Роль грибов в эволюции биосферы

И грибы-сапротрофы, и грибы-паразиты связаны в своем питании в основном с растительными тканями. Связь грибов с растениями, по-видимому, сложилась очень давно, вероятно на самых ранних этапах их эволюции. Скорее всего, выход растений на сушу и возникновение наземных сосудистых растений были бы невозможны без симбиоза с грибами. Самые ранние ринофиты из силура и нижнего девона имели в стелющихся стеблях грибной мицелий.

Возникновение эктотрофной микоризы привело к расцвету древесных растений в карбоне. В меловом периоде она дала возможность распространиться древесным породам из тропиков в умеренные зоны с неустойчивым климатом и бедными почвами.

Возможно, именно заражение клеток грибами, как симбиотрофными, так и паразитическими, вызвало эволюцию защитных механизмов растений и привело к формированию лигнина - второго по распространенности в природе (после целлюлозы) природного полимера. В свою очередь, у грибов возникли ферментные системы, разлагающие лигнин. Продукты разложения лигнина - гуминовые соединения стали одним из компонентов почвенного гумуса.

Есть гипотеза, что разрастания подземных органов (корнеплодов, клубней) - результат генетически закрепленного эффекта, вызываемого микоризными грибами.

Сейчас доказано, что фитопатогенные микроорганизмы могут с помощью плазмид передавать некоторые свои гены в геном хозяйских клеток. Возможно, и грибы могут косвенно участвовать в эволюции ратений.

Таким образом, эволюция растений и само функционирование экосистем неразрывно связаны с эволюцией и жизнедеятельностью грибов, и, соответственно, с эволюцией биосферы в целом.

Контрольные вопросы

1. Экологические группы грибов по отношению к температуре.

2. Экологические группы грибов по отношению к влаге.

3. Какие субстраты способны осваивать грибы?

4. Перечислите основные трофические группы грибов.

5. Какое влияние на жизнедеятельность грибов оказывает свет?

6. Какова основная роль грибов в функционировании современных экосистем?

7. Каково значение грибов-микоризообразователей в функционировании фитоценозов?

8. Каково значение грибов-паразитов в функционировании фитоценозов?

9. Как можно охарактеризовать распространение грибов в природе?

10. Какова роль грибов в эволюции биосферы?

Лекция 34.

Тема 48. Экология грибов. Роль грибов в хозяйственной деятельности человека

План лекции

1. Роль грибов в хозяйственной деятельности человека.

2. Охрана грибов.

Роль грибов в хозяйственной деятельности человека

Грибы всегда были интересны человеку прежде всего как продукт питания. В некоторых странах грибы даже назывались «мясом для бедняков», так как ими в известной степени восполнялся недостаток белковой пищи малоимущими слоям населения. Все сведения о съедобности или ядовитости грибов, которыми мы сейчас располагаем, накоплены опытом множества поколений наших предков, на практике постигавших свойства того или иного гриба. В результате некоторые грибы, например, шампиньоны, знамениты с незапамятных времен.

В настоящее время потребности населения в съедобных грибах восполняет грибоводство - важная отрасль сельского хозяйства. Чемпионом остается шампиньон, который растет в богатой перегноем почве, выращивают его на специально приготовленных компостах. Другие широко используемые грибы – это ксилотрофы, растущие в природе на мертвой древесине, такие как вешенка, шиитаке. Традиционен сбор грибов в природе.

Некоторые ядовитые грибы тоже были в каком-то смысле популярны: существует предположение, что римский император Клавдий (I век н.э.) был отравлен бледной поганкой, схожей с цезарским грибом. Таким образом, грбы в какой-то мере принимали участие и в политической жизни общества.

В древних культурах Центральной Америки заметную роль играли галлюциногенные грибы, которые применялись в религиозных обрядах. Широко известно использование северными народами мухомора красного в качестве стимулирующего и лекарственного средства.

Но первыми одомашенными грибами стали не шампиньоны, а дрожжи. Дрожжи с незапамятных времен дали человечеству два популярнейших продукта: хлеб и вино. Дрожжи и сейчас участвуют в развитии цивилизации, выступая продуцентами необходимых веществ и моделями для биологических исследований.

Некоторые из грибов-сапротрофов являются продуцентами антибиотиков, совершивших революцию в медицине. С открытием пенициллина стало возможно лечение болезней, считавшихся ранее абсолютно летальными, таких, как перитонит, сепсис. После открытия антибиотиков из группы циклоспоринов стала возможна трансплантация органов и тканей – эти вещества оказались активными иммунодепрессантами, подавляющими отторжение. Некоторые грибы перспективны для поиска и синтеза антибластических веществ.

Многие необходимые в лекарственной и пищевой промышленности вещества сегодня получают методами биотехнологии с помощью грибов.

Биотехнология с применением грибов, в основном дейтеромицетов, позволяет производить в огромных количествах органические кислоты, ферменты, фитогормоны, витамины, лекарства и других продуктов.

Грибы широко используют в генетических экспериментах, так же как и бактерии. Геном грибов невелик, их можно легко культивировать на питательных средах со стандартным составом, они не требуют больших затрат на выращивание и содержание. Но в отличие от бактерий грибы - эукариоты, у них есть хромосомы, митоз. И данные, полученные на грибах, можно с большой долей уверенности экстраполировать и на другие эукариоты, включая человека.

Так, при исследованиях биохимических мутантов сумчатого гриба Neurospora выдвинули важнейшее положение молекулярной генетики: один ген - один фермент. На сумчатых грибах был разработан метод генетического анализа - тетрадный анализ.

Сейчас активно проводятся исследования особенностей биологии и экологии грибов, входящих в состав ризосферы растений. Так, грибы рода триходерма, обитающие рядом с корнями растений, препятствуют их поражению патогенными организмами. Препарат триходермин предложено использовать в сельском хозяйстве как биологическое средство защиты растений от возбудителей болезней сельскохозяйственных культур.

Некоторые хищные грибы предложенео использовать для борьбы с почвенными нематодами.

Но грибы играли не только положительную роль в истории человечества.

Они могут причинять большой ущерб народному хозяйству, вызывая заболевания сельскохозяйственных растений и животных, порчу плодов и семян, продуктов питания, бу­маги, древесины и других изделий.

Когда болезни растений становились массовыми, это сказывалось на судьбах целых народов. Далеко не единственный пример - фитофтороз картофеля в Западной Европе в середине прошлого века. В то время в Ирландии из 4 млн населения около 1 млн питались исключительно картофелем, а для 2 млн человек картофель составлял 70% пищевого рациона. Два неурожайных года свели в могилу более миллиона ирландцев, а полтора миллиона жителей страны эмигрировали в Америку. Большие потери урожая возможны при поражении злаковых культур ржавчиной.

В средние века массовая гибель людей происходила в основном от двух болезней, смертность от которых превышала смертность от всех остальных, вместе взятых: чумы и эрготизма. Эрготизм - это отравление алкалоидами спорыньи, попавшими в муку из зерен ржи, зараженных склероциями. Алкалоиды вызывают сокращения мышц. Высокие их дозы приводят к мучительной смерти, низкие - к сильным болям, умственным расстройствам, агрессивному поведению. В связи с этим примечательно, что начало многих войн в средневековой Европе совпадало с массовым отравлением спорыньей. Сейчас в связи с нарушением агротехники, повышением влажности климата в основных зернопроизводящих зонах России огромную угрозу приобрел фузариоз колоса зерновых, возбудитель которого также очень опасный токсигенный гриб.

Даже водные грибы способны повлиять на экономику отдельных стран. Так, водные оомицеты часто поражают икру и рыбную молодь, нанося большой вред рыбному хозяйству.

Паразитические грибы приводили и к изменениям ландшафтов, как природных, так и созданных человеком. Восточные штаты США почти полностью лишились каштановых лесов, уничтоженных грибом Criphonectria parasitica, вызывающим поражения коры. В некоторых западноевропейских странах погибли от грибковой болезни все ильмы.

Таким образом, роль грибов в биосфере огромна, хотя и не сразу заметна из-за немногочисленности проявлений их «скромного» внутрисубстратного образа жизни.