Дружба рослин з грибами
В даний час на нашій землі росте близько 300 тисяч видів рослин, з яких 90% (за іншими відомостями навіть більше) живуть в тісній співдружності з грибами, причому це не тільки дерева і чагарники, а й трави.
Деякі рослини взагалі не можуть обходитися без грибів. Наприклад, у відсутності грибів-симбіонтів насіння орхідей не проростають. Орхідеї протягом всього свого життя отримують харчування за рахунок мікоризи, хоча мають фотосинтетичний апарат і можуть самостійно синтезувати органічні речовини.
Перші, хто звернув увагу на необхідність грибів для рослин - були лісівники. Адже хороший ліс завжди багатий грибами. Про зв'язок грибів з тими чи іншими деревами вказують їх назви - підосичники, підберезники і ін. На практиці лісівники зіткнулися з цим лише при штучному лесоразведении. На початку ХХ століття були зроблені спроби посадити ліс на степових землях, особливо це стосувалося посадки цінних порід - дубів та хвойних дерев. В степах микориза на коренях деревних сіянців не утворилася, і рослини гинули. Одні відразу ж, інші - через кілька років, треті - тягнули жалюгідне існування. Тоді вчені запропонували при посадці разом із саджанцями вносити лісову грунт з ділянок, де виростали ці рослини. Рослини в цьому випадку починали рости значно краще.
Те ж саме відбувалося і при посадці дерев на териконах, відвалах при розробці рудних родовищ, при рекультивації забруднених територій. Зараз доведено, що внесення лісового грунту (а разом з нею гифов грибів) сприятливо позначається на приживлюваності молодих дерев і служить важливою умовою успішного їх вирощування в безлісих районах. Виявлено також можливість стимулювання мікорізообразованія за рахунок присутніх в грунтах місцевих грибів, шляхом підбору ряду агротехнічних прийомів (розпушування, поливу та ін.). Відпрацьовано також спосіб внесення чистих культур грибів-мікорізообразователей спільно з саджанцями і насінням.
На перший погляд може здатися, що гриби мешкають тільки в лісах і багатих органічною речовиною грунтах. Однак це не так, вони зустрічаються у всіх видах грунтів, в тому числі і пустелях. Мало їх тільки в грунтах, де зловживають мінеральними добривами та гербіцидами, і зовсім немає в грунтах, позбавлених родючості і оброблених фунгіцидами.
Спори грибів настільки малі, що розносяться вітром на великі відстані. У сприятливих умовах спори проростають і дають початок життя новому поколінню грибів. Особливо сприятливі для розвитку грибів вологі багаті органічною речовиною грунту.
Чи всі гриби можуть утворювати мікоризу, тобто жити разом з рослинами? Серед величезного розмаїття грибів (а їх за різними оцінками 120-250 тисяч видів) близько 10 тисяч видів - фітопатогени, інші - гриби-сапрофіти і микоризообразователи.
Гриби - сапрофіти живуть в поверхневому шарі грунту, серед великої кількості мертвої органічної речовини. Вони мають спеціальні ферменти, які дозволяють їм розкладати рослинний опад (в основному целюлозу і лігнін), і, відповідно, забезпечувати себе їжею. Роль грибів-сапрофітів важко переоцінити. Вони переробляють величезну масу органічних залишків - листя, хвою, гілки, пні. Вони є активними почвообразователямі, оскільки переробляють величезну кількість відмерлої рослинності. Гриби звільняють поверхню грунту і готують її до заселення нових поколінь рослинності. Вивільнені мінеральні речовини знову споживаються рослинами. Гриби-сапрофіти в достатку населяють лісову підстилку, торф'яні болота, перегній, грунту багаті органічною речовиною. Лісові грунти суцільно пронизані міцелієм цих грибів. Так, в 1 грамі ґрунту довжина гифов цих грибів сягає кілометра і більше.
Мікоризні гриби таких ферментів не мають, через що вони не можуть конкурувати з грибами, що розкладають отмершую рослинність. Тому вони пристосувалися до спільного існування з корінням рослин, де отримують необхідну їм їжу.
Що з себе являє микориза, і які гриби її утворюють? Гриб своїми нитками (гіфами) обплітає корінь, утворюючи там своєрідний чохол товщиною до 40 мкм. Від нього в різні боки тягнуться найтонші нитки, які пронизують грунт на десятки метрів навколо дерева. Одні види грибів залишаються на поверхні кореня, інші проростають всередину нього. Треті представляють перехідну форму, середню між ними.
Мікориза, яка обплітає корінь, характерна для деревних рослин і багаторічних трав. Утворюють її, головним чином, шапинкових грибів: підосичники, підберезники, білі гриби, сироїжки, мухомори, бліда поганка і ін. Тобто, як їстівні, так і отруйні для людини гриби. Для рослин все гриби корисні й необхідні, незалежно від їх смаку. Тому ні в якому разі не можна знищувати гриби, в тому числі й отруйні.
Шапинкових грибів, такі як гливи, опеньки, шампіньйони, парасольки, гнойовики, є сапрофіти (тобто харчуються деревиною, гноєм або іншим органічним речовиною), мікоризу не утворюють.
Гриби, які ми збираємо в лісі, це плодові тіла мікоризи. Гриби чимось нагадують айсберг, верхівкова частина якого представлена плодовими тілами (грибами в побутовому розумінні), необхідними для утворення і поширення спор. Підводна частина айсберга - це микориза, яка обплітає своїми нитками коріння рослин. Тягнеться вона часом на десятки метрів. Про це можна судити хоча б за розмірами «відьомських кілець».
У інших грибів гіфи проникають всередину тканини і клітини кореня, отримуючи звідти для себе харчування. Це здійснюється не без участі рослини, тому що в цьому випадку легше здійснюється процес передачі поживних речовин. У присутності таких грибів коріння рослин зазнає значних морфологічні зміни, вони посилено гілкуються, утворюючи спеціальні випинання і вирости. Це відбувається під дією виділяються грибами ростових речовин (ауксинів). Це найпоширеніший тип мікоризи у трав'янистих рослин і деяких деревних (яблунь, клена, в'яза, вільхи, брусниці, вересу, орхідних та ін.).
Одні рослини, такі як орхідеї, верес нормально можуть розвиватися лише в присутності мікоризних грибів. У інших (дуб, береза, хвойні, граб) - микотрофию зустрічається практично завжди. Є рослин (акація, липа, береза, деякі плодові дерева, багато чагарники), які можуть нормально розвиватися як з грибами, так і в їх відсутності. Багато в чому це залежить від наявності поживних речовин у грунті; якщо їх багато, то необхідність в мікориза відпадає.
Між рослиною і грибами встановлюється міцний зв'язок, причому дуже часто для певних груп рослин характерні і певні види грибів. У більшості рослин-господарів немає суворої спеціалізації по відношенню до грибів. Вони можуть утворювати мікоризи з декількома видами грибів. Наприклад, на березі розвивається підберезник, білий гриб, червоний гриб, волнушка, грузді, сироїжки, мухомор червоний і інші. На осиці - підосичники, сироїжки, грузді осиковий. На різних видах їли - маслюк, білий гриб, рижик, підгрузді жовтий, види сироїжок та павутинник, різні види мухоморів. На сосні - білий гриб, польський гриб, маслюк справжній, маслюк зернистий, моховик, сироїжка, рижик, мухомор. Однак є рослини, яких «обслуговує» всього один гриб. Наприклад, маслюк модриновий створює мікоризу тільки з модриною.
У той же час є і, так звані універсальні гриби (серед яких, як не дивно - червоний мухомор), які здатні створювати мікоризи багато з чим деревами (як хвойними, так і листяними), чагарниках і травами. Кількість грибів, які «обслуговують» ті чи інші дерева, по-різному. Так у сосни їх налічується 47 видів, у берези - 26, у ялини - 21, у осики - 8, а у липи - всього лише 4.
Чим же все-таки корисна мікориза вищим рослинам? Міцелій гриба замінює рослині кореневі волоски. Мікориза є ніби продовженням самого кореня. При появі мікоризи у багатьох рослин через відсутність потреби кореневі волоски не утворюються. Мікорізного чохол відходять від нього численними грибними гіфами істотно збільшує поверхню всмоктування і постачання рослин водою і мінеральними речовинами. Наприклад, в 1 см 3 ґрунту, що оточує корінь, загальна протяжність ниток мікоризи становить 20-40 метрів, причому вони часом йдуть в сторону від рослини на десятки метрів. Поглинаюча поверхня розгалужених ниток гриба в мікориза в 1000 разів більше поверхні кореневих волосків, завдяки чому різко збільшується витяг елементів живлення, а також води з грунту. У мікоризних рослин спостерігається більш інтенсивний обмін поживними елементами з грунтом. В грибному чохлі акумулюються у великій кількості фосфор, азот, кальцій, магній, залізо, калій та інші мінеральні речовини.
Нитки (гіфи) грибів набагато тонше кореневих волосків і складають близько 2-4 мкм. За рахунок цього вони можуть проникати в пори ґрунтових мінералів, де є дрібні кількості парової води. У присутності грибів рослини значно краще переносять посуху, адже гриби добувають воду з найдрібніших пір, звідки рослини отримати її не можуть.
Гіфи грибів виділяють в середу різні органічні кислоти (яблучну, гликолевую, щавлеву) і здатні зруйнувати грунтові мінерали, зокрема вапняки, мармур. Їм по «зубах» навіть такі міцні мінерали, як кварц, граніт. Розчиняючи мінерали, вони добувають з них мінеральні елементи живлення рослин, в тому числі такі, як фосфор, калій, залізо, марганець, кобальт, цинк і ін. Рослини без грибів самостійно неспроможні добувати ці елементи з мінералів. Ці мінеральні речовини знаходяться в мікориза в комплексі з органічними речовинами. За рахунок цього у них знижена розчинність, і вони не вимиваються з грунту. Таким чином, збалансоване харчування рослин, яке забезпечується розвитком мікоризи, стимулює їх гармонійний розвиток, що позначається на продуктивності і здатності протистояти несприятливим факторам середовища.
Крім цього гіфи грибів забезпечують рослини вітамінами, гормонами росту, деякими ферментами та іншими корисними для рослин речовинами. Особливо це важливо для деяких рослин (наприклад, кукурудзи, цибулі), у яких відсутні кореневі волоски. Багато видів мікоризних грибів виділяють антибіотики і, тим самим, захищають рослини від патогенних мікроорганізмів. Антибіотиками вони захищають своє середовище проживання, а разом з нею і корінь рослини. Багато гриби утворюють і виділяють в середу стимулюють ріст речовини, які активізують ріст коренів і надземних органів, прискорюють процеси обміну, дихання і ін. Цим вони стимулюють виділення рослиною необхідних їм поживних речовин. Отже, гриби продуктами своєї життєдіяльності активізують діяльність кореневої системи рослин.
А що ж отримують взамін гриби? Виявляється, рослини віддають грибам до 20-30% (за деякими даними до 50%) синтезованого ними органічної речовини, тобто вони підгодовують гриби легкозасвоюваними речовинами. Виділення коренів містять цукру, амінокислоти, вітаміни та інші речовини.
Дослідження показали, що гриби-микоризообразователи повністю залежать від рослин, з якими утворюють мікоризу. Дійсно, давно помічено, що поява плодових тіл грибів відбувається тільки при наявності рослин - симбіонтів. Це явище відзначено для сироїжок, павутинник і особливо для трубчастих грибів - білого, красноголовців, підберезників, рижиків, мухоморів. Адже після вирубки дерев зникають і плодові тіла супутніх грибів.
Встановлено, що між грибами і рослинами існують складні взаємини. Гриби своїми виділеннями стимулюють фізіологічну активність рослин і інтенсивність екскреції для грибів поживних речовин. З іншого боку, за рахунок виділених корінням рослин речовин може регулюватися склад грибного співтовариства ризосфери. Таким чином, рослини можуть стимулювати ріст грибів - антагоністів фітопатогенів. Небезпечні для рослин гриби пригнічуються НЕ самими рослинами, а грибами - антагоністами.
Однак в співтоваристві рослин так само, як і серед людей, можливі конфлікти. Якщо в стабільне рослинне співтовариство вселиться новий вид (самостійно або його туди посадили), що переважає в цьому співтоваристві микориза може позбутися цієї рослини. Воно не буде постачати його поживними речовинами. Рослина цього неугодного виду буде поступово слабшати і, в кінцевому рахунку, відімре.
Ми з вами посадили якесь дерево і дивуємося, що воно погано росте, не здогадуючись про «підкилимної» боротьбі. У цьому є певний екологічний сенс. Нове рослина, зміцнившись в новому для себе співтоваристві, рано чи пізно «приведе» за собою властиву йому мікоризу, яка буде антагоністом вже існуючої. Хіба в суспільстві людей не так відбувається? Новий начальник завжди призводить свою «команду», яка найчастіше вступає в конфлікт зі сформованим колективом.
Подальші дослідження привели до ще більших несподіванок, ролі мікоризи в рослинному співтоваристві. Виявляється, гіфи грибів, переплітаючись між собою, здатні утворювати так звані «комунікаційні мережі» і здійснювати зв'язок однієї рослини з іншим. Рослини за допомогою грибів можуть обмінюватися між собою поживними речовинами і різного роду стимуляторами. Було виявлено щось на зразок взаємодопомоги, коли сильніші рослини підживлюють слабких. Це дозволяє рослинам, перебуваючи на деякій відстані, взаємодіяти один з одним. Особливо потребують цього рослини з дуже дрібним насінням. Мікроскопічний проросток не зміг би вижити, якби на перших порах його не взяла під свою опіку загальна поживна мережу. Обмін між рослинами живильними речовинами був доведений дослідами з радіоактивними ізотопами. Спеціальні досліди показали, що рослини-сіянці, які виросли самосівом недалеко від материнської рослини, розвиваються краще, ніж ізольовані або отсаженного. Можливо, сіянці пов'язані з материнському рослиною за допомогою грибкової «пуповини», через яку доросла рослина підгодовують маленький паросток. Однак це можливо тільки в природних біоценозах зі сформованими симбиотическими зв'язками.
У таких «комунікаційних мережах» зв'язок не тільки трофічна, а й інформаційна. Виявляється, віддалені один від одного рослини при певному впливі на одне з них - реагують на цей вплив миттєво і однаково. Інформація передається за допомогою перенесення специфічних хімічних сполук. Це чимось нагадує передачу інформації через нашу нервову систему.
Ці експерименти показали, що рослини в співтоваристві не просто ростуть поруч рослини, а єдиний організм, пов'язаний в ціле підземної мережею численних найтонших ниток грибів. Рослини «зацікавлені» в стабільному суспільстві, що дозволяє протистояти навалі прибульців.
ТАКОЖ ПО ТЕМІ
Підпишіться на email-розсилку кращих матеріалів Інтернет-газети «Континент»:
Приєднуйтесь до нас на Facebook і кожен день отримуйте актуальну інформацію!