Effect of heat stress on selected physiological parameters of photobiont and mycobiont in the lichen thallus of Cladonia furcata (Huds.) Schrad.

Skutki zmian klimatu, które zostaną zaobserwowane w najbliższej przyszłości obejmują między innymi intensywne opady deszczu wraz z falami upałów w okresie letnim. Kondycja porostów po narażeniu na tak ekstremalne zjawiska jest w dużym stopniu nieznana. Celem pracy było określenie wpływu stresu cieplnego na fizjologię porostu Cladonia furcata w stanie aktywnym metabolicznie. Dodatkowo sprawdzono w jaki sposób nieaktywne metabolicznie plechy tego gatunku reagują po narażeniu na bardzo wysokie temperatury wynoszące 50°C oraz 80°C. Otrzymane wyniki wykazują, że do temperatury około 37,5°C aktywnie metabolicznie plechy C. furcata są w stanie funkcjonować prawidłowo. Stres cieplny wpływa zarówno na fotobionta, jak i mykobionta, co widoczne jest po pogorszeniu się takich parametrów fizjologicznych jak maksymalna wydajność kwantowa fotosystemu II, integralność błon komórkowych, aktywność dehydrogenazy oraz peroksydacja lipidów błonowych. Ponadto wykazano, że suche plechy C. furcata są w stanie tolerować temperaturę wynoszącą około 50°C, co objawia się przywróceniem przez fotobionta badanych parametrów do wartości charakterystycznych dla zdrowych plech. Z niniejszej pracy wynika, że u gatunku C. furcata partner autotroficzny lepiej radzi sobie ze stresem cieplnym w porównaniu z mykobiontem ze względu na większą zdolność do przywrócenia prawidłowych wartości parametrów w swoich komórkach. Biorąc pod uwagę otrzymane wyniki można stwierdzić, że obfite opady deszczu połączone z wysokimi temperaturami wpłyną negatywnie na stan fizjologiczny aktywnych metabolicznie porostów. To może stawiać przed wieloma gatunkami wyzwanie do zmiany swojego metabolizmu, aby mogły prawidłowo funkcjonować w takich warunkach. Ponadto otrzymane wyniki pogłębiają wiedzę na temat wytrzymałości porostów na ekstremalne warunki i ich zdolność do przetrwania w warunkach pozaziemskich.

The effects of climate change that will be observed in the near future include, among others, intense rainfall along with heat waves during summer season. The condition of lichens after exposure to such extreme events is largely unknown. The aim of this study was to determine the effect of heat stress on the physiology of the lichen Cladonia furcata in a metabolically active state. In addition, it was examined how metabolically inactive lichens of this species respond after exposure to very high temperatures of 50°C and 80 °C. The obtained results showed that up to temperature of ca 37.5°C, metabolically active C. furcata thalli are able to function properly. Heat stress affected both photobiont and mycobiont, which was reflected by the deterioration of such physiological parameters as maximum quantum yield of photosystem II, cell membrane integrity, dehydrogenase activity and membrane lipid peroxidation. Moreover, it has been shown that dry C. furcata thalli are able to tolerate temperatures of ca 50°C, as manifested by the restoration of photobiont's parameters to values characteristic of healthy thallus. The present study showed that in the species C. furcata the autotrophic partner copes better with heat stress compared to the mycobiont due to its greater ability to restore the normal values of parameters in its cells. Considering the obtained results, it can be concluded that heavy rainfall combined with high temperatures will negatively affect the physiological state of metabolically active lichens. This may pose a challenge to many species to change their metabolism so that they can function properly under such conditions. In addition, the results obtained deepen the knowledge of lichens' resilience to extreme conditions and their ability to survive in extraterrestrial conditions.