد عمدت في أثناء إعداد المادة العلمية لهذا الكتاب إلى الاستعانة بأمهات المصادر العلمية باللغة الإنجليزية لتقديمها لأبنائنا الطلاب والطالبات بصورة تساعدهم على الفهم، وتحسين تحصيلهم الدراسي في علم الأشنات.

والهدف من هذا الكتاب هو إعطاء مقدمة تعريفية عن علم الأشنات وتركيبها وتنظيم المكون الطحلبي والمكون الفطري وتكاثرها ووظائف الأعضاء والعوامل المؤثرة في نموها، ثم تأثير الملوثات في الأشنات، وينتهي الكتاب باستعراض الأهمية الاقتصادية للأشنات واستخداماتها، مع تدعيم ذلك بالأمثلة والصور التوضيحية قدر الإمكان، والحرص على تقديم المادة العلمية للطلاب والطالبات بأسلوب شائق وبطريقة جذابة تعينهم على زيادة تحصيلهم العلمي ورفع كفاءتهم عند دراسة علم الأشنات.

ومما لا شك فيه أن كل فصل من فصول هذا الكتاب يمكن أن يؤلف فيه عدد كبير من الكتب المتخصصة؛ لذا كان لزامًا علي الاختصار قدر المستطاع بما لا يكون مخلًّا بالمادة العلمية، وهذا ما أوجد أمامي عقبة أخرى تكمن في جمع شتات هذه العلوم وتقديمها للطالب في ثوب قشيب وحلة جميلة جذابة مدعمة بأحدث الأشكال التوضيحية والصور الملونة.

ويحتوي هذا الكتاب على ثمانية فصول، وكل فصل من الفصول مقسم إلى عدد من العناوين التي تغطي الموضوعات الرئيسة في هذا المجال.

ويتضمن الفصل الأول نمو الأشنات ومعيشتها وتركيبها، وأما الفصل الثاني فإنه يتحدث عن أشكال الأشنات وأشكال التراكيب الخضرية، والفصل الثالث يتناول طرق تكاثر الأشنات والشكل الظاهري للتراكيب التكاثرية، مع التفصيل قليلًا في التكاثر الخضري والجنسي وطرق الانتشار، وفي نهاية هذا الفصل كان الشرح عن التهجين وعملية التآشن وتكوين الثالوس، وقد خُصِّص الفصل الرابع لإعطاء نبذة عن مجتمعات الأشنات وتوزيعها الجغرافي وخصائص مجتمعات الأشنات، ثم العوامل البيئية وتأثيرها في نمو الأشنات وتوزيعها.

وتناول الفصل الخامس موضوع فسيولوجيا المكون الفطري والطحلبي ووظائف الأعضاء والتغذية، وشمل ذلك التنفس والبناء الضوئي والماء ودرجة الحرارة، ثم العلاقات التكافلية والبناء والتغيرات الموسمية، بينما تناول الفصل السادس عزل الأشنات وتصنيفها وعزل المكون الطحلبي والفطري، ثم الاختبارات الكيميائية وطرق جمع الأشنات وتعريفها، وعزل الأشنات وتصنيفها عن طريق الاختبارات الكيميائية والتصنيف والتقسيم، بينما الفصل السابع خُصّص لدراسة طرق قياس النمو للأشنات والنمو وطول العمر، ثم قياس النمو ومعدل النمو والقياس الأشني وتقنيات القياس وطرق أخذ العينات والقياس الأشني المباشر والمزايا والقيود.

وأما الفصل الثامن فجاء عن الأهمية الاقتصادية للأشنات والاستخدامات الاقتصادية والتطبيقات، ثم الأشنات وتلوث الهواء ومفهوم التلوث وأنواع التلوث والأهمية الحيوية للأشنات ودورها في معالجة التلوث، ويُختَتم الفصل بذكر فوائد متنوعة للأشنات والتأثيرات الضارة والأشنات بوصفها كواشف للتلوث.

وأعلم علم اليقين أن ما في هذا الكتاب وما جمع بين دفتيه من حقائق علمية ومفاهيم أساسية تظل جهدًا بشريًّا يعتريه النقص، ويحتاج إلى تطوير وتقويم مستمرين؛ لذا أقدم هذا الكتاب وكلي أمل ورجاء من الإخوة الزملاء الأساتذة والطلاب والطالبات وجميع المتخصصين والباحثين في علم الأشنات ألا يبخلوا علي بآرائهم ومقترحاتهم حول تطوير هذا الكتاب وتنقيحه، وسوف أبذل قصارى جهدي لعلي أتمكن من تنفيذ ما يمكن تنفيذه منها في الطبعات القادمة إن شاء الله تعالى.

وفي الختام ما وجدتم في هذا الكتاب من نقص وخلل وزلل وخطأ فهو من نفسي ومن الشيطان، وما كان فيه من علم وفائدة ونفع فهو من الله سبحانه وتعالى، وأتى بعد سداده وتوفيقه، وآخر دعوانا أن الحمد لله رب العالمين، وصلى الله وسلم على نبينا محمد الصادق الأمين المبعوث رحمة للعالمين، وعلى آله وصحبه أجمعين.

                              المؤلف

                              أ. د. عبدالله بن مسـاعد بن خلف الفالـح

                              ربيع الثاني 1443هـ، الموافق نوفمبر 2021م

نمو الأشنات ومعيشتها وتركيبها

Lichens Growth, Nutrition and Structure

1 نبذة تاريخية.

2 نمو الأشنات.

3 معيشة الأشنات.

4 تركيب الأشنات.

5 أولًا: المكون الفطري.

6 ثانيًا: المكون الطحلبي.

الفصل الأول

نمو الأشنات ومعيشتها وتركيبها Lichens Growth, Nutrition and Structure

حظيت الأشنات بوصفها مجموعة باهتمام أقل في الدراسات التقليدية عن علم النبات، مقارنة بالمجموعات الأخرى على الرغم من أن العلاقة بين الإنسان وبعض الأنواع الأشنية قد تم توثيقها منذ العصور المبكرة، وقد ظهرت أنواع عدة في أعمال ديوسكوريدس، بليني الأكبر Pliny، وثيوفراستوس Theophrastus على الرغم من أن الدراسات ليست عميقة للغاية، وخلال القرون الأولى من العصر الحديث كانوا يشيرون إليها عادة بوصفها أمثلة على جيل عفوي وآلياتها الإنجابية تم تجاهلها تمامًا، ولقرون عدة أدرج علماء الطبيعة الأشنات في مجموعات متنوعة حتى أوائل القرن الثامن عشر، عندما جاء الباحث الفرنسي جوزيف بيتون دي تورنفورت Tournefort في مؤسسة Rei Herbariae حيث جمعهم في جنسهم الخاص، ولقد تبنى المصطلح اللاتيني lichen، الذي كان قد استخدمه بالفعل من قبل Pliny الذي استورده من Theophrastus ولكن حتى ذلك الحين لم يتم استخدام هذا المصطلح على نطاق واسع.

نبذة تاريخية

كان المعنى الأصلي للكلمة اليونانية lichen هو الطحلب الذي بدوره مشتق من الفعل اليوناني (لايخو) بمعنى الامتصاص بسبب القدرة الكبيرة لهذه الكائنات على امتصاص الماء، وفي الأصل استخدام مصطلح الطحالب، بوصفه بداية طالما أن الأشنات كانت غير معروفة على نطاق واسع، وبعد أربعين سنة جعل ديلنيوس في هيستوريا مسكوروم القسم الأول من المجموعة التي أنشأها Tournefort يفصل بين العائلات الفرعية يوسنيا، وكورالويدس، والأشنات استجابة للخصائص المورفولوجية للحزازيات.

وبعد الثورة في التصنيف من قِبل العالم السويدي كارل لينيوس (1707-1778م) تم الاحتفاظ بنظامه الجديد لتصنيف الأشنات بوضعها في المملكة النباتية، بحيث تشكل مجموعة واحدة حزازية مع ثمانية أقسام داخل المجموعة وفقًا للشكل المورفولوجي الظاهري للثالوس الأشني، وإن الوضع التصنيفي للأشنات تم التركيز عليه بشكل مكثف لأول مرة بواسطة عالم النبات السويدي إريك أركارس (1757-1819م)،الذي يُطلق عليه أحيانًا اسم (أبو علم الأشنات) علمًا أن إريك أركارس كان تلميذًا للعالم كارل لينيوس (الشكل 1-1) ومن أعماله الأكثر أهمية حول هذا الموضوع، التي شكلت بداية علم الأشنات بوصفه نظامًا، هي: Lichenographiae Suecia prodromus (1798) وكذلك (Lichenographia universalis 1810).

(الشكل 1-1): أشهر علماء التصنيف والأشنات في القرن الثامن عشر والتاسع عشر الميلادي.

وعلى مر السنين، تلقي الأبحاث ضوءًا جديدًا على طبيعة هذه الكائنات التي لا تزال مصنفة على أنها نباتات، ومن القضايا المثيرة للجدل التي تحيط بالأشنات منذ أوائل القرن التاسع عشر تكاثرها، وفي هذه السنوات يشار إلى أن مجموعة من الباحثين المخلصين لمبادئ لينيوس ذكروا أن الأشنات تتكاثر جنسيًّا، ولها أعضاء جنسية، كما هو الحال في النباتات الأخرى، بغض النظر عما إذا كان التكاثر اللاجنسي قد حدث أيضًا، وقد ذكر باحثون آخرون حدوث التكاثر اللاجنسي عن طريق انتشار أجزاء من الثالوس الأشني.

وهذه الدراسات والتصنيفات هي حجر الزاوية في التحقيقات اللاحقة، وفي هذه السنوات الأولى من هيكلة النظام الجديد في أوائل القرن التاسع عشر، ظهرت كثير من الأعمال ذات الأهمية العلمية البارزة مثل Lichenographia Europaea Reformata التي نُشرت في عام 1831م بواسطة إلياس فرايز أو Enumeratio Critico Lichenum Europaeorum 1850 بواسطة لودفيج شيرير في ألمانيا، ولكن هذه الأعمال تعاني من كونها سطحية ومجرد قوائم للأنواع دون مزيد من الدراسات الفسيولوجية. وقد استغرق البحث حتى منتصف القرن التاسع عشر اللحاق باستخدام الأساليب البيوكيميائية والفسيولوجية، وفي ألمانيا أرنست إتزيغسون ويوهان بايرهوفر، وفي فرنسا إدمون تولاسن وكميل مونتاني، وفي روسيا فيدور بوهسي، وفي إنجلترا وليام ألبورت لايتون، وفي الولايات المتحدة الأمريكية العالم إدوارد تاكرمان بدأ في نشر أعمال ذات أهمية علمية كبيرة بالنسبة للأشنات.

وقد أظهر نشر الدراسات العلمية كثيرًا من الحقائق غير المعروفة حول الأشنات، وفي المنشور الفرنسي Annales des Sciences Naturelles في مقال صدر عام 1852م بعنوان «Memorie pour servir a l’Histoire des Lichens Organographique et Physiologique» للباحث إدمون تولاسن، تم التعرف إلى الأعضاء التكاثرية في الأشنات.

وأصبحت هذه الاكتشافات الجديدة متناقضة بشكل متزايد بالنسبة للعلماء، فوجود الوحدات الجنسية أمر فريد من نوعه بالنسبة إلى الفطريات، لكنها غائبة في أخرى كعملية البناء الضوئي في الكائنات النباتية الحية، ومع تحسينات في الفحص المجهري تم تحديد الطحالب في بنية الثالوس الأشني، ما زاد من التناقضات، وفي البداية تم اعتبار وجود الطحالب بسبب التلوث الناتج عن جمع العينات في ظروف رطبة، ولم يتم اعتبارها على أنها في علاقة تكافلية مع الجزء الفطري من الثالوس، ولكن أظهر استمرار تكاثر الطحالب أنها ليست مجرد ملوثات.

ثم جاء أنطون دي باري عالم الفطريات الألماني المتخصص في علم الأمراض النباتية الذي اقترح لأول مرة في عام 1865م أن الأشنات كانت مجرد نتيجة تطفل فطريات مختلفة على مجموعة من النوستوك والطحالب وغيرها، ودراسات متتالية مثل تلك التي قام بها أندريه فامينتسين وبارانيتسكي في عام 1867م لم يُظهر أي اعتماد للمكون الطحلبي على الثالوس، وأن المكون الطحلبي يمكن أن يعيش بشكل مستقل عن الثالوس، وفي عام 1869م أظهر سيمون شويندنر أن جميع الأشنات كانت نتيجة هجوم فطري على خلايا الطحالب، وأن كل هذه الطحالب موجودة أيضًا في الطبيعة، وكان هذا الباحث أول من أدرك الطبيعة المزدوجة للأشنات نتيجة لالتقاط المكون الطحلبي بواسطة المكون الفطري، وفي عام 1873م استنتج جان بابتيست إدوارد بعد دراسة كثير من أنواع الأشنات المختلفة أن العلاقة بين الفطريات والطحالب كانت تكافلية بحتة، وثبت أيضًا أن الطحالب يمكن أن ترتبط بكثير من الفطريات المختلفة لتشكيل أشنات مختلف الأنماط الظاهرية.

وفي عام 1909م قدم عالم الأشنات الروسي كونستانتين ميريشكوفسكي ورقة بحثية بعنوان (نظرية اثنين من التلازم بوصفها أساسًا لـلتكافل، دراسة جديدة حول أصل الكائنات الحية) التي تهدف إلى شرح نظرية جديدة للتكافل بواسطة الأشنات والكائنات الحية الأخرى، كما يتضح من عمله السابق (طبيعة كروماتوفورس وأصلها في المملكة النباتية) ويمكن دراسة هذه الأفكار الجديدة اليوم تحت عنوان نظرية التعايش الداخلي.

وعلى الرغم من الدراسات المذكورة أعلاه، لم تزل الطبيعة المزدوجة للأشنات مجرد فروض نظرية فقط، حتى جاء عام 1939م حيث أثبت الباحث السويسري يوجين أ. توماس أنه قادر على إعادة إنتاج النمط الظاهري في المختبر للأشنة كلادونيا بيكسيداتا من خلال الجمع بين عنصرين محددين.

وخلال القرن العشرين، كان علماء النبات وعلماء الفطريات لا يزالون يحاولون حل المشكلتين الرئيستين المحيطتين بالأشنات، ومن ناحية أخرى، تعريف الأشنات والعلاقة بين المتعايشين والوضع التصنيفي لهذه الكائنات داخل الممالك النباتية والفطرية، وظهر كثير من الباحثين المشهورين في مجال علم الأشنات مثل العالم هنري نيكولون ديس أبايس، ووليام الفريد ويبر، وأنتونينا جورجيفنا بوريسوفا، وأروين م. وبرودو، وجورج ألبرت لانو.

وجد علم الأشنات تطبيقات أبعد في مادة الأحياء نفسها في مجال الجيولوجيا في تقنية تعرف باسم قياس الأشنة، حيث يمكن معرفة عمر السطح المكشوف من خلال دراسة عمر الأشنات التي تنمو عليها، ويمكن أن يكون التأريخ العمري بهذه الطريقة مطلقًا أو نسبيًّا؛ لأن نمو هذه الكائنات يمكن إيقافه في ظل ظروف مختلفة، وتوفر هذه التقنية متوسط عمر الأشنات الفردية الأكبر سنًّا مع توفير حد أدنى لعمر الوسيط قيد الدراسة، ويعتمد قياس الأشنة على حقيقة أن الحد الأقصى لنمو الأشنة على الركيزة يتناسب بشكل مباشر مع الوقت من أول تعرض المنطقة لغزو الأشنة في البيئة، كما هو واضح في الدراسات التي أجراها رولان بيشل في عام 1950م، وهو مفيد بشكل خاص في المناطق المعرضة لأقل من 1000 عام، ويكون النمو أكبر ما يكون في أول 20 إلى 100 عام بمعدل نمو يتراوح من 15 إلى 50 ملم سنويًّا، ثم يكون أقل في السنوات المقبلة بمتوسط نمو يبلغ 2-4 ملم سنويًّا.

وقد تمت مناقشة صعوبة إعطاء تعريف ينطبق على كل الأشنات المعروفة منذ أن أدرك علماء الأشنة لأول مرة الطبيعة المزدوجة للأشنات، وفي عام 1982م عقدت الرابطة الدولية لعلم الأشنات اجتماعًا لاعتماد تعريف واحد للأشنة بناءً على مقترحات اللجنة، وكان رئيس هذه اللجنة هو الباحث الشهير فيرنون أحمد جيان، وكان التعريف الذي تم اعتماده أخيرًا هو أن الأشنة يمكن اعتبارها ارتباطًا بين الفطريات والمتكافل الضوئي ما يؤدي إلى وجود هيكل معين.

وهذا التعريف البسيط بداهة سرعان ما جلب انتقادات من مختلف علماء الأشنات، وسرعان ما ظهرت مراجعات واقتراحات لإجراء تعديلات. فمثلًا، منهم من اعتبر أن التعريف غير كامل؛ لأنه من المستحيل تحديد أي ثالوس له هيكل معين منذ أن تغيرت العلاقة التكافلية اعتمادًا على الركيزة والظروف التي تطورت فيها، وهذا يمثل أحد الاتجاهات الرئيسة بين علماء الأشنات الذين يرون أنه من المستحيل إعطاء تعريف واحد للأشنات؛ لأنها نوع فريد من الكائنات الحية.

ولا تقتصر الدراسات في علم الأشنات اليوم على وصف الأشنات وتصنيفها، ولكن لها تطبيقات