Грибы и Лишайники. Часть 1

На этой странице вы узнаете

• Кто носит титул самого большого организма на планете?
• Как грибы проверяют совместимость без натальной карты?
• Как грибы ломают законы математики?

Прогуливаясь по лесу, можно заметить скопления грибов, которые по сравнению с рядом стоящими деревьями кажутся крохотными и невзрачными. Но на самом деле грибы, которые мы видим, — это лишь небольшая часть огромного организма, который может занимать площадь в сотни гектаров и быть старше, чем большинство деревьев в лесу! А какие еще тайны скрывают непримечательные на первый взгляд грибы и лишайники, мы узнаем в этой статье. 

Положение грибов в системе органического мира

Долгое время грибы относили к царству Растения, так как они, как и растения, неподвижны и способны к неограниченному росту. Но позже выяснилось, что грибы не так просты, как кажутся, и у них также есть признаки животных, что усложнило ботаникам и зоологам принятие решения, кто же из них все же будет заниматься изучением грибов. Подробнее о том, как происходит распределение живых организмов по группам, можно прочитать в статье «Основы систематики живого мира».

Но в итоге проблема решилась: грибы были вынесены в отдельное царство, так как они действительно обладают уникальными свойствами.

Грибы – царство, объединяющее эукариотические организмы, которые обладают признаками и растений, и животных. 

На данный момент известно около 150 тысяч видов грибов, но по предположениям ученых-микологов это лишь капля в море, и людям еще предстоит изучить в 10 раз больше видов. Так что сейчас существует отдельная наука, которая занимается изучением и классификацией грибов.

Микология — наука о грибах.

Микология занимается не только изучением всего многообразия грибов, но и их возможного применения человеком, о чем мы еще поговорим ниже.

Давайте перейдем к более детальному изучению грибов, а начнем мы с общей характеристики этого царства. 

Общая характеристика царства Грибы

Грибы — очень разнообразные организмы, но тем не менее у них есть общие черты, которые и позволяют относить грибы к отдельному царству.

1. Грибы — гетеротрофы. 

Как и животные, грибы не способны самостоятельно образовывать органические соединения, так что для питания они вынуждены использовать готовые питательные вещества. По типу питания грибы бывают:

• сапрофитами,
• паразитами,
• симбионтами. 

Сапрофиты — организмы, питающиеся мертвыми остатками живых организмов. 

2.  Для грибов характерен голофитный тип питания.

Голофитный тип питания — способ питания, при котором организм поглощает растворимые вещества путем всасывания.

Но в отличие от растений грибам путем всасывания нужно получать не только минеральные вещества, но и органические. Как же грибы их добывают из почвы? Дело в том, что многие грибы выделяют во внешнюю среду ферменты, расщепляющие сложные молекулы на мелкие органические соединения, которые в итоге всасываются и используются грибами.

3. Тело гриба представлено мицелием.

Мицелий (грибница) – тело гриба, представляющее из себя сплетение гиф. 

Гифы – это нити, из которых «соткано» тело гриба. Такие нити могут состоять из одной или нескольких клеток.

По строению мицелия выделяют: 

• высшие грибы,
• низшие грибы.

Чем различаются высшие и низшие грибы? 

Высшие грибы имеют септированный многоклеточный мицелий, а низшие – несептированный многоядерный или одноклеточный. Слово «септированный» происходит от термина «септа». 

Септа — это перегородка, разделяющая гифу гриба на клетки.

Если гриб имеет несептированный мицелий, то даже при огромном количестве ядер весь организм гриба представлен всего одной клеткой, ведь у него нет межклеточных перегородок! 

Чем же хорош мицелий? Дело в том, что гифы гриба могут иметь огромную длину, при этом по всей поверхности каждой ниточки происходит всасывание. Это позволяет повысить эффективность питания и получать воду с растворенными в ней питательными веществами в большом количестве.

У некоторых грибов гифы, переплетаясь между собой, образуют плодовые тела. 

Плодовое тело — часть организма гриба, образующая споры. Плодовое тело гриба состоит из шляпки и ножки.

То, что люди в быту называют грибами, на самом деле как раз и представляет из себя не весь организм гриба, а лишь его плодовое тело. 

4. Грибы неподвижны. 

Как и растения, грибы не могут активно передвигаться в поисках пищи, в отличие от подвижных животных. Но тем не менее грибы могут «захватывать» огромные территории за счет очень интенсивного роста гиф, так что неспособность к движению не мешает грибам осваивать новые места обитания. 

5. Грибы обладают неограниченным ростом. 

Этот признак сближает грибы с растениями, так как представители двух этих царств способны к росту всю свою жизнь. Именно эта особенность позволила грибам получить титул самых больших организмов на планете!

Кто носит титул самого большого организма на планете? Если спросить человека, кто из живых существ имеет самые большие размеры, то наверняка мы можем услышать ответы про синего кита или секвойю. Но на самом деле это не так: самый большой организм на планете — это Опенок темный, который растет в лесном заповеднике в американском штате Орегон. Кто бы знал, что грибница скромного опенка может занимать 965 гектаров, что по площади больше, чем 1800 вместе взятых футбольных полей!   Благодаря анализу ДНК ученым удалось доказать, что гифы, занимающие сотни гектаров, принадлежат одному организму. Также известен примерный возраст гриба-гиганта: этот организм весом в сотни тонн растет уже более 1900 лет. Так что за скромным внешним видом опенка может скрываться самый большой организм на планете Земля!

6. В качестве запасного вещества грибы используют гликоген. 

Как и у животных, в клетках грибов в качестве запасного питательного вещества используется гликоген, который представляет из себя полимер глюкозы (много-много молекул глюкозы, собранных воедино). Так что в этом мы, люди, похожи на грибы — у нас в печени запасается то же вещество, что и в клетках грибов. А подробнее о запасных полисахаридах, полимерах и прочих химических тонкостях можно прочитать в статье «Химический состав клетки. Углеводы и липиды». 

7. Грибы выделяют мочевину.

В результате обмена белков в организме грибов, как и у животных, образуется мочевина — небольшая молекула, содержащая азот. Так что грибы похожи на животных не только по типу питания, но и по особенностям метаболизма (обмена веществ).

Строение клеток грибов

Театр начинается с вешалки, а изучение любого живого организма — с его клеточного строения.

На рисунке ниже вы можете рассмотреть строение грибной клетки. 

Какие же особенности строения есть у клеток грибов? Давайте разбираться!

• Наличие ядра. Грибы относятся к Эукариотам — ядерным организмам, так что грибные клетки содержат в своем составе оформленное ядро. 
• Клеточная стенка из хитина. Клетки грибов имеют надмембранную оболочку, состоящую из полисахарида хитина. Что интересно, хитин также есть у некоторых животных, в частности у членистоногих, у которых это вещество входит в состав наружного скелета. Подробнее о членистоногих можно почитать в соответствующей статье «Тип Членистоногие».
• Грибы не имеют пластид — двумембранных органоидов, которые характерны для растений. Подробнее о них можно прочитать в статье «Строение клетки 2.0»
• Клетки грибов имеют вакуоли — это одномембранные органоиды, содержащие клеточный сок с питательными веществами. Вакуоли также есть у растений, но по сравнению с грибами растительные вакуоли развиты лучше и имеют более крупные размеры.
• У грибов есть центриоли — немембранные органоиды, которые участвуют в процессе деления. Наличие центриолей сближает грибы с животными.

Мы увидели, что, помимо уникальных особенностей, у грибов есть признаки животных и растений. Давайте разберем, какие признаки сближают грибы с животными, а какие – с растениями.

Признаки растений	Признаки животных
Неограниченный рост	Гетеротрофное питание
Неспособность к активному движению	Выделение мочевины
Наличие клеточной стенки	Накопление гликогена
Всасывание питательных веществ  всей поверхностью тела	Неспособность к фотосинтезу
	Наличие хитина
	Наличие центриолей

Теория-теорией, но и про практику нельзя забывать!

Разберем пример задания ЕГЭ №11. 

Задание. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. 

Для грибов характерно 
1) наличие корней
2) запасание в клетках крахмала
3) голофитное питание
4) ограниченный рост 
5) наличие хитина в клеточной стенке
6) запасание в клетках гликогена

Решение. Здесь важно вспомнить особенности грибов и не перепутать их с признаками животных и растений. Для грибов из данного списка характерно голофитное питание (всасывание питательных веществ всей поверхностью тела), наличие хитина в клеточной стенке и наличие запасного питательного вещества — гликогена. 

Ответ: 356

Мы уже упомянули, что грибов на нашей планете очень и очень много, а что же позволило им так успешно расплодиться на нашей планете?

Размножение грибов

Грибы — рекордсмены по количеству видов размножения. Они совмещают половое и бесполое размножение, а также вегетативное, которое является подвидом бесполого. Но отдельные представители грибов могут совмещать сразу все виды! 

Бесполое размножение

Для грибов характерны два подвида бесполого размножения — вегетативное и размножение при помощи спор бесполого спороношения. 

Вегетативное размножение

Вегетативное размножение — это размножение при помощи частей тела организма.  

Высшие грибы часто размножаются вегетативно. Тут в свою очередь тоже возможны несколько вариантов.

• Происходит деление мицелия гриба на отдельные части, и каждая его частичка становится новой самостоятельной особью. 

• Еще один вариант вегетативного размножения – это почкование, которое характерно для дрожжей (подробнее о них чуть позже). При почковании на материнской клетке сперва образуется вырост, который в дальнейшем отделяется и образует самостоятельную клетку.

При любом варианте вегетативного размножения новый организм является генетической копией материнского организма, так как по сути представляет из себя его часть. 

Размножение при помощи спор

При бесполом размножении на конце гиф гриба или в спорангиях (специальных органах) могут образовываться одноклеточные структуры размножения — споры. После того, как споры образовались, происходит их рассеивание, и при попадании в благоприятную среду спора прорастает, образуя новый организм. 

Чтобы убедиться в эффективности этого способа размножения, достаточно оставить полежать на кухне какой-нибудь фрукт — спустя время он покроется плесневыми грибами. Даже если рядом нет видимого источника спор, они так или иначе есть в небольшом количестве в воздухе, так что споры попадают на лежащие продукты и спустя время прорастают в мицелий.

Половое размножение

Половое размножение — это вид размножения, в котором принимают участие половые клетки. 

Половое размножение характеризуется тем, что образующийся новый организм получает генетическую информацию от двух организмов, что приводит к формированию новых комбинаций признаков.

Чаще всего у грибов в жизненном цикле происходит чередование полового и бесполого размножения. Рассмотрим подробнее, как это происходит.

Ядра гиф у грибов имеют гаплоидный (одинарный, n) набор хромосом. При половом размножении происходит слияние цитоплазмы клеток двух разных мицелиев, в результате чего формируется дикариотический мицелий, который имеет набор n+n. Простая математика: при слиянии в образующемся мицелий просто появляется два ядра с одинарным набором, что в итоге и приводит к появлению набора n+n.  

Как грибы проверяют совместимость без натальной карты? Слияние мицелиев у грибов происходит неслучайно. Дело в том, что у грибов происходит своеобразная проверка на совместимость. Люди, верящие в астрологию, обычно для этих целей используют знаки зодиака и натальные карты, но у грибов все немного сложнее!  Одна из основных целей размножения — получение особей с новым набором генов, так что будущие родители-грибы должны иметь разные генетические комбинации. Для того, чтобы узнать, что мицелий другого гриба содержит отличающуюся генетическую информацию, гифы выделяют специальные сигнальные молекулы — феромоны. Если гифы отличаются друг от друга, они образуют разные феромоны, а следовательно их спаривание приведет к формированию новых комбинаций генов, что выгодно с точки зрения биологии. В таком случае гифы двух грибов сливаются.  Этот совершенно уникальный механизм точно можно назвать самым точным «тестом на совместимость»!

При слиянии двух гиф ядра не сливаются, так что мы можем говорить о слиянии только цитоплазмы — внутреннего содержимого клеток. 

Плазмогамия — объединение цитоплазм двух материнских мицелиев. 

После плазмогамии ядра двух родителей продолжают существовать в одном мицелии, такое состояние называют гетерокарионом. 

Гетерокарион — мицелий, имеющий в своем составе два гаплоидных родительских ядра. 

В таком состоянии мицелий дальше образует плодовое тело. 

Плодовое тело представляет из себя переплетенные гифы дикариотического мицелия.  

Дальше в плодовом теле в специальных выростах — базидиях — происходит слияние родительских ядер.

Кариогамия («карио» — ядро) — это слияние гаплоидных ядер от двух родителей.

В результате кариогамии происходит образование зиготы — клетки с диплоидным (двойным) набором хромосом. Дальше зигота делится мейозом с образованием гаплоидных спор, которые высыпаются, попадают в почву и прорастают с образованием мицелия.  

Как грибы ломают законы математики? Когда мы разбирали жизненный цикл грибов, то увидели, что в их жизненном цикле есть две разные стадии — дикариотическая (n+n) и диплоидная (2n). По законам математики n+n и 2n равны между собой, но вот у грибов все по-другому! Набор n+n будет у мицелия только до слияния ядер, диплоидный набор (2n) будет появляться только у зиготы, которая образуется в результате кариогамии. Так что грибы — настолько удивительные организмы, что даже законы математики у них работают не всегда!

Если хромосомные наборы, способы деления (митоз и мейоз) вызывают трудности, то подробнее о них можно почитать в статьях «Митоз» и «Мейоз».

На картинке ниже обобщенно представлен весь процесс чередования полового и бесполого размножения.

Вы еще не устали поражаться удивительным особенностям грибов? Тогда осталось узнать еще кое-что…

Лишайники. Общая характеристика

Грибы, о которых мы говорили в прошлом разделе статьи, могут входить в состав лишайников. 

Лишайники – симбиотическая ассоциация, образованная гифами гриба (микобионт) и одиночно лежащими между ними клетками водорослей или цианобактерий (фикобионт). 

Подробнее о водорослях можно прочитать в статье «Водоросли».

Симбиоз — взаимовыгодное сожительство двух живых организмов.

Лишайники — уникальные организмы, о систематическом положении которых велись долгие споры: кто-то относил лишайники к царству Грибы, кто-то — к царству Растения, а кто-то считал, что лишайники следует выделять в отдельное царство. Но сейчас однозначно известно, что лишайник не может считаться единым организмом, так как он представляет из себя симбиоз совершенно разных видов, а значит, клетки лишайника генетически разнородны. 

Лихенология — наука о лишайниках. 

Зачем водоросли и грибы образуют содружество?

Дело в том, что грибы — гетеротрофы, то есть они не умеют сами себе создавать органические вещества, необходимые для жизни. А вот водоросли, наоборот, автотрофы — успешно сами себе создают органику с помощью фотосинтеза. Поэтому питание целого организма — лишайника — можно назвать «автогетеротрофным».

Для процесса фотосинтеза нужен свет, поэтому водоросли располагаются больше в верхней части лишайника. А вот гифы гриба располагаются ниже и оплетают субстрат для увеличения поверхности соприкосновения, а соответственно, и для увеличения всасывания из него минеральных веществ и воды. 

Таким образом, водоросли и грибы сотрудничают на взаимовыгодных условиях.

Основной принцип строения лишайников разобрали, теперь перейдем к подробностям.

Строение лишайников  

Тело лишайника представлено талломом, которое также называют слоевищем. 

Таллом (слоевище) — многоклеточное тело лишайника.

Основную массу тела лишайника составляют гифы гриба, которые прикрепляют лишайник к субстрату и обеспечивают рост и размножение лишайника. Клетки водоросли расположены в толще таллома под защитой грибных нитей. При отделении кусочков таллома происходит размножение лишайников, части таллома могут переноситься животными или порывами ветра, что приводит к прорастанию нового лишайника на другой территории.

Разберем пример задания ЕГЭ №25, которая представляет из себя работу с картинкой.

Задание. Назовите объект, изображенный на картинке. Какие его части показаны цифрами 1 и 2? Какова функция объекта под номером 1? 

Решение. На рисунке изображен лишайник, а под цифрами 1 и 2 показаны его части: 1 — это клетки водоросли, которые оплетены гифами гриба, изображенными под цифрой 2. Чтобы получить полный балл, также важно указать функцию объекта под номером 1, то есть клеток водоросли.

Ответ: 1) На рисунке изображено строение лишайника.
2) Под цифрой 1 показаны клетки водоросли, а под цифрой 2 — гифы гриба. 
3) Клетки водоросли способны к фотосинтезу, поэтому они поставляют органические вещества гифам гриба.

Фикобионт у лишайников может иметь разный состав — иногда он будет представлен и клетками водорослей, и цианобактерий. В зависимости от состава фикобионта выделяют двухкомпанентные и трехкомпанентные лишайники. 

Это означает, что трехкомпонентные лишайники состоят из клеток целых трех разных организмов — гриба, водоросли и цианобактерии! 

Таллом лишайников может иметь различные формы, поэтому еще одна классификация лишайников построена на форме таллома. Лишайники могут быть:

• пластинчатыми (листоватыми), 

• накипными, в виде корочки,

• кустистыми.

Сегодня много раз в статье вы встретили слова «удивительный», «поразительный» и тому подобные. И если вы хотите еще ближе познакомиться с такими чудесными живыми организмами, как грибы и лишайники (а с некоторыми из них даже перейти на ты), то гостеприимно приглашаем в нашу следующую статью «Грибы и Лишайники. Часть 2». 

Термины

Гаплоидный набор хромосом — набор, в котором нет гомологичных (парных; содержащих один набор генов) хромосом (то есть набор одинарный).

Диплоидный набор хромосом — набор, в котором есть гомологичные хромосомы и они образуют пары.

Мейоз (редукционное деление) — деление ядра с уменьшением числа хромосом в два раза.

Субстрат — среда, к которой прикрепляется и на которой растет растение, гриб или лишайник. 

Фотосинтез — процесс, происходящий у большинства растений и цианобактерий, в котором происходит образование органических веществ из углекислого газа и воды за счет энергии солнечного света.

Ферменты — белковые молекулы, катализирующие химические реакции в клетках. 

Хромосомы — структуры в ядрах клеток, состоящие из молекул ДНК и белков.

Эукариоты — организмы, в клетках которых есть оформленное ядро. 

Фактчек

• Грибы выделяют в отдельное царство, так как они совмещают в себе растительные, животные и уникальные признаки. 
• К сходствам с растениями можно отнести неограниченный рост, неспособность к активному движению и наличие клеточной стенки. 
• Гетеротрофное питание, выделение мочевины в качестве продукта белкового обмена и накопление гликогена – типичные признаки животных, свойственные представителям царства Грибы.
• Бесполое поколение является преобладающим в жизненном цикле большинства представителей царства, а у некоторых грибов оно полностью вытесняет половое.
• Лишайники – комплексные симбиотические организмы, образованные гифами гриба и одиночно лежащими между ними клетками водорослей или цианобактерий.
• Гифы гриба в составе лишайника всасывают воду и минеральные вещества, а клетки водорослей или цианобактерий осуществляют фотосинтез и обеспечивают лишайник органическими веществами. 

Проверь себя

Задание 1.
Какие признаки объединяют грибы и животные? 

1. Наличие клеточной стенки 
2. Выделение мочевины
3. Неограниченный рост
4. Голофитный тип питания

Задание 2.
Какой признак характерен для лишайников?

1. Комплексный организм
2. Паразитирует на растениях
3. Не чувствительны к изменению состава воздуха
4. Гетеротрофны

Задание 3.
Как питаются лишайники?

1. Автотрофно
2. Гетеротрофно
3. Хемотрофно
4. Автогетеротрофно

Задание 4.
Как размножаются дрожжи?

1. Делением мицелия
2. Почкованием 
3. Спорами
4. Половым путем 

Задание 5.
Какая из характеристик не относится к грибам?

1. Отсутствие ядра
2. Наличие клеточной стенки
3. Гетеротрофное питание
4. Запасание гликогена

Ответы: 1. – 2; 2. – 1; 3. – 4; 4. – 2; 5. – 1. 

Гребенникова Дарья 21.08.23

Статья отлично написана, все недочеты проработаны. Материал изложен логично и последовательно, заблуждений нет. Иллюстраций достаточно много, что облегчает запоминание и понимание читаемой информации.