Будущее за мицелием: как используют грибы в строительстве, дизайне и медицине

Биология грибов

Грибы
обитают главным образом на суше. Среди них бывают одноклеточные формы, но
большинство имеют нитевидное тело, а структуры, подобные шляпочным грибам.
Состоят из множества плотно упакованных нитей. Грибные нити называют гифами, а
их совокупность — мицелием. Гифы растут только верхней частью, но синтез белков
идет по всей длине мицелия, а затем они транспортируются в зону роста течением
цитоплазмы, особенно хорошо развитым у грибов. Отдельный гриб может за 24 ч
образовать мицелий длиною более километра. Термины «мицелий» и
«микология», т. е. наука о грибах, произошли от греческого слова
myketos – «гриб».

Клеточные
оболочки растений и многих протистов представлены «каркасом» из
целлюлозных микрофибрилл, погруженным в матрикс из молекул гемицеллюлоз и
пектиновых веществ. Оболочка грибов образована в основном другим полисахаридом
хитином, входящим также в состав наружного скелета членистоногих, т. е.
насекомых, паукообразных и ракообразных. Это вещество устойчивее к микробному
разложению, чем целлюлоза.

Быстрый
рост и нитчатое строение грибов обусловливают особый тип их взаимоотношений с
окружающей средой, не встречающийся в других группах организмов. Отношение
поверхности к объему у грибов очень велико, т. е. они контактируют с внешним
миром почти так же тесно, как бактерии. За некоторыми исключениями, все участки
мицелия удалены от окружающей среды не более чем на несколько микрометров, отделяясь
от нее лишь тонкой клеточной оболочкой и плазматической мембраной. Своим
протяженным мицелием гриб может оказать сильное влияние на среду, например
связывая частицы почвы. Часто гифы, даже растущие из разных спор, сливаются, и
образуемая ими сеть еще более усложняется.

Такой
тесный контакт между грибами и средой связан с тем, что все их частицы
метаболически активны и слои отмерших клеток, как например, в древесине у
растений, отсутствуют

Ферменты и другие вещества, выделяемые грибами,
мгновенно воздействуют на их окружение, что важно для жизни самого гриба

Все
грибы гетеротрофы и являются сапробионтами (т. е. обитают на мертвом
органическом веществе) или паразитами (т. е. питаются другими организмами). В
любом случае пища абсорбируется после частичного ее переваривания ферментами,
выделяемыми клетками гриба наружу. Некоторые грибы, в частности дрожжи,
получают энергию в процессе брожения. Например образуя этиловый спирт из
глюкозы. Основной запасной полисахарид некоторых грибов — гликоген (как у животных
и бактерий), у других главные запасные вещества — липиды.

Грибы-сапробионты
иногда прикрепляются к субстрату специализированными гифами — ризоидами.
Паразитические формы часто образуют особые гифы, называемые гаусториями,
высасывающие пищу прямо из клеток других организмов.

Все
грибы имеют клеточные оболочки, могут образовывать различного типа споры,
неспособны в течение жизненного цикла к передвижению, а их клетки лишены
ресничек или жгутиков. Споры грибов обычно разносятся ветром.

Признаки царства грибов

Уникальность грибного царства заключается в том, что его представители совместили в себе некоторые характерные особенности из двух других царств. Каждый гриб имеет немного от растения и животного одновременно, но при этом обладает собственными свойствами.

Общего с ботаническими представителями у грибов много:

• Неподвижность;
• рост по большей части верхушки;
• наличие клеточной стенки;
• потребление кислорода;
• размножение вегетативным способом, за исключением некоторых представителей.

С животными сходств также достаточно:

• несмотря на то, что грибы дышат кислородом по принципу растений, хлорофилл они не содержат, т.е. они гетеротрофные;
• из предыдущего пункта следует, что питаются они уже имеющимися органическими веществами;
• наличие хитина в клеточных стенках грибов делает их похожими на некоторых насекомых, ракообразных и прочих животных.

Среди уникальных признаков выделяют следующие:

• процесс питания грибов невозможен без мицелия – системы, похожей на корневую, но отличающейся от стандартных корней растений;
• грибы, осуществляющие процесс питания по форме симбиоза, в значительно степени помогают растениям-хозяевам противостоять внешним негативным факторам, т.е. могут способствовать выживанию растения в тяжелых природных условиях;
• многим плодоносным грибам для активного роста и размножения требуется большое количество влаги, поэтому активней всего они растут в дождливые сезоны;
• питательная экосистема способна продолжать существовать даже в случае удаления из нее плодовых тел, на месте которых достаточно быстро вырастают новые.

Размножение грибов

Грибы размножаются бесполым и половым способами. Бесполое размножение происходит частями мицелия или отдельными клетками, которые дают начало новому мицелию. Дрожжевые грибы размножаются почкованием.

Бесполое размножение может осуществляться также посредством эндо- и экзогенных спор. Эндогенные споры образуются внутри специализированных клеток — в спорангиях. Экзогенные споры, или конидии, возникают открыто на концах особых специализированных выростов мицелия, называемых конидиеносцами. Попав в благоприятные условия, спора прорастает, и из нее формируется новый мицелий.

Половое размножение у грибов особенно многообразно. У некоторых групп грибов половой процесс происходит путем слияния содержимого двух клеток на концах гиф. У сумчатых грибов при этом наблюдается слияние содержимого антеридия и женского органа полового размножения (архегония), не дифференцированного на гаметы, а у базидиальных грибов — слияние содержимого двух вегетативных клеток, при котором между ними часто образуются выросты, или анастомозы.

Между Деревом и Львом

Царство Грибов занимает промежуточное положение между царствами растений и животных, так как его представители совмещают в себе свойства, свойственные и растительным и животным формам жизни.

Общее с растениями:

• Наличие хорошо выраженной клеточной стенки.
• Неподвижность в вегетативном состоянии.
• Размножение с помощью спор.
• Способность осуществлять синтез витаминов.
• Поглощение пищи путем всасывания (адсорбции).

Общее с животными:

• Гетеротрофность – неспособность синтезировать органические вещества из неорганических, путем фотосинтеза или хемосинтеза.
• Наличие в составе клеточной стенки хитина, характерного для наружного скелета членистоногих.
• Отсутствие в клетках хлоропластов и фотосинтезирующих пигментов.
• Использование гликогена как запасного вещества.
• Образование и выделение продукта метаболизма — мочевины.

Все эти характеристики  жизнедеятельности и строения грибов позволяют считать их одной их самых древнейших групп эукариотных ( имеющих обособленное ядро в клетке ) организмов. Более того, становится очевидным, что они не имеют прямой эволюционной связи с растениями, как считалось ранее – они возникли независимо из разных форм микроорганизмов, обитавших в первобытных океанах.

Из знаменитых семей

Все известные человеку виды грибов разделены в соответствие со следующей иерархией:

• Группа – по устройству плодовых тел.
• Отдел – по общим признакам происхождения и строения.
• Класс – по форме, типу и способам размножения.
• Порядок – по типу устройства гименофора – спороносного слоя.
• Семейство – по общим чертам строения.
• Род – по близости в происхождении.
• Вид – по индивидуальным признакам.

Здесь тоже не все и не всегда понятно, и некоторые виды грибов числятся в составе то одного, то другого рода или семейства – для микологии такая переменная ситуация вполне нормальна, ведь ученые регулярно открывают все новые данные о том или ином виде грибов, зачастую полностью меняющие представления о нем.

Одна из самых главных градаций в этой систематике грибов – семейства, которые часто бывают весьма многолики и обширны и включают виды, о близости которых, иногда, очень сложно догадаться. Среди многочисленных семейств Царства Грибов имеет смысл выделить следующие:

Агариковые или Шампиньоновые

К этому семейству относятся знаменитые деликатесные шампиньоны, а также смертельно ядовитая Лепиота Коричнево – Красная. У видов, входящих в данное семейство, гименофор пластинчатого типа.

Аманитовые, также известное как Мухоморовые

Именно к этому семейству относится главный убийца мира грибов – Бледная Поганка, а также знаменитый Красный Мухомор. У видов, входящих в данное семейство пластинчатый тип гименофора, а в основании ножки сохраняется яйцевидная вольва.

Болетовые

К этому семейству относится множество самых знаменитых видов, включая царя грибов – Боровика, а также подосиновики и подберезовики. У видов этого семейства трубчатый тип гименофора, а плодовые тела, обычно, достигают внушительных размеров.

Лисичковые

К этому семейству относятся знаменитые лисички, а у входящих в него видов складчатый, желобчатый или гладкий гименофор.

Масленковые

К этому семейству относятся дальние родственники боровика – знаменитые маслята. У видов, причисляемых к этому семейству, гименофор трубчатого типа.

Негниючниковые

К этому семейству относятся знаменитый азиатский деликатес Шиитаке и, такой знакомый всем, Луговой Опенок. У видов входящих в данное семейство, гименофор пластинчатого типа, а некоторые из них обладают способностью к люминесценции.

Рядовковые или Трихоломовые

Чрезвычайно многоликое и многочисленное семейство, к которому относятся многие из видов опят, а также многочисленные рядовки и говорушки, так хорошо известные российскому собирателю. У видов, входящих в это семейство, пластинчатый гименофор.

Сморчковые

Именно к этому семейству относятся знаменитые весенние сморчки. У видов, входящих в данное семейство, спороносный слой находится не на нижней, а на верхней поверхности шляпки.

Строфариевые

К этому семейству относятся легендарные галлюциногенные псилоцибиновые грибы, отличающиеся, как правило, небольшими размерами и заметной хрупкостью.

Сыроежковые или Руссуловые

К этому семейству относятся знаменитые сыроежки и млечники, которые отличаются наличием в их плодовых телах особого млечного сока.

Физалакриевые

К этому семейству относятся два знаменитых вида опят – Опенок Осенний и Опенок Зимний.

Огромное многообразие видов грибов, растущих на нашей Земле, по прежнему, ждет своих исследователей, готовых до бесконечности разделять их на сорта и категории, разбираться с их точными названиями и отличиями одного вида от другого.

Полезные свойства

Знания о необычных способностях невзрачного растения к нам пришли от древних греков. В Элладе верили, что средство может помочь возобновить силы и прогнать хандру. Ему приписывали умение останавливать кровь и защищать организм от любых ядов. Сейчас существует несколько отраслей, в которых невозможно справиться без трутовика косотрубчатого.

Пищеварительная система

В составе гриба есть уникальная агариковая кислота и ферменты, выводящие из тела человека токсины. Регулярный дозированный прием препаратов на основе снадобья улучшает обмен веществ, что приводит к снижению веса. Активизируется работа печени и желудка, в результате чего белки расщепляются, а не накапливаются в виде жира.

Грибы на деревьях: названия съедобных и несъедобных видов

Еще лечебные свойства гриба трутовика часто применяют при поражениях органов пищеварения. Полезное средство снимает опухоли в ЖКТ, постепенно регенерирует разрушенные ткани. Помимо этого, гриб будет незаменим при терапии поджелудочной железы, язвы и нарушениях деятельности печени.

Профилактика болезней

Полезное средство часто используют в народной медицине для решения проблем с кожей. Из-за удивительных восстанавливающих способностей отваром промывают рваные и гнойные раны. Входящие в состав вещества снимают раздражение с эпидермиса, что актуально при терапии псориаза, аллергических высыпаний. Ткань, смоченную в жидкости, прикладывают в виде компресса дважды в день.

Спиртовые настойки трутовика являются неплохим дополнением при лечении сердечно-сосудистых заболеваний. Действующие компоненты улучшают работу главного органа, снимают дискомфорт и боль в области груди. Как самостоятельное средство трутовик не эффективен, но в сочетании с медикаментозными препаратами улучшает качество терапии.

При травмах, которые сопровождаются гематомами и опухолями, народные лекари издревле советовали использовать отвар гриба. Двести граммов измельченного сырья заливают литром кипятка, настаивают в теплом месте 6 часов, после чего процеживают. Компрессы прикладывают к пораженным участкам утром и вечером.

Еще трутовик является эффективным помощником в борьбе с бессонницей. Для этого можно применять как спиртовую настойку, так и водный отвар. Уже через три недели восстановится длительность и качество сна, а к концу месяца неприятный недуг покинет пациента. Если жидкость добавить в утренний чай, то улучшится память и концентрация, приостановятся процессы старения. Кстати, трутовик используют в омолаживающих масках и лосьонах.

Еще водные и спиртовые настои помогают при воспалениях ротовой полости, горла и дыхательных путей.

Лечебные свойства гриба Веселка обыкновенная

Виды грибов

Люди привыкли воспринимать гриб как нечто, что обитает в лесу и что можно принимать в пищу. Однако мир грибов достаточно многообразен и отличается не только съедобными и несъедобными видами.
Рис. 2. Грибы лесов РоссииВыделяют такие виды грибов:

• Дрожжи. Неподвижные клетки эллипсоидной формы, которые размножаются почкованием.
• Плесневые грибы. Благодаря отдельным представителям этого вида был открыт известный антибиотик. Являются самым микроскопическим видом.
• Микориза и лишайники. Отличаются способностью к взаимовыгодному сожительству с носителем и являются симбионтами.
• Паразиты. Влияют на процессы жизнедеятельности растений, животных и людей. Покрывают тело носителя плотным слоем, из которого и поглощают питательные вещества.

Каждая группа грибов насчитывает в себе сотни видов. Они различаются внешними характеристиками, свойствами, способом питания и продолжительностью жизни.

Общее строение

Тело гриба состоит из гифов. В переводе с греческого этот термин означает «паутина», «ткань». Эти нити формируются клетками с прочными стенками. Характеризуются верхушечным ростом. Разветвленные, могут не иметь перегородок и часто состоят из одной большой клетки с ядрами (у низших).

Вегетативная часть

Гифы, размещенные под субстратом, доставляют организму питательные вещества. Произрастают на земле, омертвевшей или живой древесине. Иногда паразитируют на растениях и животных. Вегетативное тело гриба называется грибницей, мили мицелием, но только не корнем. Оно является основной частью организма.

Ирина Селютина (Биолог):

Действительно, гифы, из которых образуется мицелий, имеют верхушечный рост и обильно ветвятся. «Ветви» у них тем моложе, чем они будут ближе расположены к растущей вершине. При образовании органов спороношения, а часто и в вегетативных органах, грибные нити плотно переплетаются и формируют плектенхиму.

Параллельное соединение гиф образует мицелиальные тяжи, которые очень хорошо заметны у основания крупных плодовых тел. По ним притекают вода и питательные вещества.

Часто разветвленные гифы, встречаясь с мелкими корешками деревьев, оплетают их, как чехол. Иногда они проникают внутрь их клеток и образуют там клубки гиф. Появляются вздутия, корневые разветвления. Такой симбиоз тела гриба с растением называется микоризой или грибокорнем: благодаря этому грибы получают глюкозу от растений, а растения не нуждаются в воде и минеральных веществах.

Плодовая часть

Размножаются представители грибного царства 2-мя способами:

• вегетативно – кусочками мицелия;
• с помощью спор – бесполый и полый процесс.

Его формируют некоторые экземпляры в период спороношения. Состоит из переплетенных нитей, образовывающих мякоть – собственно массу тела. Это ложная ткань, которая носит название плектенхима. Функция отдельной ее части – образование спор. Чтобы их рассмотреть, шляпку укладывают на лист бумаги. Спустя некоторое время, на нем появится серый налет – это и есть споры. При попадании в благоприятную среду прорастают. Образовывается грибница, а со временем и гриб.

Ирина Селютина (Биолог):

Плектенхима, или ложная паренхима отличается от настоящей ткани своим происхождением. Ложная ткань грибов образуется путем переплетения нитей мицелия, в то время как у высших растений ткани образуются за счет деления клеток по всем направлениям. Под микроскопом плектенхима нередко напоминает обычную паренхиму (основную ткань растений), причем иногда в ней может присутствовать даже дифференциация кроющую, проводящую и т.п.

Плодовое тело грибов аскомицетов называют аскокарп или аскома. У базидиомицетов – базидиокарп или базидиома.

Значение грибов в биосфере и народном хозяйстве

Грибы наряду с бактериями играют важную роль в общем круговороте веществ в биосфере. Разлагая с помощью ферментов органические вещества до простых неорганических соединений, они делают их доступными для автотрофных организмов, участвуют в образовании плодородного слоя почвы — гумуса, выполняют большую санитарную работу по очищению среды.

Грибы широко используются в народном хозяйстве для получения кормового белка, лимонной кислоты, ферментов, витаминов, антибиотиков, ростовых веществ.

Однако велика и отрицательная роль грибов. Паразитируя на растениях и животных, а также развиваясь сапротрофно на пищевых продуктах, промышленных материалах и изделиях из кожи, дерева, бумаги, пластмассы, произведениях искусства, грибы вызывают их порчу и наносят большой ущерб народному хозяйству.

В Красную книгу включено 17 видов грибов, в том числе трюфель летний, или русский черный трюфель, спарассис курчавый, или грибная капуста, гриб-зонтик девичий, веселка обыкновенная и др.

«Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы» Авторы: Н. А. Лемеза Л. В. Камлюк Н. Д. Лисов ; Фото: Авиатор. Обсуждение, комментарии, вопросы на Форуме

Распознавание съедобных и ядовитых грибов

Грибы с плодовым телом делятся на:

1. ядовитые
   • ложноопенок,
   • строчок обыкновенный,
   • бледная поганка;
2. несъедобные
   • мухомор поганковидный,
   • веселка обыкновенная;
3. условно съедобные
   • волнушка розовая,
   • сморчковая шапочка;
4. съедобные
   • белый гриб,
   • опенок осенний.

Чтобы распознать съедобные и несъедобные грибы, нужно ориентироваться по внешнему виду или обладать опытом грибника. Если нет уверенности, что увиденный гриб относится к съедобным, то его лучше не брать

При сборе обращать внимание на внешние признаки и внимательно осматривать плодовые тела

Значение грибов в природе и в жизни человека

Рис. 4. Рост плесневого гриба и образование спор

Многие грибы наносят серьезный ущерб человеку. Они паразитируют на растениях, животных, вызывают порчу и гниение пищевых продуктов, разрушают изделия из кожи, дерева, бумаги. От них страдают старинные рукописи и произведения искусства.

Грибы в экологии

— Индустрия красоты. Поштучно упакованные маски и прочие косметические товары такого рода обычно сделаны из пластика или вспененных пенопластовых полимеров. Экологичной альтернативой им могут стать патчи, спонжи для нанесения макияжа, маски для лица, разделители для пальцев ног и спа-тапочки из мицелия.

Технология MycoFlex позволяет без вреда для окружающей среды ухаживать за собой. После использования продукты можно отправить в компост.

Спонж для лица, сделанный из мицелия. Источник
Маска для лица, сделанная из мицелия. Источник

— Упаковка. Американская компания Ecovative Design выращивает новые устойчивые материалы из корневой структуры грибов. К мицелию для повышения плотности продукта добавляют различные органические отходы сельскохозяйственного производства — шелуху от зерен овса, гречихи и хлопка. Упаковка растет до нужного размера, затем ее извлекают из формы и высушивают.

Упаковка для стеклянной бутылки на основе мицелия. Источник

Технологии такого производства позволяют «настроить» структуру мицелия с учетом желаемых эксплуатационных характеристик материала. Выбор пористости, текстуры, прочности, упругости, ориентации волокон и формы остается за заказчиком. Новый продукт позиционируется как экологичный аналог пластмассы. Так, компания ИКЕА решила заменить всю пенополистирольную упаковку своих товаров мицелиальной.

— Утилизация окурков. Грибы можно «заставить» есть сигаретные окурки, использованные подгузники, разливы нефти и даже радиацию. Миколог-самоучка и основатель организации Radical Mycology Питер Маккой разрабатывает технологии для решения многих технологических и экологических проблем, с которыми сталкивается человечество.

Особенности грибов как живых организмов

Грибы – это уникальные живые организмы. Их клеточное строение, особенности питания и жизнедеятельности не позволяют отнести их ни к растениям, ни к животным. Хотя еще недавно их включали в растительное царство. Но исследования ученых позволили выделить у грибов сходные признаки не только с растениями, но и с животными, а так же уникальные, только им присущие особенности.

По таблице можно узнать, в чем проявляется сходство и различие этого организма с животными и растениями:

Грибы очень разнообразны, среди них есть одноклеточные и многоклеточные, сапротрофы и симбионты, они могут обитать в разных местах. Сейчас выделяют более 100 тысяч видов.

Общее у них то, что основой многоклеточного организма является мицелий. Это тело, называемое еще грибницей. Она состоит из тонких нитей или гиф. Именно через них происходит всасывание питательных веществ. У низших видов мицелий не разделяется на клетки, представляет собой как бы одну клетку. У высших видов он многоклеточный. Срок его жизни может быть от нескольких дней до нескольких лет.

Мицелий – это основа, на которой образуются плодовые тела, предназначенные для размножения. Они состоят из сплетения гиф. Плодовые тела видны и именно их называют грибами. Сама грибница обычно скрыта и может занимать огромную площадь. Поэтому некоторые грибы считаются самыми большими организмами на Земле.

Гимений – плодоносный слой

Плодовое тело гриба образовано мякотью, под которой непосредственно под шляпкой находится плодоносный слой – гимений. Это ряд микроскопических спороносных клеточек – базидий. У подавляющего числа агариковых гимений расположен открыто на гименофоре. Это специальные выступы, находящиеся на нижней стороне шляпки.

Гименофор у различных видов высших грибов имеет различное строение. Например, у лисичковых он представлен в виде толстых разветвленных складок, которые спускаются на их ножку. А вот у ежевиков гименофор — в форме ломких шипиков, которые легко отделяются. У трубчатых грибов образуются трубочки, а у пластинчатых, соответственно, пластинки. Гименофор может быть свободным (если он не достигает ножки) или приросшим (если плотно срастается с ней). Гимений необходим для размножения. Из спор, разносящихся вокруг, образуется новое вегетативное тело гриба.

Использование грибов для получения питания и лекарств

Грибы являются источником многочисленных лекарственных препаратов. Особенно популярны они в странах Востока: Китае и Вьетнаме. Каждый гриб уникален и содержит набор компонентов, которые используют на благо человека:

• вешенка обыкновенная содержит усвояемый белок для диабетиков;
• лисичка богата веществами, освобождающими кишечник от гельминтов и от шлаков;
• рыжик включает в состав антибактериальные составляющие;
• ежовик гребенчатый укрепляет иммунные защитные силы и усиливает рост нервных клеток (находится на грани исчезновения);
• трутовик березовый используется как антисептик, настои помогают бороться с язвой и очищают ЖКТ;
• чага (гриб-трутовик) обладает противораковым воздействием;
• луговые шампиньоны синтезируют сильнодействующий антибиотик.

Это далеко не полный перечень примеров, когда из грибов готовят отвары, настои, вытяжки, синтезируют лекарственные препараты. 

Многие фармакологические исследования на грибах были проведены в 70-80-х годах. Полученные соединения тестируют на животных и до полного завершения работ еще далеко. Так, на свой страх и риск в народной медицине используют красный мухомор (Рис. 4), лечебный эффект которого не признан официальной медициной.

Рис. 4. Ядовитый мухомор широко используется в народной медицине

В питании из представителей грибного царства получают белки, лимонную кислоту, ферменты. Их широко применяют в хлебопекарной промышленности, в виноделии, сыроварении.