Просмотры: 4831
21.03.2018
С каждым годом популяция людей на Земле увеличивается. Если динамика роста не претерпит каких-либо изменений, то рубеж в 8 миллиардов жителей планеты будет преодолён уже в 2024 году, а ученые из ООН утверждают, что к 2100 году население планеты составит уже 11 миллиардов (!) человек. Поэтому проблема продовольственной безопасности уже сегодня стоит перед человечеством крайне остро.
Технологии, используемые в сельском хозяйстве в настоящее время, в основном делают упор на применении высокоэффективных сортов и использовании произведенных химическим способом удобрений и стимуляторов роста. Однако уже в скором времени, как прогнозирует большинство ученых, будет достигнут максимальный предел их эффективности, поэтому аграрии всего мира сегодня стоят перед поиском новых и нестандартных решений проблемы.
Одно из таких решений содержит в своей основе непосредственное использование возможностей земной экосистемы, включая живые микроорганизмы, органические вещества и минералы. Микроскопические организмы и грибы, в прямом смысле слова находятся у нас прямо под ногами, при этом они имеют огромный потенциал для того, чтобы приносить реальную пользу и экономически оправданную выгоду для сельского хозяйства.
Дело в том, что все высшие растения и грибы тесно взаимосвязаны между собой, являясь элементами одной природной системы, создавая, таким образом, некий симбиоз, играющий значимую роль в жизни большинства культур.
Что такое микориза?
Микори́за или грибокорень представляет собой симбиотическую ассоциацию мицелия гриба с корнями высших растений. Этот термин впервые ввел Альберт Бернхард Франк еще в далеком 1885 году.
Как оказалось, около 90% всех существующих на земле разновидностей растений содержат на своих корнях микоризу, которая играет значимую роль для их полноценного роста и развития.
В настоящее время ученые - агрономы выдвигают научно обоснованную теорию о содержании в почве особого вещества гломалина, которое представляет собой одну из разновидностей растительного белка. Как оказалось, данное вещество накапливается в грунте именно благодаря микоризным грибам. Более того, без этого вещества существование растений вообще невозможно.
Благодаря микоризам поглощающая поверхность корней у большинства растений увеличивается до 1000 (!) раз. При этом данные грибы способствуют значительному улучшению почвы, повышают пористость плодородного слоя грунта и улучшают процесс его аэрации.
Дело в том, что корневая система растений выделяет глюкозу, которая и привлекает симбионтов или образующие микоризу грибы. Чутко улавливая выделения сахара, грибы начинают опутывать корни растений своими гифами, создавая грибницу, и даже обладают способностью глубоко проникать внутрь культуры. Смысл данного проникновения состоит в том, чтобы получить возможность передавать друг другу питательные вещества.
Размножаясь на корнях растений, грибы создают массу тоненьких абсорбирующих нитей, которые имею способность проникать в мельчайшие поры находящихся в земле минералов, благодаря чему увеличивается поглощение питательных веществ и влаги. Удивительно, но в одном кубическом сантиметре может находиться микориза общей протяженностью нитей до 40 метров (!).
Данные нити, разрушая минералы, добывают из почвы ценнейшие макро и микроэлементы (к примеру, фосфор), которыми затем снабжают растения.
При этом зараженные грибом культуры лучше противостоят различным патогенным инфекциям, поскольку микоризы стимулируют их защитные функции.
Разновидности микоризы
Разновидностей микоризы существует несколько, но основных вида два:
· Внутренняя (эндомикориза). При внутренней микоризе грибы формируются непосредственно в корневой системе растений, поэтому применение эндомикоризы более эффективно и уже используется в сельском хозяйстве.
Чаще всего данный вид микоризы встречается на культурных садовых плодовых деревьях (яблонях, грушах и так далее), ее также можно встретить на ягодных и зерновых культурах, на некоторых видах бобовых и овощных (в частности на томатах и баклажанах). Эндомикориза характерна и для большинства декоративных культур и цветов.
· Внешняя или наружная (эктомикориза). При внешней микоризе гриб оплетает корень снаружи, не проникая внутрь его, а формируя вокруг корешков некие образования наподобие чехла (гифовую мантию).
Данный вид симбиоза является менее эффективным для применения в сельском хозяйстве, поскольку обмен питательными веществами носит в основном односторонний характер, при котором гриб потребляет синтезируемые растением сахара (глюкозу). Благодаря воздействию специальных гормонов, выделяемых грибом, молодые корни растений начинают обильно ветвиться и утолщаться.
Тем не менее, внешняя эктомикориза оказывает растениям и ощутимую пользу, помогая благополучно пережить суровое зимнее время, поскольку вместе с сахарами гриб забирает у растения и избыточную влагу.
Чаще всего наружную эктомикоризу можно встретить в лесных массивах (в дубравах, березовых рощах, у ив, тополей, кленов и так далее, но особенно характерна она для хвойных видов растений), где грибы создают плотную грибницу вокруг корневой системы деревьев.
Этапы прорастания эндомикоризы
Вначале споры грибов формируют особые крепления к корневой системе растений в виде наростов (присосок), которые называются апрессориями. Постепенно из этих образований внутрь корня начинает проникать гифа (специальный отросток, идущий из грибницы). Гиф способен пробить внешний эпидермис, попадая, таким образом, во внутренние ткани корневой системы, где начинает ветвиться, формируя грибной мицелий. Далее гифы проникают в растительные клетки, где создают арбускулы в виде сложных разветвлений, в которых и производится интенсивный обмен питательными веществами.
Арбускулы могут существовать в течение нескольких суток, а затем растворяются, при этом взамен старых гифы начинают формировать новые арбускулы. Данный процесс запрограммирован, контролируется специальным набором генов, и представляет собой наследственную системную модель, отвечающую за воссоздание микориз.
Микоризы на службе человека
Благодаря тому, что микоризы оказывают положительное воздействие на растения, способствуя их скорейшему росту и развитию, данные грибы все чаще применяют в сельском хозяйстве, садоводстве и лесном деле.
Увы, пока ученые не научились управлять процессом поведения микоризы, поэтому они пока не поддаются изменениям и плохо контролируются. Тем не менее, уже сегодня микоризы активно используются некоторыми хозяйствами для поддержки роста и развития растений (особенно молодых).
Грибы микоризы также используют на сильно обедненных почвах и в регионах, испытывающих регулярные проблемы с поливной водой. Кроме того их эффективно применяют в регионах, в которых произошли техногенные катастрофы, поскольку грибы успешно противостоят различным загрязнениям, в том числе крайне токсичным (например, микоризы превосходно нивелируют негативное воздействие тяжелых металлов).
Помимо всего прочего данный вид грибов отлично фиксирует азот и солюбилизируют фосфор, превращая его в более доступную и хорошо усвояемую растениями форму. Безусловно, что данный факт влияет на урожайность культур, притом без применения дорогостоящих удобрений.
Замечено, что обработанные микоризой растения дают более дружные всходы, у них лучше развивается корневая система, и улучшаются потребительские качества и размеры плодов. При этом вся продукция является исключительно экологически чистой, природной.
Кроме того, растения обработанные микоризой демонстрируют устойчивость к патогенным организмам.
В настоящее время существует масса препаратов, которыми обрабатываются семена растений, демонстрирующие положительный эффект.
Эндомикоризные грибы отлично подходят для улучшения питания овощей, декоративных растений и плодовых деревьев.
Особенно ценен опыт садоводов из Соединенных Штатов, которые выбрали для посадки плодовых деревьев землю полностью лишенную плодородия. Применение микоризных препаратов позволило ученым даже при таких неблагоприятных условиях через время создать на этом месте цветущий сад.
Полезные свойства микоризы
·Экономит влагу (до 50%)
· Накапливает полезные макро и микроэлементы, благодаря чему улучшается рост и развитие растений
· Повышает устойчивость растений к неблагоприятным климатическим и погодным условиям, а также оказывает противостояние солям и тяжелым металлам, нивелируя сильную зараженность почвы токсинами
· Повышает урожайность, способствует улучшению товарного вида и вкусовых качеств плодов
· Помогает противостоять различным патогенам и вредоносным организмам (например, гриб эффективен против нематод). Некоторые разновидности грибов могут подавлять до 60 разновидностей патогенов, вызывающих гниль, паршу, фитофтороз, фузариоз и прочие болезни
· Повышает иммунитет растений
· Способствует ускорению процесса цветения
· Ускоряет процесс приживаемости культур и положительно влияет на рост зеленой массы
На самом деле в природе микориза существует уже 450 миллионов лет и по-прежнему эффективно трудится, помогая разнообразить современные виды культур.
Микориза работает по принципу насоса, впитывая воду из почвы и извлекая из почвы полезные вещества, а в ответ, получая жизненно важные для себя углеводы. Ее споры могут распространяться на десятки метров, охватывая гораздо большую площадь, чем могут себе позволить обычные культуры. Поэтому благодаря такому тесному сотрудничеству растения лучше плодоносят, проявляют устойчивость к различным заболеваниям, хорошо переносят неблагоприятные погодные условия и бедные почвы.
Будущее за микоризой? Время покажет.
Микориза представляет собой симбиоз между растением и мицелия гриба, обитающими в грунте. Определенные виды грибов сотрудничают с конкретными видами растений. В естественных условиях союзники находятся сами. В саду мы должны им в этом помочь, применяя соответствующие «вакцины», применяемые для грунта.
Что такое микориза?
Микориза , (с греческого микос (μύκης) - гриб и риза (ρίζα) - корень ) – явление взаимовыгодного сосуществования между живыми клетками растений, и непатогенными (не вызывающими заболеваний) грибами, заселяющими грунт. Определение микориза дословно значит «грибокорень «.
Микориза это содружество между растениями и грибами , приводящее к взаимной выгоде. Грибы используют продукты фотосинтеза растений, получая растительные сахара, которые сами не могут производить. Растения в свою очередь, благодаря микоризе, получают гораздо больше выгод.
Гифы мицелия проникают в проникают в клетки коры корня (Эндомикориза ) или остаются на поверхности корня, оплетая его плотной сетью (Эктомикориза ), благодаря чему увеличивается способность поглощения влаги и минеральных солей из почвы. Растения начинают сильнее расти, образуют больше цветков и плодов. Становятся также значительно устойчивее и к неблагоприятным условиям – засухе, морозу, несоответствующему рН или чрезмерной засоленности почвы. Микориза защищает растения от болезней ( , ).
Где встречается микориза?
Микориза существует в природе уже миллионы лет – более 80% всех растений остается в симбиозе с микоризными грибами. На приусадебных участках, к сожалению, возникает редко, так как была разрушена в результате интенсивного выращивания и применения химических удобрений и средств защиты растений.
Невооруженным глазом (без микроскопа) не удастся проверить, есть ли в садовой земле микориза. Микоризные грибы очень часто погибают во время строительства дома. Глубокие котлованы, оставленные на поверхности грунт, остатки щебня и извести, это основные причины отсутствия микоризы в саду.
Заметный эффект действия микоризы
Самым популярным и наиболее заметным результатом работы микоризы являются лесные грибы . Это плодовые тела эктомикоризовых грибов. Даже новичок в сборе грибов, уже после первого сбора грибов заметит, что конкретные грибы растут только в непосредственной близости от конкретных деревьев.
Лисички растут и под лиственными, и под хвойными деревьями, рыжики под соснами, елями и пихтами. Белые грибы можно найти в не слишком густых лесах, преимущественно под дубами, буками, а также соснами и елями. Моховики лучше искать под елями и соснами, а также в лиственных лесах, под дубами и буками. В березовых рощах и под елями растут обабки, а подберезовик под березами, грабами и дубами.
Микоризные препараты – вакцины
Микоризные вакцины содержат живые грибные гифы или споры грибов . Для различных растений предназначены конкретные, адаптированные смеси микоризы (в их состав входят также съедобные сорта, однако на приусадебных участках они редко образуют плодовые тела).
Можно купить микоризные препараты для комнатных растений (самым популярным является микориза ) и балконных растений. Гораздо больший выбор вакцин для садовых растений – для , и лиственных растений, овощей, для вереска, роз, и даже для .
Корни старых деревьев уходят очень глубоко, а при самом дереве есть только скелетные корни, которые не подходят для микоризации. При этом следует помнить, что у растений, как молодых, так и взрослых наиболее молодые корни находятся относительно неглубоко под землей, в пределах 10-40см. В случае посадки деревьев выкопанных непосредственно из грунта, с открытой корневой системой, следует добавить вакцину на несколько самых молодых, живых корней, перед посадкой.
5 правил применения вакцины микоризы
- Препараты в виде порошка добавляют в субстрат в цветочном горшке, а затем поливают. Вакцины в виде суспензии вводят в горшки или в грунт (прямо на корни) при помощи шприца или специального аппликатора.
- Достаточно один раз привить корни растений, чтобы связались с ней и были полезны в течение всей жизни.
- Универсальной микоризы, приспособленной для всех видов растений, не существует! Каждое растение (или группа растений – например, вересковые) остается в микоризе только с определенными видами грибов.
- Гораздо лучшими являются содержащие гифы мицелия. Вакцины, содержащие грибные споры, бывают ненадежными, так как споры часто не имеют подходящих условий для прорастания. Микориза живого мицелия, в отличие от сухих препаратов, после полива, готова к немедленной реакции с растением. В виде гелевой суспензии устойчива даже несколько лет, при температуре около 0⁰С, а живучесть теряет при высушивании.
- После введения живого мицелия не следует удобрять растения в течение 2 месяцев. Также не стоит применять никаких фунгицидов.
Если у Вас есть что-то добавить, пожалуйста обязательно оставьте свой комментарий на
Грибы - удивительные растения, питающиеся отлично от всего растительного мира и использующие другие способы размножения. Грибковые обладают широким спектром действия - от провоцирования заболеваний до борьбы с ними (как пенициллин). Некоторые грибы могут стать замечательной находкой грибника, другие и вовсе, на первый взгляд, незаметны для человека.
Среда обитания
Принято считать, что грибы, словно губка, впитывают в себя все негативные воздействия окружающей среды. Именно потому важно собирать их в пищу из экологически чистых районов либо использовать выращенные искусственным способом. Но не все грибы произрастают на земле. Часто в природе можно встретить такое явление как грибные обитатели деревьев. И если обычная вешенка является вкусным продуктом, то многие другие спутники деревьев непригодны в пищу и имеют другое назначение.
Подробнее о том, что такое микориза
Грибы, живущие на деревьях различны. Они имеют свои названия и отличительные черты. В разной степени оказывают воздействие на представителей высшего класса, которых избрали местом собственного проживания.Микориза растений -это не вид грибов и не сами грибы. Это скорее некий процесс.
Влияние симбиоза на растения
Взаимная выгода
Они, в свою очередь, обеспечивают растение, являющееся их домом, полезными веществами. Происходит это так: корни, испещренные мицелием, становятся более рыхлыми, вследствие чего способны впитать больше влаги, а также других питательных веществ, включая азот, минеральные соли, ферменты и витамины.
Виды грибокорня
В зависимости от вариантов условий симбиоза, различаюттипы микоризы:
- Эктотрофный или наружный. Он характеризуется оплетанием поверхностной коры растений.
- Эндотрофный (внутренний). Представляет собой проникновение мицелия гриба во внутренние ткани корней.
- Фикомицетный тип. Характеризуется полным пронизыванием корневищ грибами.
- При эуэктотрофном типе симбиоз способен вызвать отмирание волосков корневищ.
- Эктоэндотрофный тип указывает на внедрение гриба и в сами клетки коры.
- Эрикоидный тип подразумевает последующее переваривание растением клубков, образованных грибом.
Каждый из типов характерен определенным видам растений. Деревья и кустарники подвержены преимущественно одному варианту микоризы. Но могут быть и носителями нескольких видов грибов одновременно.
Поскольку все грибы приспосабливаются к жизни по-разному, то всем им свойственен свой вид существования. Среда обитания их обусловлена необходимостью питаться. Именно потому на голой почве без растительности никогда не увидишь ни одного гриба.
Не все микоризные грибы растут на корнях деревьев, хотя встретить их можно зачастую именно под деревьями.
Микоризу образует множество знакомых нам грибов. Это всеми любимые и вкусные — белые грибы, лисички, подосиновики, подберезовики, опята и другие. Ядовитые грибы также являются микоризными и питают растения.
Практически все хвойные деревья являются микоризными растениями. Микориза корня присуща также березе, которая при этом заключает союз с подберезовиком. Подобное сосуществование можно наблюдать и между сосной и масленком, осиной и подосиновиком, буком и лисичками, грабом и белым грибом. Мухомор при этом предпочитает березу и ель. Поддубовик может расти, как под деревьями, так и, подобно вешенке, на их стволах. Энтолому садовую можно встретить не только под плодовыми деревьями, такими как слива, абрикос, но и под лесными кустарниками шиповника и боярышника. Березы и хвойные растения предпочтительны для большинства грибов. Потому около данных деревьев можно встретить различных обитателей названного семейства.
Микоризные грибы не могут существовать без корней деревьев, кустарников или травянистых растений. При воздействии мицелия на корни высших растений происходит трансформация корневища, но подобные деформации совершенно безвредны для растения. Этот симбиоз существует на протяжении не одной тысячи лет, о чем свидетельствуют окаменевшие породы древних растений. Исходя из этих находок, становится очевидным, что это еще одна из совершенных задумок природы. И рассчитано все таким образом, что сосуществование гриба и растений несет лишь пользу обоим представителям.
Искусственно созданная микориза
Лесные грибы в полной мере обеспечивают питанием дикую растительность. Помогая высшим растениям питаться, активнее насыщаясь органическими веществами из почвы, грибы приносят им неоценимую пользу. И потому, помня,что такое микоризаоказывает действие на всех представителей растительных, люди подчас сами стараются обеспечить подобным симбиозом растения. Ведь на садовых участках у растений нет возможности взаимодействия с грибами.
К тому же существуют некоторые растения и даже цветы, питание которых происходит именно за счет микоризы, а потому без необходимых грибов их существование невозможно.
Желая помочь своим растениям, можно подселить к ним полезного сожителя для симбиоза. При этом используют мицелий или грибные споры. Не всегда есть возможность обеспечить растения необходимым питанием. Но использование микоризы может стать хорошим вариантом для снабжения любимых растений всеми необходимыми веществами.
Фото симбиоза грибов с корнями
Ярким примером симбиоза грибов является микориза - содружество грибов и высших растений (различных деревьев). При таком «сотрудничестве» выигрывает и дерево, и гриб. Поселяясь на корнях дерева, гриб выполнят функцию всасывающих волосков корня, и помогает дереву усваивать питательные вещества из почвы. При таком симбиозе от дерева гриб получает готовые органические вещества (сахара), которые синтезируются в листьях растения при помощи хлорофилла.
Кроме того, при симбиозе грибов и растений грибница вырабатывает вещества типа антибиотиков, которые защищают дерево от различных болезнетворных бактерий и патогенных грибов, а также стимуляторы роста типа гиббереллина. Отмечено, что деревья, под которыми растут шляпочные грибы, практически, не болеют. Кроме того, дерево и гриб активно обмениваются витаминами (в основном, группы В и РР).
Многие шляпочные грибы образуют симбиоз с корнями различных видов растений. Причем установлено, что каждый вид дерева способен образовать микоризу не с одним видом гриба, а с десятками разных видов.
На фото Лишайник
Другим примером симбиоза низших грибов с организмами других видов являются лишайники, которые представляют собой союз грибов (в основном аскомицетов) с микроскопическими водорослями. В чем же проявляется симбиоз грибов и водорослей, и как происходит такое «сотрудничество»?
До середины XIX века считалось, что лишайники являются отдельными организмами, но в 1867 году русские ученые-ботаники А. С. Фаминцын и О. В. Баранецкий установили, что лишайники - не отдельные организмы, а содружество грибов и водорослей. От этого союза выигрывают оба симбионта. Водоросли с помощью хлорофилла синтезируют органические вещества (сахара), которыми питается и грибница, а грибница снабжает водоросли водой и минеральными веществами, которые она высасывает из субстрата, а также защищает их от высыхания.
Благодаря симбиозу гриба и водоросли лишайники живут в таких местах, где не могут отдельно существовать ни грибы, ни водоросли. Они заселяют знойные пустыни, высокогорные районы и суровые северные регионы.
Лишайники являются еще более загадочными созданиями природы, чем грибы. В них меняются все функции, которые присущи отдельно живущим грибам и водорослям. Все процессы жизнедеятельности в них протекают очень медленно, они медленно растут (от 0,0004 до нескольких мм в год), и так же медленно старятся. Эти необычные создания отличаются очень большой продолжительностью жизни - ученые предполагают, это возраст одного из лишайников в Антарктиде превышает 10 тысяч лет, а возраст самых обычных лишайников, которые встречаются везде, не менее 50-100 лет.
Лишайники благодаря содружеству грибов и водорослей намного выносливее мхов. Они могут жить на таких субстратах, на которых не могут существовать ни один другой организм нашей планеты. Их находят на камне, металле, костях, стекле и многих других субстратах.
Лишайники до сих пор продолжают удивлять ученых. В них обнаружены вещества, которых больше нет в природе и которые стали известны людям только благодаря лишайникам (некоторые органические кислоты и спирты, углеводы, антибиотики и др.). В состав лишайников, образованных симбиозом грибов и водорослей, также входят дубильные вещества, пектины, аминокислоты, ферменты, витамины и многие другие соединения. Они накапливают различные металлы. Из более 300 соединений, содержащихся в лишайниках, не менее 80 из них нигде больше в живом мире Земли не встречаются. Каждый год ученые находят в них все новые вещества, не встречающиеся больше ни в каких других живых организмах. В настоящее время уже известно более 20 тысяч видов лишайников, и ежегодно ученые открывают еще по несколько десятков новых видов этих организмов.
Из этого примера видно, что симбиоз не всегда является простым сожительством, а иногда рождает новые свойства, которых не было ни у одного из симбионтов в отдельности.
В природе таких симбиозов великое множество. При таком содружестве выигрывают оба симбионта.
Установлено, что стремление к объединению больше всего развито у грибов.
Вступают грибы в симбиоз и с насекомыми. Интересным содружеством является связь некоторых видов плесневых грибов с муравьями-листорезами. Эти муравьи специально разводят грибы в своих жилищах. В отдельных камерах муравейника эти насекомые создают целые плантации этих грибов. Они специально готовят почву на этой плантации: заносят кусочки листьев, измельчают их, «удобряют» своими испражнениями и испражнениями гусениц, которых они специально содержат в соседних камерах муравейника, и только потом вносят в этот субстрат мельчайшие гифы грибов. Установлено, что муравьи разводят только грибы определенных родов и видов, которые нигде в природе, кроме муравейников, не встречаются (в основном, грибы родов фузариум и гипомицес), причем, каждый вид муравьев разводит определенные виды грибов.
Муравьи не только создают грибную плантацию, но и активно ухаживают за ней: удобряют, подрезают и пропалывают. Они обрезают появившиеся плодовые тела, не давая им развиться. Кроме того, муравьи откусывают концы грибных гиф, в результате чего на концах откусанных гиф скапливаются белки, образуются наплывы, напоминающие плодовые тела, которыми муравьи затем питаются и кормят своих деток. Кроме того, при подрезании гиф мицелий грибов начинает быстрее расти.
«Прополка» заключается в следующем: если на плантации появляются грибы других видов, муравьи их сразу удаляют.
Интересно, что при создании нового муравейника будущая матка после брачного полета перелетает на новое место, начинает копать ходы для жилища будущей своей семьи и в одной из камер создает грибную плантацию. Гифы грибов она берет из старого муравейника перед полетом, помещая их в специальную подротовую сумку.
Подобные плантации разводят и термиты. Кроме муравьев и термитов, «грибоводством» занимаются жуки-короеды, насекомые-сверлильщики, некоторые виды мух и ос, и даже комары.
Немецкий ученый Фриц Шаудин обнаружил интересный симбиоз наших обычных комаров-кровососов с дрожжевыми грибками актиномицетами, которые помогают им в процессе сосания крови.
В настоящее время на нашей земле произрастает около 300 тысяч видов растений, из которых 90% (по другим сведениям даже больше) живут в тесном содружестве с грибами, причем это не только деревья и кустарники, но и травы.
Такое взаимоотношение растений с грибами в научном мире получило название микориза (т.е. грибокорень; от греч. mykes – гриб, rhiza – корень). В настоящее время только небольшая часть растений (а это отдельные виды из семейства амарантовых, маревых, крестоцветных) могут обходиться без микоризы, тогда как большинство из них в той или иной степени взаимодействуют с грибами.
Некоторые растения вообще не могут обходиться без грибов. К примеру, в отсутствии грибов-симбионтов семена орхидей не прорастают. Орхидеи на протяжении всей своей жизни получают питание за счет микоризы, хотя имеют фотосинтетический аппарат и могут самостоятельно синтезировать органические вещества.
Первые, кто обратил внимание на необходимость грибов для растений – были лесоводы. Ведь хороший лес всегда богат грибами. О связи грибов с теми или иными деревьями указывают их названия – подосиновики, подберезовики и др. На практике лесоводы столкнулись с этим лишь при искусственном лесоразведении. В начале ХХ века были предприняты попытки посадить лес на степных землях, особенно это касалось посадки ценных пород – дубов и хвойных деревьев. В степях микориза на корнях древесных сеянцев не образовалась, и растения погибали. Одни сразу же, другие – через несколько лет, третьи – влачили жалкое существование. Тогда ученые предложили при посадке вместе с саженцами вносить лесную почву с участков, где произрастали эти растения. Растения в этом случае начинали расти значительно лучше.
То же самое происходило и при посадке деревьев на терриконах, отвалах при разработке рудных месторождений, при рекультивации загрязненных территорий. Сейчас доказано, что внесение лесной почвы (а вместе с ней гифов грибов) благоприятно сказывается на приживаемости молодых деревьев и служит важным условием успешного их выращивания в безлесных районах. Выявлена также возможность стимулирования микоризообразования за счет присутствующих в почвах местных грибов, путем подбора ряда агротехнических приемов (рыхления, полива и др.). Отработан также способ внесения чистых культур грибов-микоризообразователей совместно с саженцами и семенами.
На первый взгляд может показаться, что грибы обитают только в лесах и богатых органическим веществом почвах. Однако это не так, они встречаются во всех видах почв, в том числе и пустынях. Мало их только в почвах, где злоупотребляют минеральными удобрениями и гербицидами, и совершенно нет в почвах, лишенных плодородия и обработанных фунгицидами.
Споры грибов настолько малы, что разносятся ветром на большие расстояния. В благоприятных условиях споры прорастают и дают начало жизни новому поколению грибов. Особенно благоприятны для развития грибов влажные богатые органическим веществом почвы.
Все ли грибы могут образовывать микоризу, т.е. жить вместе с растениями? Среди огромного разнообразия грибов (а их по разным оценкам 120-250 тысяч видов) около 10 тысяч видов – фитопатогены, остальные – грибы-сапрофиты и микоризообразователи.
Грибы – сапрофиты обитают в поверхностном слое почвы, среди большого количества мертвого органического вещества. Они имеют специальные ферменты, которые позволяют им разлагать растительный опад (в основном целлюлозу и лигнин), и, соответственно, обеспечивать себя пищей. Роль грибов-сапрофитов трудно переоценить. Они перерабатывают огромную массу органических остатков – листья, хвою, ветви, пни. Они являются активными почвообразователями, поскольку перерабатывают огромное количество отмершей растительности. Грибы освобождают поверхность почвы и подготавливают ее к заселению новых поколений растительности. Высвобожденные минеральные вещества вновь потребляются растениями. Грибы-сапрофиты в изобилии населяют лесную подстилку, торфяные болота, перегной, почвы богатые органическим веществом. Лесные почвы сплошь пронизаны мицелием этих грибов. Так, в 1 грамме почвы длина гифов этих грибов достигает километра и более.
Микоризные грибы таких ферментов не имеют, из-за чего они не могут конкурировать с грибами, разлагающими отмершую растительность. Поэтому они приспособились к совместному существованию с корнями растений, где получают необходимую им пищу.
Что из себя представляет микориза, и какие грибы ее образуют? Гриб своими нитями (гифами) оплетает корень, образуя там своеобразный чехол толщиной до 40 мкм. От него во все стороны тянутся тончайшие нити, пронизывающие почву на десятки метров вокруг дерева. Одни виды грибов остаются на поверхности корня, другие прорастают внутрь него. Третьи представляют переходную форму, среднюю между ними.
Микориза, которая оплетает корень, характерна для древесных растений и многолетних трав. Образуют ее, главным образом, шляпочные грибы: подосиновики, подберезовики, белые грибы, сыроежки, мухоморы, бледная поганка и др. То есть, как съедобные, так и ядовитые для человека грибы. Для растений все грибы полезны и необходимы, независимо от их вкуса. Поэтому ни в коей мере нельзя уничтожать грибы, в том числе и ядовитые.
Шляпочные грибы, такие как вешенки, опята, шампиньоны, зонтики, навозники, являются сапрофитами (т.е. питаются древесиной, навозом или другим органическим веществом), микоризу не образуют.
Грибы, которые мы собираем в лесу, это плодовые тела микоризы. Грибы чем-то напоминают айсберг, верхушечная часть которого представлена плодовыми телами (грибами в бытовом понимании), необходимыми для образования и распространения спор. Подводная часть айсберга – это микориза, которая оплетает своими нитями корни растений. Тянется она порой на десятки метров. Об этом можно судить хотя бы по размерам «ведьминых колец».
У других грибов гифы проникают внутрь ткани и клетки корня, получая оттуда для себя питание. Это осуществляется не без участия растения, т.к. в этом случае легче осуществляется процесс передачи питательных веществ. В присутствии таких грибов корни растений претерпевает значительные морфологические изменения, они усиленно ветвятся, образуя специальные выпячивания и выросты. Это происходит под действием выделяемых грибами ростовых веществ (ауксинов). Это самый распространенный тип микоризы у травянистых растений и некоторых древесных (яблонь, клена, вяза, ольхи, брусники, вереска, орхидных и др.).
Одни растения, такие как орхидеи, вереск нормально могут развиваться лишь в присутствии микоризных грибов. У других (дуб, береза, хвойные, граб) – микотрофия встречается практически всегда. Имеются растений (акация, липа, береза, некоторые плодовые деревья, многие кустарники), которые могут нормально развиваться как с грибами, так и в их отсутствии. Во многом это зависит от наличия питательных веществ в почве; если их много, то необходимость в микоризе отпадает.
Между растением и грибами устанавливается прочная связь, причем очень часто для определенных групп растений характерны и определенные виды грибов. У большинства растений-хозяев нет строгой специализации по отношению к грибам. Они могут образовывать микоризы с несколькими видами грибов. К примеру, на березе развивается подберезовик, белый гриб, красный гриб, волнушка, грузди, сыроежки, мухомор красный и другие. На осине – подосиновик, сыроежки, груздь осиновый. На разных видах ели – масленок, белый гриб, рыжик, подгруздь желтый, виды сыроежек и паутинников, разные виды мухоморов. На сосне – белый гриб, польский гриб, масленок настоящий, масленок зернистый, моховик, сыроежка, рыжик, мухомор. Однако имеются растения, которых «обслуживает» всего один гриб. Например, масленок лиственничный создает микоризу только с лиственницей.
В то же время имеются и, так называемые универсальные грибы (среди которых, как ни странно – красный мухомор), которые способны создавать микоризы со многим деревьями (как хвойными, так и лиственными), кустарникам и травами. Количество грибов, которые «обслуживают» те или иные деревья, различно. Так у сосны их насчитывается 47 видов, у березы – 26, у ели – 21, у осины – 8, а у липы – всего лишь 4.
Чем же все-таки полезна микориза высшим растениям? Мицелий гриба заменяет растению корневые волоски. Микориза является как бы продолжением самого корня. При появлении микоризы у многих растений из-за отсутствия надобности корневые волоски не образуются. Микоризный чехол с отходящими от него многочисленными грибными гифами существенно увеличивает поверхность всасывания и снабжения растений водой и минеральными веществами. К примеру, в 1 см 3 почвы, окружающей корень, общая протяженность нитей микоризы составляет 20-40 метров, причем они порой уходят в сторону от растения на десятки метров. Поглощающая поверхность разветвленных нитей гриба в микоризе в 1000 раз больше поверхности корневых волосков, благодаря чему резко увеличивается извлечение элементов питания, а также воды из почвы. У микоризных растений наблюдается более интенсивный обмен питательными элементами с почвой. В грибном чехле аккумулируются в большом количестве фосфор, азот, кальций, магний, железо, калий и другие минеральные вещества.
Нити (гифы) грибов намного тоньше корневых волосков и составляют около 2-4 мкм. За счет этого они могут проникать в поры почвенных минералов, где имеются мельчайшие количества поровой воды. В присутствии грибов растения значительно лучше переносят засуху, ведь грибы добывают воду из мельчайших пор, откуда растения получить ее не могут.
Гифы грибов выделяют в среду различные органические кислоты (яблочную, гликолевую, щавелевую) и способны разрушить почвенные минералы, в частности известняки, мрамор. Им по «зубам» даже такие прочные минералы, как кварц, гранит. Растворяя минералы, они добывают из них минеральные элементы питания растений, в том числе такие, как фосфор, калий, железо, марганец, кобальт, цинк и др. Растения без грибов самостоятельно неспособны добывать эти элементы из минералов. Эти минеральные вещества находятся в микоризе в комплексе с органическими веществами. За счет этого у них понижена растворимость, и они не вымываются из почвы. Таким образом, сбалансированное питание растений, которое обеспечивается развитием микоризы, стимулирует их гармоничное развитие, что сказывается на продуктивности и способности противостоять неблагоприятным факторам среды.
Кроме этого гифы грибов обеспечивают растения витаминами, гормонами роста, некоторыми ферментами и другими полезными для растений веществами. Особенно это важно для некоторых растений (к примеру, кукурузы, лука), у которых отсутствуют корневые волоски. Многие виды микоризных грибов выделяют антибиотики и, тем самым, защищают растения от патогенных микроорганизмов. Антибиотиками они защищают свою среду обитания, а вместе с ней и корень растения. Многие грибы образуют и выделяют в среду стимулирующие рост вещества, которые активизируют рост корней и надземных органов, ускоряют процессы обмена, дыхания и др. Этим они стимулируют выделение растением необходимых им питательных веществ. Следовательно, грибы продуктами своей жизнедеятельности активизируют деятельность корневой системы растений.
А что же получают взамен грибы? Оказывается, растения отдают грибам до 20-30% (по некоторым данным до 50%) синтезированного ими органического вещества, т.е. они подкармливают грибы легкоусвояемыми веществами. Выделения корней содержат сахара, аминокислоты, витамины и другие вещества.
Исследования показали, что грибы-микоризообразователи полностью зависят от растений, с которыми образуют микоризу. Действительно, давно замечено, что появление плодовых тел грибов происходит только при наличии растений – симбионтов. Это явление отмечено для сыроежек, паутинников и особенно для трубчатых грибов – белого, подосиновиков, подберезовиков, рыжиков, мухоморов. Ведь после вырубки деревьев исчезают и плодовые тела сопутствующих грибов.
Установлено, что между грибами и растениями существуют сложные взаимоотношения. Грибы своими выделениями стимулируют физиологическую активность растений и интенсивность экскреции для грибов питательных веществ. С другой стороны, за счет выделяемых корнями растений веществ может регулироваться состав грибного сообщества ризосферы. Таким образом, растения могут стимулировать рост грибов – антагонистов фитопатогенов. Опасные для растений грибы угнетаются не самими растениями, а грибами – антагонистами.
Однако в сообществе растений так же, как и среди людей, возможны конфликты. Если в стабильное растительное сообщество внедрится новый вид (самостоятельно или его туда посадили), преобладающая в этом сообществе микориза может избавиться от этого растения. Оно не будет снабжать его питательными веществами. Растение этого неугодного вида будет постепенно слабеть и, в конечном счете, отомрет.
Мы с вами посадили какое-то дерево и удивляемся, что оно плохо растет, не догадываясь о «подковерной» борьбе. В этом есть определенный экологический смысл. Новое растение, укрепившись в новом для себя сообществе, рано или поздно «приведет» за собой свойственную ему микоризу, которая будет антагонистом уже существующей. Разве в обществе людей не так происходит? Новый начальник всегда приводит свою «команду», которая чаще всего вступает в конфликт со сложившимся коллективом.
Дальнейшие исследования привели к еще большим неожиданностям, роли микоризы в растительном сообществе. Оказывается, гифы грибов, переплетаясь между собой, способны образовывать так называемые «коммуникационные сети» и осуществлять связь одного растения с другим. Растения с помощью грибов могут обмениваться между собой питательными веществами и различного рода стимуляторами. Было обнаружено нечто вроде взаимопомощи, когда более сильные растения подкармливают слабых. Это позволяет растениям, находясь на некотором расстоянии, взаимодействовать друг с другом. Особенно нуждаются в этом растения с очень мелкими семенами. Микроскопический проросток не смог бы выжить, если бы на первых порах его не взяла на свое попечение общая питательная сеть. Обмен между растениями питательными веществами был доказан опытами с радиоактивными изотопами. Специальные опыты показали, что растения-сеянцы, выросшие самосевом недалеко от материнского растения, развиваются лучше, чем изолированные или отсаженные. Возможно, сеянцы связаны с материнском растением посредством грибковой «пуповины», через которую взрослое растение подкармливало маленький росточек. Однако это возможно только в естественных биоценозах со сложившимися симбиотическими связями.
В таких «коммуникационных сетях» связь не только трофическая, но и информационная. Оказывается, удаленные друг от друга растения при определенном воздействии на одно из них – реагируют на это воздействие мгновенно и одинаково. Информация передается посредством переноса специфических химических соединений. Это чем-то напоминает передачу информации через нашу нервную систему.
Эти эксперименты показали, что растения в сообществе не просто растущие рядом растения, а единый организм, связанный в целое подземной сетью многочисленных тончайших нитей грибов. Растения «заинтересованы» в стабильном сообществе, что позволяет противостоять нашествию пришельцев.
После прочитанного сразу же возникает естественное желание улучшить жизнь своих садовых и огородных культур посредством микоризы. Что для этого надо сделать? Существует много различных способов, суть которых сводится к внесению в корневую систему культурного растения небольшого количества «лесной» земли, где предположительно имеются микоризные грибы. Можно вносить в корневую систему чистую культуру микоризных грибов, которые имеются в продаже, что достаточно дорого. Однако на наш взгляд наиболее простым способом является следующий. Собирают шляпки хорошо вызревших (старых, можно и червивых) грибов, причем желательно разных видов, в том числе и несъедобных. Их помещают в ведро с водой, размешивают, чтобы смыть имеющиеся на них споры, и поливают такой водой огородные и садовые культуры.
При реализации проекта использованы средства государственной поддержки, выделенные в качестве гранта в соответствии c распоряжением Президента Российской Федерации от 29.03.2013 № 115-рп») и на основании конкурса, проведенного Обществом «Знание» России.
А.П.Садчиков,
Московское общество испытателей природы
http://www.moip.msu.ru
[email protected]
.
.
.
