Грибы и Лишайники. Часть 2

На этой странице вы узнаете

• Как грибы могут устроить восстание мертвецов среди насекомых? 
• Как грибы смогли сократить население Ирландии на 25%?
• Почему мы с дрожжевыми грибами одной крови? 

Каждый из нас в своей жизни точно имел дело с грибами, но мало кто действительно может оценить их величие. Эти организмы достойны восхищения, хоть мы не до конца это понимаем, но если разобраться, их разнообразие правда впечатляет. Есть грибы, которые имеют одноклеточное строение, и их можно рассмотреть только под микроскопом, а есть грибы, размеры которых даже тяжело оценить точно, ведь они занимают огромные площади в сотни гектаров. Сегодня мы рассмотрим эти организмы и узнаем, почему грибы — очень недооцененные организмы.  

Разнообразие грибов

Плесневые грибы

Наверняка многим знакома ситуация, когда на долго лежавшем хлебе появляются большие «ковры» из пушистой плесени. Она появляется из-за того, что на продукты питания попадают споры плесневых грибов из воздуха, в результате чего образуется мицелий. 

Плесневые грибы — это различные виды грибов, которые не имеют плодовых тел. 

Из часто встречающихся на ЕГЭ видов плесневых грибов нужно запомнить мукор, аспергилл и пеницилл. 

1. Мукор — плесневый гриб с несептированным мицелием. По-другому мукор называют белой плесенью, потому что на продуктах питания он образует характерный белый налет. Со временем этот налет может чернеть, что связано с постепенным образованием спор в спорангиях — органах бесполого размножения. Спорангии мукора расположены на специальной ножке, называемой спорангиеносцем. Он нужен для того, чтобы спорангий «возвышался» над телом гриба и споры могли высыпаться на большие расстояния. А если хотите вспомнить детали процесса спорообразования и спороношения, можно вернуться к статье «Грибы и Лишайники. Часть 1».

2. Аспергилл — плесневый гриб с септированным (то есть многоклеточным) мицелием, по-другому его называют черной плесенью за его характерный вид. В отличие от мукора, аспергилл не имеет специальных спорангиев, споры образуются прямо на кончике гифы и остаются неподвижными. Из-за этого споры аспергилла выделяют в отдельный вид спор и называют конидиями, а вид мицелия, на котором развиваются конидии — конидиеносцем. 

Конидии — неподвижные споры грибов, которые образуются на выростах мицелия.

3. Пеницилл – очень похож на аспергилл своим строением. По-другому его называют сизой плесенью, так как пеницилл чаще всего образует зеленоватый налет. 

Как отличить аспергилл и пеницилл на картинке? Оба эти гриба имеют септированный, то есть многоклеточный мицелий, но у аспергилла конидии выстраиваются в виде зонтика, а у пеницилла — в виде кисточки.

Дрожжевые грибы

Дрожжевые грибы — одноклеточные грибы, которые размножаются почкованием.

Чаще всего дрожжи имеют округлые клетки, которые могут объединяться в небольшие группы. У дрожжевых грибов нет полноценного мицелия, так что по строению они являются одними из самых простых грибов.

Для дрожжевых грибов характерен особенный вид вегетативного размножения — почкование. Благодаря почкованию дрожжи могут очень быстро размножаться в благоприятных условиях, что позволяет использовать их в пищевой промышленности, например, для выпекания хлеба, который поднимается в печи благодаря наличию в тесте пекарских дрожжей.

Как же это происходит? Микробиолог Луи Пастер первым смог объяснить природу этого процесса: он установил, что дрожжевые грибы, которые мы теперь используем в хлебопечении, способны к спиртовому брожению.

Спиртовое брожение — разложение глюкозы до этилового спирта и углекислого газа без участия кислорода. 

Помимо достаточно простых дрожжевых и плесневых грибов, есть и гораздо более сложные по строению шляпочные грибы, которые мы рассмотрим ниже.

Шляпочные грибы

Шляпочные грибы — многоклеточные грибы, способные к образованию плодовых тел. 

Самые популярные представители царства Грибы — однозначно, шляпочные грибы, ведь именно с ними мы чаще всего имеем дело в быту. Вкусные шампиньоны, лисички, опята и не очень вкусные поганки, мухоморы — всех их объединяет способность к образованию плодовых тел, которые состоят из ножки и шляпки.

В шляпке плодового тела образуются споры, которые в большом количестве высыпаются, падают на землю и прорастают с образованием мицелия. По строению нижней стороны шляпки выделяют трубчатые и пластинчатые грибы.

Трубчатые грибы на нижней стороне шляпки имеют тонкие трубочки.

К трубчатым грибам относятся: 

• белый гриб; 
• подберезовики;
• подосиновики; 
• маслята и другие.

Пластинчатые грибы на нижней стороне шляпки имеют пластинки, которые выглядят как разрезы шляпки. 

К пластинчатым грибам относятся:

• опята; 
• рыжики;
• сыроежки;
• шампиньоны;
• мухоморы;
• грузди и другие.

Мы еще лучше узнали шляпочные грибы, знакомые нам с детства, а дальше изучим еще одну группу грибов, с которыми многие наверняка сталкивались в своей жизни. 

Грибы-паразиты

Гуляя в парке или в лесу, мы часто можем увидеть на стволах деревьев большие воронкообразные массы. На самом деле эти выросты — это грибы трутовики, которые паразитируют на теле растения. 

Трутовики селятся на стволе деревьев и питаются за счет органических веществ растения, в итоге это приводит к разрушению древесины. Внешний вырост на стволе — лишь небольшая часть трутовика — на самом деле гифы коварного гриба постепенно оплетают всю толщу стебля, что часто может приводить к гибели растения. 

Но трутовики — далеко не единственные грибы-паразиты. Существуют другие грибы, доставляющие человеку немало проблем, — это головневые и спорыньевые грибы. 

Головня и спорынья — заболевания злаковых растений, которые вызваны грибами-паразитами. При поражении злака головневыми грибами его колос обычно покрывается черным налетом — спорами гриба, а у растения, пораженного спорыньей, вместо здорового соцветия развивается черный рожок (склероций) — это гифы спорыньевого гриба. Употреблять в пищу растения, которые болеют этими заболеваниями, нельзя, потому что головневые и спорыньевые грибы выделяют соединения, которые опасны не только для растений, но и для человека. 

Нередко можно встретить помидоры и картофель, которые на своей поверхности имеют темный налет. В большинстве случаев такие растения больны фитофторозом.

Фитофтороз — заболевание растений, вызываемое грибом фитофторой. 

Фитофтора паразитирует в основном на представителях семейства Пасленовые — картофеле, томатах, баклажанах и других.

Как грибы смогли сократить население Ирландии на 25%? Фитофтора — паразит растений семейства Пасленовые —  настолько прожорлива, что в 1845-1849 годах смогла вызвать сильнейший голод в Ирландии. Причиной голода стало массовое поражение фитофторой картофеля, который в то время был очень важным источником питания, особенно у бедняков. За все время голода население Ирландии сократилось на 20-25%, так что если бы мы составляли топ самых опасных грибов, то за первое место бледная поганка точно сражалась бы с фитофторой.

Также на разных органах растений, например, на стеблях и листьях, можно увидеть налеты в виде ржавчины или в виде рассыпанной муки. Эти заболевания растений вызывают ржавчинные и мучнисторосистые грибы. 

Могут ли грибы поражать какие-то организмы, кроме растений? Конечно да! Грибы могут паразитировать на животных, человеке и даже на других грибах!

Микозы — заболевания, вызываемые грибами. 

Паразитические грибы могут вызывать у человека поражения кожи, ногтей, волос, языка, половых органов. Заболевания, вызываемые грибами, могут иметь разные проявления, но они объединены в группу так называемых грибковых заболеваний или микозов.

Как грибы могут устроить восстание мертвецов среди насекомых?  Многие слышали про гриб, который заражал и превращал людей в монстров в игре и одноименном сериале «The Last of Us». Но на самом деле у гриба из сериала есть реальный прототип — это гриб кордицепс, который поражает насекомых и превращает их в живых мертвецов, управляя их поведением. После того как насекомое поражается кордицепсом, оно прикрепляется к листу на достаточно большой высоте, чтобы в дальнейшем грибу было удобно распространять свои споры на большие расстояния. После смерти насекомого кордицепс прорастает через тело насекомого и начинает распространять свои споры, которые в итоге будут попадать на других насекомых, тем самым вызывая восстание мертвецов.

Мы с вами узнали, насколько грибы разные и насколько их много. Какую роль они играют в природе и нашей жизни? Обсудим это ниже.

Значение грибов в природе и жизни человека

Как мы с вами убедились, разнообразие грибов велико, но помимо этого они еще и являются очень уважаемыми организмами в природе: без них невозможно существование многих видов растений и животных, а если изучить значение грибов в природе глубже, то окажется, что существование жизни на нашей планете было бы невозможно. А почему это так — узнаем в этом разделе статьи.

Экологическое значение грибов 

Как было сказано в первой части статьи, грибы обладают гетеротрофным типом питания. Чаще всего они питаются мертвой органикой, которую они предварительно разлагают, так что грибы в природе выполняют роль редуцентов. 

Редуценты – организмы, которые разлагают органические вещества до простых минеральных компонентов. 

Органические вещества создаются продуцентами (чаще всего это растения), которые поедаются животными — консументами. Грибы после этого проводят «генеральную уборку», так как они разлагают детрит до неорганических соединений, которые заново могут использоваться продуцентами. А почитать подробнее о ролях продуцентов и консументов можно в статье «Экосистема (биогеоценоз). Часть 1». 

Если бы грибов не было на нашей планете, то очень скоро Земля была бы переполнена мертвой органикой, что привело бы к непоправимым последствиям для всех живых организмов в мире. Так что недооценивать роль грибов в природе точно нельзя! 

Как мы поняли, грибы очень важны для природных систем, так как без них не происходит разложение органических веществ и их возвращение в форму, доступную для растений. Но также существуют организмы, которые совсем не могут жить без грибов и находятся в очень тесных отношениях с ними! Рассмотрим их.

Значение грибов-симбионтов

Гифы грибов способны добывать влагу и минеральные вещества из самых недоступных мест, что могут использовать некоторые растения. В таких случаях говорят о взаимовыгодных отношениях, то есть симбиозе, гриба и растения. Например, шляпочные грибы часто могут вступать в симбиоз с древесными растениями, образуя микоризу.

Микориза (грибокорень) — симбиоз мицелия гриба и корней древесных растений.

В отличие от грибов-паразитов, которые приносят растениям только проблемы, грибы-симбионты приносят растению пользу. При таком сожительстве гифы гриба оплетают корни растения и увеличивают площадь всасывания воды и питательных веществ из почвы. Взамен растение поставляет грибу органические вещества и создает комфортное место обитания: затененную территорию с обильной и влажной лиственной подстилкой. 

Микоризу образуют большинство знакомых нам грибов, но давайте рассмотрим конкретные примеры симбиотических отношений между грибами и древесными растениями:

• осина и подосиновик;
• береза и подберезовик;
• сосна и белый гриб; 
• ель и мухомор.

Кроме того, грибы входят в состав комплексных симбиотических организмов – лишайников. Чтобы вспомнить об их строении, можно прочитать предыдущую статью «Грибы и Лишайники. Часть 1».

Разберем пример задания ЕГЭ №26. 

Задание. На территориях с неплодородными почвами перед посадкой к растениям добавляют микоризные грибы. Как это помогает растениям? Получают ли при этом пользу грибы? Ответ поясните. 

Решение. Для решения данного задания важно вспомнить, что из себя представляет микориза, какую пользу она несет для деревьев и почему при образовании микоризы они будут лучше расти даже на бедных почвах. Важно отметить, что микориза — это симбиоз, то есть взаимовыгодные отношения, так что нужно описать пользу и для гриба, и для растения. 

Ответ: 
1) Происходит образование микоризы — это симбиоз мицелия гриба и корней деревьев.
2) Благодаря гифам грибов дерево получает воду и минеральные вещества с большой площади почвы.
3) Микориза способствует образованию мощной корневой системы, растение будет получать достаточное количество воды и минеральных веществ, из-за чего будет лучше приживаться и расти. 
4) Да, грибы при этом получают пользу, так как при образовании микоризы грибы получают от растения готовые органические вещества, образованные в процессе фотосинтеза.

Как мы видим, грибы — очень важные организмы в природе, но и их роль в жизни современного человека нельзя недооценивать. Так что теперь рассмотрим, как люди используют грибы.

Использование грибов человеком

Грибы важны для человека гораздо больше, чем кажется на первый взгляд. В некоторых сферах люди применяют грибы уже сотни лет, а в других отраслях промышленности научились использовать совсем недавно. Рассмотрим роль грибов в жизни человека поближе.

1. Грибы используются в пищевой промышленности.

Многие шляпочные грибы съедобны и поэтому успешно используются человеком в кулинарии. Наверняка среди нас найдутся любители жареных лисичек или крем-супа из шампиньонов. Но среди шляпочных грибов есть и ядовитые представители — мухоморы, бледная поганка, строчок и другие виды. Бледная поганка — самый ядовитый гриб, именно ее можно назвать самым опасным грибом, потому что она является причиной 90% смертельных случаев отравлений грибами. При этом бледная поганка внешне может быть похожа на некоторые виды съедобных сыроежек, так что при незнании отличий этих грибов, есть достаточно высокая вероятность отравления. Именно поэтому лучшей компанией в походе за грибами будет опытный грибник, который точно умеет отличать ядовитые виды от съедобных, а еще лучше — ученый-миколог. 

Если вернуться к разговору об использовании грибов в пищевой промышленности, то следует вспомнить про дрожжи. Дрожжевые грибы используют в хлебопечении и пивоварении благодаря их способности к спиртовому брожению. Когда дрожжевые грибы попадают в благоприятные условия, где есть питательные вещества и достаточно теплая температура (прямо как в печке), они начинают почковаться. В дрожжевых клетках начинается процесс спиртового брожения, в котором из углеводов муки образуются этиловый спирт и углекислый газ. Пузырьки газа, появляющиеся в большом количестве, поднимают тесто и делают его пышным и воздушным. Так что в следующий раз, когда за обедом будете есть вкусный румяный хлеб, не забудьте поблагодарить дрожжевые грибы за их старание! 

На ЕГЭ в №2 всегда нужно спрогнозировать результат эксперимента. Разберем пример. 

Задание. Школьники взяли питательную среду, содержащую сахара, и добавили в нее дрожжи; среду с дрожжами поместили в теплое место. Как через несколько часов изменится количество углекислого газа и глюкозы? 

Для каждого показателя определите характер изменения: 
1) увеличится 
2) уменьшится 
3) не изменится 

Решение. Для дрожжей характерно спиртовое брожение — разложение глюкозы до углекислого газа и этилового спирта. При помещении дрожжей в питательную среду глюкоза будет расщепляться, так что ее количество уменьшится. В процессе брожения будет образовываться углекислый газ, так что его количество увеличится. 

Ответ: 12

2. Грибы — спонсоры начала эры антибиотиков.

Скорее всего, многие слышали о таком препарате как пенициллин, и сходство названия с грибом пенициллом у этого препарата не просто так. Дело в том, что пенициллин — это вещество, вырабатываемое этим грибом для того, чтобы подавлять рост бактерий по соседству и, соответственно, снижать конкуренцию за питательные вещества. Пенициллин был открыт британским микробиологом Александром Флемингом. Он заметил, что в чашках с бактериями, в которых появлялась плесень, бактерии переставали расти, на основании чего Флеминг предположил, что плесневые грибы как-то подавляют жизнедеятельность бактерий. Так был открыт первый антибиотик — пенициллин. 

Именно со случайного открытия Флеминга началась эра антибиотиков: человечество получило оружие, позволяющее бороться с бактериальными инфекциями. До того, как антибиотики получили свое широкое распространение, любая небольшая ранка могла привести к смерти из-за попадания болезнетворных бактерий в организм! Так что иногда попадание спор грибов в чашки из-за невнимательности может привести не только к появлению плесени, но и к изменению хода истории.

3. Грибы используются в биотехнологии.

Биотехнология — совокупность методов, обеспечивающих промышленное использование биологических процессов, протекающих в организме (клетке). 

Микроскопические грибы — очень удобные модели для биологов, потому что они обладают быстрым ростом и очень неприхотливы, так что их легко выращивать в лаборатории. Зачем это может быть нужно? Грибы могут производить для человека многие соединения — гормоны, антибиотики, ферменты, витамины и многое другое. Например, дрожжевые грибы Saccharomyces cerevisiae спасли немало жизней, так как благодаря ним человек может производить инсулин, вакцину против гепатита В и другие лекарства! Для тех же целей можно использовать клетки бактерий, но в наше время дрожжи постепенно получают преимущество в этом отношении.

Дрожжевые грибы используются в генной инженерии для создания генномодифицированных клеток, производящих соединения на основе встроенных генов. Помимо этого, дрожжевые грибы в какой-то мере похожи на человека, так как у нас есть много общих генов. Поэтому на клетках дрожжей можно изучать влияние каких-либо факторов на гены человека.

20% генов дрожжей совпадает с генами человека, так что мы с грибами ближе, чем кажется!

Почему мы с дрожжевыми грибами одной крови? Человека и грибы разделяют миллиарды лет эволюции, но тем не менее наше родство до сих пор можно отследить достаточно явно. Около 20% ДНК дрожжей очень похожа на ДНК человека, а около половины всего количества грибных генов можно спокойно заменить на человеческие, при этом клетки гриба смогут спокойно продолжать функционировать. Этот удивительный факт используется для изучения генов человека — работать в лаборатории с клетками людей не всегда удобно, но зато мы можем взять нужные нам последовательности ДНК человека и вставить их в грибные хромосомы. Это очень экономит время и силы ученых, ведь грибные клетки обладают быстрым ростом, так что можно в достаточно сжатые сроки получить большое потомство, на котором можно проводить исследования. Полученные клетки можно использовать, чтобы рассмотреть более подробно последовательности генов и их реакцию на какие-нибудь внешние воздействия, что позволяет предположить похожую реакцию у клеток человека.

А еще, как мы помним, грибы входят в состав лишайников. Что можно сказать о роли этих организмов? 

Значение лишайников в природе и для человека

1. Лишайники — главные почвообразователи.

Лишайники — очень устойчивые организмы, которые могут расти даже на голых камнях. Именно благодаря этому лишайники участвуют в образовании почв на первых этапах сукцессий, о которых подробнее можно почитать в статье «Биогеоценоз (экосистема) , часть 2».

Что общего между лишайниками и пионерами? Пионерами часто называют людей, которые делают что-то впервые в мировой истории. Например, можно быть пионерами какого-то научного метода. Какая здесь будет связь с лишайникам? Благодаря наличию грибных нитей, которые могут всасывать воду из самых недоступных мест, лишайники могут первыми заселять безжизненные территории. Лишайники способны вырабатывать особые лишайниковые кислоты, которые разрушают горные породы, разрыхляют субстрат и насыщают его органикой, делая его комфортным для обитания других растений.  Поэтому лишайники являются пионерами в экосистемах: они вырастают на территориях, еще свободных от любой другой растительности.

2. Лишайники — единственный источник пищи для животных тундры.

Почти никто из растений не способен жить в условиях тундры из-за вечной мерзлоты, но лишайникам даже такие суровые условия — не помеха. Именно поэтому лишайники, например, ягель (олений мох) — основной компонент диеты северных оленей и других растительноядных животных тундры.

Олений мох, несмотря на свое обманчивое название, вовсе не является мхом. Олений мох — другое название ягеля — лишайника, которым питаются северные олени в условиях тундры.

3. Лишайники как биоиндикаторы.

Лишайники очень чувствительны к экологическим условиям (особенно к загрязнению воздуха), поэтому они совсем не растут в тех местах, где воздух недостаточно чистый. Из-за этого человек может использовать лишайники в качестве биоиндикаторов, которые могут многое сказать о состоянии атмосферы и составе воздуха. Так что если встретите лишайник где-нибудь около своего дома — это хороший знак! 

4. Лишайники полезны для химиков. 

Дело в том, что лишайники используются для производства лакмуса — индикатора, который позволяет определить кислотность среды. Так что здесь биологи и химики вступают в симбиоз — биологи приносят пользу химикам, а химики — биологам!

Вот мы и завершили наше знакомство с удивительными грибами и лишайниками. Мы узнали, насколько они разнообразны, какую роль в природе они играют и как используются человеком. Приготовить грибной суп — это, конечно, здорово, но куда интереснее узнать перспективы применения генетически модифицированных грибов для производства лекарств, витаминов и других полезных для человека продуктов! А чтобы познакомиться с генной инженерией и убедиться в том, что генетически модифицированные организмы — это многообещающе и вовсе не страшно, можно ознакомиться со статьей «Биотехнология».

Термины

Антибиотики — это химические вещества, которые подавляют жизнедеятельность и размножение бактерий. 

Биоиндикаторы — живые организмы, которые используются для оценки состояния окружающей среды. 

Генномодифицированные организмы — организмы, генотипы которых были изменены при использовании методов генной инженерии.

Детрит — мертвое органическое вещество.

Мицелий (грибница) — тело гриба, представляющее из себя сплетение гиф (грибных нитей).

Несептированный мицелий — мицелий, который лишен перегородок, то есть образован одной многоядерной клеткой.

Симбиоз — взаимовыгодные отношения организмов разных биологических видов.

Сукцессия — последовательная смена природных сообществ.

Фактчек

• Грибы можно поделить на шляпочные, дрожжевые, плесневые и грибы-паразиты.
• Грибы в природе выполняют роль редуцентов, то есть они перерабатывают органические вещества в неорганические. 
• Грибы могут вступать в симбиотические отношения с другими организмами, образовывать микоризу с деревьями.
• Существуют грибы-паразиты, которые могут поражать растения, животных и человека.
• Человек использует грибы в пищу, а также для получения лекарственных препаратов и в биотехнологии.
• Лишайники – главная составляющая рациона животных тундры, биоиндикаторы состояния воздуха, почвообразователи.

Проверь себя

Задание 1.

Какой гриб называют сизой плесенью?

1. Мукор
2. Пеницилл
3. Аспергилл
4. Дрожжи

Задание 2. 

В какой сфере не используются дрожжи? 

1. Пивоварение
2. Хлебопечение
3. Производство инсулина
4. Производство молочнокислых продуктов

Задание 3. 

Кто относится к пластинчатым грибам? 

1. Подберезовик 
2. Сыроежка
3. Масленок 
4. Подосиновик

Задание 4. 

Как называется гриб, который поражает в основном картофель и другие пасленовые?

1. Головня
2. Спорынья 
3. Мучнисторосистый гриб 
4. Фитофтора

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