Общая характеристика грибов

В царстве Гpибы выделяют 5 отделов: Зигомикоты, Аскомикоты, Базидиомикоты, Дейтеромикоты, Лишайники.

Описано около 100 тысяч видов грибов, которые освоили сушу, воду и организмы других живых существ. По образу жизни выделяют три группы грибов: свободноживущие, паразитические и симбиотические.

Симбионты: а) гриб в симбиозе с водорослями – лишайник; б) гриб в симбиозе с корнями растений – микориза. Симбионты живут за счет партнеров, получая взаимовыгоду.

Размеры тела грибов колеблются от микроскопически малых (дрожжи) до очень крупных (шляпочные грибы). Все грибы неподвижны. Дышат всей поверхностью тела. Питание у большинства грибов гетеротрофное – диффузное всасывание готовых органических веществ, но некоторые виды могут синтезировать часть органических соединений, нуждаясь при этом в источнике углеводов и минеральных солях. Запас питательных веществ у них в виде гликогена или липидов. По типу питания выделяют две группы грибов: сапрофиты и паразиты. Сапрофиты используют органические вещества другого организма, не причиняя ему вреда, или выделяют пищеварительные ферменты и могут жить на любых субстратах, прикрепляясь к ним специализированными гифами – ризоидами. Паразиты питаются за счет другого организма, используя его как среду обитания и источник питания, часто образуя особые гифы – гаустории, всасывающие питательные вещества прямо из клеток других организмов. При этом они могут вызывать заболевание и даже гибель хозяина. Симбионты: а) гриб в симбиозе с водорослями – лишайник; б) гриб в симбиозе с корнями растений – микориза.

Размножаются грибы двумя способами: бесполым и половым. Бесполое размножение возможно в двух формах – вегетативное (почкованием или гифами) и спорообразование (спорами). Половое размножение – путем оогамии (образование гамет, их слияние с образованием ооспоры). Репродуктивные структуры грибов отделены от гифов сплошными перегородками и называются гаметоганглиями, если образуют гаметы, и спорангиями, если образуют вегетативные споры. Гаметы грибов не отличаются между собой. Споры неподвижны, очень мелкие и могут переноситься на большие расстояния.

Строение одноклеточных грибов. Их тело представлено одной клеткой, выполняющей функции целого организма.

Строение многоклеточных грибов уникально. Тело состоит из массы тонких ветвящихся трубчатых нитей – гиф, а вся масса гиф называется мицелием или грибницей. Каждая гифа окружена тонкой жесткой стенкой, основным компонентом которой является хитин (иногда гемицеллюлоза). У некотоpых гpибов гифы не имеют клеточного строения, их цитоплазма либо не разделена, либо разделена перегородками на отсеки (ячейки), похожие на клетки. В перегородках есть отверстия, через которые цитоплазма может переливаться из одной ячейки в другую. В каждом отсеке имеется ядро или два ядра. В цитоплазме гиф находятся все органеллы, характерные для эукариотических клеток, и отсутствует хлорофилл.

Hаиболее pаспpостpаненный отдел – Аскомикоты. К нему относятся дpожжи (pис. 24), плесневые гpибы (мукоp, pис. 25), виды pода Споpынья и дp.

У дpожжей нет типичного мицелия, а есть единичные клетки, pазмножающиеся бесполым (почкованием) или половым способом (копуляцией). Они обладают выpаженным аэpобным обменом веществ. В качестве источника углеpода используют pазличные сахаpа, спиpты, оpганические кислоты. Сpеди них нет видов, обpазующих токсические для человека вещества.

Тело гpиба мукоp пpедставлено многоядеpной клеткой, котоpая обpазует мицелий в виде пушистого белого налета на пpодуктах питания. Hа веpхушках споpангиеносных нитей обpазуются шаpовидные оpганы – споpангии. В них созpевают споpы, с помощью котоpых гpибы pазмножаются.

Важное значение в медицине имеют некоторые виды из отдела Дейтеpомикоты. Hапpимеp, гpибы pода Пеницилл обpазуют антибиотики, феpменты, оpганические кислоты и используются для их пpомышленного получения.

Hаиболее pаспpостpаненными пpедставителями отдела Базидиомикоты являются шляпочные гpибы.

Шляпочные грибы (pис. 26) имеют многоклеточный мицелий, который плотно переплетается и образует над субстратом (почвой, деревом) плодовое тело, а в субстрате – вегетативное тело (грибницу). Плодовое тело обеспечивает образование спор и половое размножение, а вегетативное тело – бесполое размножение (частями грибницы). Плодовое тело шляпочных грибов состоит из ножки и шляпки. Нижний слой шляпки может состоять из пластинок или трубочек. Поэтому выделяют пластинчатые (сыроежки, лисички) и трубчатые (белый гриб) шляпочные грибы. На пластинках и в трубочках созревают споры. Среди шляпочных грибов много видов съедобных и несъедобных (ядовитых).

Значение грибов: полезное – вместе с сапрофитными бактериями грибы-сапрофиты образуют группу редуцентов, разлагающих органические вещества, т. е. участвуют в круговороте веществ в природе; используются для очистки сточных вод; дрожжи применяют в виноделии, сыроделии, хлебопечении, пивоварении; как источник витаминов; плесневые грибы являются сырьем для получения антибиотиков; некоторые виды грибов являются объектом генетических исследований; многие виды шляпочных грибов служат пищей человеку и животным.

Вредное – плесневые грибы портят продукты питания и вызывают тяжелые отравления при употреблении человеком таких продуктов; ядовитые грибы (мухомор, бледная поганка) вызывают тяжелые отравления человека вплоть до смерти; многие виды низших грибов являются возбудителями болезней человека и животных; паразитируют на растениях, снижая их урожайность, а при попадании в организм человека могут вызвать отравление: а) спорынья – поражает колосья ржи, в них образуются черные рожки – переплетения гиф, при попадании которых в организм человека возможно отравление со смертельным исходом; б) головня – поражает зерна овса, пшеницы,кукурузы; в) трутовик – поражает деревья, его споры попадают в трещины коры, прорастают, образуют мицелий, живут за счет дерева, и оно погибает.

Отдел Лишайники

Лишайники относятся к империи Клеточные, подимперии Эукариоты, царству Грибы. Ряд исследователей относят лишайники к царству растений, другие – выделяют в самостоятельное царство. Однако большинство ученых считают лишайники отделом царства Грибы.

Лишайники – это симбиотические структуры между аскомикотами и некоторыми родами зеленых водорослей или цианобактерий. В их составе обнаружено около 20000 видов грибов, заметно отличающихся от других аскомицетов. Примерно у 90% всех лишайников автотрофными компонентами являются цианобактерии. Природа взаимоотношений между симбионтами у лишайников представляет научный интерес. По-видимому, гриб определяет форму организма, защищает водоросли или цианобактерии, обеспечивает их водой и минеральными солями, ферментами. Однако водоросли могут получать воду и минеральные соли из атмосферы (дождь, роса, атмосферная пыль).

Недавно выяснилось, что один и тот же гриб с разными фотосинтезирующими компонентами может давать различные морфологические структуры. Водоросли или цианобактерии в составе лишайников представлены видами, встречающимися и в свободноживущем состоянии, в то время как лишайниковые грибы, как правило, существуют только в симбиозе с ними.

При искусственном расторжении симбиоза водоросль продолжает жить, а лишайниковые грибы погибают.

Водоросли синтезируют углеводы и обеспечивают ими грибы; некоторые цианобактерии усваивают азот и передают его гетеротрофному симбионту.

Окраска лишайников – от белой до черной, через различные оттенки красного, коричневого, желтого и зеленого цвета – зависит от пигментов цитоплазмы.

Лишайники встречаются во всех наземных и некоторых водных биогеоценозах. Они поселяются там, где не могут самостоятельно жить ни грибы, ни водоросли – на горных скалах, камнях, стволах деревьев, заборах, обдуваемых ветрами альпийских пиках. Размеры лишайников – от микроскопически малых до очень крупных. Например, «олений мох» покрывает огромные площади ковром глубиной по щиколотку.

Тело лишайников (pис. 27)-слоевище целиком состоит из переплетения грибных гиф, между которыми располагаются водоросли. Плотные сплетения грибных нитей образуют верхний и нижний корковые слои. Под верхним корковым слоем располагаются водоросли, здесь идет фотосинтез. Ниже находится сердцевина, состоящая из рыхлорасположенных гиф и воздушных полостей. Функция сердцевины – проведение воздуха к водорослям. В зависимости от строения слоевища выделяют накипные, листоватые и кустистые лишайники. Слоевище накипных лишайников (ризокарпон, хематомма) имеет вид корочки толщиной 1-5 мм, которая плотно срастается с субстратом. Встречается на коре деревьев и кустарников, на поверхности почвы. Листоватые лишайники (лобария, пармелия) имеют округлую форму с изрезанными краями или расчлененными на мелкие лопасти. Прикрепляются к субстрату пучками грибных гиф, покрытых корковым слоем. Кустистые лишайники (кладония, эверния) – наиболее организованные организмы. Их слоевище в виде кустика приподнимается над субстратом или свисает с деревьев. Размеры кустистых лишайников от нескольких мм до 50 см, а повисающие формы достигают длины 8 м.

Лишайники размножаются бесполым и половым способами. Бесполое размножение возможно в трех формах: вегетативное (обломками слоевища), соредиями (группами клеток внутри слоевища) и изидиями (кусочками слоевища). В этих случаях воспроизводится симбиотическое сообщество, содержащее и гриб, и водоросль.

Соредии – образуются внутри слоевища листоватых и кустистых лишайников и представляют собой пылевидные комочки, состоящие из одной или нескольких клеток водорослей (цианобактерий), оплетенных грибными нитями. По мере накопления они разрывают корковый слой слоевища, и обнажившиеся соредии разносятся ветром. На новых местах они прорастают в слоевище лишайника.

Изидии – это выросты слоевища на верхней стороне лишайника, также содержащие элементы обоих симбионтов. Они всегда покрыты коркой и этим отличаются от соредий. Выпячиваясь, изидии обламываются и разносятся ветром. Кроме того, водоросль и цианобактерии могут размножаться внутри слоевища самостоятельно бесполым способом – путем деления надвое. Грибы же способны самостоятельно размножаться как бесполым способом (вегетативно, спорами), так и половым способом (образование специальных типов спор, способных к копуляции).

Лишайники играют важную роль в природе. Так, в тундре, лесотундре и лесах они составляют существенную часть растительного покрова. Ими питаются и в них живут многие виды беспозвоночных и позвоночных животных (клещи, сеноеды, олени и др.). Лишайники – пионеры растительности. Они являются первичными разрушителями горных пород; разлагаясь после отмирания, формируют почвенный гумус, на котором поселяются другие растения. Лишайники используются в народном хозяйстве для получения чистой глюкозы, спирта, красящих веществ, эфирных масел. Препараты центрарии исландской (исландский мох) применяют в медицине, как антимикробное средство. Лишайники чувствительны к содержанию кислорода в воздухе и часто служат индикаторами загрязнения среды.

ЦАРСТВО РАСТЕНИЯ

Растения делят на две группы: Споровые и Семенные.

Споровые растения

Споровые растения включают отделы: Моховидные, Плауновидные, Хвощевидные и Папоротниковидные.

Отдел Моховидные

Моховидные или мхи представляют собой обособленную группу растений, произошедших предположительно от зеленых водорослей. Отдел моховидные включает 3 класса, но самый распространенный класс – Листостебельных (настоящих) мхов. Он насчитывает около 15000 видов, распространенных почти повсеместно во влажных местах (кукушкин лен, сфагнум). Размеры мхов от нескольких мм до нескольких см (водные мхи имеют стебли 60 см и более).

Тело листостебельных мхов дифференцировано на стебель и листья (pис.28). Функцию корней выполняют ризоиды (выросты эпидермы). Мхи отличаются сравнительно простой внутренней организацией: они имеют ассимиляционную ткань, слабо специализированные механические, проводящие, запасающие и покровные ткани.

Особенностью мхов является то, что бесполое и половое поколения у них не разделены, а представляют одно растение. Гаметофит развивается из гаплоидной споры, в органах полового размножения образуются подвижные сперматозоиды и неподвижные яйцеклетки. После оплодотворения из зиготы медленно (иногда в течение нескольких лет) развивается диплоидный спорофит. Он представляет собой коробочку (спорангий), находящуюся на гаметофите и получающую от него питание. В спорангии путем мейоза образуются гаплоидные споры.

Кроме полового размножения, мхи могут размножаться вегетативным путем, с помощью выводковых почек, выводковых ветвей и выводковых телец.

Сфагновые мхи растут верхней частью побегов, нижние части отмирают. Накопление отмерших мхов во влажной и кислой среде при отсутствии кислорода создает условия для образования залежей торфа, который используется как топливо, сырье для получения спирта, смол, пластмасс, подстилки для скота. Сфагновые мхи можно применять в качестве перевязочного материала, поскольку они обладают антисептическими свойствами. Животные мхи не едят.

Отдел Плауновидные

Плауновидные – древние споровые растения. В настоящее время они представлены примерно 1000 видами. Это травянистые и полукустарниковые многолетние, обычно вечнозеленые растения. Они живут на земле, на стволах и ветвях деревьев. Плауны имеют прямостоячие, полегающие, свисающие или стелющиеся побеги (pис. 29). Длина их может быть от 1 до 10 м. У стелющихся видов от главного стебля отходят боковые и придаточные корни. Верхушечные побеги заканчиваются спороносными колосками, в которых созревают споры. Высыпаясь в почву, споры прорастают в обоеполые гаметофиты – заростки, которые живут под землей в симбиозе с грибами. На заростке созревают подвижные сперматозоиды и неподвижные яйцеклетки. Их созревание происходит в разное время, что повышает вероятность перекрестного оплодотворения. После оплодотворения из зиготы развивается спорофит. Кроме полового размножения, плаунам свойственно бесполое размножение – вегетативное (почками, побегами). Для плаунов характерно чередование бесполого и полового поколений. Половое поколение (гаметофит) – заросток, бесполое (спорофит) – само растение. Оба поколения существуют независимо друг от друга. Доминирующим является спорофит.

Плауны растут очень медленно (до 5-15 лет). Продолжительность жизни спорофита достигает нескольких десятилетий. Практическое значение плаунов невелико. Некоторых их виды содержат яд, по действию напоминающий яд кураре. Споры ряда видов используются в качестве детской присыпки, для обволакивания таблеток при их изготовлении.

Отдел Хвощевидные

Хвощевидные – немногочисленная группа споровых растений, насчитывающая около 30 видов (хвощ полевой). Распространены они в основном в северных умеренных областях и представлены многолетними травянистыми растениями с хорошо развитым подземным стеблем – корневищем. От корневища отходят придаточные корни. Надземная часть стебля достигает длины 1 м и более.

Побеги хвощевидных состоят из члеников (междоузлий) и узлов с мутовчаторасположенными листьями. Листья представляют собой сильно измененные боковые веточки. В стенках клеток всего растения накапливается кремнезем в виде прочного слоя, покрытого снаружи кутикулой с восковым налетом. Кремнезем выполняет защитную функцию: хвощи практически не повреждаются насекомыми и моллюсками, их избегают и позвоночные животные.

Подземный стебель хвощей – корневище – располагается на разной глубине. Бывают два типа корневищ: горизонтальные (более толстые с длинными междоузлиями) и вертикальные. На корневище образуются клубни, в которых накапливается крахмал. Весной на корневище вырастают побеги со спороносными колосками. Колоски содержат спорангии, в которых путем мейоза формируются гаплоидные споры. Последние просыпаются на землю, могут разноситься ветром на большие расстояния. Из спор развиваются гаметофиты (заростки). На нижней стороне заростка возникают бесцветные ризоиды, с помощью которых они прикрепляются к почве и всасывают воду с растворенными в ней минеральными солями. У хвощей три типа гаметофитов - мужские, женские и обоеполые. После оплодотворения зигота прорастает в спорофит. Летние побеги хвоща содержат хлорофилл. Они активно фотосинтезируют, и в корневище накапливаются органические вещества. Эти побеги используют в медицине как мочегонное средство.

Отдел Папоротниковидные

Папоротниковидные – это многолетние травянистые или древовидные растения, которые сумели приспособиться к современным условиям, и поэтому широко распространены на Земле. Они встречаются в болотах, озерах, лесах. Насчитывается около 10000 видов (орляк, сальвиния, щитовник). Они имеют широкий диапазон размеров (до 25 метров в высоту). Возраст отдельных особей определяется в 300 и более лет.

Тело папоротников расчленено на корень, стебель и листья. Корни у папоротников придаточные, т. к. главный корень отмирает, а от стебля развиваются придаточные корни. Стебель развит слабо, и листья по массе и размерам преобладают над ним. У некоторых тропических папоротников стебель дости-гает длины 1 метра, а листья – 5 м (pис. 30).

Листья папоротников выполняют функции: фотосинтез, транспирацию и спороношение. На нижней поверхности листа развиваются спорангии, в которых образуются гаплоидные споры. После созревания споры высыпаются, и в почве развивается гаметофит – заросток. На нижней стороне заростка развиваются сперматозоиды и яйцеклетки. После оплодотворения из зиготы развивается зародыш, который имеет первичный корешок, стебелек и лист. На какое-то время зародыш остается на заростке и питается за его счет, затем укрепляется в почве и превращается во взрослое растение. Возможно и бесполое размножение (спорообразование). Спорофит представлен мощным многолетним растением, на котором образуются споры.

Говоря о роли папоротников, следует сказать, что в каменноугольном периоде палеозойской эры они были представлены древовидными формами, и после их отмирания образовались залежи каменного угля. В настоящее время в сельском хозяйстве используют плавающий папоротник – азоллу, живущую в симбиозе с цианобактериями. Азоллу культивируют на рисовых полях как источник соединений азота. Молодые побеги орляка употребляют в пищу. В медицинских целях применяют корневище щитовника мужского как глистогонное средство.

Семенные растения

Отдел Голосеменные

В отделе Голосеменные выделяют 6 классов: Семенные папоротники, Беннеттитовые, Саговниковые, Гнетовые, Гинкговые и Хвойные. Из них семенные папоротники и беннеттитовые вымерли. Ныне живущих голосеменных начитывается около 720 видов. Они широко распространены в северном полушарии. Голосеменные представлены кустарниками и деревьями. Наиболее распространены хвойные, занимающие в природе второе место после цветковых растений. Хвойных насчитывается около 560 видов (сосна, ель, пихта, кедр, кипарис, можжевельник, туя и др.).

Корень у хвойных стержневой, с мощными боковыми и придаточными корнями, которые часто содержат микоризу. Стебель на поперечном срезе включает кору, древесину и сердцевину. В коре и древесине многих видов имеются смоляные каналы. Клетки, выстилающие эти каналы, выделяют смолу и эфирные масла, которые накапливаются в этих каналах. У большинства хвойных в стебле имеются кольца ежегодного прироста древесины. По числу колец можно определить возраст дерева. Листья у многих хвойных в виде вечнозеленых жестких иголочек – хвоинок, располагающихся попарно и покрытых плотной кожицей с кутикулой (у сосны). Устьица немногочисленные и глубоко погружены в ткань листа. Это позволяет экономно расходовать влагу. У листопадных хвойных (лиственница) листья мягкие, плоские. Располагаются пучками. У ели хвоя сидит отдельными иглами, оставаясь на ветвях 5-7 лет. Хвоинки ели короткие и остроконечные.

Размножение хвойных рассмотрим на примере сосны. В процессе размножения сосны бесполое поколение сменяется половым. На одном растении образуются мужские и женские шишки. Мужские шишки состоят из оси и мелких чешуек и располагаются у основания побегов. В пазухах чешуек находятся по два микроспорангия, где образуются гаплоидные микроспоры, созревающие в пыльцу. Ядро пылинки делится митозом, образуя две клетки: одна из них в дальнейшем формирует два спермия, другая – пыльцевую трубку.

Женские шишки формируются на верхушках молодых побегов. Они окрашены в красно-бурый цвет и состоят из оси и чешуек. Чешуйки подразделяются на сухие и сочные. Сухие –бесплодные, кроющие; сочные – семенные. У их основания образуются два семязачатка, которые затем делятся мейозом и дают четыре гаплоидные клетки – макроспоры. Три из них рассасываются, а одна прорастает в женский заросток, на котором образуются два архегония с яйцеклетками. Заросток с архегониями представляет собой женский гаметофит.

Весной пыльца ветром переносится на женские шишки и попадает на пыльцевход семязачатка. Чешуйки опыленной шишки склеиваются смолистым веществом. В течение года яйцеклетка созревает, и только после этого происходит оплодотворение. Пылинка прорастает в пыльцевую трубку, по которой продвигаются два спермия. Один из них погибает, второй участвует в оплодотворении. Из зиготы образуется зародыш, состоящий из корешка, почечки и зародышевых листьев. Ткань женского заростка становится эндоспермом, а покровы семязачатка – кожурой семени. Таким образом, семязачаток превращается в семя спустя год после оплодотворения, т. е. цикл развития у сосны длится 2 года.

Хвойные имеют большое значение в природе. Вместе с другими растениями они образуют органическое вещество в процессе фотосинтеза, усваивая углекислый газ и выделяя кислород; естественное заселение лесных вырубок и пожарищ начинается с появления на них светолюбивой и неприхотливой сосны. Поселяясь на сыпучих песках, сосна закрепляет их. Хвойные леса задерживают таяние снега, что обогащает почву влагой.

Хвойные широко используются человеком: это строительный материал (особенно прочная и долговечная древесина лиственницы), сырье для целлюлозно-бумажной промышленности. Древесина ели, тисса, секвойи (красное дерево) используется для изготовления мебели, музыкальных инструментов. Из хвои сосны получают скипидар, душистое масло, канифоль, витамин С. Сосна выделяет летучие вещества – фитонциды, губительно действующие на многих бактерий. Поэтому воздух, где растут сосны, всегда чистый. Из ветвей хвойных готовят витаминную муку для животных. Представители класса саговниковых издавна использовались человеком в пищу. Например, «хлебное дерево» – сердцевина саговниковых служит источником крахмала для приготовления особого продукта – саго. Употребляются в пищу семена саговниковых и хвойных (кедровые орехи), из семян сибирского кедра готовят масло.