Взаимосвязь грибов и деревьев в природе
Природа и окружающий нас мир довольно интересный и сложный механизм. В огромных лесах живет множество удивительных созданий, в чьем существовании заложена потребность в сожительстве. Ведь вместе нам легче существовать и развиваться. Это явление можно наблюдать везде. От людей, живущих в огромных мегаполисах, до маленьких грибов, соседствующих с деревьями. Сегодня мы поговорим о взаимосвязи между маленьким спорным растеринем и могучим великаном, что является домом не для одного живого создания. Узнаем как связана жизнь гриба и дерева и что способствует данному сожительству.
Грибы являются отдельным царствам живой природы, потому что сочетают в себе признаки растений и животных. На нашей плате встречаются такие сочетания, но это группа самая распространенная. Грибы насчитывают огромное разнообразие своих видов и подвидов, что делает их царство просто огромным.
Как ты думаешь, грибы давно являются “самостоятельными”? Ответ отрицательный. Их стали выделять в отдельную биологическую группу только в конце двадцатого века из-за того, что они сочетают в себе признаки растений и животных. Грибы активно используется человеком в своем хозяйстве. В медицине они используются для создания антибиотиков, пищевая промышленность их применяют для консервации продуктов и многое другое. Также не будем забывать о том, что мы просто употребляем их в пищу, а некоторые собирают их в лесу по осени ради удовольствия и прогулки. Главная цель маленьких организмов заключается в следующем — разлагать различные элементы в земле, создавая питательную почву, которая помогает расти другим растениям. О том как они это делают ты узнаешь сегодня.
Далее мы поговорим подробнее о грибах и как они связаны с деревьями. Ты поймешь к чему приводит такое сотрудничество — оно полезно и вредит лесу?
Что такое симбиоз?
В научной интерпретации — это тесное сообщество организмов, принадлежащих к разным видам. Существуют различные формы симбиоза. Все зависит от характера отношений между видами и полезности отношений между ними. Симбионты — это организмы, участвующие во взаимосвязи с другими, как раз таковыми являются по отношению друг к другу грибы и деревья. В природе встречаются иные типы успешного симбиоза, от бактерий желудка и кишечника до растений. Существует несколько типов симбиоза:
- паразитизм — один организм живет за счет другого, вредя второму. Это может произойти, если вредитель находится внутри пораженной клетки или на ее поверхности;
- мутуализм — это симбиоз в состоянии гармонии, заботясь друг о друге, и между ними существует тесная связь;
- комменсализм — когда один участник приносит пользу, а второй не наносит вред, но и не помогает. Пример такого симбиоза — паук, плетущий свои сети на различных растениях;
- аменсализм — это форма бытия, в которой одно угнетает или разрушает второе. Грецкие орехи убивают растения вокруг себя,а затем съедают остатки;
- синненкроз — редкий вид взаимодействия, это симбиоз, который приводит к разрушению обеих сторон.
Наукой доказано, что стремление к взаимодействию более активно у грибов с хорошо сформированными подпочвенными видами. Микоризный, или грибо-корень, появляется под воздействием симбиоза с деревом. Вхождение в этот контакт полезно для обоих. Например, мицелий подберезовика внедряется в корневища деревьев и занимает место между ними. В результате взаимодействия с этим мицелием образуется микориза. Работая с мицелием, дерево обретает способность вырабатывать естественные антибиотики, данные вещества защищают от заболеваний бактериального характера. Мицелий дает влагу, накопленную древесными корнями, взамен он получает от дерева сахара.
Как спелись разные виды?
Этот союз очень интересен. Корни растения выделяют особый гормон, который пробуждает грибные споры. В дальнейшем эти споры образуют тонкие нити, переплетаются и часто распускаются на растениях. Это называется микориза. Когда гриб только начинает оседать в корнях, дерево сопротивляется ему. Это обычная реакция на подобные явления. Дерево считает, что это вирус, и пытается избавиться от него. Но растения со спорами преодолевают иммунную систему способами, неизвестными науке. Дерево должно принять новых соседей и жить. Для нормального сожительства дереву нужно перестроить обмен веществ так, чтобы новый сосед не высосал весь сок.
Защитные вещества появляются на корнях и других частях растения, но действуют не на грибы, а на вредных насекомых и микроорганизмы.
Остальные нити растут под землей. Они не поглощают солнечную энергию, как растения, которые получают ее через листья, им нужно искать подземные питательные вещества. То есть они находится в почве. Кончик мицелия толщиной в несколько микрометров врезается в скалу и медленно растворяется с пищеварительной кислотой. В литре лесной почвы содержится миллион грибковых нитей. В течение года они создают поры длиной 150 метров, превращая твердые камни в почву, богатую минералами. Если бы земля не переработалась таким образом, то около 385 миллионов лет назад растения вообще не появились бы. Но сами грибы не могут существовать без соседей. Они дают им сахар, образующийся на листьях на свету,и их собственную гнилые отходы.
Зачем нужны мицеливые сетки?
Сетки из мицелия, или попросту мицелий, как его обычно называют, для большинства людей называется просто грибницей, состоящую из тончайших переплетенных ниток. Эти нитчатые мицелии образуют особые органы, которые помогают им закрепиться в пригодной для жизни среде. Такой средой может быть почвенная поверхность, само дерево или его корни. Мицелий выполняет множество очень важных задач:
- переработка целлюлозы ферментами для производства естественных удобрений;
- адаптация к внешним условиям;
- синтез спор и их сохранение.
Мицелий по внешнему виду напоминает белый пух или сеть, так как представлен тончайшими нитями. В этих нитях есть много ветвей, которые называются гифами. Их толщина составляет 1,5-10 мкм. Чтобы понять этот размер,нужно сказать, что 1 микрон равен 0,001 мм. Набор мицелия состоит из пучков, напоминающих корни обычных растений. Они делают возможным закрепление на различных поверхностях, от мягкой почвы до твердой древесины. В микоризе образуются иные нити, обогащенные питательными элементами. Они черные, их назначение в защите. Они позволяют мицелию выжить и выдерживать низкие температуры. Существует определенный цикл развития и мицелия:
- все начинается с мелких спор, которые образуют мицелий первичного типа;
- скрещивания клеток от пары спор способствует появлению вторичного;
- затем идет фаза роста вторичного;
- после того, как вегетативные мицелиевые сети созрели, клетка начинает очень активно делиться, и когда данный процесс достигает своего максимальной активности, запускается производство плодового тела;
- после последнего изменения он становится третичным.
Есть и иная классификация:
- полностью погруженный находится под питательным субстратом. То есть он скрыт под ним;
- воздушный связан только с окружающей средой.
- ценотические или неклеточные. Между ячейками нет боковых перегородок. Представляет собой одну клетку с большим количеством ядер внутри;
- септированный или клеточный. Клетки делятся на поперечные отсеки, в результате чего каждая клетка может содержать какое-то количество ядер.
Грибницы живут на пнях, старых корневищах, древесной коре или внутри ствола. Это помогает понять какие грибы связаны с деревьями, о чем мы поговорим дальше.
Какие именно связаны?
Рассматривая по способу питания, можно выделить следующие три группы:
- сапротрофы поедают остатки мертвых растений. Он может поглощать гнить листья, ветки деревья и многое другое. Их можно назвать грибными падальщиками;
- симбиоты могут получать питательные вещества не только из мертвых растений, но и через корни деревьев. Сосуществуют с деревьями, образуют на их корнях свои. Однако, не все могут создать такое соединение. Например, подберезовик растет только под березой и т. д.;
- паразиты живут за счет организмов, в которых они поселяются. Они вызывают различные заболевания, приводящие к смерти зараженного.
Симбиоты сосуществуют с деревьями. Мицелий имеет ряд преимуществ для них обоих. Используя подходящий мицелий, дерево может увеличить поглощение воды и питательных веществ,что способствует более быстрому обогащению. Кроме того, дружественные к грибам растения содержат много азота и фосфора, которые необходимы дереву для жизни. Кроме того, мицелий может расти вне корней своего дерева-партнера и связываться с другими корневыми системами и грибницами. Затем создается сеть, в которой происходит обмен питательными веществами между многими организмами. Деревья делятся сахаром с грибами, необходимыми для нормального развития, и вместо этого фильтруют почву от тяжелых металлов, которые разрушают дерево.
Теперь ты знаешь, как связана жизнь гриба и дерева. Это очень интересный и увлекательный процесс.
Источник
Как грибы помогают деревьям переносить засуху
Один из самых распространённых микоризных грибов нашёл общий язык с деревьями благодаря своим белкам, которые помогают качать воду внутрь клетки.
Грибы и растения начали жить в симбиозе очень давно, и польза от грибов растениям оказалась настолько велика, что даже непонятно, смогли ли бы деревья, кусты и пр. так прочно обосноваться на суше, если бы не их симбионты. Речь идёт, конечно же, о микоризе, когда грибной мицелий оплетает растительные корни, проникая в промежутки между клетками (порой и в сами клетки): гриб получает от растения питательную органику и фитогормоны, а сам облегчает дереву – обычно микориза формируется на древесных корнях – всасывание воды и минеральных веществ, которые без гриба для растения были бы просто недоступны. Для современных деревьев и вообще для лесных экосистем значение грибов симбионтов трудно переоценить, так что понятно, почему биологи пытаются понять механизмы растительно-грибного сотрудничества во всех деталях.
Грибной мицелий (зелёным), окутывающий кончик корня сосны и проникающий в промежутки между корневыми клетками. (Фото Maira de Freitas Pereira, INRA Nancy.)
Один из самых распространённых микоризных грибов – Cenococcum geophilum из класса Дотидеомицетов: C. geophilum можно найти в разных географических зонах, от Арктики до субтропиков, но особенно часто он встречается в микоризе у тех растений, которым приходится выживать в экстремальных условиях. (Любопытно, что это вообще единственный симбиотический вид из всех Дотидеомицетов, которых насчитывается около 19 000 видов и среди которых много фитопатогенов.) Исследователи из Объединённого геномного института вместе с коллегами из других научных центров Америки и Европы сравнили геномы C. geophilum с двумя его близкими родственниками, которые никогда не были замечены в микоризе. Авторов работы интересовал транскриптом клеток гриба, то есть полный состав молекул РНК – как известно, если ген активен, на его ДНК синтезируются РНК-копии, и по количеству таких копий и по их «видовому составу» можно многое узнать о том, как клетка себя чувствует, чем она занята и т. д.
Сравнение C. geophilum с двумя родственными грибами показало, что у него действительно есть некоторые особенности, которые выдают в нём, так сказать, профессионального симбионта. Во-первых, как говорится в статье в Nature Communications, у C. geophilum мало ферментов, разрушающих стенку растительных клеток – такие ферменты есть у обычных, не микоризных грибов, которые сами разрушают почвенную органику, делая её пригодной для себя. В то же время у C. geophilum оказались чрезвычайно активны гены, кодирующие белки, которые встраиваются в клеточную мембрану и помогают перекачивать в клетку воду. Активность этих генов настроена на засуху, так что нет ничего удивительного в том, что деревья сформировали симбиоз с C. geophilum – он помогает им добывать воду, особенно когда её мало. (Хотя молекулярные детали процесса тут ещё предстоит выяснить.)
Вряд ли стоит подробно объяснять, какое большое практическое значение у подобных работ: узнав генетические подробности взаимоотношений деревьев и грибов, мы сможем повысить эффективность симбиоза и тем самым, например, ускорить восстановление лесов там, где они – нашими же стараниями – находятся под угрозой исчезновения.
Автор: Кирилл Стасевич
Источник