Главная \ Биология \ Микология

Микология

Общая характеристика царства грибы

Грибы имеют одноклеточный или многоклеточный уровень организации. Они известны с протерозоя и относятся к древнейшим организмам. В настоящее время известно около 100 тысяч видов грибов.

Обмен веществ

Грибы являются классическими гетеротрофами. Около ¾ грибов – сапрофиты, минерализаторы органики. Особенно это важно в лесу, где они разлагают 2/3 древесины, остальное разлагается насекомыми и другими организмами. Грибы – паразиты растений питаются при помощи особых выростов – гаусторий.  Имеются паразиты, живущие на поверхности хозяина (мучнистая роса), и внутренние паразиты, живущие в теле хозяина. Среди них есть межклеточные (ржавчинные грибы) и внутриклеточные (синхитрия) паразиты. Известно около 10 тысяч паразитов растений и около 300 видов паразитов животных. Наиболее известны среди них кожные грибы, разрушающие ногтевые пластинки и копыта. Грибы, поражающие волосяные луковицы (стригущий лишай), дыхательные пути и легкие млекопитающих и птиц.

Грибы – паразиты насекомых успешно используются для биологической борьбы с гусеницами бабочек, вредящих огородным и садовым культурам.

Грибы-симбионты связаны с корневой системой высших растений. Образуя микоризу. Они обычно в лишайниках.

В тропических районах активно используется симбиоз грибов с уксуснокислыми бактериями (индонезийский, или чайный, гриб) для обеззараживания питьевой воды.

Интересен симбиоз грибов с термитами и муравьями-листорезами. Это облигатный тип симбиоза, так как насекомые питаются лишь этими грибами. Грибы же самостоятельно не встречаются, так как требуют особого ухода.

Небольшая группа грибов-хищников образует петли из грибницы в почве для лова мелких почвенных круглых червей. Эти грибы применяются в теплицах для борьбы с этими вредителями корневой системы растений.

Удивительна чувствительность группы грибов, нападающих на мух, муравьев и тропических жуков. Их плодовые тела взрываются, разбрасывая споры лишь в ответ на сотрясение субстрата. Вызванные «топотом» этих насекомых.

Строение грибов

Тело грибов построено из тонких нитей – гиф. Совокупность их образует грибницу (или мицелий). У низших грибов мицелий имеет неклеточное строение, у высших он многоклеточный. Дрожжи и грибы – внутриклеточные паразиты, мицелия не имеют.

1) Оболочка клеток грибов мембранная, что характерно для дрожжей и эндопаразитов. У многих грибов она усложнена пектиновыми веществами (ослизняющаяся) – чайный гриб и многие плесени, хитиновая (шляпочные грибы). Целлюлозная оболочка – скорее исключение (паразиты кожи рыб – сапролегния).

2) Цитоплазма. Отсутствие хлорофилла естественно для гетеротрофов, как и наличие гликогена вместо крахмала. Клетки грибов богаты белком и витаминами, обычно пигментированы. В цитоплазме может быть до 90% воды, иногда яды.

3) Ядро. В теле грибов одно ли несколько ядер. Многоядерность характерна для низших грибов.  

 

Размножение

1. Бесполое.

а) вегетативное: почкование дрожжей, фрагментами грибницы;

б) спорами неполового и полового происхождения (высшие грибы), у паразитов кожи рыб подвижные зооспоры.

2. Половое

У низших грибов наблюдаются все типы полового размножения. Класс несовершенные грибы лишен полового размножения.

Распространение.

Грибы повсеместно распространены во влажной среде. Эти особенности грибов позволили выделить их в отдельное царство, но традиционно их разбирают как низшие растения.  

Группы плесневых грибов

Настоящие плесени (класс Фикомицеты) имеют одноклеточную грибницу, многоядерны. Плодовые тела со спорами имеют тонкие ножки. К плесневым грибам относятся по традиции и некоторые несовершенные (аспергилл, пенициллин). Плесневые грибы очень распространены в природе и считаются минерализаторами. Некоторые из них используются для получения лимонной кислоты в промышленных условиях. Эта группа вызывает ряд болезней людей и животных, чаще растений. По данным ООН, плесени и другие грибы уничтожают 1/5 сырья и продовольствия.

Мукор (головчатая плесень) появляется на пищевых продуктах и навозе. Грибница его – разветвленная клетка, от которой обособляется плодовое тело. В нем развиваются тысячи спор. При недостатке питания происходит половое размножение. Нити разных мицелиев образуют выросты, на концах которых образуются амебоидные гаметы, приспособленные для обитания в маловодной среде. В результате слияния гамет образуется зигоспора, которая прорастает после стадии покоя. В обмене гриб использует спиртовое брожение, что вызывает характерный запах пораженного грибом хлеба. В качестве бытовой профилактики принято обрабатывать хлебницы растительным маслом.

Из паразитов растений наиболее известны:

1. Фитофтора – картофельный гриб. Этот паразит, обитая в паренхиме растения, вызывает одревеснение пограничного слоя паренхимы и порчу листьев, клубней картофеля, плодов томатов, баклажанов и перца. Плодовые тела выходят наружу через устьица, образуя характерный налет. Половое размножение гриба связано с водой, поэтому дождливое лето и обильные росы резко снижают качество продукции, облегчая размножение гриба. В 1842 оду ее распространение вызвало вошедший в историю голод в Ирландии. Тогда от голода умер каждый восьмой житель страны, а каждый четвертый эмигрировал (около 2 млн человек). Считают, что, культивируясь в Европе в течение 300 лет изолированно от паразита, картофель утратил иммунитет, свойственный ранее. Сейчас промышленные сорта картофеля обязательно должны быть устойчивыми у этому паразиту. Другой возбудитель (рисовый гельминтоспорий) в 1943 году вызвал сильный голод в Индии, оставив население без основной пищевой культуры.

2. Милдью вызывает болезнь винограда, поражая листья, молодые стебли, ягоды, что приводит к гибели 1/5 урожая. Биология гриба сходна с предыдущим. Для борьбы сжигаю пораженные листья, обрабатывают растения бордосской жидкостью 2-3 раза в течение лета. Жидкость получают, смешивая в определенных пропорциях медный купорос и гашеную известь. Интенсивное применение ее в садах Молдавии привело к накоплению в почве составляющих и образованию первого в истории земли техногенного малахита, что рассматривается как экологическая катастрофа.  

 

Класс сумчатых грибов

Самый обширный класс, составляющий треть известных видов грибов.

Эти грибы характеризуются многоклеточным мицелием, клетки одноядерны, характерно наличие в плодовых телах особых сумок, где развиваются споры в строго постоянном для каждого вида количестве. Количество спор в сумке – систематический признак этих грибов.

Дрожжи. Одноклеточные грибы, сумок не образуют, но количество спор на поверхности клеток постоянно. По этому признаку их относят к подклассу голосумчатых. Они неподвижны, размер клеток – 8-10 мкм. В клетке есть ядро, митохондрии, вакуоли.

Дрожжи накапливают много органических и неорганических соединений, что весьма привлекательно для человека. Кроме того, они быстро размножаются почкованием или делением. Резкое изменение условий среды ведет к образованию спор. Многие разновидности способны к спиртовому брожению (пивные и винные дрожжи), некоторые виды используются при изготовлении кефира, кумыса и других продуктов.

Интересно, что дрожжи обитают и в хоботке кровососущих комаров, выделяя углекислый газ и другие соединения-консерванты, препятствующие свертыванию крови. Попадая в ранку, они и вызывают столь неприятные ощущения. Пример досадного симбиоза, где дрожжи получают часть пищи хозяина, сохраняя ему остальное.

С дрожжами ведется большая селекционная работа. С древности известно несколько рас пищевых дрожжей.

1. Раса винных дрожжей. Они, сбраживая сахар, накапливают в анаэробных условиях до 12% этилового спирта. Основными направлениями селекции можно считать накопление промежуточных продуктов обмена – букетизация вин, скорость брожения и неприхотливость к субстрату. Важным направлением является и их спиртоустойчивость, что позволяет экономить тепло при перегонке.

2. Раса хлебных дрожжей. В производстве хлеба важны продукты аэробного этапа брожения (углекислый газ и вода), обеспечивающие пышность теста. Селекция этих дрожжей идет в направлении повышения скорости обмена, неприхотливости к качеству муки, накопления витаминов (в основном группы В) и незаменимых аминокислот.

3. Пивные и шампанские дрожжи сочетают оба этапа, накапливая углекислый газ и этиловый спирт.

4. Другие дрожжи выращиваются на пищевых субстратах с целью получения кормового белка. Это производство было развито в СССР. Выращивая дрожжи в определенных условиях, удается производить ацетон и бутиловый спирт. Витамины и другие важные продукты.

Сумчатые грибы широко распространены в природе. Среди этой группы есть съедобные виды. Это непревзойденные по вкусовым свойствам и аромату трюфели и менее ценные виды (сморчки, строчки). Сумчатые плесени с успехом применяются в производстве сыров (рокфор, камамбер и др.).

Огромную роль для человечества сыграло открытие английским ученым А. Флемингом (1929 г.) антибактериальных свойств пенициллина. Первый антибиотик пенициллин был получен в конце 30-х годов, а в 40-х началось его производство. Сейчас известно свыше 100 антибиотиков различного происхождения.

Аспергилл (черная плесень) используется для производства саке и соевого соуса, но некоторые представители этого рода опасны для птиц. В 1960 году в Великобритании от плесени, попавшей в корма, за 3 месяца погибло 100 тыс. индюшек. Все эти плесени раньше объединяли с сумчатыми, а сейчас выделили в класс несовершенные грибы. Поэтому их можно приводить в качестве примера как плесени и как сумчатые.

Среди сумчатых встречается много паразитов растений. Это группа мучнисторосых грибов, поражающих многие растения, и спорыньевые грибы.

Спорынья пурпурная – опасный паразит цветов лаков, один из наиболее известных ядовитых грибов. Попадая в муку, он вызывает поражение коры головного мозга и судороги гладких мышц. В средневековье отравления носили массовый характер и отмечались как «антонов огонь» или «злая корча». В азиатских походах Петра I в Астрахани от «злой корчи» погибло 20 тыс. человек. Лишь в 18-ом веке узнали причину этой болезни.

Склеротиния – гриб, опасный для плодовых деревьев, может снизить их урожайность.

К этому классу относятся и энтомопатогенные грибы.  

 

Класс шляпочных грибов (баздиомицеты)

В этот класс входит большинство съедобных грибов. Грибница обычно в почве, сильно разветвленная, над почвой сильные массивные плодовые тела, состоящие из компактной грибницы. Отождествление плодового тела с грибом равносильно отождествлению желудя с дубом. В одном см3 почвы расположено до двух километров мицелия. В вытоптанной почве он задыхается и погибает. В старину, 400-500 лет назад, грибы на Руси называли «губами». С 15го века появилось знакомое нам название (от славянского «горб»). Самое крупное плодовое тело у белого гриба было найдено под Минском в 1961 году. Гриб весил около 6 кг и имел шляпку диаметром 80 см.  

Обитая в маловодной среде почвы, эта группа грибов в ходе эволюции выработала особое половое размножение с помощью базидиев – образований, сходных с сумками сумчатых грибов. На конце каждого базидия (цилиндрическая клетка) мейозом образуется 4 базидиоспоры (половые споры), которые отделяются и прорастают на благоприятном для развития субстрате.

Для большей поверхности спорообразования шляпка этих грибов имеет множество радиальных пластинок – пластинчатые, или пронизана порами – трубчатые грибы.

Пищевая ценность шляпочных грибов велика. Они содержат до 60% белков. 24% углеводов, 1,5-1,0% жиров, много органических кислот, витамины В, D, PP (нет витамина С), смолы и эфирные масла, придающие грибам особый вкус и запах, до 7% минеральных соединений. Белки грибов усваиваются хуже, чем растительные, хитиноподобная оболочка грибов не разлагается ферментами ЖКТ. Из пластинчатых грибов наиболее популярны шампиньоны, издавна выращиваемые в промышленных масштабах. В Англии их выращивают 4-5 кг в год на одного жителя (у нас – десятки граммов). Сейчас в мире ежегодно выращивается более 650 млн кг этих грибов (каждый четвертый – в США). В идеале в природе на 1 га может вырасти лишь 0,5 т шампиньонов, а в хозяйстве – в 1000 раз больше. Лишь в 1906 году узнали, что дикие и культурные шампиньоны принадлежат к разным видам. Для засола ценятся грузди, обладающие твердой оболочкой. Распространены рыжики, лисички, сыроежки, опята и др. Трубчатые грибы нашей страны почти все съедобные. Это и белый гриб, не меняющий окраски при кулинарной обработке, и подосиновики, и подберезовики, маслят и моховики.

Среди пластинчатых ядовиты многие мухоморы, ложный опенок; бледная поганка – смертельно ядовита! Следует отметить, что в жаркое лето в нашем регионе обычные грибы могут быть токсичны. Многие шляпочные грибы образуют микоризу с 80% растений. Это явление было открыто в 1821 году Ф.М. Каменским.

Гриб, сильно ветвясь и выделяя в почву органические кислоты, облегает водно-минеральное питание корней.

От высшего растения гриб получает безазотные соединения, кислород и корневые соединения, способствующие прорастанию спор. Микориза не обнаружена лишь у крестоцветных, осоковых и водных растений. Известен «ведьмин хоровод», когда грибы распространяются по зоне всасывания растений, образуя кольца. Среди шляпочных грибов есть известные разрушители древесины: различные трутовики на деревьях и домовой гриб, разрушающий деревянные изделия. Для борьбы с ними применяют пропитку древесины различными неорганическими составами и смоляными композитами.

Паразиты растений – шляпочные наносят существенный ущерб народному хозяйству.

Головневые грибы поражают все части колоса злаков: поражение идет во время цветения, грибница проникает в завязь и находится в зерне до его прорастания. Применяемое ранее протравление зерна с использованием соединений ртути привело к массовому загрязнению среды в ряде регионов страны. Безопасны термическая обработка зерна и агротехнические мероприятия.

Ржавчинные грибы поражают злаки, образуя характерные пятна на теле. Для защиты растений от линейной ржавчины выводят устойчивые к грибу сорта злаков и не разводят вблизи полей растения, являющиеся промежуточными хозяевами гриба (желтая акация, барбарис). Другие ржавчинные грибы поражают многие садовые и огородные растения, а также розы и другие декоративные культуры.  

 

Биосферная роль грибов

1. Минерализаторы.

2. Геохимическая роль – выделяя органические кислоты, активно меняют среду.

3. Обогащение органикой и оструктуривание почвы мицелием.

4. Распространенные регуляторы численности (паразиты и хищные грибы).

5. Важные симбионты многих организмов.

6. Пища и обиталище некоторых организмов (личинки грибного комарика, ряд слизней в шляпочных грибах).

07/13/2015