Таинственная жизнь грибов. Удивительные чудеса скрытого от глаз мира: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Изобретательность природы удивляет, но давайте попробуем направить свое внимание на то, что согласно человеческим нравственным категориям считается «аморальным». Поговорим о широко распространенном в Северном полушарии растении – подъельнике обыкновенном (Monotropa hupopitys). О чуде микоризы мы уже расказывали. Если принять во внимание творческий потенциал эволюции, то было странно, если бы ни одно другое живое существо не пришло бы к идее злоупотребить этой чудесной системой. И вот пожалуйста, есть подъельник, растение, лишенное хлорофилла и напоминающее своей беловато-желтоватой окраской спаржу, паразитическое растение, утратившее способность к фотосинтезу. Вместо этого оно вцепляется в подходящие участки грибных нитей микоризы в месте соединения древесного корня и гриба. Тем, что подъельник внедряется в канал связи между деревом и грибом, он очень напоминает интернет-хакера.

Ученые, исследовавшие микоризы, давно обратили внимание на это своеобразное растение, но его долгое время считали сапрофитом, питающимся отмершей органической биомассой, как это делают многие грибы. Подобные представления изменились, после того как микоризу рядовки (род Tricholoma) рассмотрели под лупой. Подъельник паразитирует на симбиотических мостиках, связывающих эти грибы с деревьями. Как только это выяснилось, пришлось придумать специальный термин для обозначения этих особенных живых существ: микогетеротрофы. Уже в 1960 году Эрик Бьёркман исследовал данный феномен с помощью радиоактивной метки, и он же ввел в науку термин «эпипаразитизм», которым обозначил эту форму воровства питательных веществ.

Без грибов не будет и орхидей

В этой связи мы не можем обойти вниманием и орхидеи (Orchidaceae). Эта широко распространенная группа, включающая в себя до 30 000 видов и представляющая собой второе по численности видов семейство цветковых растений, или покрытосеменных (Magnoliophyta), есть не что иное, как облигатный микотроф. Ни одна орхидея не может увидеть свет без содействия гриба. Так как семена орхидеи очень малы, они неспособны самостоятельно поддерживать стадию прорастания, для этого им нужна помощь гриба, который поставляет семенам необходимые питательные вещества. Гриб-микориза проникает в зародыш, а оттуда прорастает в формирующийся корень, в то время как побеги и корневые клубни остаются свободными от гриба. Таким образом орхидеи на первых стадиях своего жизненного цикла полностью зависят от грибов. Некоторые грибы остаются в растениях дольше. Многие виды орхидей приобретают зеленые листья и переходят к автотрофному питанию, и тогда грибные гифы становятся лишними.

Мы не можем позволить себе задержаться в чудесном царстве орхидей. На следующем этапе нашего путешествия мы вступим в волшебный лес грибов. Здесь нам откроются их невероятные таланты, ошеломляющие способности и безграничные возможности. Мы узнаем, что таинственные нитчатые создания могут почти все.

3. Волшебная подземная жизнь может почти все

Грибы: строители дорог, радиологи и медики

Большинство людей очень мало знает о грибах. Между тем многие, не имеющие отношения к биологии, интересуются грибами больше, чем растениями. Может быть, так происходит, потому что плодовые тела грибов не просто съедобные, а еще и очень вкусные, конкурируют с самыми изысканными деликатесами? Но возможно, очарование грибов связано с чем-то более глубоким и разнообразным. В этой главе мы погрузимся в чудесный мир грибов и познакомимся с ними как с непревзойденными мастерами выживания, коварными хищниками, гениальными планировщиками и умелыми специалистами по реутилизации отходов.

Дерево и гриб: неразлучная парочка

Совместная жизнь деревьев и грибов считается одним из величайших чудес нашего мира. Самые известные из съедобных грибов – часть этого чуда. Большинство из них – облигатные симбионты – свои вкусные плодовые тела могут образовывать только совместно с корнями деревьев. Если бы не было этой тесной связи, то нам пришлось бы вычеркнуть из меню такие деликатесы, как белые грибы и лисички.

Одно-единственное дерево способно вступать в ассоциацию с сотней различных видов грибов, причем индивидуальных представителей каждого вида может быть тоже великое множество. Один кубический сантиметр почвы может содержать до двадцати километров (!) тончайших грибных нитей. Подобно нейронам человеческого мозга гриб прорастает везде и всюду, образуя невероятно сложное переплетение. Таким образом грибы образуют, по определению, данному этноботаником Вольфом-Дитером Шторлем, растительный мозг. Грибы направляют информационные потоки, связывающие их с окружающей экосистемой, но и корни являются воплощением растительного интеллекта. Посредством тончайших корневых побегов растения на ощупь, «тестируя» почву, пронизывают ее во всех направлениях. В процессе роста эти побеги выискивают молекулы воды и следовые элементы.

Товарообмен в подземном мире

Нитчатые обитатели подземного мира, которые плотно пронизывают почву, охотно делятся с деревьями своей добычей: почти все минеральные вещества, добытые в почве, они отдают растениям, ведь те, будучи фотосинтезирующими организмами, нуждаются в дополнительных питательных веществах. Растения с удовольствием принимают эти дары. Их корни просто не в состоянии извлечь из почвы все необходимые минеральные вещества так же эффективно, как это делают тонкие грибные нити, снабженные почти всемогущими ферментами. Однако симбиоз предполагает не только получение, но и отдачу. Растения одаряют грибы сахаром (преимущественно глюкозой), который они обильно производят в процессе фотосинтеза. Растение отдает грибам до 20 % произведенного сахара. Помимо углеводов помощники получают от растений также и другие полезные вещества: это, например, витамины или их предшественники. Дело в том, что грибы, так же, как и мы, люди, неспособны самостоятельно синтезировать витамины. В настоящее время считается, что заселение суши растениями стало возможным лишь благодаря симбиозу грибов и растений, и сомнительно, что такой неспецифический симбиоз мог возникнуть позднее. Представители обоих царств получают взаимную выгоду от этого симбиоза уже в течение сотен миллионов лет, а вместе с ними выгоду получают и другие живые существа. Таким образом, можно сказать, что движущей силой эволюции является не конкуренция, а сотрудничество, что подтверждает мудрый афоризм: сила в единстве. Это сотрудничество может дать удивительные плоды!

Грибы-рекордсмены

Вопрос о том, какие живые существа самые большие, имеет множество разнообразных ответов. Тяжелейшее из известных животных – это синий кит (Balaenoptera musculus), относящийся к усатым китам (подотряд Mysticeti), а следовательно, млекопитающее. Самые крупные особи достигают в длину 33 метров (такая длина могла быть лишь у немногих ископаемых ящеров), а масса их тела достигает 200 тонн. Такое тяжелое животное может обитать только в воде.

Если мы распространим наш поиск на растения, то самым большим растением окажется гигантская секвойя, одна из секвой Калифорнийского национального парка, и она еще больше, чем кит, особенно если мы вспомним ее «длину» и объем: высота этого дерева 83,8 метра, объем – около 1487 кубических метров, а масса больше 2100 тонн. Этой секвойе больше 3000 лет, то есть и по возрасту она старше любого животного.

Если же мы включим в этот конкурс еще и грибы, то сюжет станет поистине захватывающим: найденная в 2000 году в американском штате Орегон грибница опят весит столько же, сколько четыре взрослые самки синего кита. По весу гигантская секвойя больше этой грибницы всего в два раза. Но линейные размеры грибницы далеко превосходят размеры всех существующих на земле живых организмов. Опята занимают площадь около 889 гектаров, что соответствует площади 1200 футбольных полей.

Предположительно самая большая грибница Европы, обнаруженная в Швейцарском национальном парке вблизи перевала, занимает площадь 500 × 800 метров. Этот осенний опенок, имеющий почтенный возраст в 1000 лет, относится к тому же виду, что и американский рекордсмен.

Так что если говорить о величине, то грибы, таким образом, занимают в этом конкурсе первое место. Но только на пнях или ослабленных стволах деревьев эти самые крупные организмы мира являют свету свои желтоватые шляпки – плодовые тела, которые в самом лучшем случае достигают высоты 12 сантиметров. Однако для лесничих и владельцев лесных угодий опята суть подлинное бедствие – это катастрофа для национальных парков. Опята, которых ученые относят к роду Armillaria, паразитируют на деревьях и могут привести к их вымиранию. После гибели дерева гриб может существовать на нем еще несколько лет, как это делает, например, плесневик, сапрофитный гриб, который может питаться омертвевшими органическими тканями древесины. Этот гриб – враг лесников, и с ним трудно смириться и справиться: мощный грибной организм распространяется в толщу почвы на глубину до одного метра. Грибница медленно, но неуклонно пожирает дерево за деревом, распространяясь под землей, пробуравливая ее своими непрерывно образующимися новыми черно-коричневыми нитями толщиной около одного миллиметра, общая длина которых просто не поддается точному измерению. Считается, что возраст орегонского гиганта составляет около 2400 лет.

В наших широтах больше всего распространен опенок обыкновенный, мы можем видеть его в лесах осенью. В славяноязычных странах опята называют «вацлавками», и это слово проникло в немецкий язык, на котором эти грибы часто называют «венцельпильц». Это название возникло из-за того, что появляются эти грибы, как правило, около 28 сентября, дня покровителя Чехии святого Вацлава.

Доисторические подвиги «лесных человечков»

В наидревнейшие времена, на заре зарождения жизни, грибы уже играли решающую роль. Многие ученые полагают даже, что существовали времена, когда грибы господствовали на нашей планете – после той достопамятной катастрофы в конце мелового периода, то есть около 65 миллионов лет назад, когда удар огромного метеорита на много месяцев погрузил Землю во тьму, что погубило большую часть растений и животных. Между прочим, считается, что именно тогда вымерли и динозавры. Для грибов же после этого наступило райское время, как бы кощунственно ни звучало это для нашего уха. Вокруг громоздились груды «трупов», на которых пировали грибы, выступавшие в роли «редуцентов». Редуценты – это существа, разлагающие остатки погибших растений и животных. Именно такие остатки и составляли основное меню тогдашних грибов. Волна вымирания на рубеже мелового и третичного периодов для грибов стала, возможно, самым благодатным временем. По составу отложений в Новой Зеландии можно судить о том, что тогда происходило: из соответствующих слоев исчезла обычно обильно присутствующая в отложениях пыльца растений, и слой толщиной в четыре миллиметра состоял практически только из грибных спор и нитей. Очень медленно и постепенно возвращался на Землю солнечный свет, а с ним флора и фауна.

Гигант допотопной эпохи: водоросль, лишайник, растение или гриб?

В течение длительного времени до этой катастрофы на Земле обитали существа, которые до сих пор являются головоломкой для палеонтологов. Если бы нам удалось переместиться во времени на 350–420 миллионов лет назад, то мы едва ли узнали бы наш мир девонского периода. Первыми сухопутными животными были сороконожки, бескрылые насекомые и черви, а в подводном царстве расцвет переживали позвоночные, готовясь выйти на сушу и попытаться ее освоить. В девонском периоде начали заселять сушу первые высшие растения. В этом им помогали более ранние поселенцы – грибы, которые уже освоили сушу и имели тогда удивительно большие размеры.

К небу устремлялись громадные грибные монстры, прототакситы (род Prototaxites), высотой от двух до девяти метров и толщиной ножки до одного метра, возвышавшиеся над низкой растительностью. Насколько мы знаем, это были самые высокие и крупные наземные живые организмы того времени.

Наши знания об ископаемых остатках пока весьма фрагментарны и отрывочны, и это сильно затрудняет работу ученых. Сам этот ископаемый гриб похож на древесный обрубок, а научное название Prototaxites дано из-за сходства с тисом (род Taxus). Исследователи до сих пор гадают, кто был ближайшим родичем этого гиганта. Перебрали всех возможных кандидатов – бурые водоросли, лишайники и растения. Однако только в 2007 году было окончательно решено отнести прототакситы к грибам.

Появление грибов-великанов в ту эпоху, вероятно, стало возможным по причине отсутствия существ, способных их съесть; одинокий гриб мог беспрепятственно расти в течение длительного времени.

Победитель радиации

Однако и те грибы, которые не смогли так хорошо устроиться, часто тоже неплохо себя чувствуют. Удивительную форму выживания развили у себя грибы, относящиеся к видам Cryptococcus neoformans и Wangiella dermatitidis: они принадлежат к так называемым радиотрофным грибам. То, что убивает другие живые существа, способствует процветанию этих грибов. Профессор Артуро Касадевалль из Нью-Йоркского медицинского колледжа им. Альберта Эйнштейна имел возможность проанализировать пробы грунта из района аварии чернобыльского атомного реактора. Оказалось, что там погибло не все. Один черный гриб прекрасно себя чувствовал при дозе облучения, абсолютно смертельной для любого другого живого существа. Мало того, радиация стимулировала у этого гриба обмен веществ. Очевидно, грибы, содержащие пигмент меланин, способны использовать радиацию как источник энергии. Меланин – это красный, коричневый или черный пигмент, отвечающий за окраску кожи, волос, перьев и глаз у животных и человека. Грибы используют меланин для адаптации к экстремальным условиям внешней среды – он поглощает энергию радиоактивного излучения.

Присутствие таких пигментированных грибов типично для почвенных слоев с повышенной радиоактивностью, а также для холодных арктических и антарктических регионов. Энергия излучения загадочным образом превращается в химическую энергию и позволяет грибу синтезировать высокоэнергетические соединения. Екатерина Дадахова, сотрудница того же колледжа, сравнивает действие меланина с действием хлорофилла растений. Меланин использует другой отрезок электромагнитного спектра, ионизирующее излучение, для роста гриба. Правда, исследования в этой области только начинаются. Грибы и их пигмент меланин до сих пор остаются одной из бесчисленных микологических загадок. Загадок этих действительно хватает.

Грибы пустыни