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.
Мир хищников настолько разнообразен, что иногда можно встретить очередного «пожирателя» там, где совсем этого не ожидаешь. Например, в Далеко не все знают, какие грибы называют хищными, как они охотятся, чем они полезны или опасны для человека.
Когда речь идет о грибах, то нам довольно трудно представить, что некоторые из них очень даже плотоядны. Как такое может быть? Ведь они «сидят» на месте и у них даже нет рта? Еще более интересно то, что люди научились использовать грибы-убийцы для собственного блага. Как человек использует хищные грибы и какими они бывают — тема этой статьи.
Кто такие, где растут?
Уже из самого названия становится понятно, какие грибы называют хищными. Конечно, те, которые ловят и убивают свои жертвы — микроскопические живые организмы.
Селиться такие грибы предпочитают среди корней растений или во мхах, но довольно часто встречаются и в водоемах, особенно стоячих. Некоторые из них обитают на телах насекомых, при этом поедают их изнутри. Такие грибы-охотники могут выстрелить спорами на расстояние до 1 метра. Попадая на тело жертвы, они прорастают внутрь и постепенно поедают ее.
Удивительно, но грибы — практически единственные живые организмы на земле, которые моментально приспосабливаются к любым климатическим изменениям. Можно смело утверждать, что эти микроскопические хищники раскидывают свои сети прямо под ногами у человека. И эти сети никогда не остаются пустыми.
История появления
Грибы (хищные и не очень) — это настолько древние создания, что и представить сложно. Точно установить, когда они появились на Земле, довольно проблематично, ведь ископаемые останки ученым практически не попадаются. Чаще всего обнаружить их можно лишь в небольших кусочках янтаря. Именно так во Франции был обнаружен древний ископаемый гриб, питавшийся червями до 5 мм длиной.
Ученые считают, что даже этот доисторический гриб все же не является прародителем современных. В процессе эволюции «убийственные» функции у них перерождались столько раз, что и не сосчитать. Поэтому современные грибы-охотники уже не являются родственниками
по типу ловушек
Поскольку некоторые грибы — хищные творения природы, то они, соответственно, имеют какой-то ловчий аппарат.
Точнее, их существует несколько видов:
- клейкие головки, шаровидной формы, расположенные на мицелии (характерно для Monacrosporium ellipsosporum, A. entomophaga);
- липкие разветвления гиф: такие ловчие аппараты имеют Arthrobotrys perpasta, Monacrosporium cionopagum;
- клейкие сети-ловушки, состоящие из большого числа колец, что получаются при разветвлении гиф: такое приспособление для охоты имеет, например, Артроботрис малоспоровый;
- механические ловчие аппараты — добыча стискивается ими и погибает: таким способом на свои жертвы охотится Дактилярия белоснежная.
Конечно, этот довольно краткая информация о том, какие грибы хищные и как они охотятся. На самом деле разновидностей этих микроскопических охотников гораздо больше.
Как охотятся грибы-убийцы?
Итак, хищные грибы: как они охотятся и кого едят? Грибы размещают в толще почвы свои липкие кольца-ловушки и поджидают мелких червей — нематод. Большое количество таких колец создают целые сети, расположенные вокруг грибницы. Как только червь касается краешка, он тут же прилипает. Кольцо начинает сжиматься вокруг тела своей жертвы, спастись практически невозможно. Все происходит очень быстро, в доли секунд.
В тело пойманного червя проникают гифы и начинают разрастаться. Даже если нематоде каким-то чудом и удастся вырваться, это ее не спасет. Гифы в ее теле разрастаются настолько быстро, что уже через сутки от червя останется лишь оболочка. Вместе с умирающим червем грибница «переедет» на новое место и вновь раскинет свои сети.
Если гриб-убийца живет в воде, то его пищей становятся коловратки, амебы, рачки-циклопы и другие обитатели водоема. Принцип охоты у них тот же самый — гиф попадает на свою жертву, проникает внутрь и начинает разрастаться в ее теле.
Неизвестные вешенки
Мало кто знает, однако популярные вешенки — тоже грибы хищные. Они не пропускают возможности полакомиться зазевавшимся червячком. Как и у других охотников, их мицелий распускает свои придаточные гифы, которые вырабатывают довольно ядовитый токсин.
Этот яд парализует жертву и в нее моментально впивается гиф. После этого вешенка спокойно переваривает свою добычу. Токсины вешенок действуют не только на нематод. Таким же образом они поедают даже энхитреид — довольно крупных родственников Способствует этому токсин остеарин, вырабатываемый грибами. Не поздоровится также и случайно оказавшимся поблизости.
Выходит, эти грибы опасно употреблять в пищу? Нет. Ученые утверждают, что в плодовом теле гриба ядовитый токсин отсутствует. Запрограммированный природой механизм нужен вешенкам лишь для защиты от вредителей — тихоходок, клещей и ногохвосток.
Грибы-убийцы — друзья навсегда, но не всегда
Теперь давайте поговорим о том, как человек использует хищные грибы. Могут ли они приносить пользу в хозяйственной деятельности или представляют опасность?
Но хищные грибы не всегда являются друзьями человека. Еще с X-XII века человечеству известна болезнь, именуемая в Западной Европе «огонь святого Антония». В России эту хворь называли «злые корчи», что вполне передает состояние больного. Симптомами этого недуга являются рвота, потеря аппетита, ужасные боли в кишечнике и желудке, слабость. В самых тяжелых случаях наблюдалось искривление и омертвение конечностей, мясо отделялось от костей.
В течение длительного времени никто не знал, от чего возникает подобное несчастье. Лишь только спустя долгое время было установлено, что болезнь вызывает спорынья — хищный гриб, живущий в колосьях ржи и образующий там черные рожки. В них и содержится ядовитое вещество — эрготин. Поэтому сегодня болезнь именуют эрготизмом. Хлеб из такой муки употреблять нельзя, так как яд сохраняет свои свойства даже при высокой температуре.
Заключение
Теперь вы знаете немножко больше. В частности, о том, какие грибы называют хищными, как они охотятся и чем могут быть полезны или опасны для человека. Кроме того, что это просто очень интересно, вполне возможно, что такие знания пригодятся вам в будущем.
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.
Отличительной чертой этой своеобразной группы является особый способ питания - хищнический. Грибы ловят и умерщвляют микроскопических животных с помощью специальных ловчих аппаратов. Хищные грибы широко распространены на земном шаре. Большинство представителей этой группы - несовершенные грибы (гифомицеты), но сюда же относятся зигомицеты и некоторые хитридиомицеты. Среда их обитания - почва и гниющие растительные остатки. Длительное время многие хищные грибы считали обычными сапротрофами. Хищничество у грибов появилось, вероятно, в глубокой древности, особенно у представителей несовершенных грибов - они имеют самые сложные ловчие приспособления. Свидетельство тому также и широкое распространение их во всех климатических зонах. Хищные грибы встречаются на мхах и в водоемах, а также в ризосфере и на корнях растений.
Вегетативный мицелий хищных грибов состоит из ветвящихся гиф (5-8 мкм); хламидоспоры и конидии находятся на вертикально стоящих конидиепосцах различного строения. К хищным грибам относятся несовершенные грибы родов артроботрис, дактилярия, монакропориум, тридентария, трипоспормна. Пищей хищных грибов являются нематоды - простейшие беспозвоночные и их личинки, реже грибы ловят амеб или других мелких беспозвоночных.
Ловушки у хищных грибов отличаются большим разнообразием. Наиболее распространены ловушки, представляющие собой выросты гиф, покрытые клейким веществом. Второй тип ловушек - овальные или шаровидные клейкие головки, сидящие на веточках мицелия. Чаще всего встречается третий тип ловушек - клейкие сети, состоящие из большого числа колец. Этот тип ловушки образуется в результате обильного ветвления гиф. Сети у этих грибов улавливают очень большое количество нематод. Нематоды прилипают к клейкой поверхности колец и, пытаясь освободиться, еще больше прилипают. Гифы гриба растворяют кутикулу обездвиженной нематоды, проникают в ее тело. Процесс поглощения нематоды длится около суток. Иногда крупная нематода обрывает сети и уносит прилипшие обрывки гиф на теле. Такая нематода обречена: гифы гриба, проникая в тело беспозвоночного, умерщвляют его.
Хищные грибы имеют и четвертый тип ловушки - механическую. Принцип ее действия прост: жертва сдавливается вследствие увеличения объема клеток. Внутренняя поверхность ловчих клеток чувствительна к прикосновению жертвы, реагирует очень быстро, увеличиваясь в объеме и почти полностью закрывая просвет кольца (дактилярия белоснежная). Механизм действия сжимающихся клеток ловушки полностью не исследован. Присутствие нематоды или продуктов ее обмена стимулирует у хищника образование ловушки. Иногда ловчие кольца формируются при недостатке питания или воды. Предполагают, что хищные грибы выделяют токсины. Хищные грибы в отсутствие жертвы развиваются как сапротрофы, питаясь органическими соединениями и усваивая, как и многие сапротрофы, минеральные соединения азота. В почве хищные грибы прекрасно конкурируют с другими грибами и микроорганизмами. По-видимому, хищные грибы являются еще одной экологической группой почвенных грибов-сапротрофов. Хищные грибы представляют интерес в биологической борьбе с нематодами, патогенными для растений, животных и человека.
