Лекция 1. Микология как наука (введение в микологию).

1. Область исследований и основные задачи микологии

2. Краткая история становления микологии

3. Положение грибов в современной системе органического мира. Методы изучения грибов.

4. Механизмы изменчивости у грибов.

1. Микология – (от mykes – гриб) – наука о грибах. Изучает биологическое разнообразие мира грибов, их филогенез и онтогенез, взаимоотношения друг с другом и с другими организмами, роль в биогеоценозах, методы идентификации вредных грибов и защита от них растений, животных и человека, промышленных изделий и произведений искусства, практическое использование грибов как пищевого и кормового сырья, продуцентов БАВ (биологически активных веществ).

2. Сведенья о грибах накапливались издавна. В 4-м веке до нашей эры Теофраст упоминал о шампиньонах, трюфелях, сморчках. В 1-м веке нашей эры Плиний старший описал развитие грибов (трутовиков) на стволах деревьев, пнях и впервые попытался их классифицировать. В 1578 г. голландским ботаником К. Клаузиусом был опубликован атлас цветных изображений 221 вида грибов.

В развитии микологии обычно выделяют 3 периода:

1-й – до середины 19 века. Хар-ется описанием и попытками классификации различных грибов. Наиболее известная работа этого периода – 2-томный обзор грибов (1801 г. Х. Персон) и система грибов 1821-1932 гг шведского ботаника Э. Фриса. В России первые микологические исследования опубликованы в 1750 г. С. П. Крашенинниковым.

2-й период – с середины до конца 19 века. Наряду с работами по систематике грибов проводилось изучение их онтогенеза (индивидуального развития) и филогенеза. Особое внимание было обращено на цикл развития фитопатогенных грибов. Л. Тюлан, Ш. Тюлан, де Бари и другие.

3-й период (новейший период) – с конца 19 века. Характеризуется развитием физиологии и биохимии грибов. Г. Клебс, российские учёные – А.А Ячевский, В.Ф. Купревич.

3. Грибы в современной системе органического мира занимают промежуточное положение между растениями и животными. Подобно растениям грибы имеют сходное строение клеток, ведут неподвижный образ жизни. Подобно животным грибы неспособны самостоятельно синтезировать органические в-ва. В состав клеточной оболочки входит хитин. Некоторые грибы вырабатывают мочевину.

При установлении вида гриба обращают внимание на характерные грибные структуры в виде спороношений, плодовых тел и других образований, т.е. по морфологическим признакам. Если вид гриба имеет крупные плодовые тела или видоспецифичное сплетение мицелия, хорошо заметное невооруженным глазом, тогда в основном прибегают к макроскопическому (визуальному) методу изучения грибов. Таким методом пользуются при изучении макромицетов (грибы с крупными плодовыми телами). Микроскопическим методом изучения в микологии пользуются очень часто, так как многие спороношения грибов и сама грибница имеют микроскопические размеры. Микологический метод заключается в создании для грибов благоприятных для роста и развития мицелия условий. Используется физические методы изучения грибов – применение ультрафиолета (проверяется проявление эффекта люминесценции на чёрной бумаге), применяются другие световые методы, звуковые методы; используется анатомический метод. Генетический метод – изучение грибов путём ДНК-анализа.

4. Для того, чтобы каждый вид гриба мог бороться за существование, конкурировать среди других живых организмов борьбе за питание, он должен видоизменяться. У грибов 4 механизма изменчивости:

1) Половая гибридизация

2) Гетерокариоз (кариоз – ядро)

3) Парасексуальный процесс

4) Мутации

Лекция 3: Питание грибов

1)Источники питания грибов

2)Распределение грибов по степени паразитической активности

3)влияние внешних факторов на рост и развитие грибов

1) Грибы как гетеротрофные организмы могут использовать для своего питания только готовые органические в-ва. Они извлекают их из различного субстрата, на котором поселяются. Питательные в-ва проникают в организм грибов непосредственно через оболочку гиф за счёт разности асматических давлений внутри их и снаружи. Их поступление возможно только в том случае, если они находятся в виде водных растворов. Превращение сложных органических веществ в простые водорастворимые осуществляется грибами при помощи мощной ферментативной системы. Она включает в себя комплекс экзоферментов, выделяемых грибами наружу в питательный субстрат, и эндоферментов – для синтеза высокомолекулярных соединений внутри грибной клетки. Состав ферментов грибов сильно зависит от их специализации. Наиболее развита ферментативная система у грибов-сопротрофов, которые питаются мёртвым субстратом. Это позволяет им питаться самым разнообразным субстратом (растительного, животного происхождения и т.д.). С повышением степени паразитической активности набор ферментов, как правило, уменьшается.

В отношении приспособленности к источникам питания грибы делят на следующие группы:

1. Монофаги – приспособившиеся к строго определённым источникам питания (истинные паразиты).

2. Полифаги – обладают широким диапазоном приспособления к различным источникам питания.

3. (Омнивары – относятся к широким полифагам.)

Грибы для своей жизнедеятельности должны получать углерод, азот и другие необходимые для питания элементы.

Источники углерода

Для подавляющего большинства грибов наилучшим источником углерода является глюкоза, или близкие к ней по атомному весу сахара. Питательная ценность других углеводов тем выше, чем легче они подвергаются гидролизу с образованием глюкозы или близких к ней сахаров. Грибы очень хорошо усваивают шестиатомные спирты, сходные по своему строению с сахарами, а также глицерин и хинную кислоту. Хорошим питательным мат-лом являются также такие кислоты, как яблочная, винная и лимонная. Азотистые органические соединения также могут служить источником углерода, однако они менее приемлемы, так как при этом разлагается большое кол-во белка, что приводит к подщелачиванию среды.

Источники азота

В составе мицелия грибов азота примерно в 5-6 раз меньше, чем углерода, однако азотистое питание для грибов не менее важно, чем углеродное, так как азот входит в состав хитина, белков, нуклеиновых кислот, большинства ферментов и витаминов. Источником азотистого питания для грибов могут служить органические (белки, пептоны, аминокислоты) и неорганические (соли аммония, нитриты, нитраты) соединения. По способности усваивать азот из различных источников грибы делятся на 4 группы:

1. Способные усваивать атмосферный азот (таких грибов незначительное кол-во – в основном некоторые микоризообразователи, например развивающие микоризу на брусничных и вересковых).

2. Усваивающие нитратный (эн о три) и нитритный (эн о два) азот (таких грибов не менее 90% видов).

3. Аммонийные соли. Опасность усвоения аммонийных солей заключается в накоплении аммиака, что вызывает отравление гриба.

4. Органический источник азота. Грибы разлагают сложные органические в-ва, продукты рассчепления, альбунозы, пептоны, особенно аминокислоты используются грибами в кач-ве источника питания.

Витамины, гормоны

Для нормального развития грибов субстрат должен содержать витамины и гормоны, которые содержатся в растительных тканях в большом количестве. Поэтому грибы всегда лучше растут на естественных субстратах, чем на искусственных питательных средах. Для роста грибов наиболее необходимыми витаминами является витамин B1. Он в большом кол-ве накапливается в хлебных дрожжах, которые и используются человеком как источник этого витамина. Наличие витамина А, являющегося производным каротина, также хар-но для грибов.

Минеральное питание

Кроме углерода, азота, водорода и кислорода грибам необходим целый ряд элементов, составляющих так называемое минеральное питание. К ним относятся сера, фосфор, калий, магний, железо, цинк и др. в золе мицелия грибов можно обнаружить не менее 50-ти элементов, однако далеко не все из них необходимы для жизни грибов. В грибной клетке зольные элементы находятся в виде минеральных солей, либо входят в состав органических веществ.

2) В зависимости от способа извлечения органических веществ грибы делятся на следующие группы:

1. Истинные (облигатные) паразиты – грибы, приспособившиеся к питанию только за счёт живых тканей растений или животных. Они утрачивают жизнеспособность после гибели хозяина или переходят в неактивное состояние. Они неспособны расти на искусственных питательных средах.

2. Факультативные (условные) сопротрофы – организмы, ведущие выраженный паразитический образ жизни. Большую часть времени они питаются за счёт живых тканей хозяина, но завершают свой цикл развития на отмёршем субстрате, где образуют половые спороношения.

3. Факультативные (условные) паразиты, или полусопротрофы. Ведут в основном сопротрофный образ жизни, т.е. питаются за счёт мёртвого органического субстрата. К паразитическому питанию они переходят при наличии соответствующих условий, поражая преимущественно ослабленные различными причинами живые организмы.

4. Истинные, или облигатные сопротрофы – грибные организмы, усваивающие питательные в-ва только отмёрших растительных или животных тканей и способны расти на разных искусственных питательных средах. Они обитают в основном в почве, разлагая растительный и другой опад, и в других субстратах, и выполняют важную роль в круговороте веществ в природе в почвообразовательных процессах. Ряд сопротрофных грибов в процессе жизнедеятельности приспособились выделять в окружающую среду в борьбе со своими конкурентами за источники питания антибиотические вещества. Эти в-ва также губительно действуют на возбудителей многих инфекционных болезней, что используются в медицине и в защите растений.

5. Симбионты – почвенные грибы, образующие симбиоз с зелёными растениями, формируя на их корнях так называемую микоризу. Своими нитями они оплетают мельчайшие корни растений. Часть из них может проникать внутрь корней, извлекая необходимые для собственного развития питательные вещества. Корням растений это не вредит, более того, они благодаря разветвлённому мицелию гриба в большей степени получают воду и минеральные вещества из почвы. Многие растения, например дуб, растут более интенсивно при наличии грибов-микоризообразователей. Широко известны такие грибы-микоризообразователи, как белый гриб (боровик), подосиновик, подберёзовик.

3) Для нормального развития грибов кроме наличия питательного субстрата требуется сочетание факторов внешней среды.

Влажность

Грибы содержат большой процент воды однако потребность в ней не у всех грибов одинакова. Водные грибы нормально развиваются только при условии полного погружения в воду. Наземная форма грибов требует значительной влажности субстрата в период развития вегетативного тела. Значительно меньшую потребность в воде испытывают грибы в покоящихся стадиях (например склероция). Вместе с тем влажность атмосферы всегда должна быть высокой, так как у грибов отсутствуют приспособления, препятствующие испарению воды. Быстрый рост плодовых тел шляпочных грибов требует повышенной влажности воздуха. Для грибов, паразитирующих на растениях часто необходима капельная влага, так как вода вымывает из спор ингибиторы роста, и они начинают прорастать. Однако некоторые паразитные грибы отличаются возможностью внедрения в растение при сравнительной сухости атмосферы (напр. 55%). В пустынных р-нах существуют формы грибов, приспособившиеся к росту только во время дождливого периода.

Температура

Большинство грибов способны развиваться при температуре воздуха от +5 до +30-40⁰С. Оптимум развития: +15-+30, самая оптимальная т-ра: 20-25.

Кислород

Истинных анаэробов у грибов не открыто наукой ниразу вообще. Однако некоторые из них могут выдерживать отсутствие кислорода в течение нескольких недель. Большинство грибов растёт при достаточном доступе кислорода.

Свет

Для роста и развития мицелия свет необязателен, однако развитие органов спороношения гораздо успешнее идёт при наличии источников света. У некоторых грибов органы спороношения даже изгибаются в сторону падающего света. Свет влияет на пегментообразование. Его действие можно проследить на плодовых телах некоторых шляпочных грибов: при выходе плодового тела на поверхность почвы плодовое тело бесцветное, затем быстро приобретает окраску. Прямой ультрафиолет губительно действует на мицелий и споры грибов.

Кислотность среды

Большинство грибов имеют оптимум развития в нейтральной или слабокислой среде (ph 7.0-5.0). При подщелачивании среды большинство грибов теряет скорость роста мицелия.