ТИП НАСТОЯЩИЕ ГРИБЫ - Царство Протисты - Система органического мира

Грибы — обширная группа организмов, насчитывающая свыше 49 тысяч видов, различных по образу жизни, строению и внешнему виду. В силу традиции грибы всегда относились к растениям (составляя вместе с бактериями и водорослями отдел низших растений), в настоящее время они выделены в отдельный тип царства Протисты. К грибам также иногда относят слизевики и оомицеты, занимающие промежуточное положение между настоящими грибами и некоторыми другими протистами.

В отличие от растений грибы не имеют хлорофилла, то есть гетеротрофы и питаются осмотрофно — всасыванием. С другой стороны, грибы имеют жёсткую клеточную стенку, большинство из них так же, как и растения, не способны передвигаться. Но вот общее строение клетки и структура рибосомных РНК говорят о связях грибов с животными, хлоробионтами и красными водорослями.

Наука, изучающая грибы, называется микологией.

Грибов в наших лесах растёт великое множество. Они всюду: под нависшими лапами елей, на пнях, на местах старых кострищ, среди мха и травы, на стволах и ветвях деревьев. Одни виды настолько крошечные, что их можно просто не заметить невооружённым глазом, другие же огромны.

Наиболее известны каждому из нас макромицеты, представляющие собой грибы со шляпками. Это могут быть различные по своему систематическому положению и морфологическим особенностям виды, объединённые наличием плодовых тел достаточно крупных размеров, доступных для наблюдения невооруженным глазом.

Среди макрогрибов выделяются группы сапротрофных, паразитических и симбиотических организмов.

Большинство макромицетов селится на всевозможных растительных остатках опавшей хвое и листве, на веточках и шишках, стеблях однолетних трав и других элементах лесного опада, в подстилке — это подстилочные сапрофиты. К сапротрофам также относятся плесени (пеницилл, мукор), селящиеся на почве, хлебе, гниющих фруктах, и дрожжи.

Другая большая группа — дереворазрушающие макромицеты, или ксилофаги, состоит из видов, которые поселяются на древесине. Многие из них живут за счёт разложения живой древесины — это грибы — паразиты. Паразиты могут жить не только на деревьях, но и на других растениях — например, спорынья поражает рожь.

Широко распространены в природе грибы-симбиотрофы, которые получают необходимые для жизни органические вещества при помощи симбиоза с высшими растениями (микориза или грибокорень). Большинство высших цветковых растений способно вступать в такого рода связь с почвенными грибами и, более того, не могут без этого нормально существовать. У макромицетов микориза эктотрофная (наружная, не врастающая в корень растения). Возникает она следующим образом: встречаясь в почве с мелкими боковыми корешками деревьев или кустарников, мицелий оплетает их, и на поверхности корня развивается грибной чехлик. Всасывающие волоски на корне отмирают, их функцию берет на себя мицелий. Обильно ветвящиеся, далеко протянувшиеся гифы всасывают влагу из почвы всей своей огромной поверхностью и снабжают своего симбионта не хуже, а в некоторых случаях в тысячи раз лучше, чем утраченные волоски. В свою очередь, через микоризу растение доставляет грибу необходимые для него органические вещества, главным образом, углеводы. Встречается среди растений и эндотрофная микориза (когда гриб проникает в ткани растения- хозяина).

Симбиоз (от греч. sun — вместе и bios — жизнь), форма взаимовыгодного сожительства двух организмов. Термин ввёл в биологию немецкий ботаник Антон де Бари в 1867 г.

Вегетативное тело макромицетов состоит из множества тонких ветвящихся трубчатых нитей, называемых гифами. Гифы не имеют клеточного строения: их протоплазма либо совсем не разделена, либо разделяется поперечными перегородками (септами). Вся совокупность гиф образует мицелий. Гифы нежны и хрупки, одеты хитиновой или целлюлозной (оомицеты) оболочкой, предохраняющей протоплазму от жары и других вредных воздействий. При всей своей хрупкости и кажущейся незащищенности, мицелий обладает большой жизненной силой — случается, что грибы вырастают прямо на тротуаре, поднимая и разрывая асфальтовое покрытие.

Мицелий макромицетов многолетний. Поселившись на определённом субстрате, он нередко вырастает на много метров в длину. По мере роста гриба нити мицелия ветвятся и переплетаются. В местах их соприкосновения возникают перемычки (анастомозы), которые объединяют гифы в единый организм, осуществляют связь и передачу питательных веществ.

Мицелий у разных макромицетов выглядит по-разному. Например, у напочвенных грибов он имеет вид рыхлой сеточки или войлока; некоторые дереворазрушающие грибы развивают воздушный мицелий, похожий на пышные кусочки ваты.

Известны и различные видоизменения мицелия. Например, для расселения гриба и передачи питательных веществ на расстояние гифы сплетаются в плотные тяжи, покрытые толстой, обычно темноокрашенной оболочкой. Так устроены ризоморфы опёнков — осеннего и зимнего — они похожи на корни, отходящие от ножки под кору пней и других остатков древесины, на которых поселяются грибы.

Другим видоизменением мицелия являются склероции — округлые тельца, состоящие из тесно переплетённых, многократно сросшихся гиф под плотной защитной оболочкой. Предназначенные для сохранения жизни гриба в неблагоприятных условиях, склероции содержат немного воды и имеют запас питательных веществ, который расходуется на поддержание жизни во время холода, засухи или иных нежелательных явлений в окружающей среде.

Мицелий — один из важнейших отличительных признаков грибов. Мицелий осуществляет все жизненно важные функции грибного организма: питание, рост, развитие и размножение. Мицелий отсутствует только у дрожжей и слизевиков, но они не принадлежат к типу настоящих грибов.

Накопив достаточный запас питательных веществ, грибница становится способной к размножению. У макромицетов этот процесс связан с образованием плодовых тел — той части грибного организма, которую мы обычно называем грибами, забывая о том, что это всего лишь органы размножения, возникающие на определенном этапе жизнедеятельности и предназначенные для развития спор, их защиты и распространения.

В отличие от грибницы, которая однотипна у всех грибов, плодовые тела, или карпофоры, различаются между собой по размеру, форме, цвету и другим признакам. Эти самые признаки собственно и служат критерием для распознавания видов, поскольку мицелий не только однороден, но к тому же обычно скрыт в субстрате и поэтому недоступен для наблюдения. Плодовые же тела разнообразны и располагаются, как правило, на поверхности субстрата, следовательно, их удобно рассматривать и изучать.

Состоят плодовые тела макромицетов из ложной грибной ткани — плектенхимы, представляющей собой более или менее плотное сплетение гиф.

Развитие плодового тела начинается с образования небольшого узелка, или уплотнения, возникающего в месте встречи гиф, которые выросли из разных спор одного и того же вида — дело в том, что большинство макромицетов гетероталлично, то есть они разнополы. К месту возникновения зачатка мицелий усиленно доставляет влагу с растворёнными в ней питательными веществами, и плодовое тело развивается обычно в короткий срок.

На соответствующей стадии в нём образуются органы спороношения — сумки (аски) у сумчатых и базидии у базидиальных грибов. Оба типа спороносителей — микроскопически мелкие клетки, их размеры измеряются, как и размеры гифов, микронами. Сумка — вытянутая цилиндрическая или округлённо-мешковидная клетка, внутри которой созревают аскос- поры, расположенные обычно в верхнем конце сумки в один-два ряда или беспорядочно. Ас- коспоры бывают овальными и шаровидными, нитевидными и веретеновидными, с одним или более ядром. Они могут быть бесцветными или окрашенными, с гладкой или орнаментированной оболочкой.

Базидии — вытянутые клетки цилиндрической, мешковидной или булавовидной формы. В отличие от сумок, споры развиваются не внутри них, а на поверхности. Базидиоспоры возникают в виде выростов на тонких ножках (стеригмах) на верхнем конце базидия. Они одноклеточные, почти всегда одноядерные, бесцветные или окрашенные, с гладкой оболочкой или шиповатые. Сумки и базидии в плодовых телах располагаются иногда беспорядочно, однако чаще они образуют сплошной слой, который у одних грибов выстилает специальные камеры или всё плодовое тело изнутри, а у других покрывает его снаружи. Этот спороносный слой называется гимением, или гимениальным слоем. Грибы, имеющие его, часто называются гименомицетами. В зависимости от размещения гимения на карпофоре различают три типа плодовых тел:

1). Открытое (гимнокарпное) — с гимением, открыто расположенным на поверхности с самого начала;

2). Полуоткрытое (гемиангиокарпное) — с гимением, по крытым на ранних этапах развития защитными оболочками;

3). Закрытое (ангиокарпное) — если гимений развивается внутри плодовых тел и остаётся закрытым вплоть до созревания.

В гимениальном слое макромицетов образуется огромное количество спор, исчисляемое десятками миллионов. Подсчитано, что обыкновенный шампиньон продуцирует за день 16 миллионов спор, а в плодовом теле гигантского дождевика развивается свыше 7 миллиардов спор. Это поистине колоссальные цифры.

Размеры грибных спор микроскопически малы, сумки и базидии располагаются в гимении тесным слоем. Более того, у большинства макромицетов гимений размещается на особых выростах плодовых тел — на пластинках, трубочках, жилках, шипиках, которые называются гименофором. Гименофор помещается обычно на той части плодового тела, которая обращена к земле. Благодаря гименофору спороносная поверхность плодовых тел увеличивается во много раз: у сыроежек — в 7, у шампиньонов с более частыми пластинками — в 18, у некоторых трутовиков с узкими, тесно прижатыми друг-к-другу трубочками — более чем в сто раз. В противоположность вегетативному мицелию, который живет десятки лет, плодовые тела подавляющего большинства макромицетов недолговечны. Исключения составляют лишь те трутовиковые грибы, которые образуют многолетние карпофоры деревянистой и пробковой консистенции.

Срок жизни плодовых тел определяется количеством поколений базидий, созревающих в гимениальном слое. Наиболее эфемерны навозниковые грибы, в гимении которых созревает только одно поколение базидий. Поэтому плодовые тела навозников существуют лишь несколько часов, самое большее — один-два дня. После созревания, базидий ткани плодового

тела расплывается каплями чернильно-чёрной жидкости, содержащей споры. Продолжительность жизни подберёзовика, лисички, опёнка около 10 дней, белых грибов и подосиновиков — 11-14 дней. Шампиньоны проходят полный цикл развития за 35-40 дней.

Форма и размеры плодовых тел (карпофоров) различны. На почве чаще всего встречаются шляпочные — пластинчатые и трубчатые — грибы. Несколько реже можно увидеть мак- ромицеты с карпофорами в виде кустиков или воронок, с шаровидными или грушевидными плодовыми телами, а также, напоминающие звёзды или цветы, мелкие птичьи гнёзда. Грибам, живущим на деревьях, пнях и валежнике, свойственна форма полочки, желвака или копыта. Подземные макромицеты чаще всего клубневидные.

Большинство макромицетов — обитатели лесных сообществ. Жизнь их протекает в тесной связи с условиями окружающей среды и, прежде всего, с питающим субстратом. При наличии нужного источника органических веществ, зрелые споры грибов, высыпавшиеся из плодовых тел, прорастают и из ростовых трубочек развиваются гифы.

Вегетативный рост мицелия длится до осенних заморозков. В зимнюю пору грибница большинства макромицетов находится в покое, лишь во время наводнений и оттепелей иногда плодоносит опенок зимний — красивый съедобный гриб, который живет в дуплах, на валежнике и пнях лиственных пород.

Сроки плодоношения и его характер (обилие плодовых тел, их расположение) определяются такими факторами, как влажность и температура окружающей среды.

Массовому появлению плодовых тел шляпочных макромицетов обычно предшествует период частых, но не заливных дождей при умеренной, без резких колебаний, температуре. Эти условия являются оптимальными для плодоношения и способствуют высоким урожаям съедобных грибов.

С изменением условий влажности и температуры меняются места появления грибов. Так, во время засухи они чаще встречаются в низинах, где запас влаги хоть приблизительно соответствует их требованиям, а в период переувлажнений почвы они растут на склонах холмов, на менее затенённых, открытых участках леса. Колебания погодных условий сдвигают сроки плодоношения грибов. Неожиданно раннее потепление при тёплых дождях ускоряет их появление.

В природе существуют светящиеся грибы, причём большинство принадлежит к шляпочным. У одних светятся плоды, особенно нижняя поверхность шляпки (гименофор), у других только мицелий. Светящиеся грибы обитают большей частью в южной части Евразии и дождевых тропических лесах (гилеях) Африки, Азии и Южной Америки. На сегодняшний день биологи открыли и достоверно описали 71 вид биолюминесцентных грибов, из которых 16 видов обитает в России. Наверное, их гораздо больше, так как многие области нашей планеты ещё не исследованы. Например, на большей части Амазонии и во многих частях Сибири ещё не ступала нога человека.

В Крыму также встречаются грибы со светящимся мицелием — опёнки (Armillaria mellea). Их фосфоресцирующий мицелий имеет вид светлых и темных нитей или узеньких ленточек (ризоморфы), которые пронизывают дерево и обуславливают его свечение дерева. Именно по этой причине в лесах светятся “гнилушки” — гнилая и трухлявая древесина, опавшие листья, старые пни и мхи. Реже светится здоровое на вид дерево, но и здесь причина свечения та же. Наконец, могут светиться и старые гнилые грибы, например, сыроежки, грузди, весёлки и др., но не сами по себе, а благодаря поселяющимся на них крошечным шляпным грибкам из рода Collybia. Эти грибки образуют из мицелия маленькие тельца, так называемые склероции, которые испускают фосфорический свет.

Другой крымский гриб со светящимся мицелием — Xylaria hypoxylon — с булавовидными плодовыми телами, разветвлёнными наподобие оленьих рогов, любитель старых буковых пней и валежника.

Стоит отметить, что в большинстве случаев у грибов светится не мицелий, а споры. Наиболее известен Agaricus olearius, растущий в южной Европе у основания старых маслин (Oleaeuropaea). Это довольно крупный гриб с толстой ножкой и сравнительно небольшой шляпкой золотисто-желтоватого цвета. Он светится пока жив, причем сила свечения постепенно увеличивается до времени полного развития гриба, а затем быстро падает. Светится не только испод шляпки, но также ножка и даже, по некоторым наблюдениям, поверхность шляпки.

Многие грибы употребляются людьми в пищу в качестве вкусного и питательного продукта. В плодовых телах грибов много воды и широкий набор органических и минеральных веществ. Большую часть сухого вещества грибов составляют белки и азотистые соединения, в том числе грибная клетчатка. Основа этого азотсодержащего полисахарида — фунгин (мицетин), вещество, аналогичное хитину, из которого состоят покровы насекомых и панцири ракообразных. Правда, грибная клетчатка усваивается с трудом, что несколько снижает питательную ценность грибов.

Обилие белков в грибах объясняет не только распространенное их название “лесное мясо”, но и способ использования: грибы действительно употребляют вместо мяса, а не как замену овощей. Углеводов в грибах примерно в два раза меньше, чем белков, и этим они отличаются от зелёных растений, которым свойственно обратное соотношение. Существенной особенностью углеводного состава макромицетов является наличие специфического грибного сахара — микозы, и полное отсутствие крахмала, вместо которого в клетках грибов накапливается гликоген.

Съедобные грибы богаты витаминами. В их плодовых телах обнаружены витамины А, В₁, В₂, С, D и РР. Витамина А особенно много в лисичках и рыжиках; здесь он представлен каротином (провитамином А), который и окрашивает эти грибы в яркий цвет. По содержанию тиамина (витамина В1) многие грибы не уступают зерновым продуктам. Никотиновой кислоты (витамина РР) в грибах примерно столько, сколько в печени.

По наличию и количеству минеральных веществ в клетках, грибы приближаются к фруктам. В состав грибных клеток входят соли калия, фосфора (почти столько же, сколько и в рыбе), натрия, кальция, железа. В грибах имеются цинк, медь, фтор и другие микроэлементы, правда, не выше нормы, обычной для растительных продуктов.

Исследования биохимического состава грибов показали, что многие из них являются источниками биологически активных и лекарственных веществ. Известно, что некоторые грибы применяются в народной медицине. К настоящему времени выделено свыше 40 биологически активных веществ, содержащихся в грибах.

Среди макромицетов известен целый ряд ядовитых и несъедобных грибов, способных вызвать отравление. Это, прежде всего, мухоморы и бледные поганки, ложные опята и др. Надёжных методов отличить грибы съедобные и ядовитых не существует; часто они входят в состав одного и того же семейства, поэтому следует собирать только те грибы, в которых вы уверены. Большинство съедобных и ядовитых грибов относятся к сумчатым (класс Аскомицеты) и базидиальным грибам (класс Базидиомицеты).

Отравление могут вызвать и условно съедобные грибы — сморчки и строчки, непроваренные свинушки, непросолёные волнушки, белянки и другие грибы с едким вкусом. Причиной отравления могут служить и переросшие плодовые тела, в которых накопились продукты распада. Грибной яд опасен тем, что его действие проявляется лишь через 12-24 часа после отравления, когда нейтрализовать его практически невозможно.

Значение грибов не ограничивается только использованием их в пищу. Сапротрофные грибы играют важную роль в круговороте веществ в природе. Разрушая растительные остатки с тем, чтобы добыть необходимые для жизни питательные вещества, сапротрофы возвращают часть этих веществ в почву, делая их доступными для усвоения другими растениями. Обычно именно грибы начинают разложение останков каких-либо организмов; конечные этапы этого процесса завершаются бактериями. Если принять во внимание тот факт, что основную часть органического вещества образуют растения, становится ещё выразительней та огромная роль, которую грибы-сапротрофы играют в постоянном обогащении почвы органическим веществом. Кроме того, разрушая различные остатки, грибы вместе с бактериями служат санитарами, очищающими леса от ежегодного опада.

Заметную положительную роль играют микоризные грибы. Вступая с деревьями и кустарниками в симбиоз, они успешно снабжают своих симбионтов влагой с растворёнными в ней азотистыми и минеральными веществами. Мощно разветвлённый мицелий протяжённостью в десятки метров значительно увеличивает всасывающую поверхность древесных корней, способствуя росту и развитию самого дерева. Есть немало деревьев, которые без микоризы не могут нормально развиваться, это дуб и граб, сосна и ель, кизил и другие. Семена многих орхидей при отсутствии микоризообразующих грибов вообще не прорастают.

В пищевой промышленности грибы используются в процессе брожения. Одноклеточные дрожжи превращают сахар в углекислый газ и спирт, конечная концентрация которого достигает 4-8 % при использовании пивных дрожжей и 8-15 % при сбраживании виноградного сока дикими дрожжами, находящимися в кожуре ягод.

При помощи этих грибов производят также сидр и японский сакэ. Специальные штаммы дрожжей, выделяющие много углекислоты, используются в хлебопекарнях для поднятия теста, а образующийся при этом спирт улетучивается. Дрожжи также служат для производства лимонной кислоты. Некоторые знаменитые сорта сыра (рокфор, голубой датский сыр) невозможно получить без пеницилла. Грибы рода пеницилл используют для производства пенициллина, гризеофульвина и других антибиотиков.

Многие грибы являются серьёзными вредителями хозяйственной деятельности человека. Так, плесени вызывают гниение и порчу продуктов, зерна, фруктов, а также тканей. Многие грибы-сапрофиты — активные разрушители древесины. Поселяясь на деревянных частях домов и других построек, на шпалах и столбах, на штабелях лесоматериалов в складах, грибы приводят древесину в полную негодность. Печальную известность приобрел домовой гриб (8егри1а 1асгутаз). Встречается он только в постройках человека, поражая деревянные части здания, а также нередко и на складах древесины. Первые признаки заражения — затхлый запах, невысыхающие мокрые пятна на древесной поверхности. За год, а то и быстрее, происходит полное сгнивание пола и балок.

Вредоносны и макромицеты паразитирующие на деревьях. Большинство из них принадлежит к трутовиковым грибам. Проникая в ствол через повреждения в коре, грибы вызывают образование гнилей — стволовых и корневых, центральных или периферических, в зависимости от места их локализации. Гнили ослабляют дерево, оно теряет устойчивость, становится подверженным ветровалу, морозам, засухам. Особенно опасны грибковые заболевания для молодых посадок, которые нередко погибают целыми участками при поселении в них дереворазрушающих грибов.

На полях во время сбора урожая можно заметить колосья странного чёрного цвета, похожие на обуглившиеся головешки. Если присмотреться к ним, то становится заметно, что колос покрыт мельчайшими черными пылинками. Эти пылинки представляют собой споры гриба-паразита головни. Различные виды головнёвых грибов поражают овёс, ячмень, просо, кукурузу, пшеницу и другие злаки. Распространение этих грибов происходит следующим образом: созревшие споры во время уборки урожая попадают на здоровые зерновки и сохраняются на них до осеннего сева. Затем вместе с зерном они попадают в землю и прорастают в нити грибницы, которая проникает в проростки зерновых растений и заполняет собой стебель, питаясь его соками. К тому времени, как колос созревает, грибница головнёвого гриба достигает уровня колоса. В нём она сильно разрастается и образует массу спор, разрушая зрелые зерновки, превращая их в черную пыль.

Для уничтожения спор головни зерно перед посевом протравливают слабым раствором формалина или подобными по действию веществами.

Помимо зерна и деревьев, грибы-паразиты живут на картофеле, крыжовнике, яблоках. Так, на зерновых культурах живет также гриб-паразит спорынья, превращающая здоровые зерновки в ядовитые черные рожки.

Род спорынья (Claviceps) включает около 30 видов грибов, большинство из которых паразитирует на злаках. Спорынья пурпурная (Claviceps purpurea) является одним из самых распространенных видов. Её ареал охватывает не только громадные просторы Евразии, но и оба Американских континента, и даже далекую Австралию и Новую Зеландию. Развиваясь на культурных злаках, этот паразит лишь в незначительной степени снижает урожай — поражаются не более 1 % растений. Опасность заключается в высокой токсичности этих грибов. На колосьях пораженных злаков развиваются чёрно-фиолетовые “рожки” (склероции). Если они попадают в муку, то вызывают тяжелейшие отравления, которые могут проявляться в двух видах: гангренозном (“антонов огонь”) или конвульсивном (“злые корчи”). В средние века отравления носили массовый характер. Так, в 994 году во Франции этот гриб стал причиной смерти более 40 тысяч человек. Отравления в странах Западной Европы были столь частыми, что в 1095 году римский папа Урбан II основал орден Святого Антония, в задачу которого входило лечение людей, пострадавших от отравления.

Все грибковые заболевания распространяются очень быстро, так как споры грибов легко переносятся ветром.