Что такое грибы: царство, строение и роль в природе

Грибы — отдельное царство живых организмов. Это не растения и не животные. Академический обзор, на который опирается библиотека HantLab, «Fundamentals of Molecular Mycology» Thangadurai и соавторов, даёт короткую формулу: грибы — эукариотические, спорообразующие, лишённые хлорофилла организмы с абсорбтивным питанием.

Каждое слово в этой формуле что-то отсекает. «Эукариотические» значит, что клетки у грибов с ядром, как у растений и животных, а не как у бактерий. «Без хлорофилла» отделяет грибы от растений: строить органику из света они не умеют. «Абсорбтивное питание» отделяет их от животных: гриб не глотает пищу, а переваривает её снаружи и всасывает готовый раствор. «Спорообразующие» описывает способ размножения.

Из этой формулы следует и главная работа грибов в природе. Они разлагают мёртвую органику, вплоть до древесины, и возвращают её в круговорот веществ. Ниже по порядку: кто входит в царство, как устроен гриб, как он питается и где он полезен или опасен.

Что входит в царство грибов

Царство разнообразнее, чем кажется по слову «гриб». По Thangadurai, грибы бывают от одноклеточных до многоклеточных, и в эту группу входят:

• дрожжи — в основном одиночные клетки;
• плесени — мицелий на поверхности материала, часто с заметными спорами;
• шляпочные грибы — те, у которых над поверхностью появляется плодовое тело;
• лишайники — по Thangadurai, они тоже относятся к этой группе;
• ржавчинные и головнёвые грибы, которые вызывают болезни растений.

С лишайниками формулировка источника упрощена. Лишайник — это не отдельный вид гриба, а союз гриба с фотосинтезирующим партнёром. Обзор говорит об этом одной строкой, и подробнее эту тему он не разбирает.

Как устроен гриб

У многоклеточных грибов основа одна и та же. Тело гриба — мицелий, сеть тонких нитей-гиф, которая растёт внутри материала, служащего ей пищей. У плесени эта сеть заметна на поверхности. У шляпочных грибов она скрыта в почве, древесине или опаде, а над поверхностью время от времени появляется плодовое тело. Это репродуктивная структура, в которой созревают споры.

Отсюда частая путаница. Гриб, который кладут в корзину, — лишь небольшая и временная часть организма. Основная его жизнь проходит в виде мицелия. Как растёт гифа и чем мицелий отличается от «грибницы», подробно разобрано в статье «Что такое мицелий». Путь от споры до новых спор описан в статье «Жизненный цикл гриба».

Споры: как грибы расселяются

Слово «спорообразующие» в формуле Thangadurai тоже не случайно. Спора — микроскопическая клетка, которой гриб размножается и расселяется. У плесени споры созревают прямо на поверхности, на поднятых над мицелием головках, и легко переносятся воздухом. У шляпочных грибов, по описанию Ханта и Сатори, споры образуются на нижней стороне шляпки, на пластинках. Плодовое тело для того и поднимается над поверхностью, чтобы отдать их ветру.

Спора — не готовый гриб. Попав во влажную подходящую среду, она прорастает нитью-гифой, и только из гиф складывается новый мицелий. У базидиомицетов, к которым относятся шляпочные грибы, по пути есть ещё одна важная стадия: две совместимые гифы должны слиться, прежде чем мицелий сможет дать плодовые тела. Дрожжи, одиночные клетки, могут размножаться и без спор, почкованием: от клетки отделяется дочерняя.

Отсюда простое следствие для любого, кто работает с грибной культурой. Чужие споры и микроорганизмы приходят с воздухом и поверхностями, поэтому практические источники уделяют столько внимания чистоте работы.

Как питаются грибы

Абсорбтивное питание выглядит так. Гифы выделяют в окружающий материал ферменты. Те расщепляют жиры, углеводы и азотистые соединения на простые вещества, и гриб всасывает их через стенку. Пищеварение происходит снаружи, поэтому мицелий живёт прямо в своей еде и прорастает её насквозь.

По тому, откуда гриб берёт органику, удобно различать три стратегии. Их можно сложить из того, что Thangadurai пишет о роли грибов в природе и сельском хозяйстве.

• Сапротрофы питаются мёртвым: опадом, древесиной, остатками растений и животных. По Thangadurai, именно сапротрофная природа определяет ключевую роль грибов в экосистеме.
• Симбионты живут в союзе с живыми организмами. Источник называет прочную связь грибов с растениями, микоризные сообщества, которые влияют на состав и продуктивность растительных сообществ, а также симбиоз грибов с муравьями и термитами.
• Паразиты питаются за счёт живого хозяина. По Thangadurai, большинство болезней растений вызывается именно грибами, и это приводит к значительным потерям урожая. Есть и грибы, которые паразитируют на насекомых или на других грибах.

Границы между стратегиями не всегда жёсткие, а у одного гриба в разных условиях может преобладать разное поведение. Источник даёт общую экологическую картину, а не классификацию видов.

Роль грибов в экосистеме

Представьте лес, где ничего не гниёт. Опад копится годами, стволы лежат нетронутыми, питательные вещества заперты в мёртвой древесине. Грибы — среди тех, кто не даёт этому случиться.

Thangadurai описывает их работу так. Ферменты грибов превращают жиры, углеводы и азотистые соединения мёртвых растений и животных в более простые вещества: углекислый газ, аммиак, сероводород, воду и питательные вещества в форме, доступной зелёным растениям. Грибы расщепляют любое органическое вещество, в том числе древесину и растительный материал, состоящий в основном из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. По Thangadurai, грибы — одни из немногих организмов, способных эффективно разлагать древесину, и их присутствие критически важно для устойчивости экосистем.

Ещё одно замечание источника пригодится любому, кто наблюдает за грибами в природе. Какие грибы заселяют место, зависит от географии и сезона, поэтому присутствие конкретного гриба в одной и той же местности может быть непостоянным.

Роль грибов в хозяйстве и медицине

Та же способность грибов производить ферменты и другие вещества делает их рабочими организмами для людей. Обзор Thangadurai перечисляет направления, где грибы изучают и используют:

• медицина и фармацевтика: из плесневых грибов получают антибиотики, включая пенициллин;
• брожение и пищевое производство: дрожжи поднимают тесто и сбраживают сахар в спирт, а плесневые грибы участвуют в производстве сыров и соусов;
• ферменты для промышленности, от моющих средств до хлебопечения;
• биоремедиация, то есть очистка среды от загрязнителей;
• сельское хозяйство: микоризные грибы как биоудобрения, а грибы, поражающие насекомых-вредителей или возбудителей болезней растений, как биопестициды.

У этой медали две стороны, и обе видны на одном роде. Триходерма в сельском хозяйстве служит средством биологической защиты растений, а в грибной культуре это одна из самых известных проблем. Почему так выходит, разбирает статья «Триходерма: враг и союзник». Как плесени и бактерии конкурируют с культурой, рассказывает статья «Плесень и паразиты».

Чего этот обзор не утверждает

У академического обзора есть границы, и их лучше знать заранее.

• Это экологический обзор, а не систематика. В разделе о систематике нет современного филогенетического дерева грибов. О том, как грибы соотносятся с другими царствами по родству, источник не говорит, и эта статья тоже не делает таких выводов.
• Числа о возрасте грибов не согласованы. В тексте источника рядом стоят «древняя группа возрастом 3,5 миллиарда лет» и «древнейшие грибные окаменелости — 460–455 миллионов лет». Это заметно разные утверждения, и мы их не повторяем.
• Формулировки упрощены. Список «дрожжи, плесени, грибы, лишайники, ржавчина и головня» — обзорный, а не классификация. Отнесение лишайников к грибам требует пояснения, которое дано выше.
• Ничего о съедобности. Статья не помогает отличать съедобные грибы от ядовитых и не заменяет определитель. Для таких выводов нужны специальные определители и опыт.
• Дата источника. Год издания в PDF не указан, ориентировочно 2015–2016. Картина царства в целом устойчива, но детали, особенно о промышленном применении, могли устареть.