Относятся ли грибы к высшим растениям. Низшие и высшие грибы
ГРИБЫ (Mycetalia, Mycota, Fungi), одно из царств эукариотных организмов. В системе органического мира грибы рассматривают как самостоятельное царство с начала 1970-х годов; ранее их относили к царству растений. Грибы - это быстрорастущие нефотосинтезирующие организмы, нуждающиеся для своего развития в готовых растворённых органических веществах (осмотрофные гетеротрофы). По строению, характеру обмена веществ и способу питания грибы занимают промежуточное положение между животными и растениями и имеют отдельные черты тех и других. Отсутствие у грибов фотосинтеза, способность их к разложению готовых органических веществ, присутствие в клеточных стенках большинства грибов опорного полиаминосахарида (хитина), образование у них гликогена, мочевины и ряда других соединений в процессе обмена веществ сближают их с животными, а размножение спорами, в основном постоянная неподвижность тела, обилие вторичных продуктов обмена - с растениями. В то же время по составу стеринов и особенностям синтеза аминокислоты лизина они значительно отличаются от растений. Предполагают, что грибы выделились в самостоятельную ветвь живого мира ещё до разделения организмов на животные и растения. Время расхождения (дивергенции) животных, растений и грибов от общих предков определяют в 1,1 миллиарда лет назад. Гипотетически грибы происходят от бесцветных жгутиковых организмов, обитавших в первичном океане.
Схема строения плодового тела шляпочного гриба.
У грибов встречаются три типа размножения: вегетативное, бесполое и половое. У многих видов они последовательно сменяют друг друга в цикле развития. Вегетативное размножение обычно осуществляется фрагментами мицелия, бесполое - при помощи разнообразных специализированных клеток или многоклеточных образований, называемых анаморфами (например, у пеницилла). Размножение спорами, образовавшимися бесполым путём, способствует распространению и сохранению гриба. Структуры спороношения, образующиеся на мицелии, отличаются богатством форм и определяют многообразие видов грибов. Половое размножение, связанные с ним процессы смены ядерных фаз, строение половых органов значительно различаются в разных группах грибов и часто лежат в основе их систематики. У грибов известно три типа полового процесса: гаметогамия, гаметангиогамия и соматогамия. Гаметогамия - слияние подвижных гамет, образующихся в гаметангиях (хитридиомицеты, гифохитридиомицеты). Её разновидность - оогамия, при которой крупные неподвижные яйцеклетки, формирующиеся в специальных оогониях, оплодотворяются мелкими подвижными сперматозоидами, развивающимися в антеридиях (некоторые хитридиомицеты); у ряда грибов (оомицеты) сперматозоиды не образуются, а яйцеклетка оплодотворяется не дифференцированным на сперматозоиды содержимым антеридия. В ходе гаметангиогамии происходит слияние двух многоядерных специализированных структур, содержимое которых не дифференцировано на гаметы (зигомицеты, аскомицеты). Соматогамия заключается в слиянии обычных вегетативных клеток мицелия (базидиомицеты). Споры, образующиеся в результате полового процесса, генетически неоднородны и часто располагаются на поверхности или внутри плодовых тел. Такие споры и структуры, их несущие, называются телиоморфами. Некоторые грибы утратили в процессе эволюции половой процесс. Им свойственно только вегетативное или чаще бесполое размножение; они составляют группу несовершенных, или анаморфных (митотических), грибов (например, аспергилл, боверия). Как компенсация утраченного полового процесса у этих грибов, а также у некоторых других групп грибов встречается парасексуальный процесс. Он происходит в гетерокариотическом мицелии, в котором присутствуют генетически разнородные ядра в общей цитоплазме; гаплоидные ядра могут сливаться с образованием диплоидных, некоторые из которых являются при этом гетерозиготными (то есть возникают из генетически различных ядер). В таком ядре возможно объединение хромосом и обмен генетическим материалом с помощью кроссинговера. Иногда после этого вновь возникают гаплоидные ядра, генетически отличные от исходных.
Роль грибов в природе и в жизни человека. Обладая разнообразным набором ферментов, грибы вместе с гетеротрофными бактериями выполняют в природе роль редуцентов - организмов, способных разлагать органические вещества до простых неорганических соединений, которые затем усваиваются продуцентами - автотрофными организмами, создающими органические вещества. Почвенные грибы и грибы лесной подстилки участвуют в почвообразовании и повышении плодородия почвы. Микоризные грибы превращают органические вещества в соединения, пригодные для питания высших растений. Грибы, живущие на деревьях, способны разрушать такие трудно поддающиеся разложению вещества, как лигнин и целлюлозу (клетчатку), освобождают от пней, валежника, порубочных остатков поверхность почвы, подготавливая её для возобновления леса. Грибы служат пищей и убежищем для разнообразных насекомых, наземных моллюсков (например, слизней) и других мелких животных. Ими питаются белки, олени и многие другие животные.
В биотехнологиях с помощью грибов (главным образом микроскопических) получают антибиотики, ферменты, органические кислоты, ростовые вещества, стероиды, спирт, пищевые продукты (сыры и др.), дрожжи, белковую биомассу и др. Энтомопатогенные и микофильные грибы используют в биологических методах борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных растений.
Многие грибы съедобны, составляют значительную часть пищевого рациона. Ядовитые грибы, случайно попав в пищу, могут вызывать тяжёлые отравления, часто с летальным исходом. Некоторые грибы содержат галлюциногенные вещества. Редкие и исчезающие виды грибов охраняются (например, гриб-баран, ежовик коралловидный).
Съедобные грибы обладают высокими питательными и вкусовыми качествами. В них содержится достаточно много белка (больше всего в свежих трюфелях - до 9% по массе и белых грибах - до 5,5%), каротина (провитамина А), витаминов группы В, сравнительно мало жиров, углеводов, витамина С. По количеству минеральных элементов (калия, натрия и др.) грибы близки к фруктам. Вместе с тем из-за наличия в их клеточной оболочке хитина они плохо усваиваются в кишечнике (белки, например, только на 50%). В связи с этим грибы являются довольно «тяжёлой» пищей, особенно для людей с заболеваниями желудочно-кишечного тракта.
В лесах России произрастает около 300 видов съедобных грибов, из которых в пищу традиционно употребляют лишь около 60. К съедобным грибам, не требующим специальной обработки перед приготовлением, относятся большинство трубчатых грибы (белый, подберёзовик, подосиновик, поддубовик, маслёнок и др.), многие пластинчатые - грибы-зонтики, рядовки, опята (летний, зимний, осенний), вешенки, большинство сыроежек, рыжики, грузди и многие др. Ряд грибов входит в группу так называемых условно-съедобных. Так, сморчки и строчки перед использованием необходимо длительно промывать водой и обязательно отваривать. Некоторые виды млечников и сыроежек, волнушки, горькушки, скрипицы, грузди (чёрный и перечный) перед засолкой долго вымачивают и отваривают. Условно-съедобными можно считать навозник белый, который съедобен только в молодом возрасте (пока шляпка чисто белая), и весёлку обыкновенную в стадии «яйца», пока не раскрылась оболочка, одевающая весь гриб.
Ежегодно в лесах России созревает около 5 миллионов тонн съедобных грибов, сбор составляет около 1 миллиона тонн. Наибольшее количество видов грибов встречается в смешанных лесах. Урожайность грибов находится в прямой зависимости от погодных условий, особенно от влажности и температуры. В сухое лето лучшими для произрастания грибов являются края болот, места, увлажняемые родниками, тенистые северные склоны, леса с густым древостоем. Сырым летом хорошие грибные места можно отыскать в лесах с редким древостоем. Как правило, в спелых лесах грибов больше, чем в мелколесье. Для лесов средней полосы России самое большое количество видов грибов приходится на август. С конца июля и в течение августа периодически сменяются слои (массовый рост) маслят, белых, подберёзовиков, рыжиков, лисичек, сыроежек. Заканчивают этот ряд опята осенние. Повреждение и уничтожение грибницы ведут к снижению урожая грибы, а иногда и к полному их исчезновению.
Потребность в круглогодичном получении грибов привела к возникновению так называемой грибной индустрии, особенно развитой в странах Западной Европы (Франция, Великобритания, Нидерланды, Венгрия) и Юго-Восточной Азии (Япония, Китай, Южная Корея). Для промышленного производства отобраны в основном дереворазрушающие грибы, дающие крупные и вкусные плодовые тела (вешенки обыкновенная и флоридская, опята летние и зимние, кольцевик, иудино ухо и сии-такэ, или японские грибы, и некоторые др.). Их выращивают в специальных помещениях и в открытом грунте. Летний опёнок и вешенки можно выращивать в лесу на пнях, валежной древесине. В России пока культивируются только шампиньон двуспоровый и вешенка обыкновенная.
Ядовитые грибы. О ядовитых свойствах грибов известно с незапамятных времён. Подчас их использовали для преступных целей, в том числе в борьбе за власть. Полагают, что грибами были отравлены римский император Клавдий, папа Климент VII, французский король Карл VI. Насчитывается около 20- 25 видов ядовитых грибов. Наиболее частой причиной смертельных случаев от отравлений грибами являются бледная поганка, мухоморы вонючий (белая поганка) и весенний. Смертельно ядовиты также некоторые виды волоконниц, паутинник оранжево-красный, некоторые виды зонтиков (в том числе рыжевато-коричневый, или палевый). К числу ядовитых грибов относятся также говорушки беловатая и восковатая, шампиньоны желтокожий и пёстрый, рядовки тигровая и белая, ложные опята и ложные лисички, сатанинский гриб. Ядовитость грибов определяется присутствием в них токсинов, которые не обезвреживаются ферментами желудочно-кишечного тракта и не разрушаются при тепловой обработке. Особенно опасны токсины бледной поганки (фаллоидин) и мухомора вонючего. Необходимо учитывать, что все грибы способны накапливать в своих клетках токсичные соединения (в том числе соли тяжёлых металлов) в районах промышленных выбросов, железнодорожных и шоссейных магистралей, а также радиоактивные вещества в районах аварий на АЭС. В связи с этим в таких экологически неблагополучных районах собирать грибы нельзя. Вопрос о токсичности свинушек остаётся спорным. Одни исследователи связывают отравление ими с накоплением солей тяжёлых металлов, другие - с накоплением в крови человека антител к особому антигену, содержащемуся в плодовых телах свинушек. Употребление последних в пищу не рекомендуется.
Ядовитые грибы, а также грибы, не собираемые населением в тех или иных регионах, по традиции, часто называют поганками. Например, в Подмосковье к поганкам относят грузди жёлтый и лиловеющий, молочай. Практически не используют в пищу такие вкусные грибы, как рядовки, особенно окрашенные в лиловые и фиолетовые тона, а также грибы-рогатики (грибная лапша). Многие съедобные малоизвестные грибы незаслуженно называют поганками из-за неприглядного вида и схожести с мухоморами (например, строфарию сине-зелёную, поплавки серый и жёлтый) или из-за малых размеров (например, лаковицу розовую, чесночник дубовый). Иногда термин «поганки» ассоциируется с «погаными» местообитаниями (навозными кучами, свалками органических отходов). Это относится, в частности, к навозникам и шампиньонам. Необходимо помнить также, что в природе у многих съедобных грибов имеются ядовитые виды-двойники (внешне схожие со съедобными). Например, бледная поганка похожа на шампиньон полевой (кольцом на ножке), сыроежка зелёная - на зеленушку (окраской шляпки и беловатыми пластинками). Два ядовитых двойника (жёлчный и сатанинский грибы) есть у белого гриба. Жёлчный гриб отличается от белого розовой окраской трубчатого слоя, розовеющей на изломе мякотью, чёрно-бурым сетчатым рисунком на ножке и горьким вкусом. Он растёт в еловых и сосновых лесах. Для сатанинского гриба характерны красноватая окраска трубчатого слоя, синеющая на изломе мякоть и красный сетчатый рисунок ножки. Встречается он на юге Европейской части России. Мухомор вонючий сходен со многими шампиньонами, благодаря беловатой шляпке, кольцу на ножке, и с поплавком белым, имеющим, так же как и мухомор вонючий, бокаловидное утолщение в основании ножки, хотя кольцо на ней отсутствует.
Смотри также статьи об отдельных группах грибов.
Лит.: Федоров Ф. В. Грибы. 3-е изд. М., 1990; Шубин В. И. Макромицеты лесных фитоценозов таежной зоны и их использование. Л., 1990; Васильков Б. П. Съедобные и ядовитые грибы средней полосы Европейской части России. СПб., 1995; Мюллер Э., Леффлер В. Микология. М., 1995; Гарибова Л. В. Обзор и анализ современных систем грибов. Петрозаводск, 1999; она же. Выращивание грибов. М., 2005; Ainsworth /., Bisby Н. Dictionary of the fungi. 9th ed. Wallingford, 2001; Экспертиза грибов. Новосиб., 2002; Лессо Т. Грибы: Определитель. М., 2003; Гарибова Л. В., Лекомцева С. Н. Основы микологии. М., 2005; Дьяков Ю. Т., Шнырева А. В., Сергеев А. Ю. Введение в генетику грибов. М., 2005; Марфенина О. Е. Антропогенная экология почвенных грибов. М., 2005; Попкова К. В. Общая фитопатология. М., 2005; Черепанова Н. П. Систематика грибов. СПб., 2005.
Грибы относились к низшим растениям до конца XX века. В 1970 году они были окончательно выделены в отдельное царство Грибы, т.к. имеют ряд признаков, отличающих их от растений и сближающих с животными.
Общая характеристика
Царство грибы - это одноклеточные и многоклеточные организмы. В настоящее время систематики насчитали более 100 тыс. видов грибов.
Грибы - гетеротрофные организмы, не имеющие хлорофилла. Они занимают промежуточное положение между животными и растениями, так как характеризуются рядом свойств, сближающих их с животными и растениями.
Общие признаки грибов и животных :
- В оболочке клеток есть хитин;
- в качестве запасного продукта у них накапливается гликоген, а не крахмал;
- в результате обмена образуется мочевина;
- отсутствие хлоропластов и фотосинтезирующих пигментов;
Общие признаки грибов и растений :
- Неограниченный рост;
- абсорбтивное питание, т.е. не заглатывание пищи, а всасывание;
- наличие ярко выраженной клеточной стенки;
- размножение спорами;
- неподвижность;
- способность синтезировать витамины.
Питание грибов
Многие виды царства Грибов живут в сожительстве (симбиозе) с водорослями и с высшими растениями. Взаимовыгодное сожительство мицелия грибов с корнями высших растений образует микоризу (например, подберезовик с березой, подосиновик с осиной).
Многие высшие растения (деревья, твердая пшеница и др.) не могут нормально расти без микоризы. Грибы получают от высших растений кислород, выделения корней и соединения, не содержащие азота. Грибы «помогают» высшим растениям усваивать труднодоступные вещества из перегноя, активизируя деятельность ферментов высших растений, способствуют углеводному обмену, фиксируют свободный азот, который в ряде соединений используется высшими растениями, дают им ростовые вещества, витамины и т.п.
Царство Грибы условно подразделяют на низшие и высшие. Основа вегетативного тела грибов - грибница, или мицелий. Грибница состоит из тонких нитей, или гиф, похожих на пушок. Эти нити находятся внутри субстрата, на котором обитает гриб.
Чаще всего грибница занимает большую поверхность. Через мицелий происходит всасывание питательных веществ осмотическим путем. Грибница низших грибов либо разделяется на клетки, либо межклеточные перегородки отсутствуют.
Одно- или многоядерные клетки грибов в большинстве случаев покрыты тонкой клеточной оболочкой. Под ней находится цитоплазматическая мембрана, окутывающая цитоплазму.
В клетке грибов имеются ферменты, белки и такие органоиды (лизосомы), в которых протеолитическими ферментами расщепляются белки. Митохондрии имеют сходство с таковыми у высших растений. В вакуолях содержатся запасные питательные вещества: гликоген, липиды, жирные кислоты, жиры и др.
В съедобных грибах имеется много витаминов и минеральных солей. Примерно 50% сухой массы грибов составляют азотистые вещества, из которых на белки приходится около 30%.
Размножение грибов происходит бесполым путем:
- Специализированными клетками - спорами;
- вегетативно - частями мицелия, почкованием.
Процессу спорообразования может предшествовать половой процесс, который у грибов очень разнообразен. Зигота может образовываться в результате слияния соматических клеток, специализированных на гаметы, и половых клеток - гамет (образующихся в половых органах - гаметангиях). Образовавшаяся зигота прорастает сразу или после периода покоя и дает начало гифам с органами полового спороношения, в которых образуются споры.
Споры различных грибов распространяются насекомыми, различными животными, человеком и воздушными течениями.
Значение грибов в природе и жизни человека
Плесневые грибы поселяются на продуктах питания, в почве, на овощах и плодах. Они вызывают порчу доброкачественных продуктов (хлеба, овощей, ягод, фруктов и т.п.). Большинство этих грибов - сапрофиты. Однако некоторые плесневые грибы являются возбудителями заразных болезней человека, животных и растений. Например, гриб трихофитон вызывает стригущий лишай у человека и животных.
Всем хорошо известен одноклеточный гриб мукор, или белая плесень, который поселяется на овощах, хлебе и конском навозе. Первоначально белая плесень имеет пушистый налет, а со временем она чернеет, так как на грибнице образуются округлые головки (спорангии), в которых образуется огромное число спор темного цвета.
Из ряда родов плесени (пенициллин, аспергилл) получают антибиотики.
Грибы играют в природе и жизни людей важную роль. Но если задать кому-нибудь вопрос: «Грибы - это животные или растения?», то сразу ответить на него возьмется не каждый. Далее в статье расскажем, что же это такое, какие есть виды грибов и зачем они нужны.
Общее описание
Грибы являются бесхлорофилльными гетеротрофными низшими организмами, объединяющими более ста тысяч видов. Среди них можно найти как метровых гигантов, так и микроскопических представителей.
Ответом на заданный выше вопрос: «Грибы - это животные или растения?» может служить утверждение, что грибы не относятся ни к первым, ни ко вторым, но имеют несколько общих черт как с одними, так и с другими. С растительным миром грибы объединяет неподвижный образ жизни, непрерывный рост, питание растворенными в воде веществами, наличие клеточной оболочки. С животными схожими свойствами у грибов является отсутствие пластид и содержание хитина и гликогена в клетках. Индивидуальным свойством является наличие вегетативного тела, называемого мицелием или грибницей, состоящим из нитевидных отростков - гифов. Поэтому грибы выступают отдельным царством живой природы в органическом мире наравне с царствами животных, растений и бактерий.
Грибы поселяются в различных местах - в человеке, животных, на растениях и их корнях. По способу питания относятся к редуцентам - организмам, которые питаются мертвыми органическими остатками, превращая их в простые органические соединения.
Историческая справка
Сочетание одновременно признаков животного и растительного мира дает возможность предположить, что ответом на вопрос: «Грибы - это животные или растения?» является их происхождение, которое ведет свое начало от предков древности, обитавших в первичных водоемах. Это были бесцветные примитивные одноклеточные жгутиковые организмы без четкого разделения на животный и растительный мир. К сожалению, наука не может точно сказать, каково же было происхождение грибов и их дальнейшее развитие.
Самые древние найденные останки грибных предков датируются возрастом около девятисот миллионов лет, что приходится на архейскую эру. Обширное формирование отмечено кембрийским периодом палеозойской эры (шестьсот миллионов лет назад), а расцвет пришелся на каменноугольный период (триста миллионов лет назад).
Отличительной особенностью строения и жизнедеятельности шляпочных грибов является образование ими плодовых тел, которые в простонародье называют грибами. Они состоят из гиф, ножки и шляпки, с обратной стороны которой находятся трубчатой формы отверстия либо пластинки, определяя подвиды. К трубчатым грибам относят подберезовики, белые, маслята и другие, а к пластинчатым - опята, сыроежки, лисички и иные.
Назначение трубочек и пластинок - образование миллионов спор, которые в подходящих условиях прорастают в грибницу. Последняя в процессе роста удлиняется, начинает ветвиться, увеличивая число клеток и образуя сеть, которая на земле и опавших листьях выглядит в виде белой плесени.
Тип питания грибов шляпочного вида - всасывание из почвы и корней деревьев растворенных в воде веществ. Параллельно с этим процессом грибы оплетают растение и проникают внутрь. Деревья, в свою очередь, посредством грибов также получают питание с влагой. Такое природное сожительство называется симбиозом, а в случае с корнями - микоризой.
Вид - плесневые грибы
Большая группа грибов, размножение которой происходит также спорами, но без образования крупных плодовых тел. Это - плесени.
Такие грибы развиваются, главным образом, на продуктах питания:
- Мукор - гриб в виде пушистой белесой плесени, которая формирует споры внутри шариков - спорангиев. Мицелий не раздроблен на клетки, но имеет многоядерную структуру.
- Пеницилл - разделенный на клетки зеленый мицелий, образующий в отдельных местах разветвления в виде кисти со споровыми цепочками.
Обычно этих представителей царства грибов нельзя употреблять в пищу, но они помогают в борьбе с болезнями в виде лекарственных средств. Из пеницилла, например, вырабатывают антибиотик - пенициллин, применяющийся при различных гнойных и воспалительных болезнях органов за счет подавления вызывающих их микроорганизмов.
Вид - дрожжевые грибы
Дрожжи являются одноклеточными статическими организмами до десяти микрометров размером, имеющими овальную или удлиненную форму. Они не образуют настоящий мицелий. Внутри клеток находится ядро с митохондриями, а вакуоли накапливают органические и неорганические вещества, в них протекают процессы окисления и восстановления с накоплением внутри клеток волютина.
Размножение дрожжей - вегетативное, через почкование или деление. После неоднократных повторений процесса размножения, образующего короткие слабо соединенные цепочки, наступает спорообразование. Также ему способствует ограничение поступления питательных веществ и кислорода.
Дрожжи селятся на остатках растений, которые содержат углеводы, и на плодах. В среде, богатой сахарами, дрожжевые грибы вызывают процессы спиртового брожения с выделением углекислого газа и этилового спирта. Эти ферментативные преобразования вовлекают в процесс целый комплекс ферментов, освобождая энергию, необходимую клеткам дрожжей на поддержание жизненных циклов.
Роль в природе
Срастаясь с корнями растений и деревьев, грибы образуют симбиоз - взаимовыгодное сожительство. Поглощая содержащиеся в теле хозяина белки и сахар, одновременно грибы получают из почвы растворенные вещества и транспортируют их назад хозяину. Разрастаясь, они становятся объектом питания для других.
Роль грибов в природе неоценима. Они принимают участие в круговороте веществ, в почвообразующих процессах, в санации планеты, минерализуя отмершие остатки, являются пищей для других растений и животных.
В человеческой жизни польза грибов выражается в следующем:
- использование для откорма животных;
- применение в различных областях (пивоварение, хлебопечение, виноделие, спиртовое и кисломолочное производство);
- получение лекарственных препаратов в фармацевтике;
- использование для борьбы с вредными насекомыми.
Но роль грибов в природе сводится не только к положительным моментам. Отрицательное действие их таково:
- разрушают постройки и изделия из дерева и фанеры;
- могут вызывать опасные заболевания у животных и людей (поражения глаз, кожи и легких);
- коррозируют металлы, лакокрасочные покрытия, смазочные масла;
- развиваясь в растениях для корма животных, выделяют туда ядовитые вещества.
Грибы: научная классификация
Однозначной классификации данного вида нет, но существуют градации:
- по типу образования спор - выражаются в окончании названий, признанных международными правилами;
- по характеру и строению органов размножения (оомикоты и эумикоты).
Немногочисленный отдел Оомикота включает в себя классы:
- Oomycetes (Оомицеты) - обширная группа из семидесяти родов, обитающая преимущественно в воде, реже - на высших растениях. Имеют оба типа размножения.
- Hyphochytriomicetes (Гифохитриомицеты) - обитают в воде и влажной среде, внутри водорослей и беспозвоночных животных.
Большая же часть грибов - разнообразие грибов поражает - принадлежит к отделу Эумикота и подразделяется на пять классов:
В статье дан ответ на вопрос: «Грибы - это животные или растения?», а также рассмотрена классификация грибов и их роль в жизни людей и растений. Но стоит уделить внимание и мерам предосторожности.
Грибы давно используются человеком в еде, но всем давно известно, что несъедобные грибы являются смертельно опасными для людей и животных, поэтому собирать их, брать в руки или употреблять в пищу категорически запрещается.
В деревнях до сих пор используют биологический метод борьбы с насекомыми: оставляют блюдце с водой, в которую добавлен сахар и кусочки мухомора, в местах скопления мух и других насекомых. Последние погибают, напившись этой воды.
Если на остатках пищи (хлебе, овощах или фруктах) замечены следы плесени, ее следует выбросить, а не есть самим или кормить животных.
Надцарство Эукариоты
Царство Грибы
Отдел грибы.
Морфофизиологическая характеристика отдела.
Грибы – это группа гетеротрофных организмов, объединяющая около 100 000 видов.
Они обособлены по своей морфофизиологической организации от остального мира живых существ. Их нельзя отнести ни к растениям, ни к животным. Тело грибов состоит не из типичных клеток, а из нитей. С миром животных их связывает наличие мочевины в обмене веществ, запасного вещества - гликогена, а также хитина в стенках гиф. С растениями их объединяет прикрепленный образ жизни, способность к неограниченному росту, тенденция к расчленению тела, что способствует всасыванию всей поверхностью тела.
Происхождение.
Теория растительного происхождения грибов предполагает их происхождение от зеленых водорослей, из чего следует, что грибы – явно регрессивная группа растений, утративших хлоропласты.
Теория животного происхождения основывается на том, что грибы изначально являются бесхлорофильными организмами, т.е. происходят от простейших гетеротрофных организмов, а не от водорослей. Эта теория предпочтительней, поскольку бесхлорофильные водоросли, в качестве запасного продукта накапливают крахмал. У грибов крахмала нет.
Жесткая клеточная стенка белковая и содержит хитин.
Тело состоит из длинных тонких нитей, называемых гифами. Совокупность гиф образует мицелий. Клетки мицелия запасают углеводы в виде гликогена.
Размножение: бесполое осуществляется при помощи спор. Если споры образуются в специальных органах – спорангиях, то спороношение эндогенное, если непосредственно на вертикальных гифах– экзогенное спороношение.
Вегетативное размножение осуществляется частями мицелия или почкованием.
Митоз и мейоз протекает без разрушения кариолеммы, под ней образуется веретено деления. После распределения хромосом ядро разделяется перетяжкой.
Выделяют три формы полового процесса:
гаметогамия = слияние гамет, образованных в гаметангиях. Может быть изогамия, гетерогамия, оогамия.
Соматогамия = слияние двух клеток вегетативного мицелия;
Гаметангиогамия = слияние двух половых структур, не дифференцированных на гаметы.
Систематика: Отдел настоящие грибы делится на шесть классов.
К низшим грибам относят:
Класс Хитридиомицеты
Класс Оомицеты
Класс Зигомицеты.
К высшим грибам:
Класс Сумчатые (аскомицеты)
Класс Базидиомицеты
Класс Несовершенные грибы.
Низшие грибы имеют неклеточное строение (несептированный мицелий), т.к. его гифы не разделены на перегородки. Их тело представлено одной гигантской разветвленной многоядерной клеткой. Например, представители плесневых грибов, относящихся к зигомицетам. Высшие грибы имеют членистое (септированное тело), многоклеточное с одним или двумя ядрами. Например, аскомицеты, и шляпочные грибы, относящиеся к базидиомицетам.
Класс зигомицеты. Плесневые грибы.
Размножение может быть бесполым (спорами), вегетативным (частями мицелия), редко половым (зигогамия).
Зигогамия (гаметангиогамия) делится на несколько стадий:
Образование гиф, физиологически отличных: + женский и –мужской.
Образование утолщенных и обособленных участков на концах гиф (гаметангии гаплоидны);
Слияние гаметангиев с последующим слиянием ядер и образованием зиготы (2n); После периода покоя зигота делится мейозом и прорастает в гифу, увенчанную спорангием.
Прорастание зиготы.
Класс сумчатые (аскомицеты)
Аскомицеты – класс высших грибов с многоклеточным мицелием и органами спороношения – сумками (асками).
В этих стромах в результате полового процесса образуются плодовые тела – перитеции, заполненные длинными цилиндрическими сумками – асками, содержащими нитевидные аскоспоры. Созревание спор идет во время цветения злаков, в результате мейоза – это споры полового размножения.
Эти споры активно выбрасываются с помощью ветра, попадают на рыльца злаков, где и прорастают. Образующийся мицелий проникает в завязь пестика злака и разрушает ее. На наружных концах гиф мицелия в результате митоза отшнуровываются конидии – споры бесполого размножения, т.е. наступает конидиальное спороношение.
При этом гифы гриба выделяют капельки сладкой жидкости – медвяную росу. Насекомые переносят конидии на цветки соседних растений и заражают их. Склероции содержат алкалоиды, вызывающие отравления.
Пенициллиум – гриб сапрофит. Имеет членистый мицелий. Вверх отходят гифы - конидиеносцы, ветвящиеся на верхнем конце, которые называются – стеригмы. Каждый членик одноядерный. Стеригмы заканчиваются цепочкой наружных спор – конидий. В результате полового процесса образуются сумки с восемью аскоспорами, которые помещены внутри закрытого плодового тела – клейстотеции. Из мицелия пенициллиума Флемингом впервые был выведен антибиотик пенициллин. Применяется также в пищевой промышленности для приготовления особых сортов сыра.
Дрожжи – одноклеточные грибы из класса аскомицеты. Их вегетативное овальное тело одноклеточное и одноядерное. В природе существует большое число видов. Из – за способности сбраживать углеводы, расщепляя глюкозу с образованием этанола и углекислого газа, в культуру человеком введены пивные, винные, хлебопекарные и другие виды дрожжей.
Характеризуются сильно выраженным аэробным обменом веществ. Источником углерода являются разнообразные органические вещества: сахара, спирты, органические кислоты и другие.
Размножение – вегетативное (почкованием). При недостатке питания и избытке кислорода происходит половой процесс по типу хологамии. Зигота превращается в сумку, где мейотически образуются 4 аскоспоры, каждая из которых развивается в дрожжевые клетки.
Класс базидиомицеты
Объединяет почти все группы шляпочных грибов. Вегетативное тело представлено септированным мицелием, состоящим из членистых гиф. Специальных органов полового размножения не образуется. Половое размножение осуществляется следующим образом:
Из прорастающей гаплоидной базидиоспоры развивается первичный несептированный мицелий. Затем этот мицелий превращается в членистый. Каждый членик одноядерный. Затем происходит соматогамия – слияние конечных клеток гиф, имеющих разный половой знак. НО: слияние содержимого (протопласта) члеников не сопровождается слиянием ядер. Образуются дикарионы, которые затем синхронно делятся. Так формируется вторичный дикарионный мицелий.
На дикарионном мицелии образуется плодовое тело, которое состоит из пенька (ножки) и шляпки. Гимениальный слой шляпки (гименофор) может быть пластинчатым или трубчатым. В гимениальном слое на концах дикарионных гиф из двух ядерных клеток образуются базидии. По своему развитию базидии напоминают сумку и гомологичны ей. В базидии завершается половой процесс, т.е. сливаются ядра дикариона, и образуется диплоидное ядро. Это ядро делится мейозом с образованием четырех базидиоспор.
У высших грибов в цикле развития чередуются три фазы: гаплоидная, дикарионная (длится основную часть жизни) и диплоидная (кратковременна).
Значение грибов. Грибы участвуют в круговороте веществ в природе, минерализуют органические вещества и принимают участие в образовании гумуса. Их используют в пищевой промышленности для получения спирта, вина, пива, кваса, в хлебопечении, в получении белков и витаминов. Грибы образуют органические активные вещества – антибиотики, ферменты, органические кислоты и др. Пищевое значение имеют грибы класса базидиомицеты. Некоторые виды ядовиты для человека.
Грибы — древние гетеротрофные организмы, занимающие особое место в общей системе живой природы. Они могут быть как микроскопически малы, так и достигать нескольких метров. Поселяются на растениях, животных, человеке или на мёртвых органических остатках, на корнях деревьев и трав. Их роль в биоценозах велика и разнообразна. В цепи питания они являются редуцентами — организмами, питающимися мёртвыми органическими остатками, подвергающими эти остатки минерализации до простых органических соединений.
В природе грибы играют положительную роль: они пища и лекарства для животных; образуя грибокорень, помогают растениям всасывать воду; являясь компонентом лишайников, грибы создают среду обитания для водорослей.
Грибы — бесхлорофилльные низшие организмы, объединяющие около 100 000 видов, от мелких микроскопических организмов до таких великанов, как трутовики, гигантский дождевик и некоторые другие.
В системе органического мира грибы занимают особое положение, представляя отдельное царство, наряду с царствами животных и растений. Они лишены хлорофилла и поэтому требуют для питания готовое органическое вещество (принадлежат к гетеротрофным организмам). По наличию в обмене мочевины, в оболочке клеток — хитина, запасного продукта — гликогена, а не крахмала — они приближаются к животным. С другой стороны, способом питания (путём всасывания, а не заглатывания пищи), неограниченным ростом они напоминают растения.
Грибы имеют и признаки, свойственные только им: почти у всех грибов вегетативное тело представляет собой грибницу, или мицелий, состоящий из нитей — гиф.
Это тонкие, как нити, трубочки, заполненные цитоплазмой. Нити, составляющие гриб, могут туго или рыхло переплетаться, ветвиться, срастаться друг с другом, образуя плёнки наподобие войлока или видимые простым глазом жгуты.
У высших грибов гифы разделены на клетки.
В клетках грибов может быть от одного до нескольких ядер. Кроме ядер, в клетках имеются и другие структурные компоненты (митохондрии, лизосомы, эндоплазматическая сеть и пр.).
Строение
Тело подавляющего большинства грибов построено из тонких нитчатых образований — гиф. Совокупность их образует грибницу (или мицелий).
Разветвляясь, мицелий образует большую поверхность, что обеспечивает всасывание воды и питательных веществ. Условно грибы делятся на низшие и высшие. У низших грибов гифы не имеют поперечных перегородок и мицелий представляет собой одну сильно разветвлённую клетку. У высших грибов гифы разделены на клетки.
Клетки большинства грибов покрыты твёрдой оболочкой, её нет у зооспор и вегетативного тела некоторых простейших грибов. В цитоплазме гриба содержатся структурные белки и не связанные с органоидами клетки ферменты, аминокислоты, углеводы, липиды. Органоиды: митохондрии, лизосомы, вакуоли, содержащие запасные вещества — волютин, липиды, гликоген, жиры. Крахмала нет. В клетке гриба имеется одно или несколько ядер.
Размножение
У грибов различают вегетативное, бесполое и половое размножение.
Вегетативное
Размножение осуществляется частями мицелия, специальными образованиями — оидиями (образующимися в результате распадения гиф на отдельные короткие клетки, каждая из которых даёт начало новому организму), хламидоспорами (образуются примерно так же, но имеют более толстую тёмноокрашенную оболочку, хорошо переносят неблагоприятные условия), путём почкования мицелия или отдельных клеток.
Для бесполого вегетативного размножения специальные приспособления не нужны, но потомков появляется не много, а мало.
При бесполом вегетативном размножении клетки нити, ничем не отличаются от соседних, вырастают в целый организм. Иногда, животные или движение среды разрывают гифу на части.
Бывает при наступлении неблагоприятных условий нить сама распадается на отдельные клетки, каждая из которых может вырасти в целый гриб.
Порой на нити образуются наросты, которые разрастаются, отпадают и дают начало новому организму.
Часто некоторые клетки наращивают толстую оболочку. Они могут выдерживать высыхание и сохраняют жизнеспособность до десяти и более лет, а в благоприятных условиях прорастают.
При вегетативном размножении ДНК потомков не отличается от ДНК родителя. При таком размножении не нужны специальные устройства, но количество потомков невелико.
Бесполое
При бесполом споровом размножении нить гриба образует специальные клетки, создающие споры. Эти клетки выглядят как веточки, неспособные расти и отделяющие от себя споры, или как крупные пузыри, внутри которых образуются споры. Такие образования называют спорангиями.
При бесполом размножении ДНК потомков не отличается от ДНК родителя. На образование каждой споры тратится меньше веществ, чем на одного потомка при вегетативном размножении. Бесполым путём одна особь производит миллионы спор, поэтому у гриба больше шансов оставить потомство.
Половое
При половом размножении появляются новые сочетания признаков. При этом размножении ДНК потомков образуется из ДНК обоих родителей. У грибов объединение ДНК происходит по-разному.
Разные способы обеспечить объединение ДНК при половом размножении грибов:
В какой-то момент сливаются ядра, а затем и нити ДНК родителей, обмениваются кусочками ДНК и разделяются. В ДНК потомка оказываются участки, полученные от обоих родителей. Поэтому потомок чем-то похож на одного родителя, а чем-то — на другого. Новое сочетание признаков может уменьшить, и увеличить жизнеспособность потомства.
Размножение состоит в слиянии мужских и женских половых гамет, в результате чего образуется зигота. У грибов различают изо-, гетеро- и оогамию. Половой продукт низших грибов (ооспора) прорастает в спорангий, в котором развиваются споры. У аскомицетов (сумчатых грибов) в результате полового процесса образуются сумки (аски) — одноклеточные структуры, содержащие обычно 8 аскоспор. Сумки образующиеся непосредственно из зиготы (у низших аскомицетов) или на развивающихся из зиготы аскогенных гифах. В сумке происходит слияние ядер зиготы, затем мейотическое деление диплоидного ядра и образование гаплоидных аскоспор. Сумка активно участвует в распространении аскоспор.
Для базидиальных грибов характерен половой процесс — соматогамия. Он состоит в слиянии двух клеток вегетативного мицелия. Половой продукт — базидия, на которой образуются 4 базидиоспоры. Базидиоспоры гаплоидны, они дают начало гаплоидному мицелию, который недолговечен. Путём слияния гаплоидного мицелия образуется дикариотический мицелий, на котором образуются базидии с базидиоспорами.
У несовершенных грибов, а в некоторых случаях и у других половой процесс заменяется гетерокариозом (разноядерностью) и парасексуальным процессом. Гетерокариоз состоит в переходе генетически неоднородных ядер из одного отрезка мицелия в другой путём образования анастомозов или слияния гиф. Слияние ядер при этом не происходит. Слияние ядер после, перехода их в другую клетку называется парасексуальным процессом.
Нити гриба прирастают поперечным делением (вдоль клетки нити не делятся). Цитоплазма соседних клеток гриба составляет единое целое — в перегородках между клетками есть отверстия.
Питание
Большинство грибов имеет вид длинных нитей, всасывающих питательные вещества всей поверхностью. Грибы всасывают нужные вещества из живых и мёртвых организмов, из почвенной влаги и воды природных водоёмов.
Грибы выделяют наружу вещества, разрывающие молекулы органических веществ на такие части, которые гриб может впитать.
Но в определённых условиях организму полезнее быть нитью (как гриб), а не комочком (циста) как бактерия. Проверим, так ли это.
Проследим за бактерией и растущей нитью гриба. Крепкий раствор сахара показан коричневым цветом, слабый — светло-коричневый, вода без сахара — белым.
Можно сделать вывод: нитевидный организм, разрастаясь, может оказаться в местах богатых пищей. Чем длиннее нить, тем больше запас веществ, который насытившиеся клетки могут расходовать на рост гриба. Все гифы ведут себя, как части одного целого, и участки гриба, оказавшись в богатых пищей местах, питают весь гриб.
Плесневые грибы
Плесневые грибы поселяются на увлажнённых остатках растений, реже животных. Одним из наиболее распространённых плесневых грибов является мукор, или головчатая плесень. Грибницу этого гриба в виде тончайших белых гифов можно обнаружить на залежавшемся хлебе. Гифы мукора не разделены перегородками. Каждая гифа представляет собой одну сильно разветвлённую клетку с несколькими ядрами. Одни ответвления клетки проникают в субстрат и поглощают питательные вещества, другие поднимаются вверх. На верхушке последних образуются чёрные округлые головки — спорангии, в которых образуются споры. Созревшие споры распространяются воздушными потоками или при помощи насекомых. Попав в благоприятные условия, спора прорастает в новую грибницу (мицелий).
Вторым представителем плесневых грибов является пеницилл, или сизая плесень. Грибница пеницилла состоит из гифов, разделённых поперечными перегородками на клетки. Некоторые гифы поднимаются вверх, и на конце их образуются разветвления, напоминающие кисточки. На конце этих разветвлений образуются споры, с помощью которых пеницилл размножается.
Дрожжевые грибы
Дрожжи — одноклеточные неподвижные организмы овальной или удлинённой формы, размером 8-10 мкм. Настоящего мицелия не образуют. В клетке имеется ядро, митохондрии, в вакуолях накапливается много веществ (органических и неорганических), в них происходят окислительно-восстановительные процессы. Дрожжи накапливают в клетках волютин. Вегетативное размножение почкованием или делением. Спорообразование наступает после многократного размножения почкованием или делением. Оно совершается легче при резком переходе от обильного питания к незначительному, при поступлении кислорода. В клетке число спор парное (чаще 4-8). У дрожжей известен и половой процесс.
Дрожжевые грибы, или дрожжи, встречаются на поверхности плодов, на содержащих углеводы растительных остатках. От других грибов дрожжи отличаются тем, что не имеют грибницы и представляют одиночные, в большинстве случаев овальные клетки. В сахаристой среде дрожжи вызывают спиртовое брожение, в результате которого выделяются этиловый спирт и углекислый газ:
С 6 Н 12 О 6 → 2С 2 Н 5 ОН + 2СО 2 + энергия.
Этот процесс ферментативный, протекает при участии комплекса ферментов. Освобождающаяся энергия используется дрожжевыми клетками на жизненные процессы.
Размножаются дрожжи почкованием (некоторые виды — путём деления). При почковании на клетке образуется выпуклость, напоминающая почку.
Ядро материнской клетки делится, и одно из дочерних ядер переходит в выпуклость. Выпуклость быстро растёт, превращается в самостоятельную клетку и отделяется от материнской. При очень быстром почковании клетки не успевают разъединяться и в результате получаются короткие непрочные цепочки.
Не менее ¾ всех грибов — сапрофиты. Сапрофитный способ питания связан преимущественно с продуктами растительного происхождения (кислая реакция среды и состав органических веществ растительного происхождения более благоприятны для их жизни).
Грибы-симбионты связаны преимущественно с высшими растениями, мохообразными, водорослями, реже — с животными. Примером могут быть лишайники, микориза. Микориза — это сожительство гриба с корнями высшего растения. Гриб помогает растению усваивать труднодоступные вещества гумуса, способствует поглощению элементов минерального питания, помогает своими ферментами в углеводном обмене, активизирует ферменты высшего растения, связывает свободный азот. От высшего растения гриб, очевидно, получает безазотные соединения, кислород и корневые выделения, способствующие прорастанию спор. Микориза очень распространена среди высших растений, она не обнаружена лишь у осоковых, крестоцветных и водных растений.
Экологические группы грибов
Почвенные грибы
Почвенные грибы участвуют в минерализации органического вещества, образовании гумуса и т.п. В этой группе выделяют грибы, попадающие в почву только в определённые периоды жизни, и грибы ризосферы растений, живущие в зоне их корневой системы.
Специализированные почвенные грибы:
- копрофиллы - грибы, обитающие на почвах, богатых перегноем (навозные кучи, места скопления помёта животных);
- кератинофиллы - грибы, обитающие на волосах, рогах, копытах;
- ксилофиты - грибы, разлагающие древесину, среди них различают разрушителей живой и мёртвой древесина.
Домовые грибы
Домовые грибы — разрушители деревянных частей построек.
Водные грибы
К ним относится и группа микоризных грибов-симбионтов.
Грибы, развивающиеся на промышленных материалах (на металле, бумаге и изделиях из них)
Шляпочные грибы
Шляпочные грибы поселяются на богатой перегноем лесной почве и из неё получают воду, минеральные соли и некоторые органические вещества. Часть органических веществ (углеводы) они получают от деревьев.
Грибница — главная часть каждого гриба. На ней развиваются плодовые тела. Шляпка и ножка состоят из плотно прилегающих друг к другу нитей грибницы. В ножке все нити одинаковы, а в шляпке они образуют два слоя — верхний, покрытый кожицей, окрашенной разными пигментами, и нижний.
У одних грибов нижний слой состоит из многочисленных трубочек. Такие грибы называют трубчатыми. У других нижний слой шляпки состоит из радиально расположенных пластинок. Такие грибы называют пластинчатыми. На пластинках и на стенках трубочек образуются споры, с помощью которых грибы размножаются.
Гифы грибницы оплетают корни деревьев, проникают в них и распространяются между клетками. Между грибницей и корнями растений устанавливается полезное для обоих растений сожительство. Гриб снабжает растения водой и минеральными солями; заменяя на корнях корневые волоски, дерево уступает ему часть своих углеводов. Только при такой тесной связи грибницы с определёнными породами деревьев возможно образование плодовых тел у шляпочных грибов.
Образование спор
В трубочках или на пластинках шляпки образуются особые клетки — споры. Созревшие мелкие и лёгкие споры высыпаются, их подхватывает и разносит ветер. Разносят их насекомые и слизни, а также белки и зайцы, поедающие грибы. Споры не перевариваются в пищеварительных органах этих животных и выбрасываются наружу вместе с помётом.
Во влажной, богатой перегноем почве споры грибов прорастают, из них развиваются нити грибницы. Грибница, возникающая из одной споры, может образовывать новые плодовые тела лишь в редких случаях. У большинства видов грибов плодовые тела развиваются на грибницах, образованных слившимися клетками нитей, берущих начало от разных спор. Поэтому клетки такой грибницы двухъядерные. Грибница растёт медленно, лишь накопив запасы питательных веществ, она образует плодовые тела.
Большинство видов этих грибов — сапрофиты. Развиваются на перегнойной почве, отмерших растительных остатках, некоторые на навозе. Вегетативное тело состоит из гиф, образующих находящуюся под землёй грибницу. В процессе развития на грибнице вырастают зонтикоподобные плодовые тела. Пенёк и шляпка состоят из плотных пучков нитей грибницы.
У части грибов на нижней стороне шляпки от центра к периферии радиально расходятся пластинки, на которых развиваются базидии, а в них споры — это гименофор. Такие грибы называют пластинчатыми. У отдельных видов грибов имеется покрывало (плёночка из неплодных гиф), защищающее гименофор. При дозревании плодового тела покрывало разрывается и остаётся в виде бахромы по краям шляпки или кольца на ножке.
У некоторых грибов гименофор имеет трубчатую форму. Это трубчатые грибы. Их плодовые тела мясистые, быстро загнивают, легко повреждаются личинками насекомых, поедаются слизнями. Размножаются шляпочные грибы спорами и частями мицелия (грибницы).
Химический состав грибов
В свежих грибах вода составляет 84-94% общей массы.
Белки грибов усваиваются только на 54-85% — хуже, чем белки других растительных продуктов. Усвоению препятствует плохая растворимость белков. Жиры, углеводы усваиваются очень хорошо. Химический состав зависит от возраста гриба, его состояния, вида, условий произрастания и др.
Роль грибов в природе
Многие грибы срастаются с корнями деревьев и трав. Их сотрудничество взаимовыгодно. Растения дают грибам сахар и белки, а грибы разрушают находящиеся в почве мёртвые остатки растений и всасывают всей поверхностью гиф воду с растворёнными в ней минеральными веществами. Корни, сросшиеся с грибами, называют микоризой. Большинство деревьев и трав образуют микоризу.
Грибы играют в экосистемах роль разрушителей. Они уничтожают мёртвую древесину и листья, корни растений и трупы животных. Все мёртвые остатки они превращают в углекислый газ, воду и минеральные соли — в то, что могут усвоить растения. Питаясь, грибы набирают вес и становятся пищей животных и других грибов.
