Царство Грибы
Теория по биологии микология
Грибы - царство живых организмов, которые сочетают в себе признаки растений и животных.
Сходство с растениями
- наличие хорошо выраженной клеточной стенки
- неподвижность в вегетативном состоянии
- размножение спорами
- способность к синтезу витаминов
- поглощение пищи путем всасывания (адсорбции)
Сходства с животными
- гетеротрофность
- наличие в составе клеточной стенки хитина, характерного для наружного скелета членистоногих
- отсутствие в клетках хлоропластов и фотосинтезирующих пигментов
- накопление гликогена как запасного вещества
- образование и выделение продукта метаболизма - мочевины
Особенности строения и жизнедеятельности грибов позволяют считать их одной их самых древних групп эукариотных организмов, не имеющих прямой эволюционной связи с растениями, как считалось ранее. Грибы и растения возникли независимо от разных форм микроорганизмов, обитавших в воде.
Известно более 100 тыс. видов грибов, причем предполагается, что реальное число их значительно больше - 250-300 тыс. и более. В мире ежегодно описывают более тысячи новых видов. Подавляющее большинство их обитает на суше, причем встречаются они практически повсеместно, где может существовать жизнь. Подсчитано, что в лесной подстилке 78-90% биомассы всех микроорганизмов приходится на долю грибной массы (примерно 5 т/га).
Классификация грибов
Грибы можно классифицировать на следующие группы:
- Зигомикота - способность к почкованию - бесполое размножение спорами, зигогамия. Пример, мукор
- Аскомикота или Сумчатые грибы - хорошо развитый многоклеточный мицелий, способность к почкованию и образованию склероций, образование сумок с аскоспорами. Их отличает огромное разнообразие - от микроскопических почкующихся форм до обладающих очень крупными плодовыми телами грибов (сморчок, дрожжи).
- Базидиомикота - подавляющее большинство грибов, употребляемых человеком в пищу, а также ядовитых грибов и многих паразитов культурных и диких растений (шляпочные грибы).
- Дейтеромикота или Несовершенные грибы - грибы с развитым мицелием, размножающиеся частями мицелия (пеницилл).
- Оомикота - паразитические грибы, развиваются на растениях (фитофтора).
Строение грибов
Вегетативное тело подавляющего большинства видов грибов — это мицелий,или грибница, состоящая из тонких бесцветных (иногда слегка окрашенных) нитей, или гиф, с неограниченным ростом и боковым ветвлением.
Мицелий обычно дифференцируется на две функционально различные части: субстратный, служащий для прикрепления к субстрату, поглощения и транспортировки воды и растворенных в ней веществ, и воздушный, поднимающийся над субстратом и образующий органы размножения.
Общая характеристика. Грибы — царство живых организмов, которые сочетают в себе признаки растений и животных.
С растениями их сближает-. 1) наличие хорошо выраженной клеточной стенки; 2) неподвижность в вегетативном состоянии; 3) размножение спорами; 4) способность к синтезу витаминов; 5) поглощение пищи|пищи путём всасывания (адсорбции). Общим с животными является: 1) гетеротрофность; 2) наличие в составе клеточной стенки хитина, характерного|характерного для наружного скелета членистоногих; 3) отсутствие в клетках хлоропластов и фотосинтезирующих пигментов; 4) накопление гликогена как запасного|запасного вещества; 5) образование и выделение продукта метаболизма — мочевины. Эти особенности строения и жизнедеятельности грибов позволяют считать их одной их самых древних групп эукариотных организмов, не имеющих прямой эволюционной связи с растениями, как считалось ранее. Грибы и растения возникли независимо от разных форм микроорганизмов, обитавших в воде.
Известно более 100 тыс. видов грибов, причём предполагается, что реальное число их значительно больше — 250—300 тыс. и более. В мире ежегодно описывают более тысячи новых видов. Подавляющее большинство их обитает на суше, причём встречаются они практически повсеместно, где может существовать жизнь. Подсчитано, что в лесной подстилке 78—90% биомассы всех микроорганизмов приходится на долю грибной массы (примерно 5 т/га).
Строение грибов. Вегетативное тело подавляющего большинства видов грибов — это мицелий, или грибница, состоящая из тонких бесцветных (иногда слегка окрашенных) нитей, или гиф, с неограниченным ростом и боковым ветвлением.
Мицелий обычно дифференцируется на две функционально различные части: субстратный, служащий для прикрепления к субстрату, поглощения и транспортировки воды|воды и растворенных|растворённых в ней веществ, и воздушный, поднимающийся над субстратом и образующий органы|органы размножения.
В процессе приспособления к различным наземным условиям обитания у грибов возникают многочисленные видоизменения мицелия: это склероции, столоны, ризоиды, ризоморфы, аппрессории, гаустории и др. Например, с помощью столонов — воздушных дугообразных гиф — гриб быстро распространяется по субстрату. Столоны прикрепляются к субстрату ризоидами. Функцию прикрепления выполняют и аппрессории, имеющие вид плоских утолщений на ветках гиф. Гаустории, характерные|характерные для грибов-паразитов, представляют собой специальные выросты мицелия, проникающие в клетки хозяина и поглощающие из них питательные вещества.
Размножение. Грибы размножаются бесполым и половым способами. Бесполое размножение происходит частями мицелия или отдельными клетками, которые дают начало|начало новому мицелию. Дрожжевые грибы размножаются почкованием.
Бесполое размножение может осуществляться также посредством эндо- и экзогенных спор. Эндогенные споры образуются внутри специализированных клеток — в спорангиях. Экзогенные споры, или конидии, возникают открыто на концах особых специализированных выростов мицелия, называемых конидиеносцами. Попав в благоприятные условия, спора|спора прорастает, и из неё формируется новый мицелий.
Половое размножение у грибов особенно многообразно. У некоторых групп грибов половой|половой процесс происходит путём слияния содержимого двух клеток на концах гиф. У сумчатых грибов при этом наблюдается слияние содержимого антеридия и женского органа|органа полового размножения (архегония), не дифференцированного на гаметы, а у базидиальных грибов — слияние содержимого двух вегетативных клеток, при котором между ними часто образуются выросты, или анастомозы.
Питание. По способу питания различают две основные группы грибов: сапротрофы и симбионты. Для последних характерны|характерны паразитизм и мутуализм.
К сапротрофам относится большинство шляпочных и плесневых грибов, а также дрожжи. Особенностью сапротрофных грибов является то, что отдельный гриб может за сутки образовать мицелий суммарной длиной гиф более километра. (Длина грибных гиф в 1 г сухой почвы лиственного леса|леса составляет около 400 м, а в 1 г гумуса [под подстилкой] 4—8 км.)Такой быстрый рост и нитчатое строение мицелия обусловливает особый тип взаимоотношений грибов с окружающей средой, не характерный|характерный для других групп эукариотных организмов. Обширная система ветвящихся гиф позволяет им тесно контактировать с субстратом. Почти всё|все клетки мицелия отделены от субстрата лишь тонкой клеточной стенкой. Пищеварительные ферменты, выделяемые грибами, очень быстро воздействуют на материал субстрата и способствуют его частичному перевариванию вне грибной клетки. Такой полупереваренный материал затем всасывается всей поверхностью клетки.
Шляпочные грибы живут на богатой перегноем лесной почве, на полях|полях и лугах|лугах, встречаются на гниющей древесине (опёнок летний и зимний, вешенки).
В процессе их развития на мицелии формируются органы|органы спороношения — плодовые тела|тела, состоящие из ножки и шляпки. Ножка и шляпка образованы плотными пучками гиф. В шляпке можно различить два слоя: плотный верхний, часто окрашенный, покрытый кожицей, и нижний. У одних грибов — пластинчатых — нижний слой шляпки состоит из радиально расположенных пластинок (у сыроежек, груздей, шампиньонов, бледной поганки). У белого гриба, подберёзовика, подосиновика, маслёнка он состоит из многочисленных трубочек, поэтому их называют трубчатыми. На пластинках, в трубочках, а у некоторых представителей на шипиках или иголочках образуются десятки миллионов спор. После созревания они высыпаются на почву, разносятся ветром, водой, насекомыми и другими животными, что способствует широкому распространению грибов.
Среди шляпочных грибов есть как съедобные, так и ядовитые. Наиболее ценные съедобные грибы, широко встречающиеся в лесах|лесах Беларуси и России, — белый, рыжик, груздь настоящий, подберёзовик, подосиновик, маслёнок, шампиньон.
Ядовитые грибы, такие как бледная поганка, многие мухоморы, некоторые виды грибов-зонтиков, говорушек, рядовок и др., уже попадая в пищу|пищу, могут вызывать серьёзные, а иногда и смертельные отравления. Следует помнить, что белки|белки грибов довольно быстро расщепляются с образованием ядовитых азотистых соединений, поэтому отравление может быть вызвано и неядовитыми, но несвежими грибами.
Плесневые грибы (рис. 6.1) развиваются сапротрофно в почве, на увлажнённых продуктах, плодах и овощах, на животных и растительных остатках, образуя пушистые или паутинистые налёты (плесень) серого, зелёного, чёрного, сизого цвета|цвета. Плесневые грибы встречаются среди зигомицетов (например, мукор), сумчатых и несовершенных грибов. Среди плесневых грибов бывают и паразитические виды, которые вызывают болезни человека и животных (аспергиллез, бластомикоз, пневмомикоз) и растений (альтернариоз, фузариоз и др.).
Известным представителем плесневых грибов является пеницилл. Его мицелий состоит из разветвлённых нитей, разделённых перегородками на клетки, а спороношение напоминает кисть, отсюда и его название «кистевик» . На концах разветвлённых конидиеносцев образуются цепочки конидий, с помощью которых пеницилл размножается. Этот гриб встречается в виде плесени (зелёного, сизого, голубого цвета|цвета) на почве и продуктах растительного происхождения (на плодах, овощах, варенье, томатной пасте и др.). Некоторые виды пеницилла используются для приготовления пенициллина— одного из наиболее известных антибиотиков.
Плесневые грибы: 1 — мукор; 2 — пеницилл; 3 — аспергилл.
Дрожжи не имеют мицелия и представляют собой неподвижные клетки овальной формы размером 2—10 мкм . Размножаются дрожжи почкованием или делением. У них наблюдается и половой|половой процесс, протекающий в виде копуляции двух клеток. Образовавшаяся при этом зигота превращается в сумку с А—8 спорами.
Дрожжи: 1 — отдельная клетка; 2—5 — почкование клеток; б — сумка с четырьмя сумкоспорами.
Предполагают, что дрожжи произошли от многоклеточных предков. Упрощение их организации произошло в связи с обитанием в жидких сахаристых средах|средах.
Наибольшее практическое значение имеют пекарские дрожжи, представленные несколькими сотнями рас — винными, пивными, хлебопекарными и др. Они применяются в пивоварении, хлебопечении, производстве спирта. Винные дрожжи встречаются в природе на поверхности плодов (например, винограда), в нектаре цветков, в истечениях деревьев и используются в виноделии.
Грибы-паразиты поражают преимущественно растения, что приводит к снижению урожайности многих культур, значительному ущербу сельскохозяйственного производства. У большинства фитопатогенных грибов мицелий развивается внутри тканей корня, стебля, листа и плода, у некоторых (например, муч-нисторосяных) — на поверхности органов|органов растения.
Мучнисторосяные грибы поражают сотни видов культурных и дикорастущих растений. На поверхности поражённых органов|органов развивается белый, позднее|позднее темнеющий мицелий. На мицелии через несколько дней после заражения развивается конидиальная стадия—конидиеносцы с цепочками конидий. В это время поражённые органы|органы растений покрыты мучнистым налётом конидий (отсюда название заболевания — «мучнистая роса»).
Мучнисторосяные грибы — опасные паразиты пшеницы, ржи, люпина, виноградной лозы|лозы, сеянцев дуба, крыжовника и многих других растений.
Спорыньевые грибы паразитируют на сотнях видов культурных и дикорастущих злаков и осок. К моменту созревания зерна|зёрна в колосе на месте поражённой завязи|завязи пестика мицелий уплотняется и превращается в склероции, которые зимуют в почве или зернохранилище, а весной прорастают.
В процессе приспособления к различным наземным условиям обитания у грибов возникают многочисленные видоизменения мицелия: это склероции, столоны, ризоиды, ризоморфы, аппрессории, гаустории и др. Например, с помощью столонов — воздушных дугообразных гиф — гриб быстро распространяется по субстрату. Столоны прикрепляются к субстрату ризоидами. Функцию прикрепления выполняют и аппрессории, имеющие вид плоских утолщений на ветках гиф. Гаустории, характерные для грибов-паразитов, представляют собой специальные выросты мицелия, проникающие в клетки хозяина и поглощающие из них питательные вещества.
Питание грибов
По способу питания различают две основные группы грибов: сапротрофы и симбионты. Для последних характерны паразитизм и мутуализм.
К сапротрофам относится большинство шляпочных и плесневых грибов, а также дрожжи. Особенностью сапротрофных грибов является то, что отдельный гриб может за сутки образовать мицелий суммарной длиной гиф более километра. Такой быстрый рост и нитчатое строение мицелия обусловливает особый тип взаимоотношений грибов с окружающей средой, не характерный для других групп эукариотных организмов. Обширная система ветвящихся гиф позволяет им тесно контактировать с субстратом. Почти все клетки мицелия отделены от субстрата лишь тонкой клеточной стенкой. Пищеварительные ферменты, выделяемые грибами, очень быстро воздействуют на материал субстрата и способствуют его частичному перевариванию вне грибной клетки. Такой полупереваренный материал затем всасывается всей поверхностью клетки.
Размножение грибов
Грибы размножаются бесполым и половым способами. Бесполое размножение происходит частями мицелия или отдельными клетками, которые дают начало новому мицелию. Дрожжевые грибы размножаются почкованием.
Бесполое размножение может осуществляться также посредством эндо- и экзогенных спор. Эндогенные споры образуются внутри специализированных клеток — в спорангиях. Экзогенные споры, или конидии, возникают открыто на концах особых специализированных выростов мицелия, называемых конидиеносцами. Попав в благоприятные условия, спора прорастает, и из нее формируется новый мицелий.
Половое размножение у грибов особенно многообразно. У некоторых групп грибов половой процесс происходит путем слияния содержимого двух клеток на концах гиф. У сумчатых грибов при этом наблюдается слияние содержимого антеридия и женского органа полового размножения (архегония), не дифференцированного на гаметы, а у базидиальных грибов — слияние содержимого двух вегетативных клеток, при котором между ними часто образуются выросты, или анастомозы.
Роль, значение и применение грибов
Грибы могут жить в различных средах — в почве, лесной подстилке, в воде, на разлагающихся и живых организмах. Симбионты вступают во взаимовыгодные отношения с растениями в форме микоризы. При этом гриб получает от растения необходимые ему органические соединения (главным образом углеводы и аминокислоты), в свою очередь снабжая растения неорганическими веществами. Характерными представителями группы микоризообразующих грибов являются базидиомицеты (большая часть видов).
Значение
Пищевое применение находят шляпочные грибы. В пищевой промышленности находят применение различные микроскопические грибы: многочисленные дрожжевые культуры, имеют важное значение для приготовления уксуса, алкоголя и различных спиртных напитков: вина, водки, пива, кумыса, кефира, а также в хлебопечении.
Плесневые культуры с давних пор применяются для изготовления сыров (рокфор, камамбер), а также некоторых вин (херес).
Ввиду того, что в грибах велико содержание хитина, их питательная ценность невелика, и они трудно усваиваются организмом. Однако пищевая ценность грибов заключается не столько в их питательности, сколько в высоких ароматических и вкусовых качествах, поэтому их применяют для приправ, заправок, в сушёном, солёном, маринованном виде, а также в виде порошков.
Применение в медицине
Некоторые виды грибов продуцируют важные вещества (в том числе антибиотики). Грибы и препараты из них широко применяются в медицине. Например, в восточной медицине используют цельные грибы — рейши (ганодерма), шиитаке, кордицепс и др. В народной медицине используются препараты из белого гриба, весёлки, некоторых трутовиков и др. видов. В списке официальных препаратов содержатся многочисленные препараты из грибов: из чаги, спорыньи вещества, извлечённые из культуральной среды пеницилловых и других грибов (используют при производстве антибиотиков).
Царство грибов очень многообразно, систематизировать их сложно. Общепринятой классификации грибов в настоящее время не существует. Ученые-микологи систематизируют эти организмы каждый по-своему, поэтому в литературе можно найти много различных классификаций царства грибов, но ни одна из них не является общепринятой.
Из-за особенностей строения вегетативного тела все грибы, существующие на Земле, условно подразделяют на одноклеточные (или низшие), дрожжи и многоклеточные (или высшие).
У высших грибов мицелий разделен перегородками на отдельные клетки, в каждой из которых имеется одно или несколько ядер. У дрожжей вегетативное тело представлено одной клеткой, которая размножается почкованием. Вегетативное тело низших грибов представляет собой одну огромную клетку, в состав которой входит огромное количество ядер.
Высшие грибы, кроме многоклеточного мицелия, имеют и плодовые тела. Представителями этих грибов являются все шляпочные грибы.
Типичным представителем низших грибов является белая плесень (мукор).
В классификации низших и высших грибов имеются как безвредные для человека, животных и растений виды, так и виды, вызывающие у других организмов различные заболевания.
Представителями патогенных низших грибов являются, возбудитель фитофторы томатов и картофеля, возбудитель рака картофеля, возбудитель черной ножки капусты и многие другие.
Классификация высших и низших грибов основана в первую очередь на различиях в способах размножения и степени развития мицелия. Согласно одной из наиболее современных классификаций грибов, их подразделяют на следующие отделы (группы):
- Хитридиомицеты (Chytridiomycota)
- Зигомицеты (Zygomycota)
- Аскомицеты (Ascomycota)
- Базидиомицеты (Basidiomycota)
- Дейтеромицеты (Deuteromycota)
Все они различаются между собой развитием мицелия, способом размножения и другими признаками. Каждый отдел в свою очередь делится на классы, а классы — на виды.
Хитридиомицеты (Chytridiomycota). Вегетативное тело этих грибов представлено одной большой клеткой с гаплоидным набором хромосом. Вегетативно они не размножаются, зооспоры у них одножгутиковые, гаметы подвижны, половое спороношение отсутствует. Все представители этой группы грибов являются паразитами растений, животных и человека.
Этот отдел включает более 120 родов и около 1 тысячи видов. Чаще всего представители этого отдела грибов встречаются в водной среде (на растениях, водных насекомых и животных) или на влажной почве. Среди них много возбудителей заболеваний растений, человека и животных. К этому отделу грибов, например, относятся возбудители черной ножки капусты.
Зигомицеты (Zygomycota). У этих грибов иногда имеется небольшое количество клеточных перегородок, а у наиболее примитивных представителей этой группы вегетативное тело одноклеточное, с ризоидами, имеет вид голого комочка протоплазмы. Для них характерно размножение почкованием, спорангиоспорами и зигогамия.
Аскомицеты (Ascomycota), или сумчатые грибы. У этих грибов мицелий хорошо развит, многоклеточный, с гаплоидным набором хромосом. Они способны к почкованию, образуют склероций, сумки с аскоспорами. Это одна из самых многочисленных групп грибов (около 30% всех известных в настоящее время грибов). Среди них есть как виды микроскопических размеров, так и виды с крупными плодовыми телами.
Базидиомицеты (Basidiomycota). Основной особенностью этих представителей царства грибов является многоклеточный, чаще всего дикариотический мицелий (в клетках его имеется пара гаплоидных ядер, не сливающихся между собой). Базидиомицеты могут образовывать хламидоспоры; для них характерны соматогамия или автогамия с образованием базидий с базидиоспорами. К базидиомицетам относится подавляющее большинство шляпочных грибов, употребляемых человеком в пищу, и ядовитых грибов, а также многие паразиты культурных и дикорастущих растений. Всего насчитывается несколько десятков тысяч видов этих грибов.
Дейтеромицеты (Deuteromycota), или несовершенные грибы. В эту группу объединены все грибы с развитым мицелием, размножающиеся частями мицелия и конидиями, с неизвестным до настоящего времени половым процессом. Всего известно около 30 тысяч видов этих грибов. Этот отдел включает три класса и огромное количество видов. Большинство представителей этого отдела являются сапрофитами и обитают чаще всего в почве.
Отделы аскомицетов, базидиомицетов и дейтеромицетов объединяют в группу высших грибов (Dikarya), а грибы, имеющие плодовые тела больших размеров объединяются в группу макромицетов (представители базидиомицетов и аскомицетов).
В последние годы из отделов хитридиомицетов и зигомицетов некоторые группы грибов были выделены в отдельные самостоятельные отделы: бластокладиевые (Blastocladiomycota, 5 семейств, 14 родов и 179 видов), гломеромицеты (Glomeromycota, микоризообразователи, 1 класс и 200 видов) и неокаллимастиговые (Neocal/imastigomycota, 1 семейство и 6 родов; это анаэробные грибы, встречающиеся в основном в пищеварительной системе травоядных животных).
Имеется еще отдел микроспоридий (Microsporidia). Это одноклеточные паразитические грибы, которых раньше относили к царству простейших. Этот отдел включает 170 родов и около 1300 видов. Эти грибы являются, в основном, паразитами рыб, ракообразных и насекомых, а некоторые виды — и паразитами человека.
Кроме того, в царство грибов перенесли отдел простейших (Protozoa), который ранее выделяли в отдельный самостоятельный отдел.
Согласно другой современной классификации царство грибов делится на два отдела: оомикота (около 4% всех грибов) и эумикота (настоящие грибы, до 96% общего числа видов всех грибов на Земле).
В зависимости от типа органов размножения и строения вегетативного тела отделы делятся на классы.
Отдел оомикота включает два класса — оомицеты и гифохитриомицеты, различающиеся составом клеточных оболочек и количеством жгутиков.
Отдел эумикота условно подразделяется на пять классов (хитридиомицеты, зигомицеты, аскомицеты, базидиомицеты и дейтеромицеты).
Съедобные, несъедобные и условно съедобные грибы (с фото)
Шляпочные грибы подразделяются на трубчатые (нижняя часть шляпки состоит из большого количества мелких трубочек), пластинчатые (нижняя часть шляпки имеет много радиально расположенных пластинок) и сумчатые.
Представителями трубчатых грибов являются:
- Белый гриб
- Подосиновик
- Подберезовик
- Маслята
- Моховикии др.
К пластинчатым грибам относятся:
- Грузди
- Волнушки
- Сыроежки
- Лисичкии др.
У сумчатых грибов имеется специальная сумка, в которой созревают споры. К сумчатым грибам относятся:
- Строчки
- Трюфели
- Сморчки.
По съедобности все шляпочные грибы условно подразделяют на съедобные, несъедобные и условно съедобные.
К съедобным грибам относят грибы, которые не требуют длительного отваривания или вымачивания. Условно съедобными считаются грибы, которые содержат слабые токсины, поэтому их перед употреблением нужно долго вымачивать или отваривать (эти токсины при длительном вымачивании, отваривании или хранении разрушаются). Несъедобными считаются грибы, содержащие сильные токсины, имеющие неприятный запах или очень твердую мякоть плодового тела.
Одним из самых ядовитых грибов является бледная поганка, употребление которой в 70% случаев заканчивается смертью.
Эта классификация весьма условна, так как при определенных условиях даже съедобные грибы становятся ядовитыми. Например, в очень жаркую погоду грибы накапливают большое количество токсинов. Кроме того, становятся ядовитыми и старые, переросшие грибы.
По пищевой ценности съедобные грибы подразделяют на три категории: первую, вторую и третью.
