В.И. АБРАМОВ,
Заслуженный учитель России,
Северодвинская городская гимназия

Продолжение. См. № 7/2004

Бактерии, грибы, споровые растения

(Спецкурс по биологии)

Классификация грибов так же, как и бактерий, преследует в основном практические цели, учитывая при этом и филогенетические связи. Каждому виду присваивается родовое и видовое название. Виды объединяются в роды, роды – в семейства (-aceae), семейства – в порядки (-ales), порядки – в классы (-mycetes). К грибам относятся истинные слизевики (миксомицеты), низшие грибы (фикомицеты) и высшие грибы, куда входят аскомицеты, базидиомицеты и несовершенные грибы.

Класс Истинные слизевики (Миксомицеты)

Под отстающей корой трухлявых пней, опавшими листьями, в трещинах и щелях мертвых деревьев можно обнаружить странные организмы – плоские лепешки слизи, часто ярких цветов: желтого, розового, красного, фиолетового, почти черного. Размеры их разные (до десятков сантиметров!), разная и форма. Если понаблюдать за ними, можно убедиться, что они не только меняют форму, но и переползают с места на место, стремясь к повышенной влажности. Это и есть слизевики. Их вегетативное тело образовано слизистой многоядерной цитоплазмой, называемой синцитием. Переползая с места на место, слизевки не только усваивают растворенную органику, но и захватывают пищевые частицы (бактерии, мицелий грибов).

Большинство представителей этого класса безвредны и даже полезны – они расщепляют органику до веществ, усваиваемых растениями. Но среди них есть и опасные паразиты. Такова, например плазмодиофора, возбудитель килы капусты.

Класс Низшие грибы (Фикомицеты)

В эту группу входит около одной тысячи видов грибов, вегетативные тела которых (даже при сильном ветвлении гиф) не имеют перегородок и потому многоядерны.

Наиболее известным представителем этого класса является мукор, или головчатая плесень, из группы зигомицетов. Его грибница появляется на кусках хлеба, сыра, на конском навозе в виде пушистого белого налета, который через некоторое время чернеет. Гифы мукора не разделены перегородками. Каждая из них представляет собой сильно разветвленную клетку с несколькими ядрами. Одни ответвления клетки проникают в субстрат и поглощают питательные вещества, другие приподнимаются вверх. Их кончики отшнуровываются в виде маленьких головок – округлых спорангиев, в которых образуются споры. В одном спорангии образуется до 10 000 спор. Созревшие споры распространяются воздушными потоками или при помощи насекомых. Попав в благоприятные условия, спора прорастает в новый мицелий. Некоторые мукоровые грибы вызывают заболевания – микозы легких, головного мозга и других органов человека и сельскохозяйственных животных.

Некоторые из самых вредоносных патогенных фикомицетов относятся к группе оомицетов, например, фитофтора – один из опаснейших возбудителей болезней картофеля и томатов. Этот гриб заражает растение через вегетативные органы. Проявляется болезнь в виде некрозов, пятен, гнилей, язв на поврежденных надземных и подземных частях растений, в том числе и на клубнях. Больные растения вянут, сильно отстают в росте и развитии и могут погибнуть.

Мицелий гриба растет в листьях по межклетникам, а через устьица листа на его нижнюю сторону выходят тонкие разветвленные гифы, на концах которых развиваются зооспорангии. В зооспорангиях развивается 6–12 подвижных снабженных жгутиками зооспор. Зооспоры прорастают в гифы, которые внедряются через устьица в ткань листа и заражают новое растение-хозяина. Заболевание внешне проявляется уже в конце лета, когда на листьях картофеля появляются бурые пятна с беловатым налетом. К осени ботва постепенно чернеет и отмирает. Заражение может осуществляться также через почву и передаваться через клубни картофеля. На клубнях появляются коричневые пятна. Больные клубни плохо хранятся и при посадке служат основным источником первичной инфекции на поле.

В 1845 г. население Ирландии насчитывало около 8 млн человек. Для 6 млн из них картофель в те времена был очень важной пищей, а для остальных – почти единственной. В 1846 г. «картофельная гниль» появилась в Ирландии и начала распространяться там со скоростью 50 миль в неделю. Уже в начале августа большинство посевов погибло. Люди лишились единственного источника существования. Вид гниющих растений вызывал у них ужас, употреблять пораженные клубни в пищу они боялись. Целые селения вымирали от голода. За голодом последовали его непременные спутники – инфекционные заболевания. Многие из оставшихся в живых бежали прочь из страны, эмигрировали в Англию и за океан – в США. К 1851 г. население Ирландии уменьшилось на 2 млн человек.

Для борьбы с фитофторой принимают следующие меры: уничтожение ботвы, севооборот, опрыскивание растений и внесение в почву солей меди, выведение новых сортов картофеля, устойчивых к этому заболеванию.

Столь же опасен другой грибок – синхитриум, возбудитель рака картофеля, из группы хитридиевыех микроскопически мелких грибов. При этом заболевании клубни покрываются бугристыми разрастаниями, в них снижается количество крахмала. Меры борьбы те же, что и с фитофторой. Порой для уничтожения спор вредителя, покрытых прочными оболочками, приходится протравливать всю почву на полях.

Не менее известен ольпидий капустный, или «черная ножка» капусты. Уже у капустной рассады он вызывает почернение корня, затем чернота расползается по стеблю и растение погибает.

Класс Сумчатые грибы (Аскомицеты)

Класс сумчатых грибов, или аскомицетов, – один из наиболее многочисленных классов высших грибов, включающий более 30 000 видов. Название класса связано с тем, что половой процесс у его представителей завершается образованием спор в особом мешкообразном органе – аске (сумке). У одних аксомицетов сумки могут возникать прямо на мицелии, у других они развиваются в особых плодовых телах. Вегетативное тело сумчатых грибов образовано разветвленным, разделенным на клетки, гаплоидным мицелием. У некоторых аскомицетов мицелий может распадаться на отдельные клетки. Клеточная стенка этих грибов содержит до 25% хитина и 75% глюканов.

Аскомицеты широко распространены в природе и встречаются во всех природных зонах и регионах. По способу питания это сапрофиты, обитающие в почве, лесной подстилке, на различных субстратах животного происхождения. Сапротрофные аскомицеты участвуют в минерализации органических веществ, особенно в разложении растительных остатков, содержащих целлюлозу.

Наиболее распространенная и практически значимая группа класса – дрожжи. Они не имеют грибницы и представляют собой одноклеточные неподвижные организмы овальной формы, размером 8–10 мкм. Размножаются дрожжи почкованием, некоторые виды – путем деления. При недостатке питания и избытке в среде кислорода у дрожжей наблюдается половой процесс, протекающий в виде копуляции двух клеток. Образовавшаяся зигота превращается в сумку с 4–8 спорами. Развиваясь на сахаристых средах, дрожжи осуществляют спиртовое брожение, в результате которого выделяются этиловый спирт и углекислый газ.

Пекарские дрожжи существуют только в культуре. Они представлены сотнями разновидностей: винными, хлебопекарными, пивными и спиртовыми. Одна из разновидностей дрожжей участвует в образовании кефира.

Более ста лет назад у подножья Эльбруса, в аулах горцев-карачаевцев существовал обычай. На улицу выбрасывали кожаный бурдюк с молоком и оставляли там лежать некоторое время. Каждый, кто проходил мимо, должен был пинать бурдюк ногой. Это делалось не случайно: кроме молока в него помещали еще и закваску – «кефирные зерна». Когда бурдюк пинали, бродящая жидкость взбалтывалась, простокваша становилась однородной и превращалась в кефир. Очень долго хранили горцы секрет кефира, но, как и любой секрет, он в конце концов, перестал быть секретом.

«Кефирные зерна», напоминающие комочки рисовой каши, – не что иное, как симбиоз молочнокислых бактерий и дрожжевого гриба. Бактерии сквашивают молоко, превращая его в простоквашу. Дрожжи сбраживают молочный сахар, и выделяющийся при этом углекислый газ разрыхляет сгусток простокваши, превращая его в кефир.

Образование мицелия и почкование у дрожжей

Есть и другой вид симбиоза, в котором участвуют дрожжи – «чайный гриб». Симбиоз здесь образуют дрожжи и уксуснокислые бактерии. Вместе они образуют медузоподобное «существо», которое плавает в растворе сладкого чая. Сахар сбраживается до спирта, который в свою очередь превращается в уксусную кислоту, что придает напитку приятный кисловатый вкус. Настой чая, добавляемый в раствор, обеспечивает микроорганизмам азотное питание.

Среди сумчатых грибов есть и опасные паразиты. К ним относятся возбудители мучнистой росы многих растений. Они поражают злаки, деревья (дуб, клен), крыжовник, смородину, виноград. Мучнистый налет на пораженных стеблях и листьях образован конидиями – спорами, возникающими на концах гиф. Борются с этими грибами, уничтожая пораженные ветви или опрыскивая их ядохимикатами.

Цикл развития возбудителя спорыньи

Большой практический интерес представляют виды рода Спорынья. Большинство представителей этого рода паразитирует на злаках. На пораженных спорыньей колосьях злаков хорошо заметны склероции, имеющие вид рожков черно-фиолетового цвета. Склероции зимуют в почве, куда они попадают с культурных злаков при обмолоте урожая, или с дикорастущих растений, встречающихся по краям полей. Весной склероции прорастают плотными скоплениями гиф, по периферии которых образуются плодовые тела. В них формируются споры, заражающие злаки в период цветения. Склероции спорыньи содержат сильный яд эрготин, вызывающий резкое сокращение гладких мышц. Если склероции вместе с зерном будут смолоты в муку, они могут вызвать отравление с судорогами, рвотой, острыми болями в желудке, иногда гангренозными язвами. Возможны смертельные случаи. В очень малых дозах эрготин используют в медицине, поэтому спорынью специально разводят на ржи на особых участках.

Класс Базидиальные грибы (Базидиомицеты)

Базидиомицеты – класс высших грибов с многоклеточным мицелием, объединяющий около 30 000 видов. Споры образуются не в сумках, а на особых крупных клетках – базидиях (основаниях). Сами базидии образуются на гифах или на плодовых телах. Плодовое тело состоит из шляпки и ножки. Ножка и шляпка образованы плотными пучками гиф. В шляпке можно различить два слоя: плотный верхний часто окрашенный, покрытый кожицей, и нижний. У одних грибов нижний слой шляпки состоит из радиально расходящихся пластинок (сыроежки, грузди, шампиньоны) – это пластинчатые грибы. У белого гриба, подберезовика, подосиновика нижний слой шляпки образован многочисленными трубочками, поэтому их называют трубчатыми грибами. На пластинках, в трубочках, а у некоторых грибов на шипиках или иголочках образуются миллионы спор. После созревания они высыпаются и переносятся ветром и водой, а также насекомыми, слизнями и другими животными, способствующими широкому распространению шляпочных грибов.

Мицелий базидиальных грибов многолетний. Плодовое тело около месяца растет под землей, но, выходя на поверхность, увеличивается в размерах очень быстро. Грибом, обладающим наибольшей скоростью роста плодового тела, является кольчатый диктиофорум, или «дама под вуалью».

Вот как его описывает Рихард Крумбгольц: «Путешественник, выбравшись из леса, чуть не наступил на какое-то странное яйцо. Оно было чисто белого цвета и отчетливо выделялось на фоне зеленых мхов. Загадочный предмет был упругим на ощупь и покрыт кожистой оболочкой. Путешественник хотел, было поднять его и рассмотреть поближе, как вдруг заметил, что яйцо растет. На глазах увеличивается в размерах. Тонкая трещинка расколола его оболочку и побежала дальше, распарывая ее на две сферы. Края треснувшей кожи на макушке яйца разошлись, и из щели между ними выскочила ярко-оранжевая лакированная шляпка. Она сидела на длинной белоснежной шейке. Шейка быстро вытягивалась: каждую минуту она увеличивалась на 5 мм. Наконец очертания загадочного предмета определились. Это был гриб. Прямой как свеча, на стройной белоснежной ножке, он вытянулся за два часа на целых полметра в высоту! И вдруг новое чудо поразило исследователя: из-под оранжевой шляпки гриба с треском выскочило ажурное белое покрывало. Оно упало почти до самой земли и, подобно широкому кринолину, окружило ножку удивительного гриба. В тот же миг сильный и отвратительный запах падали стал распространяться от лесного чуда во все стороны. А с наступлением темноты гриб засветился. Яркое изумрудное сияние струилось из-под его шляпки. Светилось и покрывало – нежным матовым отблеском».

В гифах шляпочных грибов развивается высокое гидравлическое давление: нередки случаи, когда растущие плодовые тела шампиньонов взламывают асфальт, приподнимают железобетонные плиты.

Цикл развития шляпочного гриба

Среди шляпочных грибов есть как съедобные, так и ядовитые. На территории России известно свыше 150 видов грибов, пригодных для употребления в пищу человеком. Сухое вещество плодового тела съедобных грибов содержит в среднем 20–40% белка, 17–60% углеводов, 1,5–10% липидов и 6–25% минеральных солей, органических кислот, витаминов. И хотя белки грибов усваиваются только на 58–85%, грибы являются ценным пищевым продуктом. Наиболее ценными являются белый гриб, рыжик, подосиновик, подберезовик. Человек искусственно выращивает на особых плантациях шампиньоны и некоторые другие съедобные виды. Ядовитые грибы, такие как бледная поганка, желчный гриб, мухоморы, ложные опята, попадая в пищу, могут вызывать серьезные, а иногда смертельные отравления. Наиболее опасна бледная поганка: ее яд не разрушается при кипячении, а признаки отравления проявляются через сутки, когда помощь оказывать уже поздно.

Продолжение следует