Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Биология»Содержание №9/2004

БОТАНИКА

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

Продолжение. См. № 7, 8/2004

Бактерии, грибы, споровые растения

(Спецкурс по биологии)

В лесах разных типов на стволах деревьев часто встречаются копытообразные наросты. Это грибы из группы трутовиков, приносящие большой вред лесному хозяйству. Споры трутовиков попадают на раны в коре деревьев, где прорастают в грибницу, которая проникает в древесину и питается органическими веществами ее клеток. Пораженные деревья становятся хрупкими, срок их жизни значительно сокращается. Через несколько лет после заражения на стволе появляются и затем в течение многих лет разрастаются копытообразные плодовые тела. На их нижней стороне в мелких трубочках созревают споры, которые высыпаются и, попав на поврежденные стволы деревьев, заражают их. Трутовики также разрушают деревянные мосты, шпалы, дома.

Однако самый опасный разрушитель построек из дерева – домовой, или плачущий, гриб. С помощью выделяемых им ферментов он разрушает сухую древесину. При этом выделяется вода, поэтому серая пленка грибного мицелия всегда покрыта капельками воды. Домовый гриб способен меньше чем за год разрушить большой деревянный дом.

Один из грибов-трутовиков – трутовик косотрубчатый, вызывает появление на коре пораженных деревьев черных бугорчатых наростов неправильной формы – чаги. Поселяется этот трутовик на живых и мертвых стволах многих лиственных пород, чаще березы. Экстракт чаги используется в медицине. Чай из чаги не только полезен, но и приятен на вкус.

Очень опасные паразиты высших растений – головневые грибы, названные так потому, что их споры покрыты черной оболочкой и пораженные части, обычно соцветия, выглядят обугленными. Таковы черная головня пшеницы, головня проса, овса и других злаков. Споры этих грибов растут, достигая колоса растения-хозяина, где и образуют черные споры.

Не менее опасны для культурных растений ржавчинные грибы, образующие на пораженных частях хозяев пятна красно-оранжевого цвета. Это наиболее хорошо приспособленные паразиты, часто имеющие двух хозяев: в одном растении цикл развития гриба завершается образованием вегетативных спор в результате бесполого процесса, а в другом осуществляется процесс полового размножения. Как и у спорыньи, гифы ржавчинных грибов выделяют сахаристую жидкость, привлекая этим животных, которые и разносят споры.

На юге нашей Черноземной зоны ржавчинные грибы могут зимовать в тканях злаков. Лучший способ борьбы с ржавчинными грибами – выведение устойчивых сортов, а также уничтожение вблизи полей промежуточных хозяев и опыление серным порошком.

Класс Несовершенные грибы

Это высшие грибы с многоклеточным мицелием, весь цикл которых проходит в гаплоидной фазе. Одни из них похожи на сумчатые, другие – на базидиальные грибы. Но отнести их к этим классам нельзя, потому что ни сумок, ни базидий они не образуют. Это сборная группа, в которую объединены самые разнообразные грибы.

Известными представителями этого класса являются пенициллы и аспергиллы. Их многоклеточный мицелий состоит из разветвленных нитей, разделенных перегородками на клетки. На концах разветвленных нитей образуются цепочки конидий (вегетативных спор), с помощью которых эти грибы размножаются. У пеницилла они напоминают кисточку, отсюда и его название – «кистевик». У аспергилла конидии располагаются на конце пузырькообразного гифа, как бусы на нитке, напоминая струйки воды из лейки, – за это его называют «леечная плесень».

Пеницилл

Пеницилл

Аспергилл

Аспергилл

Конидии обычно окрашены (они могут быть черными, зелеными, коричневыми, желтыми и т.д.) и придают характерную окраску всей колонии гриба. Многие представители пенициллов и аспергиллов вызывают порчу фруктов (при хранении), брезента, кожи и др. материалов. Хотя некоторые виды пенициллов используют для приготовления «голубых» сыров, «рокфора» и «камамбера», а другие – для промышленного получения антибиотика пенициллина. В 1928 г. целебные свойства пеницилла были открыты Александром Флемингом, а в феврале 1941 г. была изготовлена первая порция чудодейственного лекарства.

Среди аспергиллов тоже есть грибы, широко используемые человеком, например, для промышленного получения фермента амилазы, расщепляющего крахмал до глюкозы, или лимонной кислоты, необходимой для пищевой промышленности.

Среди представителей этого класса много грибов, наносящих большой ущерб человеку. Есть грибы, использующие в качестве источников питания углеводороды, поэтому отлично растущие на керосине, дизельном топливе и креозоте.

Влияние гиббереллина на рост моркови

Влияние гиббереллина на рост моркови: слева – контроль, справа – растение, обработанное гиббереллином

Гриб гибберелла*, хотя и вредит рису, сахарному тростнику и другим злакам, в конце концов, оказался полезным. Заметили, что в странах Юго-Восточной Азии этот гриб вызывает заболевание растений, во время которого стебли и листья пораженных растений сильно вытягиваются, отчего растения полегают. Оказалось, что гриб выделяет в ткани растения-хозяина гормон, усиливающий его рост. Теперь этот гормон роста – гиббереллин используют в сельском хозяйстве для повышения урожайности. В частности, этот гормон стимулирует цветение растений «длинного дня», тем самым ускоряя их цветение в северных районах.

Среди грибов этого класса есть и настоящие хищники. У них мицелий образует ловчие приспособления – клейкие ловушки и клейкие сети. Мелкие почвенные животные – насекомые, клещи, круглые черви – прилипают к ним, как мухи к липкой бумаге. Затем гриб растворяет и усваивает жертвы. А так как многие круглые черви – вредители сельского хозяйства, вероятно, их можно уничтожать с помощью хищных грибов.

Отдел лишайники

Лишайники представляют собой особую группу симбиотических организмов, тело которых состоит из двух компонентов – грибного и водорослевого. В роли водорослевого компонента могут выступать цианобактерии. Долгое время природа лишайников оставалась загадочной, и даже после открытия двойственного характера этих организмов немецким ботаником Симоном Швенденером в 1867 г., они продолжали оставаться, по образному определению К.А. Тимирязева, «растениями-сфинксами». Природа взаимоотношений двух организмов в лишайниковом тандеме трактуется неоднозначно до сих пор. Ее определяют и как симбиоз, и как сбалансированный паразитизм, и даже как истинный паразитизм гриба на водоросли. Но в любом случае лишайники – это не сообщества, а биологически целостные организмы, имеющие свой эволюционный путь развития и характерные только для них черты строения и обмена веществ.

По форме и величине лишайники разнообразны, их размер варьирует от нескольких миллиметров до десятков сантиметров. Вегетативное тело лишайников представлено слоевищем, или талломом. В зависимости от образующегося пигмента оно может быть серым, сизым, зеленоватым, буро-коричневым, оранжевым или почти черным.

Лишайники

Лишайники

Развитие таллома у лишайников

Развитие таллома у лишайников

Различают три основных морфологических типа слоевищ лишайников. Наиболее простой формой являются корковые лишайники. Они растут на поверхности почвы, на горных породах, на коре деревьев или кустарников и так прочно срастаются с субстратом, что их нельзя отделить от него без значительных повреждений. Такие лишайники имеют вид корочек или накипи.

Более высокоорганизованные лишайники имеют слоевище в форме пластинок или чешуек, распростертых по субстрату и срастающихся с ним пучком гиф, – это листоватые лишайники. В отличие от накипных, у них наблюдается четкая дифференциация таллома на слои. Наиболее высокоорганизованными являются кустистые лишайники, имеющие таллом в виде кустиков, лент или столбиков, срастающихся с субстратом только основанием.

В лишайниковом талломе грибные гифы контактируют с клетками водорослей. Клеточные стенки и гриба, и водоросли в зонах контакта значительно тоньше, чем в других участках. Кроме того, гриб образует разного рода присоски, с помощью которых может проникать в клетку водоросли. Между симбионтами обычно располагается особый слой – матрикс, через который происходит обмен веществ.

У большинства лишайников слоевище имеет верхний и нижний корковые слои, образованные плотным сплетением грибных гиф. Под корковым располагается рыхлый слой, в котором грибные гифы оплетают водорослевые клетки. Именно здесь, в клетках водорослей, осуществляется фотосинтез и происходит образование органических веществ. В центре лишайника располагается сердцевина, состоящая из рыхлых грибных нитей и воздушных полостей. Ее основная функция заключается в проведении воздуха к водорослевым клеткам.

Лишайники образуют сложные органические кислоты, обладающие антибиотическими свойствами – усниновую, леканоровую.

Комплексная природа лишайников позволяет им получать минеральное и даже органическое питание не только из почвы, но и из частиц органики, находящейся в воздухе и из атмосферных осадков. Поэтому лишайники обладают уникальной способностью существовать в крайне неблагоприятных условиях, часто не пригодных для жизни других организмов: на голых скалах и камнях, крышах домов, коре деревьев и даже на стекле.

Выделяемые лишайниками органические кислоты разрушают горные породы, поэтому лишайники принимают участие в первичном почвообразовании и прокладывают путь высшим растениям.

В силу крайне малой скорости накопления органических веществ ежегодный прирост лишайников очень невелик – в среднем 0,5–7 мм в год. Лишайник умбиликария, например, растет со скоростью всего 0,06 мм в год.

Размножаются лишайники путем отделения кусочков слоевища. Верхний корковый слой таллома разрывается там, где образуются скопления комочков гиф гриба, оплетающих клетки водорослей. Это сорали с соредиями. Лишайники могут также размножаться за счет образования грибом сумок со спорами. Грибы в лишайниках могут образовывать и споры – конидии, которые прорастают мицелием и, захватывая клетки водоросли, образуют новый таллом.

Пожалуй, наиболее необычная особенность лишайников – это их способность долгое время пребывать в сухом, обезвоженном, состоянии, но при этом не погибать, а лишь приостанавливать все жизненные функции до первого увлажнения. Такое состояние называется анабиозом.

Роль лишайников в жизни человека относительно невелика. Кустистый лишайник ягель – главный корм для северных оленей. Исландский лишайник употребляют в пищу. Используют лишайники и в медицине и ветеринарии для получения некоторых лекарственных препаратов.

Из лишайников выделяют красители и лакмус, фиксаторы запахов и эфирные масла для изготовления духов. Из некоторых лишайников получают спирт и патоку.

Согласно библейскому преданию несколько тысяч лет назад еврейский народ бежал из Египта под предводительством Моисея. Долго толпы израильтян блуждали по пустыне, терпели лишения и беды. Наконец на пятнадцатый день второго месяца возроптали: есть совсем нечего! И сказал Господь Моисею: вот я даю вaм хлеб с неба, и пусть народ выходит и собирает ежедневно, сколько нужно на день. И увидели сыны Израилевы нечто мелкое, круповидное, белое как иней на земле. И Моисей сказал им: это хлеб, который Господь дал вам в пищу. И нарек дом Израилев хлебу тому имя манна; она была, как кориандровое семя, белая, вкусом же, как лепешки с медом. Сыны Израилевы ели манну сорок лет, доколе не пришли в землю обетованную.

Основой для библейской легенды о манне небесной послужил съедобный лишайник леканора, растущий в пустынях Северной Африки и Юго-Западной Азии.

Вредных для человека форм лишайников нет. Лишайники плохо переносят загрязнение воздуха. При высоком содержании серы и других загрязнителей в атмосфере они гибнут и поэтому являются природными индикаторами чистоты воздуха.

Царство Растения

В современном мире насчитывают более 500 000 видов растений. Их суммарная биомасса составляет около 95% от массы всех организмов Земли. Растения являются главными продуцентами органического вещества на планете. Из ископаемых растений образовались каменный уголь, нефть, часть природного газа. Осуществляя фотосинтез, растения снабжают земную атмосферу кислородом.

Растительные организмы имеют разный уровень организации. Выделяют низшие растения – водоросли, а также высшие (сосудистые) растения: мхи, плауны, хвощи, папоротники, голосеменные и покрытосеменные. В отличие от высших растений, у водорослей отсутствуют ткани и проводящие структуры, а органы полового и бесполого размножения, как правило, одноклеточные.

Подцарство Низшие растения

Водоросли

Ныне живущие водоросли – сборная группа, представленная несколькими обособленными, независимо эволюционировавшими отделами растений: зеленые водоросли, бурые, красные, золотистые, диатомовые и др. Всего насчитывают более 40 000 видов водорослей, отличающихся исключительным разнообразием строения. Водоросли бывают одноклеточными (хламидомонада, хлорелла), колониальными (вольвокс), многоклеточными нитчатыми (уолтрикс, спирогира) и многоклеточными пластинчатыми, иногда со сложным расчлененным талломом (ульва, порфира, ламинария) и колониальными (вольвокс).

Водоросли – преимущественно водные или обитающие в условиях высокой влажности растения. Противостоять высыханию и оставаться активными при потере влаги из клеток они не могут.

Водоросли – фотосинтезирующие растения, одно из основных условий их существования – свет. В морях массовое распространение водорослей наблюдается на глубине до 30 м. Однако наиболее теневыносливые бурые и красные водоросли могут встречаться на глубине 100–200 м, а отдельные виды – даже 500 м.

Размножаются водоросли разными способами: одноклеточные – делением клетки; колониальные – распадом колоний; многоклеточные –кусочками разрывающегося слоевища, а также спорами, как грибы: подвижными зооспорами, имеющими жгутики, и неподвижными, разносимыми водой.

Есть у водорослей и половой процесс, причем в разных формах: изогамия (половые клетки одинаковые), гетерогамия (половые клетки разные по размерам) и оогамия (неподвижная крупная яйцеклетка и подвижная мелкая мужская). Иногда специальные половые клетки не образуются, а просто сливаются две вегетативные клетки, такой процесс называется конъюгацией (соединением).

У многих водорослей происходит чередование поколений: бесполого (спорофит), производящего споры, прорастающие в новые растения, и полового (гаметофит), производящего сливающиеся друг с другом гаметы.

Водоросли являются главными продуцентами органического вещества в водоемах. Свободно плавающие водоросли составляют существенную часть взвешенных в толще воды организмов – планктона. Водоросли, свободно лежащие на дне или прикрепляющиеся к нему, составляют часть донных организмов – бентоса.

Наука, занимающаяся изучением водорослей, называется альгологией.


* Обычно гиббереллу относят к классу аскомицетов. – Прим. ред.

Продолжение следует

 

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru