Я познаю мир. Ботаника

В грибном царстве, да в хитиновом государстве...

При слове «грибы» у вас, наверное, сразу возникает образ лукошка с подберезовыми, подосиновыми или белыми грибами, пенька с опятами, трутовиков на коре трухлявого дерева. Наверняка вы знаете, что неаппетитная плесень на хлебе и дрожжи, которые используются при выпечке хлеба и в пивоварении, тоже относятся к грибам.

Все грибы для удобства, делят па две большие группы: шляпочные (справа) и микроскопические ( слева)

Что общего может быть между привычными нашему взгляду шляпочными грибами и пузырящейся массой дрожжей или пушком плесени?

Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно рассмотреть, как устроены клетки, из которых состоят эти на первый взгляд совершенно непохожие друг на друга организмы.

Первой особенностью является то, что клетки всех грибов, будь то подберезовик или плесневый гриб мукор, снаружи одевает жесткая оболочка, напоминающая клеточную стенку растений. Разница состоит в том, что материал, из которого построена клеточная стенка, у растений и грибов совершенно разный: у растений это целлюлоза, а у грибов – хитин. Хитин – довольно распространенный в природе материал. Из него состоит наружный скелет насекомых, пауков, ракообразных. Не правда ли странно: одно и то же вещество встречается и у грибов, и у животных? На этом сходство этих двух царств не заканчивается: основным побочным продуктом (отходом) обмена веществ у грибов, как у многих животных, является мочевина, а запасным веществом не крахмал, как у растений, а похожее на него вещество – гликоген, также свойственный животным.

Грибы растут в течение всей жизни и растут довольно быстро – отдельный гриб может за 24 часа образовать грибницу общей длиной более километра. Неограниченный рост, неподвижность и способность к самостоятельному получению витаминов сближает грибы с растениями, но при этом грибы не содержат хлорофилла и потому не могут использовать солнечную энергию для получения органических веществ. Они вынуждены питаться уже готовыми органическими веществами и в этом снова проявляют сходство с животными. Как видите, грибы совмещают в себе и растительные, и животные признаки. Вот почему на схеме системы живой природы (см. с. 7) они помещены между царствами животных и растений.

Хотя грибы питаются как животные, они при этом не заглатывают частицы пищи, а всасывают их в растворенном виде всей поверхностью клетки. Такой способ поглощения питательных веществ широко распространен в природе. Помимо грибов он встречается у некоторых простейших (см. с. 84) и бактерий (см. с. 24).

Еще одна особенность грибов состоит в том, что все они, кроме дрожжей, имеют нитевидное тело. Шляпки и ножки сыроежек и лисичек состоят из множества таких плотно упакованных нитей. Грибные нити называют гифами, а множество гиф – грибницей или, по–научному, мицелием. Собирая грибы, мы на самом деле срываем только надземную часть гриба – плодовое тело, а основная масса грибного организма – мицелий – скрыта под землей. Отношение объема плодового тела гриба к объему мицелия примерно такое же, как отношение объема яблок, растущих на яблоне, к объему всего дерева. Называя в обиходе плодовое тело гриба грибом, не забывайте, что это еще не весь гриб, а только небольшая его часть.

Плодовое тело гриба (1) состоит из плотно переплетенных гиф (2). Рыхло расположенные гифы образуют грибницу, или мицелий (3)

Грибница не только во много раз больше, но еще и гораздо долговечнее плодовых тел, которые на ней вырастают. Например, грибница опёнка живет несколько столетий. Известны отдельные мицелии, возраст которых перевалил за полуторатысячелетний рубеж. Естественно, такие долгожители живут не на одном дереве (ни одно зараженное опенком дерево столько не протянет) – гифы гриба «переползают» от одного растения к другому в местах контактов корней и в итоге могут поразить участок леса площадью в несколько гектаров.

Знакомясь с бактериями, мы не раз подчеркивали, что у этих организмов встречаются все возможные типы питания: фотосинтез, питание готовыми органическими веществами и использование энергии неорганических соединений. По сравнению с бактериями грибы удивительно однообразны – они единодушно выбирают питание готовыми органическими веществами. Если группу бактерий, занимающихся в природе разрушением органических соединений, можно назвать любителями, то грибы – настоящие разрушители–профессионалы.

Грибы могут использовать в пищу самые разные и, на наш взгляд, не совсем съедобные материалы. Они переваривают краску, ткани, картон, кожу, воск, изоляцию кабелей и проводов, фотопленку и даже линзы оптических приборов – почти все известные вещества.

Конечно, большинство грибов имеет не такой экзотический вкус. В природе они, как правило, вместе с бактериями разрушают остатки растительных и животных организмов. Трупы и экскременты животных, опадающие на землю листья, отмирающая трава, ветви и стволы деревьев – все эти отходы жизни бактерии и грибы быстро и незаметно разрушают до простых неорганических соединений. Специалисты по разрушению органики не только освобождают от мертвого груза пространство для жизни, но и обогащают почву питательными веществами. Верхние 20 сантиметров почвы в среднем содержат 5 тонн грибов и бактерий на гектар. В результате работы бактерий и грибов в почву поступают минеральные соли и не до конца разложившиеся органические соединения. Последние и составляют основу перегноя или, как его еще называют, гумуса. Именно от количества гумуса зависит плодородие почв. Частицы перегноя лучше удерживают в почве воду, увеличивают проницаемость почвы для воздуха, предотвращают вымывание минеральных солей.

Как и бактерии, грибы успешно справляются даже с такими устойчивыми веществами, как целлюлоза клеточных стенок растений и лигнин, пропитывающий древесину и придающий ей особую прочность. Пожалуй, грибы справляются даже лучше. Например, таежные почвы гораздо менее плодородны, чем почвы широколиственных лесов. Одно из объяснений этого явления состоит в том, что в суровых северных условиях грибы получают преимущества перед бактериями и практически единолично осуществляют процессы гниения. Как мы уже сказали, грибы подходят к проблеме переработки органики профессионально – растительные и животные остатки они разлагают до конца: до углекислого газа, воды и минеральных солей, не оставляя «отходов» в виде гумуса. Понятно, что такой профессиональный подход грибов не способствует накоплению перегноя и увеличения плодородия таежных почв.

Трудно переоценить значение грибов как разрушителей органического вещества на планете, но и здесь есть обратная сторона. Дело в том, что также активно они разрушают и продукты питания человека, хозяйственные постройки и многие другие ценные для человека материалы. Для грибов нет разницы между погибшим деревом и деревянным забором, между опавшими листьями и плодами диких растений и зерном в зернохранилищах. Большой вред древоразрушающие грибы наносят лесному хозяйству. Подсчитано, что они уничтожают в среднем от 10 до 30% заготовляемой древесины. Плесневые грибы растут на хлебе, овощах, фруктах, мясе и т. д., делая их непригодными для потребления. Иные при этом еще и выделяют яды, некоторые из которых действуют на организм человека в ничтожных концентрациях порядка одной десятимиллионной процента! Даже если вы храните продукты в холодильнике, вы не можете поручиться за их сохранность – среди грибов, поражающих мясо, есть и такие, что могут расти при температуре –6°С.

Существуют многочисленные грибы–паразиты, которые питаются живыми тканями растений и животных, вызывая серьезные заболевания и нередко приводя к их гибели. Грибы могут поражать кожные покровы, кожу, ногти, волосы человека и животных, вызывая стригущий лишай, паршу, дерматиты. Эти заболевания доставляют людям огромные неприятности и с трудом поддаются лечению. Но гораздо большую опасность представляют грибы–паразиты внутренних органов. Споры грибов постоянно вдыхаются людьми, и некоторые из них являются причиной очень тяжелых и даже смертельных болезней, особенно если затрагиваются легкие.

Среди паразитов растений особенной известностью пользуются головнёвые и спорыньёвые грибы. Головневые распространены от Арктики до тропиков, почти повсюду, где растут высшие растения. На территории России встречается около 300 видов головневых грибов, а всего их известно более 1000 видов. Если учесть, что сейчас открыто 100 000 видов грибов, то головневые грибы составляют 1% от их общего количества.

Головневые грибы поражают почки, корни, листья и стебли, плоды и семена, лепестки и чашелистики, тычинки и пестики – все органы своих растений–хозяев. Пораженные части растений выглядят как обугленные или покрытые сажей, поэтому заболевания, вызываемые головневыми грибами, носят общее название «головня». Эта темная «пыль» представляет собой скопления головневых спор. Защищенные плотной хитиновой оболочкой споры головни могут заразить растение, даже пролежав в земле 25 лет.

Головневые грибы образуют на зараженных растениях колоссальное количество спор: в одной зерновке пшеницы образуется от 8 до 20 млн. спор, а в одном пораженном колосе их может быть до 200 млн. Каждая отдельная головневая спора способна заразить растение. К счастью, большинство из них со временем погибают в почве, не попав на подходящий для развития субстрат.

Споры головни заражают семена растений еще в почве, когда те только начинают наклевываться. Зараженное растение поначалу кажется здоровым. Гифы гриба разрастаются в тканях растения, образуя на концах присоски–гаустории, с помощью которых высасывают питательные вещества из клеток хозяина. В конце лета на мицелии гриба начинают образовываться споры, «обугливая» зараженные органы растения. Так происходит развитие твердой головни ячменя и пшеницы.

Споры пыльной головни пшеницы заражают растения не через почву, а через рыльца, налипая на них вместе с пыльцой. На этом примере можно видеть, как тесно бывают связаны жизненные циклы паразита и хозяина – ведь спороношение пыльной головни должно четко совпадать со временем цветения злаков. Споры прорастают на рыльце и проникают в завязи, где развиваются семена растения. Зараженные семена внешне ничем не отличаются от здоровых и весной нормально прорастают, но внутри молодого растения интенсивно разрастаются грибные гифы. Они прорастают в молодой колос и разрушают его, когда цветки пшеницы только закладываются. На поврежденном колосе сохраняется только стержень, остальные его части превращаются в темную массу спор, которые ветром переносятся на рыльца здоровых растений.

Развитие пыльной головни пшеницы. Споры (1) пыльной головни пшеницы заражают здоровые растения через рыльца цветов (2). Гифы гриба (3) прорастают в завязь (4) и заражают зародыш семени. Весной зараженное зерно прорастает (5). Гифы гриба развиваются в тканях растения и разрушают колос (6), после чего распадаются на отдельные споры

Гриб спорынья паразитирует на культурных и диких злаках. Споры паразита попадают на рыльце пестика или в нектар и проникают в завязь. В завязи на месте зерновки разрастается масса мицелия с плодовыми телами, содержащими миллионы спор. Плодовые тела со спорами погружены в липкие капли сладкой «медвяной росы», привлекающей насекомых, которые и разносят споры на здоровые растения.

По всей видимости, сахаристые вещества «медвяной росы» вырабатываются в результате влияния гриба на растение. Дело в том, что в созревающих зернах должен накапливаться крахмал, но вот в присутствии гриба он не синтезируется. Видимо, паразит вырабатывает вещества, подавляющие синтез крахмала из глюкозы, и, таким образом, сохраняет для себя сахара в доступной форме, поскольку переваривать крахмал спорынья не может.

Через неделю–другую после появления «медвяной росы» и распространения спор на колосьях начинают появляться черно–фиолетовые плотные образования, по форме напоминающие рожки. Их размеры варьируют от очень мелких до 3 см в длину. Эти рожки представляют собой плотные переплетения гиф, богатые питательными веществами. Они помогают грибу переносить зимние холода и засуху. Борьба с заражением злаков спорыньей и головней заключается в тщательной обработке посевного материала для того, чтобы зараженные семена не попали на поля.

Рожки спорыньи содержат в себе ядовитые вещества – алкалоиды. Сейчас отравления, вызванные спорыньей, очень редки, но в прошлом вспышки этих отравлений уносили большое количество жертв. В медицине для этого отравления есть специальное название – эрготизм, а в народе распространено название «антонов огонь» или «злые корчи». В одну из эпидемий 994 года погибло 40.000 человек. В 1722 году эрготизм вывел из строя кавалерию Петра I накануне битвы с турками, изменив, таким образом, ход истории.

Рожки ( склероции) спорыньи

Впервые спорынья была описана учеными в 1582 году, но предположение о связи вспышек эрготизма с употреблением в пищу продуктов из зараженного спорыньей зерна было высказано только через 200 лет.. Алкалоиды спорыньи усиливают сокращения мышц и вызывают тем самым сужение кровеносных сосудов, благодаря чему нашли широкое применение в медицине при лечении сердечно–сосудистых и нервных заболеваний. А в акушерстве для стимулирования родовых схваток алкалоиды спорыньи использовались задолго до научного признания, еще в 1552 году. Так часто бывает, что ядовитые вещества в небольших количествах используются как лекарственные средства и, наоборот, неправильное употребление лекарств может приводить к тяжелым отравлениям и даже смерти.

Шляпочным грибом–паразитом является всем известный опёнок осенний, поселяющийся на живых деревьях и со временем приводящий к их гибели. Правда, опёнок, живущий на старом пне, уже нельзя назвать паразитом – он разрушает мертвую древесину.

Молодое деревце, загубленное опёнком

В лесу на стволах деревьев и пнях часто можно встретить копытообразные или плоские плодовые тела трутовиков.

Своим названием все трутовые грибы обязаны оному виду – трутовику настоящему. Этот гриб вымачивали в растворе селитры, высушивали и использовали для разведения огня, когда в обиходе еще не было ни спичек, ни зажигалок. С помощью кремней высекали искры, которые, попадая на трутовик, вызывали его медленное тление. К тлеющему трутовику подкладывали кусочки бересты, прутики или ветошь. Трутовик давно вышел из употребления, но его название закрепилось за многими древоразрушающими грибами.

Одни трутовики поселяются на мертвых деревьях, пнях, валежнике. Они питаются отмершей древесиной, разрушая ее и обогащая почву минеральными веществами. Другие трутовые грибы поселяются на живых деревьях и паразитируют на них. Их споры попадают внутрь дерева через мелкие трещины и повреждения коры. Ломая ветки и обдирая кору, люди наносят вред деревьям не только прямо, но и косвенно – ведь через ранки на ветвях и стволе в дерево могут проникнуть споры грибов–паразитов, а это рано или поздно приведет к его гибели.

Для грибов–паразитов живых деревьев важной частью питания являются витамины и ростовые вещества клеток дерева. Некоторые трутовики, например ложный осиновый, быстро отмирают после срубания ствола, несмотря на то, что химический состав древесины не меняется, – прекращается синтез необходимых грибу веществ.

Уже знакомый нам настоящий трутовик чаще всего встречается на мертвых стволах, но может поселяться на ослабленных деревьях, быстро приводя их к гибели. Его серые копытообразные плодовые тела живут несколько десятков лет и могут достигать больших размеров, до 40 см.

Наблюдая долгое время за развитием трутовых грибов на одном и том же стволе, можно заметить, что виды грибов сменяют друг друга с течением времени. Это связано с тем, что у разных грибов разные вкусы. Грибы, разлагающие здоровую древесину, своей жизнедеятельностью подготавливают субстрат для, следующих видов, поскольку сами на «отработанной» древесине жить не могут. Истощая питательные вещества, гриб, поселившийся первым, становится менее жизнеспособным, в то время как тот, для которого частично разложившаяся древесина является более предпочтительной, попадает в благоприятные для своего развития условия и легко вытесняет своего предшественника. Примером таких взаимоотношений может служить пара трутовиков: окаймленный и пахучий. Первый гриб поселяется на здоровых пнях и живых деревьях, быстро разрушая их. Пахучий трутовик разрушает древесину гораздо медленнее. Скорость его роста значительно увеличивается, если он растет на субстрате, «подготовленном» трутовиком окаймленным.

Не надо забывать о том, что на поверхности стволов мы видим только плодовые тела трутовых грибов, но их основная масса в виде мицелия скрыта от наших глаз внутри дерева. Поэтому, сбивая «копыта» трутовиков, вы ничем не помогаете больным деревьям, на них довольно быстро появятся новые плодовые тела. Гифы грибов пронизывают древесину дерева на всем протяжении ствола, выделяя пищеварительные соки, разрушающие целлюлозу клеточных стенок и лигнин – вещество, пропитывающее клеточные оболочки и скрепляющее клетки древесины между собой. В результате твердая древесина превращается в труху, которую можно крошить пальцами.

Существуют и такие грибы, которые паразитируют на рыбах, насекомых и своих же собратьях – грибах, причем не только плесневые (таких великое множество), а шляпочные. Один из них болетус паразитный – родственник царя грибов – боровика. Живет болетус за счет плодовых тел ложнодождевика и больше ни на каких других грибах не встречается.

Редко можно встретить человека, который не любит грибов. Встречаются заядлые «грибники» и среди животных. Грибы поедают лоси, мыши, белки, кабаны. В мякоти плодовых тел и стол, и дом находят личинки грибных комариков – это те самые белые «червячки», которых приходится вытравливать из собранных грибов соленой водой. А тропические насекомые – некоторые термиты и муравьи–листорезы из Южной Америки занимаются « промышленным » разведением грибов на подземных плантациях. Насекомые подготавливают питательную смесь, состоящую из мелких кусочков древесины и экскрементов (термиты) или тщательно пережеванных и увлажненных слюной листьев (муравьи), и засевают ее спорами грибов. Поддерживая в грибном хозяйстве постоянную влажность и температуру, прореживая всходы и удаляя «сорняки» в виде плесневых грибов, насекомые. добиваются высоких урожаев.

Болетус на ложнодождевике

Удивительны хищные грибы, добывающие пропитание охотой на мелких почвенных животных, например на круглых червей – нематод. Гифы грибов–хищников образуют петли, которые быстро (менее чем за 0,1 с) вздуваются, сжимаясь, как аркан, когда червь проползает по их внутренней поверхности. Когда добыча поймана, гифы прорастают внутрь тела червя и переваривают его. Существует и другой способ ловли добычи, пассивный. В этом случае гифы гриба выделяют липкое вещество, к которому прилипают мелкие насекомые, простейшие и другие животные. Так действует хорошо вам известный съедобный гриб вешенка обыкновенная, растущая на гнилой древесине.

Нематода в «аркане» хищного гриба

Содружество грибов и растений

Многие грибы названы по имени деревьев – подберезовик, подосиновик, дубовик, осиновый груздь, сосновый рыжик, еловая мокруха, ольховая огневка. Действительно, определенные виды грибов часто встречаются под определенными видами деревьев. Случайность ли это? Оказывается, нет – многие шляпочные грибы вступают в симбиоз с корнями высших растений, образуя микоризу.

Слово «микориза» дословно означает «грибокорень», а заключается это явление в том, что гифы гриба плотно оплетают корешок деревьев и даже проникают внутрь него.

Чехол из сплетенных гиф играет роль корневых волосков, поглощая воду и минеральные соли и доставляя их дереву, при этом собственных корневых волосков корень, «подружившийся» с грибом, не образует. Недавно ученые экспериментально доказали, что развитие микоризы облегчает растениям поглощение фосфорных и азотных соединений. Кроме этого, грибы поставляют растениям некоторые витамины и ростовые вещества, которые те сами не могут вырабатывать. В свою очередь, гриб получает из корней дерева сахара для питания.

Микоризообразующий гриб оплетает корень дерева снаружи, а часть его гиф (1) проникает внутрь корня (2)

Почва под деревьями насквозь пронизана корнями и грибницей микоризных грибов, а на поверхности периодически появляются плодовые тела. О том, насколько важны для грибов симбиотические отношения с корнями деревьев, говорит тот факт, что без образования микоризы гриб не может образовывать плодовые тела. Неудачи при попытках искусственного разведения ценных лесных грибов (белого и подосиновика) связаны именно с этим. На прекрасной унавоженной почве грибницы хорошо росли и без корней деревьев, но плодовых тел не давали. Белый гриб образует микоризу со многими породами деревьев: березой, дубом, грабом, буком, елью, сосной. Такая же «неразборчивость» характерна и для мухоморов. А вот лиственичный маслёнок связывает свою жизнь только с лиственницей или кедровой сосной.

Всходы сосны в течение двух месяцев содержались в стерильном питательном растворе.Справа – сеянец, перед посадкой росший две недели в лесной почве, содержащей грибы. Слева – сеянец, высаженный в луговую почву без контакта с грибами

Не менее важны симбиотические отношения с микоризными грибами и для деревьев. Всходы многих лесных видов, выращенные в стерильном питательном растворе без контакта с грибами, а затем перенесенные в луговую почву, плохо растут и даже погибают, хотя почва на лугах богатая. Но если добавить к почве вокруг корней сеянцев немного лесной почвы, содержащей грибницу соответствующих грибов, сеянцы заметно прибавляют в росте.

Взаимовыгодные отношения между растениями и грибами распространены в природе очень широко. Более 80% высших растений образуют микоризу. Микориза есть не только у деревьев, но и у многих травянистых (особенно многолетних) цветковых растений, папоротников и даже мхов (у мхов в образовании микоризы участвуют не шляпочные, а микроскопические грибы). Не образуют микоризу только водные растения.

Совершенно особые отношения складываются между микоризными грибами и растениями из семейства орхидных. Если при прорастании семени проросток орхидеи не завяжет отношения с определенным видом гриба, он очень быстро погибает. Дело в том, что у орхидей очень маленькие семена, и крошечный проросток не может самостоятельно фотосинтезировать, сахарами его снабжает гриб. Долгое время, цветоводам не удавалось размножать орхидеи семенами – они сеяли их в почву, где не было подходящих грибов.

Любка (слева) и ятрышник (справа)

В наших лесах тоже растут орхидеи, у которых очень хорошо развита микориза. Это – любка двулистная, или ночная фиалка, ее отчасти похожие на фиалки цветы хорошо заметны в сумерках, и многочисленные виды ятрышника, чьи мелкие розовые цветки и зеленые листья испещрены темными пятнышками.

Содружество грибов и растений возникло очень давно. Данные палеоботаники говорят о том, что микориза у древнейших наземных растений встречалась не реже, чем у современных. Это открытие позволило предположить, что заселять сушу растениям помогли микоризные грибы.

Размножение

Как происходит размножение грибов? Дрожжи размножаются в основном вегетативным способом, отпочковывая от себя множество новых клеток, которые постепенно теряют связь с материнской. Другие грибы тоже могут размножаться вегетативно – кусочками грибницы. Если взять немного почвы из того места, где росли грибы, и перенести в другое подходящее место, то грибница разрастется и вскоре начнет образовывать плодовые тела.

Плодовые тела называются так не случайно. Именно на них образуются споры – специализированные клетки, служащие для размножения и распространения. Одноклеточная спора, покрытая толстой защитной оболочкой, может преодолевать по воздуху большие расстояния. Есть сведения, что споры возбудителя стеблевой ржавчины пшеницы переносились на 1000 км. Споры образуются на поверхности трубочек и пластинок шляпочных грибов, по всей поверхности плодового тела (сморчки, строчки), внутри плодового тела (дождевики, бокальчики). У микроскопических и плесневых грибов тоже можно обнаружить плодовые тела, образующие споры. Спорообразующие органы плесневого гриба мукора, часто появляющегося на продуктах, можно разглядеть невооруженным глазом. Они выглядят как черные точки на белом фоне.

Органы размножения плесневых грибов: 1 – спорангий мукора; 2 – конидии аспергилла;3 – конидии пеницилла

Цвет спор отличается у разных видов грибов и часто является важнейшим признаком при определении вида гриба. Попробуйте провести такой опыт: аккуратно отрежьте спелую, полностью развернувшуюся шляпку гриба и положите ее на лист белой бумаги в такое место, где нет ветра или сквозняка и где никто ее случайно не сдвинет. Лучше на всякий случай сверху накрыть шляпку банкой. Через несколько часов вы увидите на бумаге высыпавшиеся споры. Это споровый отпечаток – автограф гриба, так же точно повторяющий рисунок пластинок или трубочек на шляпке гриба, как дактилоскопический отпечаток пальцев – линии на руке человека. Чтобы точнее определить цвет спорового порошка, лучше отрезать две шляпки одного и того же гриба (или разрезать одну пополам) и положить одну на белый лист бумаги, а другую – на черный.

Спелое высохшее плодовое тело гриба дождевика («дедушкиного табака») при легком прикосновении выбрасывает в воздух тучу спор. Один дождевик может образовывать несколько триллионов спор. Потенциально каждая из них может дать начало грибному мицелию, но большинство спор гибнет, попадая в неподходящие для жизни условия.

Плодовое тело шляпочного гриба1 – общий вид; 2 – пластинки на нижней стороне шляпки; 3 – край пластинки при увеличении; 4 – материнская клетка (базидия), образующая 4 споры (5)

Прорастая, спора дает начало грибному мицелию. Мицелий быстро разрастается, грибные гифы пронизывают субстрат (почву, подстилку или древесину). Но для образования плодовых тел развития одного мицелия недостаточно. Для этого необходимо, чтобы произошло слияние клеток двух мицелиев разного «пола» (их обозначают «+» и «—»). Такое слияние клеток гриба напоминает процесс оплодотворения у животных, с той лишь разницей, что у грибов нет мужских и женских особей (о том, зачем нужен процесс оплодотворения, вы познакомитесь в последней главе этой книги). Клетка, образовавшаяся в результате слияния клетки «+» и клетки «–», дает начало новому мицелию, на котором образуются плодовые тела, производящие новое поколение спор. Так в общих чертах выглядит жизненный цикл шляпочного гриба.

Как вы думаете, зачем гриб выносит плодовые тела на поверхность почвы? Почему бы не поместить их в почве или древесине, чтобы споры сразу проросли в богатой питательными веществами среде? Однако, если миллионы спор прорастут в одном месте, им просто не хватит места и пищи. Расселить свое потомство как можно дальше от места рождения – вот главная задача любого живого организма. Самым простым решением этой проблемы будет в прямом смысле слова пустить споры на ветер. Вот и стремятся грибы приподнять шляпку со спорами как можно выше над почвой, чтобы с толком использовать малейшее дуновение ветерка. Но на один лишь ветер грибы в таком важном деле, как распространение потомства, не рассчитывают.

Жизненный цикл шляпочного гриба. 1 – спора; 2 – первичный мицелий; 3 – слияние разноименных мицелиев с образованием нового мицелия (4); 5 – плодовое тело

Поедая плодовые тела грибов (в том числе и ядовитые для человека мухоморы), лоси, зайцы, белки и мыши служат делу распространения спор, точно так же как птицы распространяют семена рябины или черемухи. Споры грибов без повреждений проходят через пищеварительный тракт животных и не только разносятся ими на значительные расстояния, но и высеваются в почву вместе с удобрением.

Нередко, срезав великолепный яркий гриб, мы обнаруживаем, что он нашпигован крохотными червячками – личинками грибных комариков. Раздражению нашему тогда нет предела. И напрасно: именно этим комарикам мы обязаны широким распространением, вкусом и красотой грибов, как пчелам – красотой и запахом цветков. Цветы стали такими красивыми и душистыми для привлечения насекомых–опылителей, а грибы обогатили свой вкус и запах и приобрели привлекательную окраску для завлечения насекомых. Развивщиеся из «червячков» комарики, вылезая из плодового тела гриба, разносят его споры на далекие расстояния, расселяя наши любимые белые и сыроежки.

Сморчок

Особая группа сумчатых грибов (наиболее известны из них сморчки и строчки) использует свои уникальные артиллеристские способности. При созревании давление в сумках, где созревают споры этих грибов, увеличивается настолько, что они взрываются, разбрасывая споры на расстояние от 3 до 30 см. Учитывая размеры большинства сумчатых грибов, это совсем не мало.

Где можно встретить грибы?

В настоящее время описано около 100.000 ьидов грибов. Растут они по всей планете. В лесах, етепях, тундрах и пустынях, высоко в горах, на земле, под землей и даже в темных пещерах можно найти крупные плодовые тела шляпочных грибов. Что же касается плесневых и других микроскопических представителей грибного царства, то они просто вездесущи. Моря и океаны, почва и воздух буквально кишат ими. Споры грибов находили на высоте девяти километров от земной поверхности. Некоторые грибы выбирают для места жительства довольно неожиданные субстраты. Таковы карбофилы – грибы, поселяющиеся на старых кострищах и гарях. Грибы–карбофилы выполняют в природе довольно важную роль: заселяя бедную почву гарей, они подготавливают плодородный слой для последующих более требовательных грибов и растений.

Грибы–карбофилы 1 – омфалина гаревая; 2 – чешуйчатка углелюбивая

В нашем представлении грибы неразрывно связаны с дождем. Прошел теплый летний дождь – пора собираться в лес за грибами – дождик–то грибной! Но есть грибы, которые смогли приспособиться к жизни в засушливых степях и пустынях, хотя и трудно придумать более неподходящие для грибов местообитания. В степной и лесостепной зоне нашей страны часто растут те же виды грибов, что и в лесной зоне, особенно виды, растущие на опушках и лесных полянах. Как правило, их грибница уходит на значительную глубину в почву, благодаря чему они хорошо обеспечены влагой, а основной период «плодоношения» приурочен к весне – началу лета, когда влажность и почвы, и воздуха еще значительна. Так, шампиньон полевой в лесной полосе «плодоносит» в основном с июля по сентябрь, а в степной зоне его плодовые тела можно встретить в мае–июне.

Другое приспособление к засушливым условиям – толстая оболочка, хорошо защищающая плодовое тело от действия ветров и высокой температуры. У пустынного гриба сепултарии песчаной плодовые тела практически полностью погружены в песок – на поверхности остается небольшой спороносный участок. У многих видов грибов встречается еще одно интересное приспособление к жизни в песчаных пустынях: на гифах, идущих в глубокие слои почвы, образуются песчаные футляры. Выделяемые грибами вещества цементируют песок, и вокруг тяжей формируются мелкие капилляры, по которым вода из почвы поступает в грибницу и плодовые тела. Песчаные футляры образуются только в условиях пустынь, в других местах они не встречаются даже у тех же видов.

Ведьмины круги

Собирая грибы, иногда можно натолкнуться на так называемые «ведьмины круги», или «ведьмины кольца», – плодовые тела грибов, растущие по кругу.

Жители Древней Руси думали, что кольца грибов вырастают на том месте, где при свете луны водили хоровод ведьмы, поэтому эти круги и получили такое сказочное название.

Легенда красивая, но, увы, ученым всегда по давай естественную причину каждого явления Так что, если вы не верите в ведьм, давайте по ищем научное объяснение роста грибов по кругу.

Дело тут вот в чем. Грибница постоянно разрастается вширь (помните, одно из свойств грибов, сближающее их с растениями, – непрерывный рост?), постепенно отмирая в середине. Со временем в центре разросшейся грибницы образуется «лысина», и плодовые тела появляются только по краям. Одновременное отмирание грибницы в центре и ее нарастание по периферии происходит потому, что гриб постепенно «выедает» из почвы питательные вещества, как органические, так и неорганические. Особенно интенсивно гриб потребляет азотистые соединения. Об этом свидетельствует то, что трава внутри круга реже и ниже, а иногда даже слегка желтеет от недостатка азотного питания.

Грибные круги могут разрастаться до очень больших размеров: диаметром 70 и даже 200 м. За год грибница нарастает на 10–12 см. Нетрудно рассчитать, что «ведьмин круг» диаметром 70 м может достигать возраста 500 лет!

Грибы на службе человеку

Человек с древнейших времен использует некоторые свойства грибов. Применение дрожжей для приготовления вина из соков фруктов и ягод и пива из зерен злаков уходит корнями в доисторические времена. Остатки пивоварен и хлебопекарен, которые были построены 2000 и даже 6000 лет до н. э., находят при раскопках в Междуречье и Египте. В основе получения вина, пива и дрожжевого теста лежит способность дрожжей превращать сахара фруктового сока и ячменного солода в спирт и углекислый газ. Не надо думать, что дрожжи занимаются этими превращениями «из любви к искусству» – таким образом они получают энергию, необходимую им для жизни. Конечно, в те далекие времена еще ничего не было известно про дрожжи – микроскопические одноклеточные грибки. Впервые дрожжи увидел, описал и зарисовал уже знакомый нам Антони ван Левенгук, открывший человечеству мир микроорганизмов. Луи Пастер – основоположник микробиологии – был первым, кто выяснил, что между процессом брожения и дрожжами есть прямая связь.

Почкование дрожжей

С помощью дрожжей были сделаны несколько очень важных открытий, имеющих общебиологическое значение. Так, в 1897 году братья Бюхнеры случайно открыли ферменты, или энзимы, – вещества, ускоряющие и направляющие химические превращения внутри клеток. Они пытались приготовить экстракт из пивных дрожжей для медицинских целей и для этого отжимали сок из клеток дрожжей на механическом прессе. Добавив к бесклеточному соку в качестве консерванта сахар, они с удивлением обнаружили, что «законсервированный» сок начал бродить. Это означало, что внутри клеток дрожжей (сами клетки были уже разрушены) содержатся вещества, с помощью которых сахара превращаются в спирт и углекислый газ. Теперь мы знаем, что процесс брожения происходит под действием смеси энзимов, содержащихся в клетках дрожжей. Слово «энзим» происходит из греческого языка и означает «в дрожжах». Второе название этих веществ – ферменты – происходит от латинского слова «fermentum» – брожение. Однако ферменты–энзимы есть не только у дрожжей и осуществляют не только брожение, а почти все реакции внутри абсолютно всех организмов.

Ферменты – неотъемлемые компоненты живого. Именно с их помощью происходят удивительные превращения веществ внутри клеток: дыхание, превращение сахара в крахмал (и обратно) в организме растений, превращение гликогена в глюкозу (и обратно) в организме животных и грибов, разрушение целлюлозы и лигнина древесины плесневыми грибами и бактериями и многие другие. Вспомните, азотфиксирующие бактерии способны связывать атмосферный азот, превращая его в соли аммония, доступные растениям. Как удается этим бактериям сделать то, чего современная техника может достичь только при температуре +400°С и давлении 200 атмосфер?! Как могут гидрофильные бактерии «сжигать» водород, не взрываясь при освобождении огромного количества энергии?

Все эти реакции происходят в живой клетке только с помощью и под контролем ферментов. Каждый фермент можно сравнить со станком, нарезающим свою деталь. А «деталь» – это вещество, которое подвергается изменениям. Ферменты запускают определенные реакции, определяют направление, в котором будет проходить превращение какого–либо вещества, и оказывают влияние на скорость этих реакций, замедляя или ускоряя их. Ферменты, словно диспетчеры на высокотехнологичном промышленном предприятии, ведут постоянный контроль за процессами производства и разрушения разных веществ в живых организмах. Без этого контроля даже обычный процесс дыхания мог бы разрушить клетку. Нерегулируемый процесс быстрого окисления органических веществ можно видеть, когда мы разводим костер. Внутри клетки «сгорание» контролируется ферментами и называется уже не горением, а дыханием.

В природе дрожжи встречаются на опавших плодах, ягодах и листьях растений. Их легко увидеть весной, во время сокодвижения. Вам, наверное, приходилось находить поврежденные стволы берез, из которых вытекает сок. Если прийти туда через несколько дней, вы увидите, что место, откуда вытекал сок, превратилось в розоватую кашицу, живую массу дрожжевых грибков, которые поселились на богатом сахарами субстрате.

Грибы–врачи

Многие грибы, особенно микроскопические, образуют ценные вещества: витамины, органические кислоты (например, лимонную и глюконовую) и ферменты. Всем известны лекарственные вещества, называемые антибиотиками, – их тоже вырабатывают грибы.

Антибиотики – особые вещества, которые подавляют рост других организмов (например, бактерий) и применяются при лечении многих заболеваний человека.

Первый антибиотик – пенициллин – был открыт в 1928 году шотландцем Александром Флемингом. Грибы рода пеницилл (Penicillium, читается: пенициллиум) давно известны ученым, да и вы наверняка не один раз сталкивались с зеленоватым налетом, который появляется на залежавшихся продуктах, и не догадывались, что перед вами знаменитый пеницилл. Флеминг, естественно, также был знаком с этим плесневым грибком, но на его чудесные свойства наткнулся совершенно случайно, как это часто бывает в науке. В чистую культуру бактерий стафилококков, вызывающих гнойную инфекцию, случайно упала спора одного из видов пеницилла (Penicillium notatum), и произошло удивительное. Вокруг проросшей споры образовалось свободное пространство, где бактерии стафилококков были полностью уничтожены. Это случайное наблюдение натолкнуло Флеминга на мысль получить из плесени средство от нагноения, вызываемого стафилококками. Десять лет спустя в США удалось наладить массовое производство нового лекарственного препарата. Пенициллин эффективен и при лечении многих других заболеваний, включая пневмонию, скарлатину, дифтерит. (Кстати, не путайте названия самого гриба пеницилла и его продукта – вещества пенициллина!)

Следом за пенициллином были открыты многие другие антибиотики, и сейчас ведется интенсивный поиск всё новых и новых лекарственных веществ. Такое внимание к грибам не случайно. По характеру обмена веществ грибы занимают промежуточное положение между растениями и животными, поэтому мы вправе ожидать, что среди грибов удастся найти такие вещества, какие ни растения, ни животные образовывать не могут.

Вернемся к антибиотикам и подумаем, зачем могли возникнуть у грибов вещества, убивающие бактерий? Количество микроорганизмов, населяющих каждый комочек почвы, каждую капельку воды, настолько огромно, что его невозможно представить. Например, на 1 см² стопы человека обитает около 2 млн. бактерий. Чтобы отвоевать себе место для жизни, микроскопические грибы просто вынуждены применять «химическое оружие» против многочисленных конкурентов. И война эта ведется не только с бактериями, но и со своими же грибами. Оставьте кусочек корочки от сыра или хлеба в полиэтиленовом пакете (или как говорят микробиологи, произведите посев), и уже через несколько дней его украсят разноцветные островки плесени всех размеров и сортов. При этом каждая из них будет расти своей отдельной колонией. Все эти разные грибы питаются одним и тем же продуктом, т. е. конкурируют за пищевые ресурсы и за пространство для жизни. И всем им, чтобы выжить и оставить свое многочисленное потомство, заключенное в споры, необходимо сдерживать рост других колоний грибов. В этом им помогают антибиотики. Получается, чем сильнее «химическое оружие» организма, тем больше у него шансов на выживание. Так на протяжении миллионов лет и поныне, словно химики в • лаборатории, микроскопические грибы неустанно создают новые всё более и более эффективные антибиотики, помогающие им победить в борьбе с другими видами микроорганизмов, и вслед за ними так же упорно микробиологи ищут эти чудесные вещества, чтобы поставить их на службу человеку.

Большое экономическое значение имеют и другие грибы из рода Penicillium. Одна из таких плесеней – Penicillium roquefortii (читается: пенициллиум рокфорти) – впервые найдена в пещерах вблизи французской деревни Рокфор. Согласно легенде, крестьянский мальчик забыл свой завтрак – кусочек обычного свежего сыра – в одной из пещер, а вернувшись через несколько недель, нашел на его месте ароматный сыр с цветными разводами. Настоящий сыр «Рокфор» с тех пор изготавливается только в этом районе Франции. Другой вид этого рода – P. camembertii – придает специфические вкусовые качества сыру «Камамбер». В промышленности лимонную кислоту в больших количествах получают из колоний аспергилла (Aspergillus), выращенных в сильно кислой среде.

Разные виды пеницилла отличаются строением спороносных органов

Теперь давайте обратим внимание на шляпочные грибы. Полезные свойства некоторых из них уже получили широкое применение, действие других пока установлено только в экспериментах. Вот лишь некоторые примеры. Псилоцибин и псилоцин – вещества, продуцируемые грибами из рода Psilocybe (псилоцибе), врачи пытаются применить для лечения психических заболеваний. Препараты из чаги (стерильной, т. е. неспособной к размножению, формы трутовика скошенного) увеличивают сопротивляемость раку и используются для лечения язвенной болезни, гастритов и других желудочно–кишечных заболеваний. Фермент руссулин, вырабатываемый одним из видов сыроежек, используется при производстве сыра. Грибница шляпочного гриба коллибии (денежки) слизистой образует антибиотическое вещество муцидин, активно подавляющее рост микроскопических плесневых грибов. Сейчас во многих странах это вещество производится в виде препарата «муцидермин», который применяется при лечении грибковых заболеваний человека. Зимний гриб, или фраммулина бархатистая, или зимний опёнок (этот гриб в самом деле можно собирать из–под снега!) содержит антираковое и антивирусное вещество фраммулин, которое в опытах на животных значительно задерживало рост раковых опухолей.

Даже в самых «обыкновенных» шляпочных грибах исследователи находят ценные вещества. Из белого гриба выделили соединение, которое в экспериментах на животных также подавляло рост раковых опухолей. Другой популярный съедобный гриб – рыжик обыкновенный. Содержащееся в нем вещество – лектаровиолин – обладает антибиотическим действием, оно сдерживает размножение туберкулезной палочки.

Грибы играют огромную роль и в жизни современного человека, и в природе. В этой книге мы лишь приоткрыли дверцу в сложный и удивительный мир грибов. Теперь, прежде чем сковырнуть ногой подвернувшийся мухомор, вспомните о том, что этим вы навредите не только мухомору, но и деревьям, растущим по соседству, и животным, для которых этот гриб является пищей, лекарством, а иногда и местом жительства.

Знаете ли вы что...

■ В кишечнике плодовой мушки дрозофилы постоянно находятся дрожжи, главным образом те виды, которые обитают на поверхности плодов и ягод, которыми мушка питается. Откладывая яйца на мякоть плодов, дрозофила одновременно вводит туда и дрожжи. Находясь в благоприятной среде, дрожжи активно размножаются и образуют значительную биомассу, которой питаются вылупляющиеся из яиц личинки. Взрослые мушки, перелетая на новые фрукты, переносят и распространяют дрожжи.

■ Среди дрожжей де Бари, выделенных из морской воды, рассолов, из солонины, есть виды, которые хотя и медленно, но могут расти в почти насыщенных растворах поваренной соли.

■ Плодовое тело гриба растет около 10 суток. Не следует собирать маленькие грибы. Сбор четырехдневных грибов дает за сезон урожай 60 кг с гектара, а сбор семидневных – 100 кг.

■ Паразитический гриб фитофтора поражает вегетативные органы и клубни картофеля. В середине XIX века эпидемия фитофтороза, или картофельной болезни, стала причиной страшного голода, поразившего Европу. В Ирландии, где основным продуктом питания для местного населения был картофель, от голода погибло 2 млн. человек.

■ Ферменты (энзимы) ряда грибов применяются для различных целей: пектиназы – для осветления фруктовых соков; целлюлазы – для разрушения остатков бумажных отходов и переработки древесины; протеазы (от слова «протеин» – белок) – для обработки туш животных в мясоперерабатывающей промышленности; амилазы – для разрушения крахмала с получением глюкозы и других сахаров. Во Вьетнаме при помощи ферментов некоторых плесневых грибов изготавливают соевые соусы.

Гифы фитофторы, высовывающиеся из устьиц листьев картофеля

■ Грибы из рода фузариум продуцируют ростовое вещество – гиббереллин. Обработка растений гиббереллинами повышает их продуктивность: увеличивает завязывание плодов, ускоряет зацветание декоративных растений и рост газонной травы.

■ Нектар цветов представляет собой раствор сахарозы, глюкозы и фруктозы с витаминами. Это – идеальная среда для развития дрожжевых грибков. С цветка на цветок они переносятся с помощью насекомых–опылителей, например пчел.

■ Очень опасна вредоносная деятельность грибов в книгохранилищах и музеях. Грибы разрушают книги, используя для питания клей, ткани, бумагу, кожу, краски, нитки, т. е. вещества, составляющие книгу. Они способны в течение трех месяцев разрушить от 10 до 60% волокон бумаги. Грибы могут снижать прочность бумаги до 50%. Все это может привести к разрушению очень ценных книг. Известно более 200 видов таких «любителей чтения».

■ Березовая губка, или трутовик березовый, – однолетний трутовый гриб, растущий только на мертвых березах. Его плодовые тела белого цвета, мягкие, с совершенно гладкой поверхностью, за что в народе этот гриб иногда называют «беличьим мыльцем». Березовый трутовик можно назвать грибом художников: из него раньше изготавливали рисовальный уголь.

■ Свое название трутовый гриб печеночница получил не только за кроваво–красный цвет, но и за мясной вкус. Англичане называют печеночницу «грибным бифштексом». Жареный, гриб и вправду напоминает бифштекс.

Растет печеночница на пнях и на живых стволах дуба и каштана. В Подмосковье встречается крайне редко.

■ Почвенный грибок гистоплазма капсулятум (Histoplasma capsulatum) вызывает смертельно опасную инфекцию легких человека – гистоплазмоз. Опасность представляют мельчайшие споры гриба, которые могут попасть в легкие вместе с пылью. Гистоплазма встречается в районах с влажным тропическим климатом на богатой органикой почве. В огромных количествах гриб встречается в гнездах и норах птиц и в пещерах, которые служат убежищем летучим мышам. Пребывание в пещерах, где обитают летучие мыши, особенно опасно, потому что летучие мыши тоже подвержены заболеванию гистоплазмозом и их поселения являются рассадником инфекции. Воздух пещер насыщен взвешенными в воздухе спорами, поэтому находиться там без респираторов очень опасно. В прежние времена в Центральной и Южной Америке жертвами «пещерной болезни» становились заготовители гуано летучих мышей.