Грибы выделяют в отдельное царство, так как они имеют особенности строения и жизнедеятельности, которые не характерны ни растениям, ни животным.
- Какие вы знаете грибы?
- На какие группы вы могли бы разделить грибы?
Царство Грибы
Каждый из нас хотя бы однажды был в лесу на «тихой охоте». Так называют сбор грибов. В лесу можно встретить большое их разнообразие: сыроежки, боровики, опята, подосиновики, лисички и многие другие.
Но мало кто знает, что грибы нас окружают повсюду, не только в лесу. Только эти грибы очень маленькие, часто видны только под микроскопом. Грибов насчитывается более 100 тыс. видов.
Грибы выделяют в отдельное царство, так как они имеют особенности строения клетки и тела.
В клеточной стенке грибов содержится углевод — хитин , подобный тому что образует покровы насекомых и ракообразных. В клетках их нет хлорофилла. Питаются грибы готовыми органическими веществами, а запасное питательное вещество — гликоген, как и у животных.
Общими свойствами с растениями у грибов являются рост в течение всей жизни, поступление питательных растворов путём всасывания.
Грибы распространены повсеместно. Они могут встречаться в почве, горах, во влажных лесах, пустынях.
Строение грибов
Среди грибов в природе встречаются одноклеточные и многоклеточные грибы. Грибные клетки отличаются друг от друга строением, но имеют общие черты. Внутри клетки содержится одно или несколько ядер. Клеточная мембрана пронизана многочисленными порами.
Размеры тел грибов различны. Самые крупные могут достигать размеров 50–100 см (дождевик). Формы также разнообразны и порой причудливы (рис. 1).
Тело гриба — грибница , или мицелий — образовано тонкими белыми нитями — гифами , не имеет тканей и органов. У одноклеточного плесневого гриба мукора тело представлено одной сильно разросшейся клеткой с множеством ядер (рис. 2). Другие грибы имеют грибницу, состоящую из множества клеток.
Расположена грибница чаще всего в почве, но грибы могут жить и в древесине, и на телах животных и человека. Её размеры могут быть по истине гигантские. Так в штате Орегон в США в заповеднике Малур растёт грибница опёнка площадью более 880 га, а её возраст оценивается в 2,4 тыс. лет!
Жизнедеятельность грибов
Питание грибов связано с поглощением готовых органических веществ. В основном грибы по способу питания сапротрофы (питающиеся отмершими телами) или паразиты (живущие на теле хозяина). Но в природе встречаются грибы, вступающие в симбиоз с деревьями, и даже грибы-хищники. Для питания грибы могут использовать всё, где есть органика — бумагу, воск, кожу, клей и пр.
Наряду с бактериями грибы перерабатывают органические вещества в неорганические, которые легко усваиваются растениями.
Грибы-паразиты могут жить на теле растений или животных, питаясь их органическими веществами, ослабляя их и зачастую вызывая серьёзные заболевания.
Наверняка вы знаете такие грибы, как подосиновик, подберёзовик. Эти названия они получили не случайно. Их грибницы вступают в симбиоз с корнями деревьев (осины, берёзы), образуя микоризу , или грибокорень (рис. 3). Растение делится органическими веществами с грибницей, а гриб, удерживая в грибнице влагу, обеспечивает водой и минеральными веществами корни дерева.
Хищные грибы используют петли-ловушки или клейкое вещество для ловли мелких почвенных организмов (рис. 4). Когда добыча будет обездвижена, гифы грибницы прорастают в тело жертвы и высасывают из неё содержимое.
Размножение грибов. Размножаются грибы спорами. Это характерно для многоклеточных грибов и некоторых одноклеточных, например мукора.
Дрожжи — одноклеточные грибы размножаются почкованием.
Спора — специализированная клетка, предназначенная для бесполого размножения. У шляпочных грибов споры образуются под шляпкой плодового тела в трубочках или на пластинках. Споры мелкие и лёгкие, разносятся ветром, водой и животными на большие расстояния. Лоси, слизни, улитки, поедая грибы, съедают и споры. Их содержимое надёжно защищено плотной оболочкой, поэтому они не перевариваются и выходят наружу вместе с экскрементами. Попав в благоприятные условия, спора прорастает, образуются тонкие белые нити — гифы. Со временем их становится больше, они сливаются, образуя грибницу. Позднее над поверхностью земли могут появиться плодовые тела грибов.
Существует и половой способ размножения, при котором особые споры, сливаясь друг с другом, дают начало новому организму.
Контрольные вопросы
- В чём особенность строения грибной клетки?
- Какие общие с животными признаки имеют грибы?
- Что общего между грибами и растениями?
- Как питаются грибы?
- С помощью чего размножаются грибы?
Грибы имеют черты сходства с растениями и животными, но относятся к отдельному царству. Встречаются грибы повсеместно. Они бывают одноклеточные и многоклеточные. Питаются грибы готовыми органическими веществами. Размножаются преимущественно спорами.
Способы размножения грибов: вегетативный, бесполый и половой.
Вегетативное размножение грибов
Данный вид размножения происходит без образования специализированных органов – любая часть мицелия дает начало новому организму. Кусочки грибницы и плодового тела способны образовывать новые клетки, то есть давать начало новому мицелию. Этот способ размножения грибов, широко распространённый в природе, используется грибоводами при искуственном разведении (например, шампиньонов, летних опят, вешенок и др.). В многоклеточной грибнице любая часть мицелия, содержащая клетку, дает новый мицелий.
Одной из форм вегетативного размножения является образование хламидоспор – клеток, покрытых толстой оболочкой и способных переносить длительные периоды голодания, высыхания и другие неблагоприятные условия среды.
Вегетативным размножением является также почкование клеток и фрагментация гиф на цилиндрические или овальные клетки – оидии, образованию которых предшествует появление частых перегородок в гифах. В благоприятных условиях оидии прорастают в новый мицелий.
Бесполое размножение грибов (размножение спорами)
Многие грибы размножаются спорами. У одних грибов споры развиваются эндогенно в специальных вместилищах, спорангиях, и называются спорангиоспорами. У других – споры формируются экзогенно на специализированных гифах мицелия, конидиеносцах, и называются конидиями. Для зигомицетов характерно бесполое размножение при помощи спорангиоспор; для аскомицетов, базидиомицетов, дейтеромицетов и некоторых низших грибов – при помощи конидий.
В спороносном слое плодовых тел развиваются споры — очень мелкие одноклеточные образования. Споры имеют разнообразную форму: шарообразную, эллипсоидальную, веретеновидную, угловатую, звездообразную и т.п. Величина спор измеряется микронами. Количество их в плодовом теле исчисляется миллионами и даже миллиардами. Например, дождевик гигантский рассеивает около семи миллиардов спор.
Окраска спор бывает белая, жёлтая, жёлто-бурая, коричневая, фиолетовая, красноватая, оливковая и почти чёрная. По цвету можно определить, к какому роду относится гриб.
Отдельные споры нельзя разглядеть без микроскопа, однако их цвет можно определить по споровому порошку. Для этого надо отобрать зрелый гриб, отрезать у него ножку вровень с краями шляпки, а шляпку положить на лист бумаги спороносным слоем вниз и накрыть стаканом или блюдечком. Через несколько часов под шляпкой окажутся высыпавшиеся споры в виде порошка.
Споры сохраняют свою жизнеспособность длительное время, в отдельных случаях до 20 и более лет. Они служат для расселения и размножения грибов. Распространение спор происходит посредством ветра, потоков воды, насекомых и животных. Попадая в благоприятные условия, споры прорастают, образуют мицелий и дают начало новому грибу.
Рост мухомора красного:
Половое размножение грибов
Представляет собой возникновение и развитие нового поколения из оплодотворенной клетки — зиготы, возникшей при слиянии содержимого двух клеток, различающихся между собой по признаку пола. При слиянии двух раздельнополых клеток, называемых гаметами, половой процесс протекает в двух фазах.
После образования диплоидного ядра, у одних грибов сразу, а в других случаях несколько позже, диплоидное ядро претерпевает деление, сопровождающееся уменьшением числа хромосом, т. е. редукционное деление. В результате редукционного деления получаются в последующем гаплоидные клетки, отличающиеся от диплоидных меньшим в два раза количеством хромосом. Вместе с тем в каждой из этих клеток заключено содержимое двух предыдущих гаплоидных клеток, участвовавших в половом процессе.
Произошла перекомбинация наследственных свойств, и две клетки уже не являются тождественными первым клеткам. Половой процесс, таким образом, способствует возникновению большого разнообразия форм.
Небольшое видео: половое размножение грибов
Парасексуальный процесс у грибов
Некоторые грибы не имеют истинного полового процесса. Обмен генетической информацией у них происходит в результате парасексуального цикла. Он обнаружен у многих дейтеромицетов и базидиомицетов главным образом в лабораторных условиях. В результате этого процесса плазмогамия, кариогамия и гаплоидизация хромосом происходят не в специализированных половых структурах, или в определенной стадии жизненного цикла, а в вегетативной гифе мицелия. Парасексуальный цикл заключается в слиянии генетически различных ядер в любой вегетативной гифе гетерокариотического мицелия и последующей рекомбинации участков хромосом при митозе.
Парасексуальный цикл имеет большое значение у несовершенных грибов, для которых характерно отсутствие полового процесса. Например, для грибов рода Verticillium он является источником возникновения изменчивости. У некоторых грибов парасексуальный цикл происходит и при наличии полового процесса.
Для многих это будет неожиданностью, но то, что мы привыкли называть грибом, на самом деле является всего лишь частью огромного организма. И у этой части есть своя функция – производство спор. Основная же часть данного организма располагается под землей, и представляет собой переплетенные между собой тонкими нитями, называющимися гифами, которые и составляют грибной мицелий. В некоторых случаях гифы могут свисать плотными шнурами или же волокнистыми образованиями, которые можно детально рассмотреть даже невооруженным глазом. Однако бывают и случаи, когда их можно рассмотреть только в микроскоп.
Плодовое тело появляется на свет только в том случае, когда в контакт вступают два первичных мицелия, принадлежащих к одному виду. Происходит соединение мужского и женского мицелия, в результате чего образуется вторичный мицелий, который способен при соблюдении благоприятных условий воспроизвести плодовое тело, которое, в свою очередь, станет местом появления огромного количества спор.
Однако грибы обладают не только половым механизмом воспроизведения. Они отличаются наличием и «бесполого» воспроизведения, в основе которого лежит образование вдоль гифов особых клеток, которые называются конидиями. На таких клетках развивается вторичный мицелий, который также обладает способностью к плодоношению. Также бывают ситуации, когда гриб разрастается в результате простого деления изначального мицелия на огромное количество частей. Распыление спор происходит, в первую очередь, благодаря ветру. Их маленький вес позволяет им передвигаться при помощи ветра на сотни километров за относительно короткий промежуток времени.
Кроме того, различные грибы могут распространяться в результате «пассивного» перенесения спор, которое осуществляют различные насекомые, которые могут, как паразитировать на грибах, так и появляться на них на небольшой промежуток времени. Также споры могут быть разнесены различными млекопитающими, к примеру, дикими кабанами, которые могут случайно съесть гриб. Споры в таком случае выделяются вместе с экскрементами животного. У каждого гриба ха жизненный цикл возникает огромное количество спор, однако только мизерное количество их них попадают в такую обстановку, которая бы благоприятно сказалась на их дальнейшем прорастании.
Грибы являются огромнейшей группой организмов, насчитывающей более 100 тысяч видов, которые традиционно считаются растениями. На сегодняшний же день ученые пришли к выводу, что грибы являются особой группой, которая занимает свое место между растениями и животными, поскольку в процессе их жизнедеятельности просматриваются черты, присущие как животным, так и растениям. Главным отличием грибов от растений является полное отсутствие хлорофилла – пигмента, который лежит в основе фотосинтеза. В результате этого у грибов нет возможности производить сахар и углеводы, находящиеся в атмосфере. Грибы, подобно животным, потребляют уже готовую органику, которая, к примеру, выделяется в гниющих растениях. Также в состав мембраны клеток грибов входит не только микоцеллюлоза, но и хитин, который характерен для наружных скелетов насекомых.
Существует два класса высших грибов – макромицетов: базидиомицеты и аскомицеты.
В основе подобного деления лежат различные анатомические особенности, характерные для образования спор. У базидиомицетов в основе спороносного гименофора находятся пластинки и трубочки, связь между которыми осуществляется при помощи крошечных пор. В результате их деятельности производятся базидии – характерные образования, имеющие цилиндрическую или булавовидную форму. На верхних концах базидий и образуются споры, которые с гимением связываются при помощи тончайших нитей.
Для произрастания спор аскомицетов используются цилиндрические или мешковидные образования, которые называются сумками. При созревании таких сумок, они лопаются, и споры выталкиваются наружу.
Количество спор гриба
Споры обычно образуются в очень большом количестве. Так, например, у одного тропического дождевика плодовое тело вырабатывает до 7 миллионов спор. Хлебная ржавчина (паразит на злаковых растениях) образует их столько, что в течение лета одна лишь спора за четыре поколения развития могла бы дать 1000 4 (единица с двенадцатью нулями) спор.
Можно представить, какое огромное потомство способно произвести лишь одно плодовое тело гриба!
Прорастание спор
На самом деле это не происходит, так как прорастает спора лишь тогда, когда она попадет в условия, благоприятные для ее развития, а это происходит редко. Объясняется это особыми условиями, необходимыми для жизни разных грибов. Обычное в природе явление: чем меньше у спор шансов оказаться в условиях, благоприятных для прорастания, тем их больше.
Кроме размножения с помощью спор, грибы размножаются и другими способами:
- дрожжевые грибки — особыми «почками»,
- многие другие — кусочками грибницы. Так, например, искусственно размножают вкусный шляпочный гриб шампиньон.
Форма плодовых тел может быть очень разнообразной. У большинства шляпочных грибов в плодовом теле различают пенек, или ножку, и шляпку на ней. Но плодовое тело может иметь и иную форму (дождевики, трюфели, сморчки и строчки).
Споры шляпочных грибов
Споры у шляпочного гриба рыжика развиваются на особых пластинках, расположенных снизу шляпки. Есть грибы, у которых споры образуются на особых сосочках, под шляпкой (желтый и серый колчаки), на ее верхней поверхности в особых извилинах — складках (сморчки, строчки), внутри плодового тела (дождевики, трюфели).
Если шляпку зрелого пластинчатого гриба положить на лист бумаги, а затем, спустя некоторое время, осторожно снять ее, то на бумаге обозначатся радиальные линии, идущие во все стороны от центра пенька. Это выпавшие из пластинок споры. Споры эти имеют разную окраску — у шампиньона они темные, а у обыкновенного красного мухомора — белые.
Споры многих грибов выдерживают высушивание и низкие температуры, не теряя способности прорастать. Их много носится в воздухе вместе с пылью. Пылинка-спора, попав в благоприятные для жизни гриба условия, образует маленький вырост — гифу, которая, разрастаясь, дает грибницу. Но эти условия, необходимые для прорастания споры, у многих шляпочных грибов нередко очень сложны.
Так, учеными установлено, что споры некоторых грибов становятся способными прорастать лишь в том случае, если пройдут через кишечник личинок некоторых насекомых, живущих на этих грибах. «Червяки», которыми иногда переполнена мякоть гриба, и являются личинками разных насекомых — «грибных мушек», откладывающих яйца в плодовое тело.
Считают, что у некоторых грибов, развивающихся на навозе, споры прорастают только в том случае, если они прошли через кишечник высшего животного. Таким образом, распространителями этих грибов обычно являются млекопитающие. Некоторые грибы-паразиты имеют очень сложный круг развития, и различные стадии своего существования проводят, паразитируя на разных растениях.
Достаточно интересными представителями живой природы являются грибы, которые были выделены в особое царство, отличаясь существенными признаками, как от животных, так и от растений. Без них человечество не смогло бы создать лекарство от многих болезней – антибиотик. Не было бы лесов в привычном нам виде, да и сами растения не смогли бы распространиться по материкам.
Вот почему так велико значение этих организмов для окружающего мира. Задание человечества – сохранить это уникальное царство на планете для поддержания гармонии. Статья рассказывает о том, как размножаются грибы, а также формирует у читателя ценностное отношение к природе.
Основные способы, как размножаются грибы
Процесс размножения в царстве грибов направлен на сохранение численности вида даже в неблагоприятных условиях, например, при засухе или безкормице (рисунок 1).
Поскольку грибы, как живые организмы, существенно отличаются от представителей царств животных и растений, то и их размножение имеет свои особенности. Так, они способны размножаться практическими всеми известными способами.
Были выделены такие основные методы: вегетативный, бесполый, почкование, половой. Ниже вы сможете ознакомиться с их особенностями.
В лесу
Грибы занимают важное место в лесной экосистеме, вступая в симбиоз с деревьями и травами путем сращения корневых систем. Растения обеспечивают их сахаром и белками, а грибы, в свою очередь, снабжают своих партнеров минеральными веществами, которые впитывают из почвы вместе с водой (рисунок 2).
Примечание: Мицелий, состоящий из тонких длинных нитей, расположен на глубине около 10-15 см. Он разрастается в разные стороны, оплетая корни деревьев. Он устойчив к засухам и сильным морозам, приостанавливаясь в своем развитии в неблагоприятный период и пробуждаясь при определенных условиях.
Она получает питательные вещества как из почвы и лесной подстилки, так и из корней деревьев. Интересным является тот факт, что грибы формируют плодовые тела только по соседству с конкретным видом деревьев. Например, боровики можно найти около сосны, дуба, ели или березы, а рыжики – только под елью или сосной.
Если речь идет о способах распространения, то лесные виды распространяются, в основном, половым методом, хотя для некоторых видов присущ бесполовой.
Сбор грибов человеком является вмешательством в их процесс жизнедеятельности. Вот почему так важно правильно собирать лесные дары, чтобы нанесенный урон был минимальным и восполняемым. При аккуратном срезании плодового тела экземпляр продолжит реализацию процесса размножения. И наоборот, вырвав гриб с мицелием, мы наносим последнему огромный вред, вплоть до гибели. Помните об этом, собираясь на «тихую охоту».
Особенности строения грибов
Для того, чтобы понять особенности каждого из способов, необходимо представлять, из каких частей состоит гриб, то есть, знать его строение.
Основная масса приходится на мицелий (грибницу, вегетативное тело), расположенный под землей. Мицелий представляет собой тонкие нитчатые образования – гифы. Нижняя часть отвечает за питание, а верхняя – за размножение.
На мицелии образуются плодовые тела (которые мы называем грибами), возвышающиеся над субстратом. Плодовые тела несут в себе споры, способствующие размножению.
Способы размножения грибов
Размножение происходит одним из четырех способов:
- вегетативным;
- бесполым;
- почкованием;
- половым.
Они во многом отличаются друг от друга, поэтому каждый из них следует рассмотреть более детально.
Вегетативный
Суть вегетативного способа заключается в отделении некоторых частей мицелия (оидий и хламидоспор) от основного вегетативного тела. Причиной такого отделения могут послужить движения среды или действия животных, а иногда гифа распадается сама при наступлении неблагоприятных условий (рисунок 3).
Отделившиеся части начинают развиваться самостоятельно и дают начало новым грибницам. Для такого способа не нужны никакие специальные приспособления, к тому же, это самый быстрый метод размножения, а потому его используют при выращивании урожая на специальных фермах или в домашних условиях.
При этом ДНК потомков ничем не отличается от ДНК родителей. Однако количество получаемого потомства невелико.
Бесполый
При этом методе гифы образуют специальные клетки, представляющие собой веточки, не способные расти. На них образуются спорангии (пузырьки), внутри которых расположены споры (рисунок 4).
Эти микроскопические частички разносятся ветром и животными, не тонут в воде, а при благоприятных условиях начинают развиваться, образуя мицелий. Бесполый способ характерен для многих шапочных видов, в частности, паразитов.
Такой метод дает большие шансы оставить потомство, поскольку на образование каждой споры тратится гораздо меньше питательных веществ, чем на одного потомка при вегетативном методе. При этом потомки являются копиями родителей с незначительными мутациями.
Почкование
Формой вегетативного способа является почкование. Суть этого метода заключается в формировании дочернего организма из материнской особи в виде выпячивания тела клетки (рисунок 5).
Процесс такого вида бесполого размножения начинается с деления ядра, в результате которого образовавшийся центр клетки перемещается в нарост, появляющийся на материнском теле. Затем образуется перетяжка между новым фрагментом и грибницей, в результате чего молодое образование отделяется и начинает развиваться как отдельный организм. Такой способ присущ преимущественно представителям класса низших грибов (например, дрожжевых), хотя и встречается у некоторых высших.
Половой вариант размножения
При половом способе происходит образование мужских и женских клеток (гамет) с последующим их слиянием, в результате чего образуются споры, формирующие новый организм. При этом вся наследственная информация содержится в клетках мицелия, а плодовое тело проводит накопление и созревание спор, предназначенных для зарождения новой жизни (рисунок 6).
Созревшие легкие споры высыпаются и разносятся ветром, а также различными насекомыми, слизнями, белками и зайцами, поедающими грибы. Споры не перевариваются в пищеварительных органах этих животных, а потому выводятся наружу вместе с пометом.
Попадая на влажную плодородную почву, они прорастают, давая начало новой грибнице. В результате полового метода размножения появляются новые признаки, несущие ДНК обоих родителей. Новое сочетание может как увеличить, так и уменьшить жизнеспособность потомства.
У древесных грибов трихаптумов нашли более семнадцати тысяч полов.
Мы привыкли, что у живых существ только два пола. Бывает, что оба пола объединены в одной особи, тогда это называется гермафродитизм. Бывает, что полов нет — такие организмы размножаются бесполым способом.
Но бывает и так, что полов может быть три и больше — намного, намного больше. Как, например, у грибов из рода Трихаптум, у которых исследователи из Университета Осло и их коллеги из Испании и США насчитали 17550 полов. Грибы сами по себе не такие уж экзотические — они родственны трутовикам и ареал у них очень широкий; один из трихаптумов растёт на берёзах и встречается у нас по всей территории страны. Каким же образом у них столько полов и что это вообще значит?
Смысл полового размножения, кроме того, чтобы получить особь нового поколения, — в смешивании генетического материала. Половые клетки одного пола сливаются с половыми клетками другого пола, и получается организм с новой комбинацией генов. Чем разнообразней комбинации у разных особей в популяции, тем больше шансов выжить у популяции в целом. Половые хромосомы, особенности строения тела — с биологической точки зрения это лишь способы решить задачу по перетасовке генетической колоды. Чтобы устроить такую перетасовку, аппарат пола определяет, с кем ты можешь сливаться половыми клетками, а с кем нет.
Грибы базидиомицеты, к которым относятся и трихаптумы, и трутовики, и мухоморы, и белые грибы, размножаются спорами, которых можно в чём-то уподобить нашим половым клеткам: их споры также несут не двойной, а одинарный набор хромосом. Из этих спор прорастают грибные гифы — у них тоже одинарный набор хромосом. В какой-то момент гифы из одной споры встречаются с гифами из другой споры, и вот тут они или сливаются вместе, или нет. Слиться могут только гифы определённых разных полов, которых, как мы сказали, у трихаптумов не два, а больше 17 тысяч. (После слияния разнополых гиф у грибов всё тоже непросто, но дальнейшее нас сейчас не интересует.)
Чтобы посчитать количество грибных полов, надо было дождаться, когда появятся особо совершенные методы ДНК-анализа. Относительно давно было известно, что пол у трихаптумов зависит от двух областей в геноме, которые называются MATA и MATB и в каждой из которых есть множество генов с разными вариантами-аллелями. Чтобы прошло разнополое слияние, обе области должны в определённой степени отличаться этими аллелями. Оценить различия между MATA и MATB у разных экземпляров получилось только с появлением достаточно дешёвых и достаточно точных методов чтения (сиквенса) ДНК, которые позволяли очень точно читать короткие участки ДНК, чтобы потом собрать их в более длинную итоговую последовательность. Результаты исследований описаны в PLOS Genetics.
Правда, даже с учётом того, что половое размножение повышает генетическое разнообразие, такое количество полов выглядит совсем уж чрезмерным. Возможно, дальнейшие исследования помогут понять, в чём тут дело, и почему этим грибам понадобилась такая гаргантюанская раздельнополость.