Каковы особенности строения и жизнедеятельности грибов и их значение в биосфере и народном хозяйстве - Бактерии. Вирусы. Грибы - МНОГООБРАЗИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

Грибы — особая группа гетеротрофных организмов, сочетающих признаки растений и животных. С растениями их сближает: а) наличие хорошо выраженной клеточной стенки, б) неподвижность в вегетативном состоянии, в) размножение спорами, г) способность к синтезу витаминов, д) поглощение пищи путем всасывания (адсорбции). С животными их сближает: а) гетеротрофность, б) наличие в клеточной стенке хитина, в) отсутствие в клетке хлоропластов и фотосинтезирующих пигментов, г) накопление гликогена как запасного вещества, д) образование и выделение продукта обмена веществ — мочевины. Эти анатомо-морфологические и физиолого-биохимические особенности грибов позволяют считать их одной из самых древних групп эукариотических организмов. Возможно, они произошли от бесцветных жгутиковых простейших, обитающих в воде. Грибы возникли в ордовикском периоде палеозойской эры (450—500 млн лет назад).

К настоящему времени известно более 100 тыс. видов грибов.

Вегетативное тело подавляющего большинства видов грибов — это мицелий (грибница), состоящий из тонких бесцветных нитей, или гиф, с неограниченным верхушечным ростом и боковым ветвлением. Кроме того, мицелий дифференцируется на две функционально различные части: субстратный, служащий для прикрепления к субстрату, поглощения и транспортировки воды и растворенных в ней минеральных веществ, и воздушный, поднимающийся над субстратом и образующий органы размножения.

Грибы размножаются бесполым и половым путем. Вегетативное размножение происходит частями мицелия или распадом его на отдельные клетки, покрытые толстой буроватой оболочкой, которые дают начало новому мицелию. Дрожжевые грибы, сумкоспоры у голосумчатых грибов и базидиоспоры некоторых головневых способны размножаться почкованием.

Собственно бесполое размножение осуществляется посредством эндо- и экзогенных спор. Эндогенные споры образуются внутри специализированных клеток — спорангиев. Экзогенные споры, или конидии, возникают открыто на концах особых специализированных выростов мицелия, называемых конидиеносцами. Попав в благоприятные условия, спора прорастает, и из нее формируется новый мицелий.

Половое размножение у грибов особенно многообразно. У некоторых групп грибов половой процесс происходит путем слияния содержимого двух клеток на концах гиф. У сумчатых грибов при половом процессе наблюдается слияние содержимого антеридия и женского органа полового размножения (архикарпа), не дифференцированного на гаметы, а у базидиальных грибов — слияние содержимого двух вегетативных клеток, которое часто происходит путем образования между ними выростов, или анастомозов. Гаметы имеют одинаковые размеры, т.е. грибы изогамны. Мейоз у всех грибов происходит сразу после образования зиготы. В жизненном цикле многих грибов происходит смена гаплоидной и диплоидной фаз.

По способу питания различают две основные группы грибов: сапротрофы и симбионты.

К грибам-сапротрофам относятся шляпочные грибы, которые живут на богатой перегноем лесной почве, на полях и лугах, встречаются на гниющей древесине. Их вегетативное тело состоит из гиф, образующих в субстрате разветвленную грибницу, с помощью которой гифы поглощают из почвы воду и растворенные в ней питательные вещества. Пища всасывается после частичного ее переваривания ферментами, выделяемыми клетками наружу. В процессе развития на грибнице формируются органы спороношения — плодовые тела, состоящие из ножки и шляпки.

Ножка и шляпка образованы плотными пучками гиф. В шляпке можно различить два слоя: плотный верхний, часто окрашенный, покрытый кожицей, и нижний. У других грибов нижний слой шляпки состоит из радиально расположенных пластинок: сыроежки, грузди, шампиньоны — это пластинчатые грибы. У белого гриба, подберезовика, подосиновика, масленка он состоит из многочисленных трубочек, поэтому их называют трубчатыми. На пластинках, в трубочках, а у некоторых представителей на шипиках или иголочках образуются десятки миллионов спор. После созревания они высыпаются, подхватываются и разносятся ветром, водой, насекомыми и другими животными, способствуя тем самым широкому распространению грибов.

Среди шляпочных грибов есть как съедобные, так и ядовитые. Свежие съедобные грибы на 84—94 % состоят из воды. В сухом веществе плодового тела содержится в среднем 20— 40% белка, 17—60%— углеводов, 1,5—10%— липидов, 6—25 % — минеральных элементов (К, Р, Са, Fe), органических кислот, витаминов (А, В₁, В₂, D, РР), эфирных масел, придающих грибам своеобразный запах и вкус. Поэтому грибы являются ценным пищевым продуктом. Наиболее ценные съедобные грибы — белый, рыжик, груздь настоящий, подберезовик, подосиновик, масленок, шампиньон.

Ядовитые грибы, такие как бледная поганка, многие мухоморы, ложные опята, некоторые виды грибов-зонтиков, говорушек, рядовок и др., попадая в пищу, могут вызывать серьезные, а иногда и смертельные отравления. Следует помнить, что белки грибов довольно быстро разлагаются с образованием ядовитых азотистых оснований, поэтому отравление может быть вызвано и неядовитыми, но несвежими грибами.

Плесневые грибы развиваются сапротрофно в почве, на увлажненных продуктах, плодах и овощах, на животных и растительных остатках, образуя пушистые или паутинистые налеты (плесень) серого, зеленого, черного, сизого цвета. Плесневые грибы есть среди зигомицетов (например, мукор), сумчатых и несовершенных грибов. Среди плесневых грибов встречаются и паразитические виды, которые вызывают болезни человека и животных (аспергиллез, бластомикоз, пневмомикоз) и растений (альтернариоз, фузариоз и др.).

Известным представителем плесневых грибов является пеницилл. Его мицелий состоит из разветвленных нитей, разделенных перегородками на клетки, и напоминает кисточку. На концах разветвленных нитей образуются цепочки конидий, с помощью которых пеницилл размножается. Этот гриб встречается в виде плесени зеленого, сизого, голубого цвета на почве и продуктах растительного происхождения (на плодах, овощах, варенье, томатной пасте и др.) и делает их непригодными к употреблению. Некоторые виды пеницилла используются для приготовления пенициллина — одного из основных антибиотиков.

Дрожжи (отдел Сумчатые грибы) не имеют мицелия и представляют собой неподвижные организмы овальной формы, размером 8—10 мкм. Размножаются дрожжи почкованием, некоторые виды — путем деления.

Дрожжи, развиваясь на сахаристых средах, вызывают спиртовое брожение, в результате которого выделяется этиловый спирт и диоксид углерода:

С₆Н₁₂О₆ → 2С₂Н₅ОН + 2СО₂ + энергия.

Наибольшее практическое значение имеют пивные и винные дрожжи. Пивные дрожжи, известные только в культуре, применяются в пивоварении, хлебопечении, производстве спирта. Винные дрожжи встречаются в природе на поверхности плодов (например, винограда) и используются в виноделии.

Среди сумчатых грибов встречаются съедобные виды (сморчки, строчки, трюфели) и паразиты, возбудители болезней растений (мучнистая роса, спорынья), животных и человека.

Грибы-паразиты поражают преимущественно растения, причиняя значительный ущерб сельскохозяйственному производству за счет снижения урожайности многих культур. У большинства фитопатогенных грибов мицелий развивается внутри тканей корня, стебля, листа и плода, у некоторых (например, мучнисторосяных) — на поверхности органов растения.

Мучнисторосяные грибы поражают сотни видов культурных и дикорастущих растений. На поверхности пораженных органов развивается беловатый мицелий, образуя характерный налет (“мучнистая роса”). Затем мицелий темнеет и становится коричневым.

Мучнисторосяные грибы — опасные паразиты пшеницы, ржи, люпина, виноградной лозы, сеянцев дуба, крыжовника и многих других растений.

Спорыньевые грибы паразитируют на 250 видах культурных и дикорастущих злаков, но преимущественно на ржи. К моменту созревания зерна в колосе на месте пораженной завязи пестика мицелий уплотняется и превращается в склероции, которые зимуют в почве или зернохранилище, а весной прорастают.

Практическое значение спорыньи определяется токсическим действием алкалоидов, содержащихся в склероциях. Склероции, попавшие после размола в муку, могут вызывать тяжелые заболевания (токсикозы) у людей, проявляющиеся в виде конвульсий или в гангренозной форме. В настоящее время случаи отравления людей крайне редки. Алкалоиды спорыньи широко применяют в медицине для лечения сердечно-сосудистых и нервных заболеваний, в акушерстве и гинекологии.

На однодольных (хлебные злаки, овощные, декоративные) и двудольных (плодово-ягодные, кормовые, масличные, прядильные) растениях часто паразитируют также головневые и ржавчинные грибы. Известны и многие другие заболевания растений, вызываемые грибами-паразитами: парша плодовых деревьев, плодовая гниль (монилиоз) яблони и груши, фузариоз льна, аскохитоз гороха и др.

Трутовые грибы приносят большой вред лесному хозяйству. Споры трутовиков попадают на раны в коре деревьев, где прорастают в грибницу, которая проникает в древесину и питается органическими веществами ее клеток. Пораженные деревья становятся хрупкими, и срок их жизни значительно сокращается.

Около тысячи видов грибов паразитируют также на животных и человеке, вызывая различные заболевания кожи, ногтей, волос (бластомикозы, молочница, парша, стригущий лишай и др.).

Грибы-мутуалисты. Примером мутуализма могут быть лишайники, микориза. Микориза — это взаимовыгодное сожительство гриба с корнями растений. При этом мицелий гриба оплетает корни растений и проникает только под эпидермис или в клетки паренхимы корня, где может образовывать клубки. Микоризный гриб увеличивает всасывающую поверхность корня в 10—14 раз, лучше поглощает фосфор, выделяет витамины и ростовые вещества, которые стимулируют развитие корня. От растения гриб получает безазотистые соединения (углеводы) и корневые выделения, способствующие прорастанию спор. Микориза обнаружена у большинства растений (кроме водных).

Грибы наряду с бактериями играют важную роль в общем круговороте веществ в биосфере. Разлагая с помощью ферментов органические вещества отмерших растений и животных, они делают их доступными для автотрофных организмов, участвуют в образовании плодородного слоя почвы — гумуса, выполняют большую санитарную работу по очищению среды.

Грибы широко используются в народном хозяйстве для получения белка, лимонной кислоты, ферментов, витаминов, антибиотиков, ростовых веществ.

Велика и отрицательная роль грибов. Паразитируя на растениях и животных, а также развиваясь сапротрофно на пищевых продуктах, промышленных материалах и изделиях из кожи, дерева, бумаги, пластмассы, произведениях искусства, грибы вызывают их порчу и наносят большой ущерб народному хозяйству.