Текст книги "Я познаю мир. Ботаника"

Автор книги: Юлия Касаткина

сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 15 страниц)

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.