Хищный гриб.
Германские палеонтологи нашли в куске янтаря возрастом 100 млн лет одноклеточные ловчие кольца, принадлежавшие древнему хищному грибу. До сих пор ископаемые хищные грибы были найдены только в мексиканском янтаре, возраст которого втрое меньше. Находка показала, что хищничество среди грибов имеет давнюю историю и возникало независимо в разных эволюционных линиях.
Хищные грибы живут в почве или в воде и охотятся на нематод (круглых червей), амеб, крошечных насекомых (коллембол) и другую мелкую живность. Для ловли добычи хищные грибы используют липкие выделения, благодаря которым мицелий превращается в настоящую ловчую сеть. Для охоты на нематод применяются также ловушки-кольца, которые у современных хищных грибов состоят из трех клеток. Некоторые ловчие кольца способны быстро раздуваться, не оставляя попавшейся нематоде никаких шансов на спасение. Стоит червячку сунуть нос в такое кольцо, как все три клетки за одну десятую секунды увеличивают свой объем втрое и с неожиданной силой сдавливают нематоду, сминая ее наружные покровы (кстати, довольно прочные). В течение последующих 12-24 часов клетки ловчего кольца «прорастают» в червя и переваривают его изнутри.
Известно около 200 видов современных хищных грибов, относящихся к разным группам — зигомицетам, аскомицетам и базидиомицетам. Ясно, что хищничество возникало в эволюции грибов неоднократно, однако до сих пор почти ничего не известно о хронологии этих событий. Грибы редко сохраняются в палеонтологической летописи. Ископаемые хищные грибы до сих пор были обнаружены только в мексиканском янтаре олигоценового или миоценового возраста (30 млн лет назад или менее).
В последнем номере журнала Science германские палеонтологи сообщили о находке гораздо более древнего хищного гриба в кусочке янтаря позднеальбского возраста (конец раннемеловой эпохи, около 100 млн лет назад) из карьера на юго-западе Франции, где до этого уже нашли много мелких ископаемых почвенных организмов, в основном насекомых. В конце раннего мела в этом районе на берегу морской лагуны рос хвойный лес. Капли смолы падали на землю и застывали, вобрав в себя разнообразных мелких обитателей почвы.
Кусочек янтаря размером 4×3×2 см был распилен на 30 кусочков и исследован под микроскопом. В нем нашли много мелкой живности, в том числе 79 членистоногих и несметное множество одноклеточных водорослей, амеб и бактерий. В четырех фрагментах были обнаружены гифы и ловчие кольца хищного гриба. Кроме того, найдено несколько нематод — потенциальных жертв хищника, толщина которых примерно соответствует диаметру колец. Сами кольца, по-видимому, выделяли липкий секрет. Это видно по прилипшим к ним частичкам детрита .
Древний гриб не удалось отнести ни к одной из современных групп. У него было две необычные особенности, не встречающиеся у современных хищных грибов. Во-первых, ловчие кольца у него состояли не из трех клеток, а из одной. Во-вторых, он был диморфным: часть жизни проводил в форме мицелия, то есть ветвящихся тонких нитей (гиф), а часть — в виде колоний почкующихся овальных клеток, напоминающих дрожжи.
Находка показала, что хищничество среди грибов существовало уже во времена динозавров. Современные хищные грибы, по-видимому, не унаследовали хищнические приспособления от своего мелового предшественника, а выработали их независимо.
Продолжая грибную тему предыдущего поста.
Есть хищные животные, есть хищные растения, а ещё есть хищные грибы.
Хищный гриб Arthrobotrys anchonia поймал нематоду (круглого червя) при помощи двух трехклеточных ловчих колец. Фото N.Allin и G.L.Barron (с сайта www.uoguelph.ca)
Когда мы говорим о грибах, нам и в голову не приходит, что к ним можно применить термин «хищник». Ведь они неподвижны, и у них нет даже рта. И все же на земле встречаются не только насекомоядные растения (к примеру, росянка), но и хищные грибы. Это не плод воображения писателей- фантастов или голливудских режиссеров. Конечно, по размерам их добыча еще меньше, чем у растений-хищников, но это именно добыча, которую они ловят, убивают и переваривают.
Что же это за грибы и где они растут? К хищникам относятся, например, представители родов Stylopagev\Arthrobotrys из порядка гифомицетов. К гифомице- там принадлежат грибы, в жизненном цикле которых не обнаружили полового размножения. Все такие грибы назвали несовершенными (fungi imperfect/). Потом, правда, выяснилось, что многие из них —это бесполая стадия других, уже описанных видов. Всего известно примерно 30 тысяч видов несовершенных грибов, из них животными питаются более 160 видов.
Грибов-хищников гораздо больше, чем хищных растений. Они практически вездесущи: встречаются почти во всех типах почв, навозе, различных органических остатках. Однако мы их, как правило, не видим, а если и видим, то не знаем об их хищничестве. Разглядеть, как гриб убивает жертву, можно только в микроскоп.
Среди ученых, начавших их исследовать, И.И.Мечников. Первый описанный в литературе хищный гриб относится к роду Arthrobotrys. Его половая стадия известна как Orbilia из группы аскомицетов, или сумчатых грибов. Орбилия развивается на гниющей древесине, где можно увидеть ее небольшие плодовые тела, похожие на пуговицы красноватого цвета. Однако часть ее гиф прорастает в почву специально для охоты.
Можно сказать, что хищные грибы раскидывают свои невидимые сети прямо у нас под ногами. И сети не остаются без улова. Охотятся грибы на мелких почвенных нематод из типа круглых червей и на их личинок. Некоторые виды, живущие в воде, ловят рачков-циклопов и небольших круглых червей — коловраток. Жертвами хищных грибов могут быть амебы и даже мелкие насекомые. Однако главная их добыча— нематоды, едва различимые невооруженным глазом. В почве они встречаются в огромном количестве— до двадцати миллионов на квадратный метр! И грибы не упустили такой обильный источник пищи.
Каким же образом грибы могут поймать и съесть нематоду? Для этого есть несколько типов ловушек. Ловчая система хищника часто напоминает рыболовный перемет с множеством крючков. Грибы Monacosporium cionopagum и Dactylella lobata образуют клейкие, похожие на столбик веточки. Некоторые виды из рода Arthrobotrys ловят червей, раскидывая клейкие сети или кольца-удавки. Такая ловушка состоит из трех клеток, которые образуют кольцо диаметром около 30 микрон. В обычном состоянии оно тонкое, но с достаточно широким просветом. Как только ползущая нематода просунет передний конец тела в отверстие, запускается реакция и клетки кольца резко утолщаются, сжимая добычу, словно в тисках. Животное пытается освободиться, дергает нити мицелия, однако все усилия оказываются тщетными. Случается, жертва запутывается сразу в двух кольцах, хотя для поимки достаточно и одного.
Dactylaria Candida имеет кольцевые ловушки, не сдавливающие жертву. Интересно, что потом из съеденной нематоды вырастают гифы с ловушками другого типа — клейкими пуговками. У пуговок синцитиальное строение, то есть они представляют собой несколько клеток, слившихся друг с другом, и содержат несколько ядер. Такие ловушки выделяют специальный белок, который взаимодействует с углеводными молекулами на поверхности нематод. В результате образуется клей, намертво удерживающий добычу.
В любом случае итог охоты один: гифы гриба прорастают через кутикулу (покровную оболочку червя) и выделяют пищеварительные ферменты. У многих видов в тело жертвы проникают так называемые ассимиляционные, усваивающие гифы.Через несколько часов от нематоды остается пустая оболочка. Питательные вещества, полученные таким образом, гриб использует для роста мицелия либо образования конидий (органов размножения) и конидиоспор.
Ловушки грибов не ждут, когда добыча окажется рядом, и выделяют специфические вещества, привлекающие нематод. Ведь многие нематоды питаются грибами и находят их с помощью химического чувства. Они ползут к зарослям мицелия в надежде поживиться, но сами попадают на обед. В опытах грибы, растущие на одной чашке Петри, улавливали в сутки более пятисот червей!
Интересно, что у одних хищных грибов приспособления для охоты возникают только в присутствии добычи, а у других они есть всегда.
Некоторые хищные грибы перешли к обитанию в водной среде. В известной группе Oomycetes большинство представителей сапрофаги, то есть питаются органическими остатками. Некоторые из них поражают икру рыб и образуют плесень на попавших в воду насекомых. Среди них есть и хищник— Zoophagus, который ловит коловраток. Название гриба можно перевести как «поедатель животных».
Кроме незаметных грибов, живущих в почве, к хищникам, как оказалось, можно отнести и всем известную вешенку! Да-да, этот съедобный гриб тоже охотится на нематод. Только механизм хищничества здесь другой: мицелий гриба выращивает тонкие придаточные вегетативные гифы, секретирующие токсин. Этот яд парализует нематод, но не убивает. Гифы другого типа, направленные, разыскивают добычу, прорастают внутрь, а дальше все происходит, как у других хищных грибов. Токсин вешенки остреатин действует не только на нематод, но и на энхитреид (крупных почвенных червей, родственных дождевым), и панцирных клещей. Однако он не вырабатывается в плодовых телах, поэтому мы спокойно употребляем вешенку в пищу. Исходная роль остреатина —защита от поедателей мицелия (клещей, ногохвосток, тихоходок). Другой вид шляпочных грибов — Conocybe lactea — тоже производиттоксин, отпугивающий и убивающий нематод, но этот гриб, в отличие от хищных, не поедает погибших червей.
Кроме нематод, вешенка потребляет еще и бактерии. В почве бактерии, как правило, образуют микроколонии. К таким микроколониям направляются прямые гифы, прорастают внутрь и формируют специальные питающие клетки, которые с помощью ферментов растворяют бактерии и усваивают их содержимое. После грибной атаки от бактериальных клеток остаются только пустые оболочки. Охотиться на бактерий умеют несколько грибов, питающихся древесиной, и даже некоторые шампиньоны.
Зачем же грибам, да еще дереворазрушающим хищничество? Ответ довольно прост. Как и насекомоядные растения, грибы находят в животных доступный источник азота и фосфора, поскольку в мертвой древесине эти элементы содержатся в мизерных количествах, а механизм азотфиксации, характерный для бактерий, у грибов отсутствует. Например, в древесине отношение углерода к азоту колеблется от 300:1 до 1000:1, тогда как для нормального роста необходимо 30:1. Важного питательного элемента явно не хватает. Вот грибы и вышли на охотничью тропу.
А.Евсюнин «Химия и Жизнь» 2004 №3 40-41.
Явление хищничества возникало у грибов неоднократно, известно около 200 современных хищных видов, принадлежащих к отделам зигомицетов , аскомицетов и базидиомицетов . Не следует путать хищных грибов с грибами-паразитоидами , в частности представителями рода кордицепсов (Cordyceps ).
В палеонтологической летописи представлены бедно. Известны ископаемые остатки (одноклеточные ловчие кольца) из янтаря возрастом 100 млн лет (меловой период , поздний альб); кроме того, хищные грибы были обнаружены в мексиканском янтаре возрастом 30 млн лет (олигоцен-миоцен) .
История изучения
Русские исследователи М. С. Воронин (1869 год) и Н. В. Сорокин (1881 год) обнаружили, что некоторые почвенные грибы образуют на своём мицелии кольца. В 1888 году немецкий учёный Ф. В. Цопф установил, что они служат для ловли и умерщвления нематод . У грибов для ловли добычи есть петли, головки, капельки клеящего вещества и т. д. Как только нематода попадает в кольцо или петлю, то сразу начинает сопротивляться, пытаясь освободиться. Чем активнее движения, тем в большее количество колец и петель попадает червь. Часа через два его движения замедляются и прекращаются. От гриба к нематоде отходит росток, расширенный конец которого называют «инфекционным бульбусом». Он внедряется в тело червя и там быстро разрастается, пока гифы не заполняют всю полость тела животного. Примерно через сутки от нематоды остаётся лишь кожица.
Примеры
У представителей распространённого по всему миру рода Dactylaria нити грибницы образуют выросты в виде колец из трёх реагирующих на прикосновение клеток. Если в такую петлю случайно сунется нематода, они за десятую долю секунды вздуваются в три раза и так туго перетягивают жертву, что она гибнет. Тогда нити гриба прорастают внутрь жертвы и переваривают её.
Некоторые грибы охотятся в воде. Вид Zoophagus tentaculum добывает в прудах амёб, коллембол, коловраток, нематод и других микроскопических животных. Гриб образует короткие выросты, служащие приманкой. Стоит животному схватить её, как оно оказывается на крючке, который затем переваривает жертву и высасывает её изнутри.
Прикладное значение
Для борьбы с нематодами при выращивании овощных культур и шампиньонов были разработаны методы применения биопрепаратов (предварительное название - «нематофагоцид»), представляющих собой массу мицелия и спор в сочетании с питательными субстратами: кукурузной сечкой, соломисто-навозных компостов и гранул, смеси торфа с соломой, подсолнечной лузгой и т. д. Биопрепарат получают в два этапа. Сначала на зерне или питательной среде с добавлением агар-агара в колбах выращивается маточная культура. Затем её используют для засева субстрата в 2-3-литровых стеклянных банках.
К примеру, при выращивании огурцов высушенный биопрепарат соломисто-навозного компоста вносится дважды по 300 г/м 2 (при низкой влажности, например, 58-60 % доза увеличивается втрое). Перед посевом семян биопрепарат равномерно распределяют по поверхности которую затем перекапывают на 15-20 см. При повторном внесении (через 15-35 дней) биопрепарат заделывают в почву на глубину 10-15 см. В той же дозе смесь компоста и гриба можно применять при окучивании, то есть засыпании нижней части стебля. Этот приём стимулирует образование придаточных корней и продлевает срок жизни растения.
Если препарат готовят на подсолнечной лузге, технология внесения в почву иная: первый раз вносят за две недели до посадки рассады в дозе 100-150 г/м 2 , второй - 5-10 г в лунке во время посадки. Можно вносить биопрепарат и под развивающиеся растения. В этом случае его заделывают в борозды из расчёта 100-150 г/м 2 .
По данным Всесоюзного института гельминтологии им. К. И. Скрябина, сохранность урожая огурцов при этом биометоде может достигать 100 %. При одноразовом внесении биопрепарата на подсолнечной лузге за две недели до высадки растений поражённость галловыми нематодами, по данным ВНИИ биологических методов защиты растений, снижалась на 30-35 %, при продолжительном внесении под рассаду - до 30 %. Соответственно снижалась и интенсивность поражения корневой системы.
В случае с шампиньонами биопрепарат, выращенный на соломисто-навозном компосте и имеющий влажность 58-60 %, используют в дозе 300 г/м 2 . Сначала в лунку вносят биопрепарат, а сверху посевной мицелий шампиньонов в той же дозе. Применение хищных грибов при выращивании шампиньонов повышало урожайность плодовых тел в среднем на 33 %.
Данный биопрепарат испытывался ВНИИ охраны природы и заповедного дела совместно с ВНИИ молекулярной биологии и ВНИИ биологических методов защиты растений в тепличном комбинате «Белая Дача» и подсобном хозяйстве пансионата «Левково».
Хищный гриб, уничтожающий нематод, несомненно, является другом человека, но есть грибы, которые являются его врагами.С давних пор, примерно с X - XII века, известно заболевание людей, при котором отмечалась общая слабость, потеря аппетита, рвота, сильные боли в желудке и кишечнике.
В тяжелых случаях у больных наступало искривление рук и ног или их омертвение, а при очень тяжелом заболевании мягкие ткани на конечностях чернели и отделялись от костей.
При размоле зерна, пораженного спорыньей, эрготин переходит в муку. Хлеб и другие изделия из такой муки сохраняют свои ядовитые свойства и при употреблении в пищу вызывают такое тяжелое заболевание. Его позднее назвали эрготизмом.
Интересны также трутовые грибы. Их некоторые свойства используются для получения так называемой декоративной древесины. В начале своего развития трутовый гриб, не нарушая прочности древесины, откладывает в ней различные пигменты, в результате чего появляются цветные пятна, полосы, разводы.
Такая древесина после полировки становится особенно красивой и находит широкое применение при изготовлении мебели, а также в строительстве для различных отделок и украшений. Очень высоко ценится, например, ореховая древесина, пораженная трутовиком, из Кахетии и Гурии. Под действием гриба в ней появляются черные узорчатые разводы. А древесина клена в начальной стадии поражения трутовиком употребляется для изготовления балалаек, гитар.
В некоторых северных районах еще недавно один из видов трутовиков с копытообразным многолетним плодовым телом использовался как трут при добывании огня. За границей из его мягкой массы изготовляют очень изящные вещи: сумочки, перчатки, рамки и пр.
Некоторые виды хищных грибов перестроились на обитание в водной среде. В группе Oomycetes большая часть представителей сапрофаги, (питаются органическими остатками), но есть среди них и хищник - Zoophagus, который охотится на коловраток. Название гриба переводится как «поедатель животных».
Самый популярный почвенный гриб-хищник – вешенка. Как оказалось, этот съедобный гриб охотится на нематод. Правда, механизм хищничества у него другой: из мицелия гриба прорастают тонкие придаточные вегетативные гифы, вырабатывающие яд - токсин.
Токсин парализует нематод, в тоже время направленные гифы разыскивают добычу, и прорастают сквозь неё, переваривая нематоду по принципу всех остальных хищных видов. Причем, вырабатываемый вешенкой токсин остреатин действует также и на панцирных клещей и червей энхитреид (родственников дождевых червей).
Токсин не вырабатывается в плодовых частях, которые человек употребляет в пищу. Да и запрограммированная природой роль остреатина - защита от вредителей (клещей, ногохвосток, тихоходок).
Кроме перечисленной добычи, в «сети» вешенки попадают также и бактерии. Прямые гифы вешенки прорастают сквозь микроколонии бактерий, формируют в них специфичные питающие клетки, с помощью ферментов растворяющие бактерии и усваивающие их содержимое. В итоге от бактериальных клеток остаются лишь пустые оболочки.
Охотятся на бактерий также несколько других древоядных грибов, и даже некоторые шампиньоны. Как и насекомоядные растения, хищные грибы берут в животных азот и фосфор, содержащиеся в мертвой древесине в мизерных количествах (в древесине отношение углерода к азоту составляет от 300:1 до 1000:1, а для нормального роста необходимо 30:1).
Стеблевая нематода
Стеблевая нематода - это круглые микроскопические черви, длиной 0,3–0,4 мм. Самец и самка мало отличаются друг от друга. Личинка похожа на взрослую особь, но меньших размеров.
Стеблевая нематода интенсивно развивается в дождливые годы. Однако вегетирующие растения картофеля, пораженные этой нематодой, по внешнему виду не отличаются от здоровых, лишь иногда наблюдается утолщение стебля с трещинами на нем и укороченные междоузлия.
Первые признаки проявляются на клубнях к периоду уборки. Под кожурой в месте проникновения нематоды видны мелкие коричневые пятна с порошковидной тканью. По мере развития болезни на кожуре клубней появляются свинцово-серые пятна, кожура отслаивается и под ней видна бурая разрушенная ткань (трухлявая масса).
Весь цикл развития этой нематоды проходит внутри клубня, поэтому основным источником распространения является семенной картофель В течение года развивается несколько поколений вредителя. Самка откладывает около 250 яиц и более. Вышедшие из яиц личинки проходят несколько стадий развития и превращаются во взрослых особей. Высокая плодовитость стеблевой нематоды приводит к массовому накоплению ее в клубнях. При посадке зараженных клубней нематоды из маточного клубня переходят в стебель (не выше 10 см над землей), затем попадают в столоны, из которых переходят в молодые клубни. Другим источником заражения является почва, куда нематоды попадают при разложении послеуборочных остатков и маточных клубней. В почве стеблевая нематода может сохраняться несколько лет, поражая другие культуры, сорняки и впадая в состояние анабиоза при неблагоприятных условиях. Из клубня в клубень при хранении стеблевая нематода переходит редко. Позднеспелые сорта поражаются слабее, чем раннеспелые.
Меры борьбы. Тщательная переборка картофеля и посадка только здоровыми клубнями. Чередование культур и возвращение На прежнее место не ранее чем через 3–4 года. Систематическое удаление сорняков, растительных остатков и перекопка почвы осенью.
Когда мы говорим о хищниках, то мысленно сразу же представляем себе представителей животного мира с большими зубами. Хотя потом догоняет и вторая мысль, что хищниками считают не только животных, ведь из курса биологии в школе мы прекрасно помним о растениях –хищниках, которые питаются мелкими насекомыми. Так вот сегодня речь пойдет еще об одних представителях растительного мира, которые также таят в себе опасность и живут за счет поедания плоти живых организмов – это грибы хищника. Как бы это странно не звучала, но среди фауны нашей планеты есть и такие грибные монстры, которые, не имея ни рта, ни зубов прекрасно охотятся и питаются своими жертвами. Но давайте по-порядку, выясним какие же виды грибов относят к хищникам, какую опасность они в себе таят и какая их роль в природе.
Что с себя представляют такие грибы?
Хищными называют представителей рода грибов, которые ловят и умерщвляют представителей животного мира, конечно же речь идет и их миниатюрных видах. Данные грибы отнесены в специальную экологическую группу, которую микология выделила по способу питания. Также хищники могут относится и в сапротрофам, поскольку при отсутствии возможности поживится животными организмами, вполне удовлетворяются мертвой органикой.
Хищные грибы еще называют охотниками, ведь для того чтобы поймать добычу им предстоит совершить определенные манипуляции. Есть грибы. Которые могут стрелять своими спорами для поражения жертвы, при этом дальность полета составляет один метр. Попадая в организм, спора начинает прорастать и питаться ним.
Но это еще не все, существуют и другие виды охоты грибов, по которым их и классифицируют. Среди них можно отметить:
- Monacrosporium ellipsosporum, у которых имеются круглые головки с клейким веществом на мицелии, которыми они и захватывают свою добычу;
- Arthrobotrys perpasta, Monacrosporium cionopagum – у них ловчий аппарат представлен липкими разветвленными гифами;
- Артроботрис малоспоровый обладает ловушкой в виде клейкой сети, которая получается в результате кольцеобразного разветвления гиф;
- Дактилярия белоснежная имеет механическое приспособления для захвата жертвы, при помощи которого микроорганизм обхватывается, сжимается, в результате чего погибает и становится питанием для гриба.
Хищные грибы, впрочем, как и другие представители данного обширного рода, молниеносно приспосабливаются к любым изменениям в окружающей среде. Исходя из этого вполне обоснованным является тот факт, что они существовали еще с доисторических времен, правда с тех пор не один раз эволюционировали и изменялись, тоесть приспосабливались.
Сегодня грибы-охотники распространены по всему миру, они прекрасно приспособились к любым климатическим зонам. К хищникам относят прежде всего представителей несовершенных грибов.
Как грибы подстерегают свою жертву?
На примере грибов, которые расставляют свои липкие кольца рассмотрим, как же происходит добыча жертвы. И так, гриб разрастаясь устилает почву большим количеством колец из гифов, которые собираются в сеть и окружают грибницу. Как только нематода или другое мелкое животное соприкасается с данным колечком, происходит мгновенное прилипание и кольцо начинает давить свою жертву и спустя несколько секунд в организм проникают гифы, которые пожирают его изнутри. Даже тогда, когда нематоде удалось бежать, то после соприкосновения в ней уже будут гифы, которые с молниеносной скоростью растут и питаются плотью, в результате уже через сутки, от добычи остается только оболочка.
По такому же принципу охотятся грибы и на микроорганизмы, обитающие в водоемах, только в качестве ловушек у них выступают специальные выросты, на которые попадаются жертвы. Через них происходит проникновение гифов внутрь организма, которые его полностью уничтожают.
Довольно-таки известная вешенка также питается микроскопическими червячками. А ловит она их при помощи ядовитого вещества, который вырабатывается придаточными гифами из мицелия. Под воздействием токсинов червь впадает в парализованное состояние и гриб впивается в него и поглощает. Однако нужно отметить, что само плодовое тело гриба не вырабатывает ядовитые вещества и не содержит их.
Микологи рассматривают хищные грибы как особую экологическую подгруппу, поскольку в отсутствие животной пищи, они питаются органикой, усваивая минеральные соединения азота.
Также грибы – охотники представляют интерес, как средство борьбы с вредителями-нематодами.
