Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №5

Журнал «Домашняя лаборатория»

Сожительствующие организмы, лишившись самостоятельности, получают такие преимущества, которых не было и не могло быть в условиях прежней, раздельной жизни. Степень взаимозависимости порой настолько велика, что оба партнера не могут нормально развиваться друг без друга. В качестве примера полезного сожительства можно рассмотреть союз сумчатых грибов с водорослями. Эти два растения участвуют в едином жизненном процессе и носят общее название лишайников. Излюбленное место лишайников — тенистый лес. В старом еловом лесу нередко можно видеть большие серые полосы — «бороды», свисающие с сухих ветвей. В редкостойном сосновом лесу встречаются большие образования — подушки серо-серебристого лишайника (оленьего мха). В сухую погоду его хрупкие веточки с хрустом рассыпаются под ногами, а при увеличении влажности воздуха превращаются в мягкий

эластичный ковер.

Совместная жизнь гриба и водоросли организована достаточно рационально. Гриб представляет собой внешнюю часть, оболочку совместного образования, а водоросль — ее содержимое. Впитывая влагу, гриб становится настолько прозрачным, что сквозь него бывает видна зелень водоросли. Этим объясняется изменение цвета лишайников в сухую и сырую погоду. Обязанности у этих организмов также строго распределены между собой. Гриб «сооружает» дом. Определяет его форму и цвет, заботится о водном режиме, образует специальные нити, прикрепляющие лишайник к основанию, на котором он сидит и из которого извлекает питание. Водоросль перерабатывает питательные вещества, доставленные грибом, располагая для этого зернами хлорофилла. При содействии солнечного света разлагает углекислоту, вырабатывает крахмал, сахар, кислоты и другие необходимые для жизнедеятельности вещества. Так два разных организма образовали новую жизненную форму, получая взаимную выгоду, несмотря на свои характерные особенности. Интересно, что споры, выделенные лишайником, представляют собой споры гриба, и из них может вырасти только гриб. Водоросли же в лишайнике размножаются самостоятельно. Прорвав оболочку гриба они могут затем образовать колонии обычных зеленых водорослей.

Очень любопытным является то обстоятельство, что положительное влияние гриба-сожителя также может распространяться и на семена различных растений. Как известно, например, в семенах орхидеи нельзя различить ни семядоли, ни стебелька, ни корешка. В данном случае ткань семени состоит из нескольких сот округлых, почти однородных клеток, заключенных в рыхлую оболочку. До недавнего времени орхидея считалась растением с довольно капризным характером. И тому были веские основания. Так, одни семена, посеянные при соответствующей влажности и температуре, только набухали, без дальнейшего прорастания. У других же, после прорастания, растение было настолько слабо и недоразвито, что не могло вступить в фазу цветения. Эти затруднения в выращивании из семян орхидей были хорошо известны многим почитателям этих изящных цветов до тех пор, пока французский исследователь Бернар не счел нужным заразить семя орхидеи соответствующим грибом. Поскольку эффект от этого эксперимента превзошел все ожидания, был сделан вывод о необходимости присутствия при прорастании семян грибного партнера.

Если вблизи прорастающего семени существует грибница дружественно настроенного сожителя, то его гифы проникают в семя через место прикрепления.

Внутри клеток семени образуются скопления комочков из гиф. Через некоторое время срабатывает защитный механизм, и клетки семени начинают активно переваривать ткань гриба. Не давая грибу распространяться далее вглубь семени, клетки растения одновременно с уничтожением грибницы получают возможность усиленного питания за счет богатого содержимого грибных клубочков. За этим процессом следует пышное развитие орхидеи.

Бернар, с решением проблемы выращивания орхидей из семян, создал технику выделения из корневых клеток взрослых орхидей клубочков грибницы для разведения грибного партнера в искусственной культуре, которой можно было бы заражать прорастающие семена. Следует отметить, что влияние грибного сожителя на семена орхидей более или менее специализировано. Так, при заражении семян культурами других грибов положительного воздействия обычно не фиксируется и даже бывает, оканчивается гибелью семени из-за неконтролируемого развития чуждых элементов внутри него. Обычно грибной сожитель помещается в корне и корневищах, но не встречается в клубнях орхидей. Это связано с тем, что клубни вырабатывают особые антигенные вещества, которые тормозят развитие гриба.

Формирование микоризы (грибокорня)

Грибы-микоризообразователи довольно избирательны в отношении выбора растения-партнера. Вступать в долгую, плодотворную связь они предпочитают только с растением, имеющим хорошо развитую корневую систему.

Деревья, не обладающие таковой, выбраковываются. Развитая корневая система предполагает соответствующее деление корневых окончаний. Это так называемые ростовые и сосущие окончания. Ростовые выделяются своей большой толщиной и собственно составляют собой основной скелет корней в почве. Относительно тонкие, короткие, сильно ветвящиеся боковые корешки, на которых обычно и располагаются грибные чехлы, являются сосущими.

Ростовые корни отличаются быстрой скоростью роста. Кроме того, первичная кора у них существует недолго, довольно скоро спадает и обнажает слой корня, который к этому времени «пробковеет». Сосущие корневые окончания, наоборот, обладают замедленным ростом. Первичная кора у них существует очень долго и практически не подвергается «пробковению». Благодаря этому в ней имеется большое множество пропускных клеток. Поэтому нетрудно догадаться, почему развитие грибокорня начинается с сосущих окончаний корней.

Заражение корней деревьев грибами начинается обычно весной, по мере пробуждения их к росту. Полное формирование грибного чехла может произойти в течение нескольких суток. Ход заражения корней взрослых деревьев протекает следующим образом. В мае, в лесу, когда средняя суточная температура поверхностных слоев почвы повышается до 7–8 °C, боковые ответвления корней наиболее популярных у микоризообразующих грибов деревьев: сосны, ели, лиственницы, березы, дуба трогаются в рост. Это стадия первого, весеннего максимума роста корней древесных пород. При благоприятных условиях ростовые окончания корней могут расти со скоростью до 12–15 см в месяц. По скорости роста главные ростовые окончания корней значительно обгоняют распространение грибницы. Короткие сосущие корешки растут во много раз медленнее, что позволяет грибнице достаточно спокойно «оседлывать» их и заниматься основательно дальнейшим обустройством чехла из гиф.

Когда температура поверхностных слоев почвы повышается до 10–11 °C, начинается проникновение отдельных гиф гриба внутрь боковых ответвлений корней (между клетками коры корней). Там они сплетаются в своеобразную сеть. Остальные гифы, сформировав плотный наружный чехол вокруг корня, способствуют подавлению его роста в длину. Отходящие от микоризного чехла гифы пронизывают окружающую корень почву. Образованию чехла предшествует внедрение гиф гриба между клетками коры корня. Важно отметить, что главные ростовые окончания корней по отношению к микоризообразующему грибу имеют устойчивый иммунитет.

Осенью, при падении температуры подавляется жизнеспособность гиф микоризного чехла, они начинают подготовку к зимней спячке. Этим пользуется дерево. Освобождаясь от доселе цепких объятий гриба, боковые корневые ответвления пускаются в рост. Начинается стадия вторичного максимума их развития.

Теперь хочется сказать несколько слов о форме и строении самого грибокорня. Они бывают довольно различными и определяются, прежде всего, условиями среды, причем в основном содержанием минеральных и органических соединений. Так, образованию гроздевидных и клубневидных грибокорней, состоящих из коротких сросшихся корешков, заключенных в общий грибной чехол, способствует недостаток усвояемых соединений азота в почве. Чехол этих грибокорней, как правило, толстый и лохматый, желто-серого цвета. От него отходят многочисленные мощные тяжи гиф в почву. Другой тип грибокорня характеризуется простым ветвлением и тонким грибным чехлом черно-белого или темно-коричневого цвета. Гифы от чехла отходят редкие, тонкие. Эта микориза образовывается в почве с высоким содержанием гумуса или удобренной полным минеральным удобрением. Такая разница может быть объяснима следующим образом. В первом случае, гриб собирает по крупицам пищу, вынужденно отстраивая мощную сеть тканей, приспособленную к ее поиску. При этом из-за недостатка элементов питания ему приходится прибегнуть к экономии и обслуживать кормлением корешки дерева не по отдельности, а все сразу как можно большим числом. Из-за чего собственно и появляется общий грибной чехол. Во втором случае, наоборот, богатая питательная среда дает возможность грибу избежать труда в отыскивании мало-мальски пригодных припасов. Здесь он в большей степени чувствует себя кулинаром, главной заботой которого является приготовление пищи. Отсюда и отпадает надобность в развитой «мускулатуре», а имеющиеся ресурсы пускаются на осуществление должной заботы и ухода за каждым отдельным корешком.