Глобальный экологический сдвиг и утрата видового разнообразия
Исследования, проведённые в Европе, говорят о пугающих масштабах потерь видового разнообразия в лесных массивах, наиболее очевидных по микоризообразующим грибам. Многие микологи опасаются, что уже в ближайшее время вымирание может коснуться не только отдельных видов, но и родов грибов. В силу того, что микоризные виды сокращаются как по количеству плодовых тел, так и в плане видового разнообразия, поначалу растут популяции сапрофитных и паразитических грибов как прямой результат повышения объёмов доступной валежной древесины. Однако, по мере того, как лесные участки выжигаются и вновь засаживаются, естественный лес с его мозаичным характером заменяется на монокультурные ландшафты, и поскольку вновь посаженные деревья почти одинаковы по возрасту, прерывается естественный круговорот биомассы - лесная подстилка почти не пополняется валежником. Эта новая “экосистема” не способна поддерживать жизненный цикл множества грибов, насекомых, мелких млекопитающих, птиц, мхов и растений, столь характерных для старых лесов. В погоне за коммерческой выгодой естественная экология была вытеснена скудными с точки зрения биологического разнообразия лесопосадками.
По мере утраты экологических ниш снижается и биоразнообразие. На каком-то пока неизвестном этапе разнообразие упадёт ниже критической массы, необходимой для поддержания здоровья лесных массивов. После гибели лес на этом месте может не восстановиться никогда без прямого и решительного действия - высадки разновозрастных деревьев разных пород с разной формой кроны и разного подлеска. Даже при таких экстраординарных мерах сложность видового разнообразия вновь высаженного леса не сможет сравниться с естественным лесом, который развивался на протяжении тысячелетий. На сегодняшний день мало что известно о необходимой лесу почвенной микрофлоре - дрожжах, бактериях, микроскопических грибах, от которых зависят древние леса. По мере сокращения численности видов исчезают целые сообщества организмов, а новые связи возникают в весьма ограниченном количестве. Если эта тенденция сохранится, то я считаю, что будущее новых лесов, да и всей планеты, окажется под угрозой.
Помимо воздействия лесозаготовок, здоровье биологически разнообразных лесов находится под возрастающей угрозой из-за кислотных дождей и других переносимых по воздуху токсинов. В конечном итоге, страдают популяции всех грибов – сапрофитных и микоризных, поскольку масса мёртвой древесины сокращается быстрее, чем восполняется. Жители Северной Америки уже испытали на себе последствия утраты среды обитания в европейских лесах. Импорт дикорастущих грибов из Мексики, США и Канады в Европу резко возрос за последние двадцать лет. Такое увеличение спроса связано не только с растущей популярностью употребления в пищу лесных грибов. Это прямое отражение снижения доступности лесных грибов в регионах мира, пострадавших от экологического шока. Лесные массивы Северной Америки всего на несколько десятилетий отстают в этом плане от лесов Европы и Азии.
С потерей среды обитания микоризных деликатесных грибов рыночный спрос на съедобные грибы должен сместиться в сторону тех, которые можно вырастить в искусственной среде. Таким образом, нагрузка на этот пока еще не возобновляемый ресурс будет смягчена. Я считаю, что разумное использование сапрофитных грибов домовладельцами и лесниками вполне может предотвратить широкое распространение патогенных грибов. Выбор и контроль типов сапрофитных грибов, занимающих имеющиеся экологические ниши, может принести пользу как леснику, так и лесным угодьям.
Природные катастрофы как поставщик субстрата
Многие сапрофитные грибы пользуются последствиями катастрофических событий в лесах. Когда ураганные ветры бушуют в лесных массивах, образуются огромные массы мёртвого валежника. Особенно подвержены падению старые деревья. Как только верхний ярус крон исчезает, внезапно появившийся солнечный свет запускает рост более молодого, более низкого полога деревьев. Длительное выживание молодых деревьев зависит от быстрой переработки питательных веществ сапрофитными грибами при разложении валежника.
Каждый раз, когда происходят катастрофы — ураганы, торнадо, извержения вулканов, наводнения и даже землетрясения — образовавшийся сухостой превращается в источник недорогих материалов для субстрата. В каком-то смысле затраты на производство грибов могут быть покрыты стихийными бедствиями. К сожалению, на сегодняшний день лишь немногие люди и сообщества используют катастрофы как благоприятное обстоятельство для выращивания грибов. Однако, как только будет чётко понятна экономическая ценность переработки деликатесных и лекарственных грибов, а также с ростом популярности выращивания на приусадебных участках, катастрофические явления можно будет рассматривать как положительный фактор, по крайней мере, с точки зрения предоставления новых экономических возможностей и положительных экологических последствий для находчивых микологов.
Грибы и токсичные отходы
В регионах с развитой промышленностью почвы нередко содержат самые разные загрязнения, в частности - нефтяные фракции, полихлорированные бифенолы, тяжёлые металлы, пестициды и даже радиоактивные вещества. Грибы, выращенные в загрязнённой среде, могут поглощать токсины, особенно тяжёлые металлы, непосредственно в свои ткани (Bressa, 1988; Stijve 1974, 1976, 1992). Следовательно, грибы, выращенные в таких условиях, употреблять в пищу не следует. Недавно человек, посетивший Тернополь (город примерно в 100 километрах от Чернобыля, места крупнейшей радиационной катастрофы на планете), вернулся в Соединённые Штаты с банкой маринованных грибов. Грибы эти были достаточно радиоактивны, чтобы на них сработали счётчики Гейгера во время обработки багажа. Таможенники оперативно конфисковали эти грибы. Однако, к сожалению, большинство токсинов, накапливаемых грибами в загрязнённой среде, обнаружить не так легко. Зато целый ряд грибов можно использовать для детоксикации загрязнённой среды благодаря процессу, который называется “биоремедиация”. Наиболее широко используются грибы белой гнили древесины (особенно Phanerochaete chrysosporium, трутовик с распростёртыми плодовыми телами, напоминающими лишайник) и грибы бурой гнили (виды рода Gloeophyllum, трутовики, живущие преимущественно на хвойных деревьях).
Большинство вызывающих гниль грибов вырабатывают ферменты лигнинпероксидазу и целлюлазу, обладающие необычайно мощными расщепляющими свойствами. Эти внеклеточные ферменты эволюционировали, чтобы расщеплять растительные волокна, и в первую очередь - лигнин-целлюлозу, структурный компонент древесных растений, на более простые вещества. По счастливой случайности те же ферменты также снижают количество плохо расщепляемых углеводородов и других промышленных токсинов. Учитывая количество промышленных загрязнителей углеводородной природы, грибы способны стать отличной биологической основой для очистных сооружений, и к ним с растущим интересом относятся как учёные, так и государственные учреждения. Грибы применяются и в перспективе будут применяться для дезактивации ПХБ (полихлоральбифенолов), ПХФ (пентахлорфенола), нефти и остатков пестицидов/гербицидов. Их даже исследуют на предмет снижения вреда от радиоактивных отходов благодаря их способности селективно накапливать тяжёлые металлы. Подана далеко идущая патентная заявка на использование мицелиальных матов для разложения токсичных отходов, особенно на углеводородной основе, включая большинство нефтепродуктов, пестицидов, ПХБ и ПЗФ, а также для устранения патогенных микроорганизмов в сточных водах, попадающих в уязвимые водоёмы. Этот революционный патент также описывает методы эффективного уничтожения суррогатов нервно-паралитических газов, включая зарин и VX, а также компонентов химического и биологического оружия путём тренировки грибного мицелия (Venter, A. J., 1999; Word et al. 1997; Thomas et al. 1998). Биоремедиация свалок токсичных отходов является наиболее привлекательным способом их рекультивации, поскольку позволяет очистить окружающую среду на месте. Загрязнённую почву не нужно куда-либо вывозить, что исключает лишние затраты на обработку, транспортировку и хранение опасных отходов. Поскольку грибы обладают способностью расщеплять сложные углеводороды до более простых соединений, эти соединения впоследствии утилизируются микрофлорой и перестают представлять из себя угрозу для окружающей среды. Более того, эти бывшие загрязнители фактически становятся удобрениями, улучшающими состав почв, а не отравляющими их. Для решения проблемы токсичных отходов созданы десятки биоремедиационных компаний, большинство из которых используют в своей работе низшие грибы. Однако, и высшие грибы не следует лишать права выступать в качестве биоремедиационных агентов только на том основании, что они образуют плодовые тела. Более того, эта группа может дать ответы на многие проблемы токсичных отходов. Самые эффективные редуценты, описанные в этой книге - это грибы родов Ganoderma и Pleurotus, обладающие крайне эффективной ферментативной системой. Грибы, выросшие на токсичных отходах, лучше не употреблять в пищу, поскольку их плодовые тела могут содержать повышенное количество тяжёлых металлов. Однако, в одном из экспериментов по расщеплению углеводородов на насыщенной нефтепродуктами площадке недалеко от Беллингема, штат Вашингтон, мицелий вешенки в значительной степени расщепил нефтепродукты, а выращенные им плодовые тела, как показали лабораторные исследования, не содержали нефтяных остатков. (Stamets, 1999)
Грибной мицелий и микофильтрация
Мицелий представляет собой ткань из взаимосвязанных, переплетающихся клеточных нитей. Размер одной колонии может варьироваться от 10-копеечной монеты до многих акров площади. В одном кубическом сантиметре почвы может содержаться до ста метров мицелиальных нитей. Этот организм может быть физически разделён на несколько частей, и при этом части будут вести себя как единое целое.
Ажурная решётчатая структура грибного мицелия, часто называемая мицелиальной сетью, по конструкции представляет собой идеальную фильтрационную мембрану. Каждая колония образована из длинных и сложных цепочек клеток, которые неоднократно разветвляются и распространяются к географически заданным границам. Грибной мицелий, будучи ненасытным пожирателем углерода и азота, выделяет внеклеточные ферменты, расщепляющие органические комплексы. Вновь высвобожденные питательные вещества затем избирательно всасываются в мицелиальную сеть непосредственно через клеточные стенки.
В сезон дождей вода переносит через эту фильтрационную сеть питательные частицы, в том числе бактерий, которые нередко становятся источником питательных веществ для грибного мицелия. Вода, прошедшая через сеть, очищается не только от богатых углеродом и азотом соединений, но также от бактерий, в некоторых случаях от нематод и множества других микроорганизмов. Было обнаружено, что прожорливые вешенки способны паразитировать на нематодах (Thorn and Barron, 1984; Hibbett and Thorn, 1994). Их внеклеточные ферменты действуют как анестетик и парализуют нематод, позволяя тем самым мицелию прорасти в их обездвиженные тела.
В настоящее время автор изучает использование мицелия в качестве микофильтра для удаления биологических загрязнений из поверхностных вод, проходящих непосредственно в чувствительные водоёмы. Инокулированные грибным мицелием опилки, помещённые в дренажные бассейны ниже по течению от животноводческих ферм, действуют как сито, улавливая фекальные бактерии и смягчая воздействие сточных вод, богатых азотом, на водные экосистемы. Эта концепция включена в интегрированную модель фермерского хозяйства и более подробно рассматривается в Главе 5: Пермакультура с микологическим уклоном.