О диковинном, древнем и таинственном Царстве Грибов, его истории и роли в жизни нашей планеты. Уникальном месте Царства Грибов между мирами животных и растений. О строении, способах питания и размножения представителей грибного царства.
Мир, в котором мы живем – это огромный единый организм, в котором обитают миллионы разнообразных живых существ. Одними из них являются грибы – диковинные создания природы, одновременно совмещающие в себе качества, присущие и растениям и животным. Наука долгое время причисляла их к царству растений, пока ученые не поняли, что грибы настолько особенные создания, что полностью заслуживают выделения их в своё, особенное, Царство Грибов. Территория этого царства до сих пор не является полностью изученной – его дальние границы науке еще только предстоит открыть. На настоящее время открыто и научно описано более 100 000 видов грибов, однако известно, что их, как минимум, раза в три больше. Каждый год появляются описания почти тысячи новых видов.
Царство Грибов раскинуло свои пространства повсеместно – нет такого большого или маленького уголка нашего мира, где не росли бы его представители. Большинство их обитает на суше. Как правило, в обычной лесной подстилке до 90% биомассы всех микроорганизмов приходится на долю грибного мицелия ( около 5 тонн на гектар ).
Терминология
Международное название Царства Грибов – Fungi – современное производное от греко-латинского слова, означающего «имеющие губчатую структуру». Отсюда и, известный у нас, термин «фунготерапия» лечение с помощью грибов. А от латинского синонима этого термина – Mycota возникло название науки «микология», занимающейся изучением грибов.
Грибы – это гетеротрофные эукариотические организмы, обладающие исключительно осмотрофным типом питания. То есть это организмы, клетки которых содержат обособленное ядро, не способные получать питательные вещества путем фотосинтеза, как растения, а вынужденные извлекать их из внешней среды, что они и делают путем всасывания.
Следствием подобного их устройства являются такие особенности их жизнедеятельности:
- Вегетативное тело грибов обычно представляет собой мицелий или одноклеточный таллом, полностью погружённый в субстрат, что обеспечивает максимально эффективное извлечение питательных веществ всей поверхностью их тела.
- Погружённость таллома в субстрат вызывает трудности с размножением, поэтому спороносящие органы большинства грибов выносятся над поверхностью субстрата, часто с образованием сложно устроенных структур – плодовых тел.
- Субстрат часто содержит питательные вещества в виде биополимеров – белков и полисахаридов, непригодных для непосредственного всасывания через клеточные оболочки. Поэтому мицелий выделяет в окружающую среду гидролазы или деполимеразы, выполняющие здесь функции пищеварительных ферментов.
- Для всасывания воды с питательными веществами из окружающей среды клетки грибов создают значительно более высокое внутренне давление, чем клетки других эукариотических организмов.
Между Деревом и Львом
Царство Грибов занимает промежуточное положение между царствами растений и животных, так как его представители совмещают в себе свойства, свойственные и растительным и животным формам жизни.
Общее с растениями:
- Наличие хорошо выраженной клеточной стенки.
- Неподвижность в вегетативном состоянии.
- Размножение с помощью спор.
- Способность осуществлять синтез витаминов.
- Поглощение пищи путем всасывания (адсорбции).
Общее с животными:
- Гетеротрофность – неспособность синтезировать органические вещества из неорганических, путем фотосинтеза или хемосинтеза.
- Наличие в составе клеточной стенки хитина, характерного для наружного скелета членистоногих.
- Отсутствие в клетках хлоропластов и фотосинтезирующих пигментов.
- Использование гликогена как запасного вещества.
- Образование и выделение продукта метаболизма — мочевины.
Все эти характеристики жизнедеятельности и строения грибов позволяют считать их одной их самых древнейших групп эукариотных ( имеющих обособленное ядро в клетке ) организмов. Более того, становится очевидным, что они не имеют прямой эволюционной связи с растениями, как считалось ранее – они возникли независимо из разных форм микроорганизмов, обитавших в первобытных океанах.
Насколько древнее Царство Fungi?
Возраст нашей планеты – 5 миллиардов лет, возраст жизни на Земле около 3.7 миллиардов лет. Человек, если считать самые обезьяноподобные формы, живет на Земле максимум 7 миллионов лет, а самые древние, из обнаруженных на планете, ископаемых грибов имеют возраст 900 миллионов лет. И это только те, что были обнаружены, скорее всего, Царство Грибов намного древнее. Самый огромный живой организм на планете – мицелий гриба Armillaria ostoyae, занимающий площадь в 880 гектар и непрерывно растущий уже две с половиной тысячи лет. По сравнению с грибами, человек, со всей его историей, все равно, что вчера родился.
Первые признаки разнообразия видов грибов, ученые отмечают с каменноугольного периода около 300 млн. лет назад. Первые виды имели еще только одноклеточную структуру.
В дальнейший период, у грибов проявляется многоклеточная структура и возникает половое размножение, способность впадать в спячку при негативных условиях внешней среды. Древнейшие из современных видов грибов пришли к нам из мезозоя, им «всего» около 100 70 миллионов лет, при этом, эволюция представителей грибного царства непрерывно продолжается до сих пор.
Строение Гриба
Мы обычно называем «грибом» плодовые тела, растущие на поверхности земли, но это лишь малая частичка грибного организма. Основная его масса находится в субстрате, на котором растут плодовые тела – в земле, лиственном опаде, древесной коре – это мицелий, грибница, состоящая из тонких, бесцветных, или слабо окрашенных нитей, называемых гифами. Мицелий обычно имеет большую общую поверхность, так как через неё беспрерывно всасывается пища. У низших грибов мицелий не имеет клеточных перегородок. Гифы обильно растут и ветвятся. Длина гиф в 1 гектаре сухой почвы лиственного леса обычно составляет около 400 м, а в 1 гектаре гумуса под подстилкой может достигать 8 километров.
При образовании органов спороношения, а иногда и вегетативных структур гифы плотно переплетаются, образуя ложную ткань – плектенхиму. Параллельное сплетение гиф образует мицелиальные тяжи, иногда достигающие больших размеров и называемые тогда ризоморфами ( как у опят, например ). Особые разновидности мицелия, служащие для перенесения негативных условий внешней среды, называются склероциями При наступлении благоприятных условий, из них развивается новый мицелий или органы плодоношения.
В процессе приспособления к различным наземным условиям обитания у грибов возникают многочисленные видоизменения мицелия: столоны, ризоиды, аппрессории, гаустории. С помощью столонов воздушных дугообразных гиф — гриб быстро распространяется по субстрату. Столоны прикрепляются к субстрату с помощью ризоидов. Функцию прикрепления также выполняют аппрессории, имеющие вид плоских утолщений на ветках гиф. Гаустории, свойственные грибам-паразитам, представляют собой специальные выросты мицелия, проникающие в клетки хозяина и поглощающие из них питательные вещества.
Мицелий обычно разделяется на две функционально различные части:
- Субстратный, служащий для прикрепления к субстрату, поглощения и транспортировки воды и растворенных в ней веществ.
- Воздушный, поднимающийся над субстратом и образующий органы размножения, то есть плодовые дела.
Само –же плодовое тело, в общих чертах, состоит из шляпки, несущей спороносный слой и, поддерживающей её, ножки.
Вариаций внешнего вида плодового тела и степени соотношения отдельных его элементов между собой – несчитанное количество. Ножка и шляпка образованы плотными пучками гиф.
В шляпке различаются два слоя – покрытая кожицей мякоть и гименофор спороносный слой, роль которого вырастить, сохранить и, в нужный момент, рассеять споры во внешнюю среду, обеспечив дальнейший процесс размножения.
Питание
Грибы – это гетеротрофные организмы. Они усваивают минеральные вещества из окружающей среды, но органические должны получать в готовом виде. В зависимости от потребности в веществах, тот или иной вид грибов заселяет субстрат определенного типа. Они не способны усваивать крупные частички пищи, поэтому всасывают исключительно жидкие вещества через всю поверхность тела, для чего огромная площадь поверхности мицелия оказывается чрезвычайно выгодной. Также грибы могут питаться, паразитируя на животных и разлагая мёртвую органику.
Для них характерно внешнее пищеварение, когда сначала в окружающую среду, содержащую пищевые вещества, выделяются ферменты, расщепляющие полимеры вне организма до легкоусвояемых мономеров, которые, после этого, всасываются в цитоплазму. Некоторые виды способны выделять все основные типы пищеварительных ферментов —протеазы, расщепляющие белки, липазы, карбогидразы, расщепляющие жиры и полисахариды, вследствие чего они способны поселяться практически на любом субстрате. Другие виды выделяют лишь определённые классы ферментов и могут жить только в субстрате, содержащем соответствующие вещества.
По особенностям питания различают две основные группы грибов:
- Сапротрофы – к которым относится большинство шляпочных и плесневых грибов, а также дрожжи. Их особенностью является то, что отдельный представитель этой группы может за сутки образовать мицелий суммарной длиной гиф более километра. Такой быстрый темп роста и нитчатое строение мицелия обусловливает особый тип взаимоотношений таких грибов с окружающей средой, не характерный для других групп эукариотных организмов. Обширная система ветвящихся гиф позволяет им тесно контактировать с субстратом. Почти все клетки мицелия отделены от субстрата лишь тонкой клеточной стенкой. Выделяемые ими пищеварительные ферменты очень быстро воздействуют на материал субстрата и способствуют его частичному перевариванию вне клеток мицелия. Такой полупереваренный материал затем всасывается всей поверхностью клетки.
- Симбионты – функционирующие в тесной связи с другими живыми организмами, в первую очередь, различными растениями. Эта связь может быть как взаимовыгодной, так и носить откровенно паразитический характер. Часто грибы формируют взаимно полезную симбиотическую ассоциацию с корнями деревьев – микоризу.
Размножение
Грибы размножаются бесполым и половым способами.
- Бесполое размножение осуществляется частями мицелия или отдельными клетками, дающими начало новому мицелию. Дрожжевые грибы размножаются почкованием. Оно также может осуществляться посредством эндо- и экзогенных спор. Эндогенные споры образуются внутри специализированных клеток — спорангий. Экзогенные споры, или конидии, возникают открыто на концах особых выростов мицелия, называемых конидиеносцами. Оказавшись в благоприятных условиях, спора прорастает, и из нее формируется новый мицелий.
- Половое размножение особенно многообразно. У некоторых разновидностей половой процесс происходит путем слияния содержимого двух клеток на концах гиф. У сумчатых грибов при этом наблюдается слияние содержимого антеридия и женского органа полового размножения архегония, не дифференцированного на гаметы, а у базидиальных грибов — слияние содержимого двух вегетативных клеток, при котором часто между ними образуются выросты, или анастомозы.
Царство Грибов один из краеугольных элементов круговорота жизни на нашей зеленой планете, и роль его во всеобщей гармонии мира невозможно переоценить. Для человечества его щедрые дары источник бесконечного кулинарного буйства, и помощь в борьбе с многочисленными болезнями и бедами. Нас ждет раскрытие еще многих диковинных тайн этого огромного таинственного пространства – Царства Fungi .