Симбиозы грибов

Кооперация: описание и примеры

Кооперация – это такая форма взаимоотношений, при которой организмы могут прожить отдельно, но иногда объединяются для общей пользы. Получается, что это необязательный симбиоз. Примеры:

• Актинии и раки-отшельники, которые селятся в пустой раковине моллюсков; он возит ее повсюду вместе с полипом, увеличивая для того пространство для ловли добычи, а себе обеспечивая тем самым защиту.
• Крупные рыбы и креветки, которые очищают их тело от паразитов и отмерших клеток.
• Крупные копытные животные и птицы, которые выклевывают из их шерсти паразитов (клещей) либо при линьке выщипывают клочки зимней шерсти и используют ее для строительства гнезд.

Грибы – короли симбиоза

Грибы, представляющие отдельное природное царство, по праву можно назвать королями симбиоза. Объединяя в себе некоторые признаки животных и растений, грибы успешно сотрудничают и с первыми, и со вторыми. Сегодня мы расскажем о типичных и наиболее интересных примерах «сотрудничества» грибов с другими организмами.

Грибы и деревья

Самый часто встречающийся вид симбиоза у грибов – с высшими растениями. Грибница и корень дерева срастаются в единый грибокорень. Благодаря такому объединению гриб получают от растений углеводы, которые те способны вырабатывать. А деревья, в свою очередь, употребляют легкорастворимые минеральные вещества, которые мицелий вытягивает из почвы и перерабатывает в удобную форму.

Одни грибы сотрудничают с несколькими видами деревьев. Например, белый гриб прекрасно уживается с пятьюдесятью деревьями. Осенние опята одаривают своей благосклонностью около 200 видов деревьев. А вот деликатесные рыжики весьма избирательны. Они растут только в «дружбе» с елями и в соснами. Называются соответственно – еловый и сосновый.

Лишайники

Когда в следующий раз поедете в лес, присмотритесь к лишайникам. Эти необычного вида образования смотрятся весьма цельно, но не являются единым организмом. Лишайник — симбиотическая ассоциация – крепкая пожизненная «дружба» грибов и водорослей. Грибы дают водорослям среду, в которой они могут выжить. Водоросли же отдают продукты своего фотосинтеза. Примечательно, что лишайники образуются лишь при скудном питании, увлажнении и освещении. Улучшенные условия существования приведут к гибели лишайника – связи симбионтов разрушаются, водоросли начинают жить самостоятельно, а грибы могут не выжить. Но пока они вместе, у них все отлично. И не говорите, что вам не случалось хотя бы раз в жизни залюбоваться их почти инопланетной красотой.

Грибы и орхидеи

Отношения грибов с орхидеями и вовсе отдельная тема. Ведь некоторые орхидеи не просто извлекают выгоду из этого симбиоза, а буквально не могут без него жить! В зрелых семенах орхидей отсутствуют углеводы – источник энергии для деления клеток и, соответственно, развития семени в растение. А в течение жизни грибы доставляют орхидеям воду и минеральные соли. Что от этого взаимодействия выигрывают сами грибы, ученые пока не выяснили.

Кстати, есть отдельная группа орхидей с особой «привязанностью» к грибам – гнездовки. Эти поразительные растения полностью лишены хлорофилла и не способны фотосинтезировать. Все, что им остается – питаться за счет гриба-симбионта.

Микотизм – так называется тип питания растений, осуществляющийся за счет грибов, поселяющихся на корнях.

Грибы и фауна

Те, кто читал, «Умные муравьи. Часть 2», уже знают, что муравьи разводят грибы, чтобы строить ловушки. Они заботливо переносят споры на новые места обитания.

Южноамериканские муравьи Atta пошли еще дальше. Они делают нечто вроде грядок в своих гнездах. Пережевывая нежные части листьев, муравьи таким образом готовят субстрат для произрастания грибов, которые составляют их единственную пищу. Сначала муравьи кормят и выращивают продукцию в своем грибном саду, а затем поедают ее. Подобными агрономическими изысканиями также занимаются муравьи Apterostigma и Cyphomyrmex. Термиты – самые знатные грибоводы. Только в роде Termes есть более 30 видов, которые жить не могут без грибов.

У некоторых представителей муравьев существуют настоящие висячие сады. Другие выращивают продукцию, напоминающую кольраби.

Представители муравьиного царства тщательно заботятся о своих грядках. Удобряют их останками насекомых и продуктами собственного пищеварения. Облизывают, чтобы слюна, содержащая антибиотики не позволяла развиваться сорнякам и вредным бактериям. Прищипывают грибницу. Кстати, в основу известного противогрибкового препарата «Нистатин» положены вещества из муравьиной слюны.

Одно из интересных содружеств грибов – с североамериканским кокардовым дятлом. Дело в том, что это птица для строительства жилица выбирает себе не умирающие, а здоровые деревья. Чтобы выдолбить дупло при таких условиях, дятлу может понадобиться до 10 лет. Хитрая птица переносит споры дереворазрушающих грибов в «ранки» коры. Древесина становится более мягкой, что облегчает труд по обустройству нового гнезда.

Успешное сотрудничество грибов и дятлов обеспечивает жильем и других лесных обитателей, любящих селиться в дупле – насекомых, сов, змей, белок, певчих птиц.

Многообразие симбиотических отношений, в которые вступают грибы, поразительно. Здесь описаны наиболее интересные случаи. Чтобы рассказать обо всех видах грибного симбиоза, потребуется издать целую книгу. Возможно, многотомник. =)

Характеристика царства грибов

Учеными приблизительно установлено, что грибы появились не менее, чем около 500 млн. лет тому назад еще до возникновения динозавров. В научной среде вокруг грибного царства по сей день ведутся споры и дискуссии, выдвигаются теории о будущих научных открытиях. Все это связано с тем, что грибы обладают характеристиками, которые свойственны и растительному, и животному царству, а также собственными индивидуальными особенностями.

По типу питания все грибы походи на растения, также с флорой их связывает отсутствие возможности передвигаться. Как и растение, гриб вынужден весь жизненный цикл находиться на одном месте. Размножение грибов при этом происходит с помощью сложной вегетативной системы, называемой грибницей и представляющую собой сложную сеть переплетенных между собой нитей. Именно эта характерная черта и выделяет грибное царство в отдельный раздел биологии.

Грибы, как и все организмы, состоят из клеток. В составе каждой клетки есть вода, которая располагается в цитоплазме. В ней же также находятся ферменты, аминокислоты, углеводы и липиды. Помимо этого перечня в составе цитоплазмы имеются особые образования – митохондрии, лизосомы и вакуоли. Последние предназначены для накапливания в них запасы питательных веществ – гликогена, липидов и пр. Еще одним выделяющим отличием грибов от растений является то, что в клетках грибов отсутствует крахмал. Также от растений грабы отличает наличие в ядре клетки хромосом, которые содержат ДНК.

Суть процесса

В природе присутствуют многочисленные примеры взаимовыгодного симбиоза – когда путем тесного общения у участников процесса увеличиваются шансы на выживание.

Осуществляемые действия и производимые ими вещества чаще выступают для обоих незаменимыми и существенными для жизни. Однако симбиоз иногда проявляется и в иных формах, выгодных лишь грибам.

Все симбиотические процессы делят на две группы.

• Облигатный: он проявляется, когда в условиях естественной среды участники не смогут существовать друг без друга, яркий пример тому – взаимодействие с водорослями в лишайниках.
• Факультативный: в этой форме выгоду получает чаще один из организмов, при этом одна популяция (в нашем примере – грибы) извлекает пользу от таких тесных взаимоотношений, не принося выгоды или вреда второй. Ярким примером такого типа взаимоотношений является паразитизм, при котором грибы-паразиты подыскивают себе хозяина и используют его в качестве источника питания либо среды обитания. К таким, например, относятся плесневые виды.

Существуют опасные для человека аиды-симбионты

Пример облигатного симбиотического процесса ярко просматривается на взаимосвязи растений с грибами:

• выделяемая растительными корнями глюкоза привлекает к ним симбионтов, способных быстро уловить повышение уровня сахара в почве;
• микоризные грибы опутывают корни гифами, активно развивая грибницу и в некоторых случаях проникая в корневые клетки;
• приступают к активному размножению и создают массу абсорбирующих нитей, за счет чего увеличивают количество поглощения питания и влаги;
• грибные нити проникают в мелкие поры присутствующих в земле соединений минеральных веществ, разрушают их и добывают ценнейшие для растений макро- и микрокомпоненты.

Грибы-паразиты живут в основном на растениях (почти 10 000 видов), реже на животных и человеке (около 1000 видов). Известны водные грибы, вызывающие заболевания рыб, они знакомы аквариумистам, например, сапролегния рыб. Поселяясь в организме человека, они поражают кожу, волосы, ногти, легкие. Гриб ахорион на волосистой части головы вызывает заболевание паршу. Гриб трихофитон, возбудитель стригущего лишая, поражает волосы, ногти и кожу. Дрожжевой гриб сидиум, проживающий в ротовой полости, при нарушении баланса в организме приводит к развитию молочницы в той самой ротовой полости, где до этого спокойно жил. Опасны для человека и грибы-паразиты растений. Они способны вызывать тяжелейшие заболевания, заканчивающиеся смертью. Рожковые грибы, например, спорынья, в 944 г. стали причиной эпидемиии на территории Европы, унесшей 40 000 жизней.

Трутовики – разрушители деревьев, играют не смотря на свой паразитический образ жизни, важную роль в жизни леса, спасая его завалов отмерших тел деревьев.

В сельском хозяйстве грибы-паразиты являются вредителями сельскохозяйственных культур. Поэтому с ними постоянно ведется борьба. Сельскохозяйственные культуры являются для них донорами питательных веществ и средой обитания, лишившись которой они гибнут. Поэтому жизненный цикл построен так, чтобы смерть хозяина не опередила процесс размножения паразита.

В результате вот такой формы симбиоза на нашей планете появляются новые виды, способные выживать в уже новых условиях. Появляются они на основе наиболее жизнеспособных форм и свои особенности закрепляют в потомстве.

Польза симбиоза

Микориза является средством связи между растениями. Когда в окружающей среде появляется что-то, способное навредить растению, грибница посредством химический соединений «рассылает» информацию об этом другим грибам, и они встречают вредителя уже подготовленными. В некотором роде это напоминает передачу информации по нервной системе человека. Любой лес является гигантской информационной сетью.

Польза симбиоза заключается в следующем:

1. Симбиоз помогает тем, что повышает адаптацию (особенно к неблагоприятным для условиям) организма к окружающей среде.
2. С его помощью удастся увеличить урожай культурных растений.
3. Благодаря симбиозу могут формироваться новые группы организмов (например, лишайники).

Сожительство грибов и растений

Микоризой называется симбиотическая ассоциация мицелия с корнями высших растений (деревья, кустарники, мхи, папоротники и др.). Впервые процесс описал в 1879–1881 гг. ученый Ф. М. Каменский, а термин был введен в 1885 году Альбертом Бернхардом Франком.

С тех пор было официально доказано, что грибы не паразитируют на поверхности культур, а формируют взаимовыгодный союз. В научных кругах известно 3 вида микоризы:

1. Эктотрофная, т.е. наружная (эктомикориза): гифы, отходящие от грибницы, плотно оплетают молодые корешки, проникают в их межклеточное пространство, формируя микоризные трубки. Сеть образует систему, пронизывающую почву, тянется она на большие расстояния. Главное отличие вида — изменение корней, разрушение структуры. Яркими примерами взаимосвязи являются лесные древесные (ель, лиственница), лиственные (бук, береза, дуб). Образуется сеть Гартига.
2. Эндотрофная, т.е. внутренняя (эндомикориза): о ней можно говорить, если влияние мицелия не вызывает изменений корневой системы, а уровень проникновения не ограничивается внешним слоем – гифы проникают в клетки через поры. Отсутствует грибной чехол, их структура остается постоянной. Грибницы могут формировать древовидные образования (арбускулы), клубки (пелетоны), вздутия, внутри клеток корня. Но клетки растений сохраняют жизнеспособность, даже переваривая внедрившийся организм. Главным примером симбиоза являются травянистые (орхидные), его обнаруживают у древесных (тополь, яблоня, груша) и кустарниковых видов.
3. Эктоэндотрофная, т.е. смешанная: совмещает характеристики 2 предыдущих типов.

Грибы взаимовыгодно существуют с водорослями

Лишайник служит ярким примером активного симбиоза гриба и водоросли – они смогли образовать единый организм. Первые извлекают пользу в виде питательных компонентов, а вторые — получают воду и минеральные вещества, позволяющие им существование в разнообразных условиях.

Ирина Селютина (Биолог):

Лишайники представляют собой весьма своеобразную группу организмов. Тело лишайников называется слань и состоит из водорослей и гиф гриба. Водорослевый компонент – фикобионт может быть представлен цианобактерииями, зелеными или желто-зелеными водорослями, а грибной – микобионт – сумчатыми и базидиальными грибами. Благодаря переплетению нитей гриба, формируются:

• Верхняя корка: окрашена в разные цвета, более толстая и обеспечивает защиту и поглощение воды из воздуха.
• Нижняя корка: тонкая, имеет выросты-ризоиды, обеспечивающие прикрепление тела лишайника к поверхности.
• Сердцевинный слой: сформирован гифами гриба и водорослями. С этим слоем связаны процессы фотосинтеза, превращения и запасания органических веществ.

В настоящий момент микориза наблюдается практически у всех голосеменных и большинства покрытосеменных растений. На бедных почвах без дополнительной помощи они развиваются плохо.

Голубика лучше растет и плодоносит, если земля будет содержать грибной мицелий. В зародышах семян черники и брусники уже имеются споры — микообразователи.

Способ борьбы Править

Ничего сильно страшного нет в обычных грибках, которые существуют на самом деле. Главное соблюдать гигиену (что конечно затруднительно в условиях постапокалипсиса), не носить долго старую, изношенную и излишне утепленную обувь, вызывающую потение ног, а также внимательно ухаживать за растениями, если у вас они есть. Поэтому лучший способ борьбы с грибком — это её профилактика: соблюдайте чистоту и санитарию, вырезайте и вымывайте все подозрительные ростки, используйте всякие дезинфицирующие средства а также промывайте маргонцовкой и содой, если грибок начинает развиваться

Важно приступать к его изничтожению как можно скорее, дабы инфекция не развилась. Понять что вы подцепили грибок можно по таким признакам: неприятный запах, изменение цвета и структуры ногтей на ногах, шелушение или утолщение кожи, появление мелких трещинок и ран, болевые ощущения и образование пузырьков с жидкостью

На растениях могут появляться непонятные наросты и пигментация в некоторых местах заметно меняется. Хуже когда вы имеете дело с эволюционирующим паразитом — в таком случае следует прикрыть все открытые участки своего тела (особенно где присутствуют раны и царапины), надевать на лицо респиратор или лучше противогаз, поскольку такие паразиты чаще всего размножаются воздушно-капельным путем и как можно скорее покинуть опасное место. Также избегайте тех мест, где вы подозревайте наличие грибка; чаще всего они водятся во влажной среде. Держитесь подальше от потенциальных носителей грибка, так как даже близкое соседство с ними с большим шансом заразит вас. Не пытайтесь бороться с грибком огнестрельным и уж тем более холодным оружием, так как это может вызвать взрыв спор. Взрывчатка также является очень рискованным выбором, ибо она может породить просто тучу опасных спор. Лучшим выбором будет являться огонь, огнемет и другие пиротехнические средства, сжигающие организм полностью вместе со всеми спорами. Если есть возможность то выжигайте дотла колонии грибов, поскольку они являются приоритетной угрозой а их уничтожение хотя бы на время обезопасит вас от этой напасти.

Наверное, в мире не существует человека, который ни разу в своей жизни не смотрел фильмы о зомби — мертвых существах, которые совершенно по разным причинам ожили и начали охотиться на живых созданий. Некоторым людям в это трудно поверить, что ожившие мертвецы реально существуют и представляют собой муравьев, зараженных паразитирующим грибком под названием кордицепс. Ранее ученые были уверены, что опасный грибок управляет телами насекомых проникая в их мозг, но все оказалось гораздо проще — он контролирует только мышцы.

Американские биологи узнали об этом, изучив поведение паразитирующего грибка вида Ophiocordyceps. В ходе наблюдений они выяснили, что оказавшись на теле муравья, споры грибка пробивают его твердую оболочку и проникают внутрь насекомого, полного липким веществом. В нем располагаются так называемые гифальные трубки, которые пронизывают все тело муравья и даже мышцы. Захватив контроль над мышцами, грибок может управлять движениями насекомого.

Основные различия между грибами-сапрофитами и паразитами

Неправильно считать, что любые микроорганизмы, которые питаются органической пищей, являются паразитическими. К паразитам причисляют те организмы, которые выживают за счет других. Они могут селиться как внутри какого-либо тела, так и снаружи.

Сапрофиты питаются только останками растений либо животных. К ним относятся почвенные и плесневые грибы, а также плесневые бактерии. Таким образом, основные отличия между сапрофитами и паразитами заключается в нескольких особенностях:

1. Метод существования и характер питания организмов: паразитические особи питаются за счет органических структур живого хозяина; сапрофиты живут на мертвых растительных телах.
2. В отличие от паразитов, сапрофиты обычно не причиняют вред человеческому организму.
3. Средой обитания для сапрофитов могут быть как живые, так и неживые структуры. Паразиты живут только в живом организме.

В некоторых случаях грибы из паразитов превращаются в сапрофитов, которые первоначально селятся на живых растениях, а после их гибели продолжают жить, питаясь мертвой древесиной. Такие грибы называются симбионтами.

Преимущества микоризных грибов для культурных растений

Повышение питательности почвы

В первую очередь, гифы грибов-микоризообразователей распространяются в почве, предоставляя корневой системе значительно большую площадь для поглощения влаги и важнейших питательных веществ. Хотя корневая система многих растений может быть достаточно мощной, но гифы микоризы могут достигать сотен метров, являясь как бы продолжением корня.

Микориза интенсивно разлагает грубые органические вещества на простые элементы, делая их легкодоступными для питания растения. Грибы-симбионты обеспечивают растение такими питательными веществами как калий, азот, цинк и другие. А это означает, что садоводу потребуется вносить гораздо меньше удобрений при выращивании культур, находящихся в подобном симбиозе. Поливать такие растения также приходится реже, ведь значительно повышается их устойчивость к засухе благодаря микоризе, добывающей влагу с огромной глубины.

Что касается вопроса, можно ли подкармливать растения с подселенной микоризой, то подкормка минеральными удобрениями, в принципе, не запрещена

Но важно поддерживать их невысокую концентрацию в почве, так как это может навредить как растению, так и грибам

Микориза хорошо показывает себя при совместном применении с гранулированными удобрениями пролонгированного действия, эффективно перерабатывая их в доступные для растения формы.

Естественно, что микориза успешно используется при органическом земледелии.

Защита растений от болезней и вредителей

Микоризные грибы, выделяющие определенные ферменты, создают физический барьер вокруг корневой системы растений, таким образом защищая их от болезнетворных микроорганизмов, насекомых-вредителей и мелких насекомых, питающихся корнями.

Грибы-микоризообразователи обладают существенными противомикробными и противогрибковыми свойствами, поэтому могут подавлять развитие корневой и плодовой гнили культурных растений, грибных инфекций (фузариоз, фитофтороз, парша) и других заболеваний. Они значительно повышают сопротивляемость культур паразитам и нематодам.

Кроме того, микоризные грибы способствуют восстановлению и улучшению почвы в целом. Это обусловлено тем, что они производят липкий белок гломалин. Данное вещество помогает уменьшить эрозию и стабилизирует текстуру почвы. Считается, что гломалин содержит более трети мирового углерода и при этом совершенно безвреден.

Развитие корневой системы с микоризой (справа) и без нее (слева) . El Mercurio

Более высокие урожаи и лучшее качество плодов

Симбиоз с грибами-микоризообразователями способствует лучшей приживаемости растений. Под влиянием таких грибов активно развивается корневая система культур, укрепляется их иммунитет, заметно улучшаются вкусовые и эстетические характеристики ягод и плодов.

В Графстве Кент в Британии был проведен эксперимент. Искусственные грядки в виде мешков с грунтом, которые там часто используются для выращивания клубники и малины, не содержат естественной микобиоты. Исследование показало, что грядки-мешки с клубничными кустами, обработанные грибами микоризы, показали статистически значительно более высокий урожай и более крупные плоды, чем те растения, которые выращивались без применения микоризы.

Обмен питательными веществами между растениями

Грибы-микоризообразовати имеют еще одну уникальную способностью, они образуют под землей коммуникационные сети, ведь переплетаясь гифы могут создавать симбиоз с несколькими растениями одновременно. В результате этого они становятся проводниками между растениями и артериями для обмена питательными веществами. При этом большинство штаммов микоризных грибов не производят плодовых тел, что было бы совершенно излишним в данном контексте использования гриба.

Картофель без микоризы и с ней. Н. Г. Трофименко

Признаки царства грибов

Уникальность грибного царства заключается в том, что его представители совместили в себе некоторые характерные особенности из двух других царств. Каждый гриб имеет немного от растения и животного одновременно, но при этом обладает собственными свойствами.

Общего с ботаническими представителями у грибов много:

• Неподвижность;
• рост по большей части верхушки;
• наличие клеточной стенки;
• потребление кислорода;
• размножение вегетативным способом, за исключением некоторых представителей.

С животными сходств также достаточно:

• несмотря на то, что грибы дышат кислородом по принципу растений, хлорофилл они не содержат, т.е. они гетеротрофные;
• из предыдущего пункта следует, что питаются они уже имеющимися органическими веществами;
• наличие хитина в клеточных стенках грибов делает их похожими на некоторых насекомых, ракообразных и прочих животных.

Среди уникальных признаков выделяют следующие:

• процесс питания грибов невозможен без мицелия – системы, похожей на корневую, но отличающейся от стандартных корней растений;
• грибы, осуществляющие процесс питания по форме симбиоза, в значительно степени помогают растениям-хозяевам противостоять внешним негативным факторам, т.е. могут способствовать выживанию растения в тяжелых природных условиях;
• многим плодоносным грибам для активного роста и размножения требуется большое количество влаги, поэтому активней всего они растут в дождливые сезоны;
• питательная экосистема способна продолжать существовать даже в случае удаления из нее плодовых тел, на месте которых достаточно быстро вырастают новые.

Особенности грибов-симбионтов

Они работают подобно естественному насосу, активно впитывают из грунтовых слоев воду и полезные вещества, получают взамен жизненно необходимые элементы и питаются углеводами, синтезированными растениями в процессе фотосинтеза.

Их особенность – избирательность в выборе хозяина. Некоторые разновидности образуют тесную взаимосвязь лишь с избранным хозяином и не способны существовать в симбиотической ассоциации с другими популяциями.

У микоризных грибов в отсутствии хозяина жизнедеятельность не поддерживается и плодоношение не происходит. Без микоризы они некоторое время существуют и питаются в почвенных слоях, не образуя плодовых тел, но спустя какое-то время гибнут.