Грибы — царство эукариотических организмов, сочетающих признаки растений и животных. Грибы изучает наука микология (от др.-греч. mykes [ми́кес] — «гриб» и logos [ло́гос] — «наука, учение»).
Строение грибов.
Грибы разнообразны по строению, среди них есть микроскопические формы, тела которых представлены одной или несколькими клетками, и более крупные организмы. В обиходе грибами обычно называют плодовые тела некоторых представителей царства грибов (шляпочных грибов).
Вегетативное тело гриба состоит из длинных тонких нитей — гиф (от др.-греч. hyphe [гифэ] — «ткань, паутина»). Гифы обладают верхушечным ростом и могут ветвиться, образуя густую переплетённую сеть — мицелий (от др.-греч. mykes [ми́кес] — «гриб»), или грибницу.
Мицелий у грибов бывает двух видов.
- Неклеточный (несептированный) мицелий лишён межклеточных перегородок и образован одной многоядерной гигантской клеткой. Характерен для двух классов грибов — Зигомицеты и Хитридиомицеты.
- Клеточный (септированный) мицелий имеет межклеточные перегородки (септы); клетки в нём одно-, двух- или многоядерные. В клеточных перегородках могут оставаться отверстия, через которые цитоплазма, органоиды и даже ядра свободно перетекают из клетки в клетку. Такой тип мицелия характерен для классов Аскомицеты и Базидиомицеты, причём у большинства видов он дикариотический — то есть состоит из двухядерных клеток.
Гифы мицелия выполняют следующие функции:
- поглощение воды и питательных веществ;
- образование плодовых тел;
- образование покоящейся стадии (склероция);
- запасание питательных веществ;
- образование гаусторий (у паразитических грибов — выросты мицелия, проникающие в клетки хозяина), ловчих петель (у хищных грибов) и др.
Он погружён в субстрат (почву, древесину, ткани живого организма) или располагается на его поверхности и служит для поглощения воды и питательных веществ. Скорость роста мицелия зависит от условий среды и может достигать нескольких сантиметров в сутки.
Плодовое тело — это специализированная структура, служащая для размножения и образующаяся из переплетённых гиф мицелия. Функция плодового тела — образование и рассеяние спор. Не все виды грибов способны образовывать плодовые тела. Грибы, образующие плодовые тела, относят к группе (подцарству) высших грибов. У некоторых групп, например у большинства шляпочных грибов, мицелий многолетний, у других — однолетний. Так как гифы растут верхушками, грибница растёт центробежно. Самая старая её часть в центре постепенно отмирает, и мицелий образует кольцо. Кроме того, некоторые виды грибов выделяют вещества, препятствующие росту растений, и на травянистом покрове вокруг них образуются проплешины.
Питание грибов
Все грибы — гетеротрофные организмы, то есть нуждаются в готовых органических веществах.
По используемым источникам органических веществ грибы можно разделить на четыре группы.
1. Сапротрофные грибы питаются мёртвой органикой, разлагая остатки животных и растений. Это делает их важнейшей экологической группой редуцентов — разрушителей органических веществ, превращающих их в неорганическую форму (минеральные соли и воду), доступную продуцентам (растениям).
Грибов-сапротрофов много в почве, особенно в лесной подстилке. К этой же группе относятся культивируемые на органических субстратах вёшенки и шампиньоны, а также дрожжи и плесневые грибы.
2. Паразитические грибы проникают внутрь организмов животных и растений и питаются за их счёт. Иногда гифы таких грибов способны врастать внутрь клеток организма-хозяина и всасывать питательные вещества.
3. Хищные грибы активно ловят добычу (простейших и мелких беспозвоночных) с помощью видоизменённых гиф, образуя присоски и ловчие петли.
4. Симбиотические грибы вступают в симбиоз с различными автотрофными организмами (низшими и высшими растениями), получая от них органические вещества, а взамен поставляя им минеральное питание. Так как площадь всасывания у гиф грибов значительно больше, чем площадь зоны всасывания корней, растение получает гораздо больше минеральных веществ, что позволяет ему активнее расти. Растение, в свою очередь, отдаёт организму гриба часть углеводов — продуктов фотосинтеза.
Многие шляпочные грибы вступают в симбиотическую связь с древесными растениями. Из известных съедобных грибов к симбионтам относятся белый гриб (боровик), моховик, подберёзовик, подосиновик, лисичка и многие другие. Ядовитые грибы-симбионты — мухоморы, в том числе красный мухомор и бледная поганка.
Без растения-хозяина такие грибы существовать не могут. Жизненные процессы этих грибов связаны с конкретными растительными сообществами, поэтому симбионтные виды грибов могут развиваться только в лесах, рядом с деревьями определённых видов.
Например, белый гриб связан с сосной, елью, берёзой или дубом; он не растёт в осиновых и ольховых лесах. Рыжик и маслёнок способны расти только среди хвойных деревьев. У других видов грибов, например у красного мухомора, грибница может сожительствовать как с хвойными деревьями, так и со многими лиственными породами. Поэтому красный мухомор часто встречается в лесах разного типа.
Лишайники — ещё один пример симбиоза грибов с автотрофными организмами — цианобактериями или одноклеточными зелёными водорослями.
Молекулы органических веществ, составляющих живые организмы и их остатки, не могут пройти через клеточную стенку внутрь грибных клеток, поэтому гифы выделяют пищеварительные ферменты в субстрат, в котором развивается мицелий гриба. Эти ферменты расщепляют органические вещества до низкомолекулярных соединений, которые гриб может поглощать своей поверхностью. Такой тип питания называют осмотрофным (от др.-греч. osmos [о́смос] — «толчок, давление» и trophe [тро́фэ] — «пища»).
Таким образом, грибам свойственно наружное пищеварение.
Размножение грибов
Для большинства грибов характерно бесполое и половое размножение.
Бесполое размножение у разных видов может осуществляться разными способами:
- многоклеточными или одноклеточными частями мицелия (вегетативное размножение, присущее многим видам);
- почкованием (характерно для дрожжей);
- спорами (собственно бесполое размножение, присущее большинству видов).
В настоящее время описано около 100 тысяч видов грибов, но по оценкам некоторых учёных их разнообразие может оказаться гораздо более высоким — до 1,5 миллионов видов.
Грибы или их споры можно встретить везде: в почве, воде, воздухе, на поверхности и внутри живых организмов, в их выделениях и остатках.
Дрожжи
Дрожжи — это микроскопические одноклеточные грибы, размножающиеся бесполым путём — почкованием. Половой процесс у дрожжей представляет собой слияние двух клеток.
Микроскопические дрожжеподобные грибки обнаруживаются в любом нестерильном питательном субстрате, содержащем сахара, в том числе в продуктах питания. Это большая группа грибов-сапротрофов насчитывает около 1,5 тысяч видов.
Дрожжи питаются главным образом углеводами и способны жить как в аэробных, так и в анаэробных условиях. В среде, содержащей кислород, дрожжи поглощают сахара и превращают их в воду и углекислый газ, а в бескислородных условиях окисляют до этилового спирта и углекислого газа. Эту особенность обмена веществ дрожжей широко используют в изготовлении напитков (кваса, вина, пива) и хлебопечении. Приготовление дрожжевого хлеба — древнейшая технология, при которой в тесте, содержащем дрожжевые грибки, образуются пузырьки углекислого газа. Эти пузырьки увеличивают тесто в объёме, а после выпечки придают хлебобулочным изделиям пористость и мягкость.
Плесневые грибы
Плесень — пушистый налёт белого, жёлтого, серого, зелёного или чёрного цвета — образуют разные виды плесневых грибов. Плесень хорошо развивается в тёплых и влажных местообитаниях, где есть доступные органические вещества — на почве, поверхности спелых плодов, листовом опаде, навозе, в жилище человека, например на стенах ванной комнаты, книгах, обоях, продуктах.
Му́кор (белая плесень, головчатая плесень) выглядит как белый пушистый налёт, на котором через некоторое появляются и множатся чёрные точки. Мицелий мукора бесцветный, он не разделён перегородками и представляет собой одну гигантскую многоядерную разветвлённую клетку. На приподнимающихся воздушных гифах развиваются органы бесполого размножения — спорангии. По мере созревания спор они чернеют и лопаются. Мельчайшие споры разлетаются и разносятся потоками воздуха. Если спора мукора попадёт на питательную среду, она прорастает и образует новый мицелий.
Плесень, которая меняет цвет от белого к зелёному, серому, голубоватому и даже жёлто-коричневому, образуют грибы из родов Пеници́лл и Асперги́лл. Мицелий этих плесеней разветвлён и разделён перегородками на отдельные клетки, а споры образуются не внутри спорангиев, а открыто, на веточках мицелия, называемых конидиеносцами (от др.-греч. konia [ко́ниа] — «пыль», здесь: «спора»). Конидиеносцы пеницилла и аспергилла похожи на кисточки, откуда появились и названия этих грибов (от лат. penicillus [пеници́ллюс] — «кисточка» и aspergillus [асперги́ллюс] — «кисть, кропило для святой воды»).
При бесполом размножении споры созревают в головчатом спорангии. После его созревания оболочка разрушается и освобождает множество спор.
В половом размножении участвуют две ветви одного или разных мицелиев. Мицелии сближаются и сливаются, в месте слияния образуются перегородки, затем — диплоидная зигота. Зигота окружается плотными оболочками, из неё формируется зигоспора. В тёплых и влажных условиях зигоспора прорастает, этому процессу предшествует мейотическое деление её ядра. Таким образом, в жизненном цикле мукора преобладает гаплоидная стадия.
Шляпочные и другие грибы, образующие плодовые тела
Наиболее известны шляпочные грибы, обычные в лесных и луговых экосистемах. Они образуют плодовые тела, состоящие из шляпки и ножки.
По строению нижней части шляпки, несущей спороносный слой, шляпочные грибы делят на пластинчатые и трубчатые. У пластинчатых грибов снизу на шляпке видны радиально расходящиеся вертикальные пластинки, а у трубчатых — слой тесно расположенных тонких трубочек. На пластинках и внутри трубочек образуются многочисленные споры.
Плодовые тела некоторых грибов человек употребляет в пищу. Известно около 300 видов съедобных грибов. Наиболее популярны разводимые в культуре шампиньон двуспоровый и вёшенка устричная, а также дикорастущие — белый гриб, подберёзовик, груздь, лисичка, несколько видов маслят, опят, сыроежек.
Многие шляпочные грибы (боровики, подберёзовики, маслята, мухоморы и другие) способны жить только в симбиозе с определёнными видами растений, образуя микоризу (грибокорень).
Двуядерный мицелий формирует плодовые тела, известные как шляпочные грибы. На нижней стороне шляпки находится спорообразующий слой (гименофор), на котором образуются особые структуры — базидии (от др.-греч. basidion [базидион]— «основа, фундамент»).
Для увеличения поверхности гименофора нижняя часть шляпки видоизменяется: у пластинчатых грибов гименофор имеет форму радиально расходящихся пластинок, а у трубчатых — вид трубок, плотно прилегающих друг к другу.
У молодых базидий происходит слияние гаплоидных ядер, и образуется диплоидное ядро, которое вскоре делится путём мейоза. В результате образуется четыре ядра, которые мигрируют к концевым выростам базидии и дают начало четырём гаплоидным базидиоспорам. При созревании базидиоспор давление внутри базидии повышается, и базидиоспоры «отстреливаются» и распространяются с помощью воздушных потоков.
Из спор полового размножения вырастает гаплоидный мицелий, который вступает в половой процесс. При слиянии двух вегетативных клеток гаплоидных мицелиев, вырастающих из базидиоспор, образуется двуядерный (дикариотичный) мицелий который может существовать годами и десятилетиями. У гомоталличных видов могут сливаться гифы одного и того же мицелия. У гетероталличных, к которым относится большинство базидиальных грибов, сливаются клетки гиф, берущих начало от спор противоположных половых знаков – «+» и «-». При этом происходит слияние цитоплазмы, а ядра объединяются в пары – дикарионы, которые затем синхронно делятся.
У некоторых грибов образуется велюм (от лат. velum [велюм] — «покрывало») — тонкая оболочка, защищающая в молодом возрасте плодовое тело гриба:
- общее покрывало: закрывающее плодовое тело целиком;
- частное покрывало: закрывает нижнюю поверхность шляпки с гименофором.
Существуют грибы, образующие плодовые тела, но не являющиеся шляпочными, то есть их плодовые тела не имеют шляпконожечного строения. Таковы, например, дождевики, у которых споры созревают внутри округлых плодовых тел, или сморчки со спороносным слоем, расположенным сверху, в морщинках и ячейках верхней части плодового тела.
Многие грибы несъедобны, а некоторые ядовиты для человека. Употребление их в пищу способно вызвать отравление и даже привести к смерти. Смертельно ядовиты мухоморы (красный, пантерный, бедная поганка), серьёзное отравление могут вызвать ложные опята (серно-жёлтый, кирпично-красный), свинушка тонкая, строчок, сатанинский гриб, многие виды говорушек и рядовок. Некоторые грибы не ядовиты, но обладают горьким или неприятным вкусом — ложный белый гриб, валуй, скрипица, красная сыроежка, многие млечники.
Чтобы не допустить отравления дикорастущими грибами, нужно соблюдать правила их сбора: брать только хорошо известные виды, не собирать старые и червивые грибы, не пробовать сырые грибы на вкус, не собирать грибы вблизи дорог, заводов, в черте городов, так как плодовые тела накапливают токсичные вещества, в частности, соли тяжёлых металлов.
Грибы — паразиты растений и животных
Грибы-паразиты поселяются в телах живых организмов и причиняют им вред.
Головнёвые и спорыньёвые грибы поражают соцветия злаков — пщеницы, ржи, ячменя, кукурузы. Колоски, заражённые головнёй, выглядят как обугленные, отсюда и название гриба. Если завязь заражена спорыньёй, из неё вместо семени формируется ядовитый чёрный рожок — склероций, состоящий из плотно сплетённых гиф гриба и остатков растительных тканей.
Мучнисторосяные и ржавчинные грибы поражают все органы растения, вызывая заболевания, называемые мучнистой росой и ржавчиной. На поверхности заражённых органов развивается беловатый (мучнистый) или ржавый налёт — мицелий гриба. Такие грибы — опасные паразиты многих культурных растений: пшеницы, ржи, смородины, крыжовника, огурцов, кабачков, винограда и других.
Грибы из рода Монилия повреждают яблони, груши и косточковые культуры — сливу, вишню, абрикос, персик, алычу. Мицелий гриба развивается в тканях растения, вызывая увядание и засыхание молодых листьев и соцветий, загнивание плодов.
Большинство видов грибов-трутовиков — паразиты древесных растений. Некоторые виды опят, в частности опёнок осенний, тоже могут поселяться на живых деревьях, а не только на мёртвой древесине (пнях и упавших стволах).
Микроскопические паразитические грибы — причина заболеваний домашних животных и человека. Такие заболевания называют микозами. Широко распространены микозы ногтей, а также микроспория (стригущий лишай), при которой повреждаются кожа, волосы, ногти. Микозы передаются бытовым путём, при использовании общих полотенец, одежды, обуви. Для предупреждения распространения микозов необходимо соблюдать правила личной гигиены.
Систематика грибов
Систематика грибов, то есть естественная классификация, основанная на эволюционном родстве видов, в настоящее время находится в процессе становления. Приведённые выше названия групп грибов — бытовые и не отражают систематического положения видов. Так, дрожжи, пеницилл и сморчки микологи выделяют в один отдел, а трутовики, шляпочные грибы и многие паразиты растений, не образующие плодовых тел, — в другой.
За основу научной классификации грибов были взяты строение мицелия и способы размножения. Выделяют несколько отделов в рамках царства грибов; наиболее многочисленные — Сумчатые, или Аскомицеты (дрожжи, пеницилл, сморчки, строчки, спорынья), Базидиомицеты (шляпочные грибы, головнёвые и ржавчинные грибы) и Зигомицеты (мукор). К несовершенным грибам (дейтеромицетам) относят виды, размножающиеся только бесполым путём.
Значение грибов в природе и жизни человека
В природе
- Основные редуценты при разложении древесины.
- Пища для многих видов животных — начальные звенья детритных пищевых цепей.
- Симбионты растений.
- Паразитические виды грибов регулируют численность видов-хозяев.
Для человека
- Плодовые тела съедобных грибов — самостоятельный пищевой продукт с высокой питательной ценностью.
- Использование дрожжей в кормовой и пищевой промышленности — корм для животных, хлебопечение, пивоварение.
- Химическое сырьё для получения лимонной кислоты и ферментов (специальные линии дрожжей).
- Получение антибиотиков — например, пенициллина.
- Порча пищевых продуктов плесневыми грибами.
- Гниение материалов, прежде всего древесины, вызываемое трутовыми и плесневыми грибами. Повреждение промышленных изделий и материалов, произведений искусства (грибы используют в качестве субстрата бумагу, меховые и кожаные изделия, ткани, нефтепродукты, лаки, краски и т. д.)
- Заболевания растений, вред сельскому хозяйству (спорынья, головня, ржавчина).
- Заболевания человека и животных (микозы, аллергии).
- Отравления ядовитыми грибами.
· Грибы — царство организмов, отличающихся высоким разнообразием видов и экологических групп: среди них есть сапротрофы, паразиты, симбионты и хищники.
· Грибы играют важнейшую роль в общем круговороте веществ в природе.
· Съедобные грибы человек употребляет в пищу, плесневые грибы и дрожжи использует для производства лекарственных препаратов, кормов для животных и продуктов питания. Некоторые грибы наносят человеку вред, вызывая порчу продуктов, разрушая изделия из древесины, бумаги, кожи, являясь причиной заболеваний растений, животных и человека.
Грибы — царство организмов, отличающихся высоким разнообразием видов и экологических групп: среди них есть сапротрофы, паразиты, симбионты и хищники.
Грибы играют важнейшую роль в общем круговороте веществ в природе.
Съедобные грибы человек употребляет в пищу, плесневые грибы и дрожжи использует для производства лекарственных препаратов, кормов для животных и продуктов питания. Некоторые грибы наносят человеку вред, вызывая порчу продуктов, разрушая изделия из древесины, бумаги, кожи, являясь причиной заболеваний растений, животных и человека.