Грибы. 2. Питание.
В комментариях к предыдущему посту был поднят вопрос очень интересный и очень важный.
Вопрос такой: могут ли растения в дополнение к неорганическим веществам усваивать и органические. Могут ли они "научиться" пользоваться органикой из почвы. Не забудем при этом насекомоядные растения - они научились органику усваивать.
Здесь несколько аспектов, один интереснее другого.
Про насекомоядных. В глубине этого жж есть пост про то, как венерина мухоловка питается. (https://plantarum.livejournal.com/216190.html). Это такое своеобразное питание, через листья. И для этого на листьях у нее есть пищеварительные железки. Они выделяют протеолитические ферменты, расщепляющие белки. А потом они же всасывают уже расщепленные на аминокислоты белки. В первую очередь ради азота. Углерод их не интересует - они его фиксируют, поглощая углекислый газ.
Лист росянки Drosera capensis. Пищеварительные железки на поверхности листа. Картинка отсюда: https://www.nikonsmallworld.com/galleries/2013-photomicrography-competition/glands-in-a-leaf-of-drosera-capensis-a-carnivorous-plant
Все насекомоядные растения растут на бедных азотом почвах. Животные белки для них - необычный способ получить азот. Почему почвы на болотах, на которых живут многие насекомоядные растения, бедны азотом, мы сейчас выяснять не будем. Очень уж много появляется вопросов по ходу, а нам надо к грибам опять вернуться.
Но сначала про почвы и про органику. Что за органика обычно в почве? Большая часть органической массы - это биополимеры. То, что мы называем словом "органика" это как правило длинные и очень длинные, иногда - более короткие цепочки из углерода. Когда-то этот углерод был частью атмосферы, летал там в составе углекислого газа. Но растения его поймали, соединили в цепочки, образовали сахар, и из этого сахара в результате множества цепочек сложных химических реакций создали огромное разнообразие органических молекул. Для некоторых молекул им понадобились фосфор, калий, магний и другие элементы. Их им предоставили минералы, слагающие нашу планету.
Растения - автотрофы.За исключением немногих, утративших хлорофилл и перешедших к паразитическому образу жизни, они сами создают органические вещества из неорганических и в этом их важнейшая роль на нашей планете.
Возвращаясь к вопросу о том, почему растения не "научились" поглощать органику из почвы. Готовую. Научились бы - питались бы напрямую готовыми органическими молекулами. Органическими остатками других растений и животных - перегноем всяким и навозом.
Вопрос тут даже не "Почему растения не используют органику для питания?". Вопрос в том, что было бы, если бы растения использовали органику напрямую, из почвы?
Вот, представим себе. Появились в ходе эволюции растения, которые научились расщеплять и всасывать органические молекулы корнями. Как выглядел бы наш мир тогда?
Боюсь, никак не выглядел бы. Если растения перешли бы на поглощение готовой органики, разрушилась бы базовая пищевая цепь, основа жизни на планете. Отлаженная миллионами лет система продуцент- консумент - редуцент.
Поглощать готовую органику очень выгодно. Не надо образовывать множество листьев, бороться за свет, поднимая эти листья выше и выше над конкурентами. Можно стать компактными, тратить силы на всякие излишества типа тыгдыгдыка и, плотно пообедав готовой органикой, завалиться дрыхнуть в уютном уголочке.
Пример компактного, совершенного существа, питающегося органикой:
Но живой мир был бы в опасности! Поскольку часть органики постоянно переходит в неорганическую форму, минерализуется. Например. Для жизни всем нужно дыхание, а это значит, что субстрат дыхания - органические молекулы - постоянно превращаются обратно в углекислый газ и воду. Так что если бы растения дополнили список живых существ, питающихся органикой, органики становилось бы всё меньше и меньше и... Боюсь, жизнь на планете была бы под угрозой.
Растения - продуценты. Они создают органику, и передают её дальше по пищевой цепочке. Тем организмам, которые сами органику не создают. Организмам, относящиеся к другим царствам. Консументы питаются растениями, используя для поддержания жизни созданную растениями органику. Есть и такие консументы, которые едят других консументов (см. фото выше). Но рано или поздно все живые существа заканчивают свое существование. Их останки не накапливаются огромным слоем на поверхности планеты потому, что в пищевую цепь включаются редуценты. Они расщепляют длинные органические молекулы на части, довольно быстро разрушая отмершие организмы.
Классическая картинка пищевой цепочки. Примерно такую картинку можно найти в школьных учебниках биологии.
Картинка отсюда:https://i.ytimg.com/vi/QTbLSVFtHsk/maxresdefault.jpg
В пищевой цепочке всё начинается с растений а заканчивается грибами и бактериями.
Картинка, конечно, упрощенная. Не все растения заканчивают свой век в желудке кузнечика или коровы. Многие погибают достигнув возрастного предела, некоторые живут лишь один сезон, оставляя зимовать семена, которые прорастут в следующем сезоне, иные сотни лет наращивают биомассу, постепенно скидывая отслужившие свой срок части. Отмершие части растений быстро разрушают редуценты, в первую очередь - грибы.
Симпатичный коллаж - от Сони
Теперь мы подошли к вопросу, как именно они это делают. Как именно грибы питаются.
Вот животные. У каждого есть пищеварительная система. Рот, зубы чтобы измельчать пищу, или еще какие приспособления. Пищеварительные ферменты в желудке. А где у грибов рот?
У грибов всё происходит не внутри, а снаружи. Гифы грибов выделяют множество ферментов, способных расщеплять органические вещества вокруг них. Это называется внешнее пищеварение. Многочисленные ферменты, которые гифы грибов выделяют вокруг себя, разрезают длинные молекулы - белки, полисахариды, жиры на короткие фрагменты. И эти короткие фрагменты всасывают всей своей поверхностью. Одни грибы выделяют много разных ферментов, другие - только несколько. Одни грибы способны питаться очень многими видами пищи, другие - лишь немногими.
Есть ещё паразитические грибы. Они умеют внедрить в клетки живого хозяина особые выросты - гаустории - и питаться содержимым этих клеток. Паразитических грибов очень много и нет на свете таких организмов, для которого не нашлось бы гриба, потенциально готового им полакомиться.
Есть огромная группа так называемых микоризных грибов. Их гифы проникают в корни растений образуя прочный взаимовыгодный союз. Мицелий имеет огромную площадь поверхности, и способен увеличить площадь питания растения во много раз, помогая добывать воду и минеральные соли, в первую очередь - фосфор. При этом у растения гриб берет углеводы, аминокислоты и многие другие органические соединения.
Картинка отсюда:http://www.fungal-futures.com/all-you-want-to-know-about-mycelium/
Но где бы не добывал гриб себе еду, способ питания у него один - всей своей поверхностью поглотить раствор небольших органических молекул из окружающей среды и дальше встроить их в свой организм, увеличивая его, размножиться и распространиться дальше по белу свету. А вот размножаться грибы умеют отменно.
Вопрос такой: могут ли растения в дополнение к неорганическим веществам усваивать и органические. Могут ли они "научиться" пользоваться органикой из почвы. Не забудем при этом насекомоядные растения - они научились органику усваивать.
Здесь несколько аспектов, один интереснее другого.
Про насекомоядных. В глубине этого жж есть пост про то, как венерина мухоловка питается. (https://plantarum.livejournal.com/216190.html). Это такое своеобразное питание, через листья. И для этого на листьях у нее есть пищеварительные железки. Они выделяют протеолитические ферменты, расщепляющие белки. А потом они же всасывают уже расщепленные на аминокислоты белки. В первую очередь ради азота. Углерод их не интересует - они его фиксируют, поглощая углекислый газ.
Лист росянки Drosera capensis. Пищеварительные железки на поверхности листа. Картинка отсюда: https://www.nikonsmallworld.com/galleries/2013-photomicrography-competition/glands-in-a-leaf-of-drosera-capensis-a-carnivorous-plant
Все насекомоядные растения растут на бедных азотом почвах. Животные белки для них - необычный способ получить азот. Почему почвы на болотах, на которых живут многие насекомоядные растения, бедны азотом, мы сейчас выяснять не будем. Очень уж много появляется вопросов по ходу, а нам надо к грибам опять вернуться.
Но сначала про почвы и про органику. Что за органика обычно в почве? Большая часть органической массы - это биополимеры. То, что мы называем словом "органика" это как правило длинные и очень длинные, иногда - более короткие цепочки из углерода. Когда-то этот углерод был частью атмосферы, летал там в составе углекислого газа. Но растения его поймали, соединили в цепочки, образовали сахар, и из этого сахара в результате множества цепочек сложных химических реакций создали огромное разнообразие органических молекул. Для некоторых молекул им понадобились фосфор, калий, магний и другие элементы. Их им предоставили минералы, слагающие нашу планету.
Растения - автотрофы.За исключением немногих, утративших хлорофилл и перешедших к паразитическому образу жизни, они сами создают органические вещества из неорганических и в этом их важнейшая роль на нашей планете.
Возвращаясь к вопросу о том, почему растения не "научились" поглощать органику из почвы. Готовую. Научились бы - питались бы напрямую готовыми органическими молекулами. Органическими остатками других растений и животных - перегноем всяким и навозом.
Вопрос тут даже не "Почему растения не используют органику для питания?". Вопрос в том, что было бы, если бы растения использовали органику напрямую, из почвы?
Вот, представим себе. Появились в ходе эволюции растения, которые научились расщеплять и всасывать органические молекулы корнями. Как выглядел бы наш мир тогда?
Боюсь, никак не выглядел бы. Если растения перешли бы на поглощение готовой органики, разрушилась бы базовая пищевая цепь, основа жизни на планете. Отлаженная миллионами лет система продуцент- консумент - редуцент.
Поглощать готовую органику очень выгодно. Не надо образовывать множество листьев, бороться за свет, поднимая эти листья выше и выше над конкурентами. Можно стать компактными, тратить силы на всякие излишества типа тыгдыгдыка и, плотно пообедав готовой органикой, завалиться дрыхнуть в уютном уголочке.
Пример компактного, совершенного существа, питающегося органикой:
Но живой мир был бы в опасности! Поскольку часть органики постоянно переходит в неорганическую форму, минерализуется. Например. Для жизни всем нужно дыхание, а это значит, что субстрат дыхания - органические молекулы - постоянно превращаются обратно в углекислый газ и воду. Так что если бы растения дополнили список живых существ, питающихся органикой, органики становилось бы всё меньше и меньше и... Боюсь, жизнь на планете была бы под угрозой.
Растения - продуценты. Они создают органику, и передают её дальше по пищевой цепочке. Тем организмам, которые сами органику не создают. Организмам, относящиеся к другим царствам. Консументы питаются растениями, используя для поддержания жизни созданную растениями органику. Есть и такие консументы, которые едят других консументов (см. фото выше). Но рано или поздно все живые существа заканчивают свое существование. Их останки не накапливаются огромным слоем на поверхности планеты потому, что в пищевую цепь включаются редуценты. Они расщепляют длинные органические молекулы на части, довольно быстро разрушая отмершие организмы.
Классическая картинка пищевой цепочки. Примерно такую картинку можно найти в школьных учебниках биологии.
Картинка отсюда:https://i.ytimg.com/vi/QTbLSVFtHsk/maxresdefault.jpg
В пищевой цепочке всё начинается с растений а заканчивается грибами и бактериями.
Картинка, конечно, упрощенная. Не все растения заканчивают свой век в желудке кузнечика или коровы. Многие погибают достигнув возрастного предела, некоторые живут лишь один сезон, оставляя зимовать семена, которые прорастут в следующем сезоне, иные сотни лет наращивают биомассу, постепенно скидывая отслужившие свой срок части. Отмершие части растений быстро разрушают редуценты, в первую очередь - грибы.
Симпатичный коллаж - от Сони
Теперь мы подошли к вопросу, как именно они это делают. Как именно грибы питаются.
Вот животные. У каждого есть пищеварительная система. Рот, зубы чтобы измельчать пищу, или еще какие приспособления. Пищеварительные ферменты в желудке. А где у грибов рот?
У грибов всё происходит не внутри, а снаружи. Гифы грибов выделяют множество ферментов, способных расщеплять органические вещества вокруг них. Это называется внешнее пищеварение. Многочисленные ферменты, которые гифы грибов выделяют вокруг себя, разрезают длинные молекулы - белки, полисахариды, жиры на короткие фрагменты. И эти короткие фрагменты всасывают всей своей поверхностью. Одни грибы выделяют много разных ферментов, другие - только несколько. Одни грибы способны питаться очень многими видами пищи, другие - лишь немногими.
Есть ещё паразитические грибы. Они умеют внедрить в клетки живого хозяина особые выросты - гаустории - и питаться содержимым этих клеток. Паразитических грибов очень много и нет на свете таких организмов, для которого не нашлось бы гриба, потенциально готового им полакомиться.
Есть огромная группа так называемых микоризных грибов. Их гифы проникают в корни растений образуя прочный взаимовыгодный союз. Мицелий имеет огромную площадь поверхности, и способен увеличить площадь питания растения во много раз, помогая добывать воду и минеральные соли, в первую очередь - фосфор. При этом у растения гриб берет углеводы, аминокислоты и многие другие органические соединения.
Картинка отсюда:http://www.fungal-futures.com/all-you-want-to-know-about-mycelium/
Но где бы не добывал гриб себе еду, способ питания у него один - всей своей поверхностью поглотить раствор небольших органических молекул из окружающей среды и дальше встроить их в свой организм, увеличивая его, размножиться и распространиться дальше по белу свету. А вот размножаться грибы умеют отменно.