Вход

Грибы и их роль в природе и в развитии цивилизации

Реферат по биологии
Дата добавления: 30 августа 2011
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 97 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
Микология, или наука о грибах, - область биологии с большой историей и одно временно очень молодая наука. Это объясняется тем, что лишь в конце ХХ век а, в связи с коренным пересмотром существовавших взглядов на природу гри бов, микология, которая до этого рассматривалась лишь как раздел ботаник и, получила статус отдельной области биологии. В настоящее время она вкл ючает целый комплекс научных направлений: систематика грибов, микогеог рафия, физиология и биохимия грибов, палеомикология, экология грибов, по чвенная микология, гидромикология и т.д. Однако практически все они нахо дятся в стадии научного и организационного становления, и во многом имен но по этой причине проблемы микологии остаются малоизвестными даже для профессиональных биологов. Современные представления о природе г рибов Что же такое грибы в нашем современном понимании? Прежде всего, это одна и з древнейших групп эукариотических организмов1 , появившихся, вероятно , 900 млн лет назад, а примерно 300 млн лет назад уже существовали все основные г руппы современных грибов (Alexopoulos et al., 1996). В настоящее время описано около 70 тыс. в идов грибов (Dictionary ... 1996). Однако, по мнению Хуксворта (Hawksworth, 1991), это не более чем 5% от ч исла существующих грибов, оцениваемых им в 1,5 млн видов. Большинство микол огов определяют потенциальное биологическое разнообразие грибов в био сфере в 0,5-1,0 млн видов (Alexopoulos et al., 1996; Dictionary ... 1996). Высокое биологическое разнообразие с видетельствует, что грибы - это процветающая в эволюционном плане группа организмов. Вместе с тем на сегодняшний день нет единого мнения по вопросу, какие орг анизмы следует относить к грибам? Имеется лишь общее осознание того, что грибы в их традиционном понимании представляют собой филогенетически неоднородную группу. В современной микологии их определяют как эукарио тические, спорообразующие, бесхлорофильные организмы с абсорптивным п итанием, размножающиеся половым и бесполым способами, имеющие нитчатые, разветвленные талломы, из клеток с жесткими оболочками. Однако признаки , заложенные в приведенное определение, не дают четких критериев, позвол яющих уверенно отделить грибы от грибоподобных организмов. Поэтому сущ ествует и такое своеобразное определение грибов - это организмы, изучени ем которых занимаются микологи (Alexopoulos et al., 1996). Молекулярно-генетические исследования по изучению ДНК грибов и животн ых показали, что они максимально близки друг к другу - являются сестринск ими (Alexopoulos et al., 1996). Отсюда следует парадоксальный, на первый взгляд, вывод - гриб ы, наряду с животными, являются нашими ближайшими родственниками. Для гр ибов характерно и наличие признаков, сближающих их с растениями - жестки е клеточные оболочки, размножение и расселение спорами, прикрепленный о браз жизни. Поэтому существовавшие ранее представления о принадлежнос ти грибов к растительному царству - рассматривались как группа низших ра стений - были не совсем лишены оснований. В современной же биологической систематике грибы выделены в одно из царств высших эукариотических орг анизмов - царство Fungi. Роль грибов в природных процессах "О дна из главных особенностей жизни - круговорот органических веществ, осн ованный на постоянном взаимодействии противоположных процессов синте за и деструкции" (Камшилов, 1979, с. 33). В этой фразе в предельно концентрированн ом виде обозначено значение процессов биологического разложения орган ических веществ, в ходе которых происходит регенерация биогенных вещес тв. Все имеющиеся данные однозначно свидетельствуют, что в процессах био деструкции ведущая роль принадлежит грибам, в особенности базидиальны м - отдел Basidiomycota (Частухин, Николаевская, 1969). Экологическая уникальность грибов особенно видна в случае процессов б иологического разложения древесины, являющейся основным и специфическ им компонентом биомассы лесов, которые с полным основанием можно назват ь деревянными экосистемами (Мухин, 1993). В лесных экосистемах древесина явл яется основным хранилищем углерода и зольных элементов, накапливаемых лесными экосистемами, и это рассматривается как приспособление к автон омизации их биологического круговорота (Пономарева, 1976). Из всего многообразия организмов, существующих в современной биосфере, только грибы обладают необходимыми и самодостаточными ферментными сис темами, позволяющими им осуществлять полную биохимическую конверсию с оединений древесины (Мухин, 1993). Поэтому можно без какого-либо преувеличен ия сказать, что именно взаимосвязанная деятельность растений и деревор азрушающих грибов лежит в основе биологического круговорота лесных эк осистем, играющих исключительную роль в биосфере. Несмотря на уникальное значение дереворазрушающих грибов, их изучение ведется только в нескольких научных центрах России небольшими коллект ивами. В Екатеринбурге исследования проводятся кафедрой ботаники Урал ьского госуниверситета совместно с Институтом экологии растений и жив отных УрО РАН, а в последние годы и с микологами Австрии, Дании, Польши, Шве ции, Финляндии. Тематика этих работ достаточно обширная: структура биоло гического разнообразия грибов, происхождение и эволюция микобиоты Евр азии, функциональная экология грибов (Мухин, 1993, 1998; Mukhin et al., 1998; Mukhin, Knudsen, 1998; Kotiranta, Mukhin, 1998). Крайне важной экологической группой являются и грибы, вступающие в симб иоз либо с водорослями и фотосинтезирующими цианобактериями с образов анием лишайников, либо с сосудистыми растениями. В последнем случае межд у корневыми системами растений и грибами возникают прямые и устойчивые физиологические связи, и такая форма симбиозов получила название "микор изы". Некоторые гипотезы связывают выход растений на сушу именно с симби огенетическими процессами грибов и водорослей (Jeffrey, 1962; Atsatt, 1988, 1989). Даже если эти предположения и не изменят своего фактического подтверждения, то это ни в коем случае не поколеблет того факта, что наземные растения с момента с воего появления являются микотрофными (Каратыгин, 1993). К микотрофным отно сится подавляющая часть современных растений. Например, по оценкам И. А. С еливанова (1981) почти 80 % высших растений России симбиозируют с грибами. Более всего распространены эндомикоризы (гифы грибов проникают в клетк и корня), которые образуют 225 тыс. видов растений, а в качестве грибов-симбио нтов выступают чуть больше 100 видов грибов отдела Zygomycota. Другая форма микори з - эктомикоризы (гифы грибов располагаются поверхностно и проникают тол ько в межклетники корней) - зарегистрирована приблизительно для 5 тыс. вид ов растений умеренных и гипоарктических широт и 5 тыс. видов грибов, относ ящихся в основном к отделу Basidiomycota. Эндомикоризы обнаружены у самых первых н аземных растений, а эктомикоризы появились позже - одновременно с появле нием голосеменных (Каратыгин, 1993). Микоризные грибы получают от растений углеводы, а растения за счет мицел ия грибов увеличивают поглощающую поверхность корневых систем, что обл егчает им поддержание водно-минерального баланса. Считается, что благод аря микоризным грибам растения получают возможность использовать недо ступные им ресурсы минерального питания. В частности, микоризы - это один из основных каналов, по которым происходит включение фосфора из геологи ческого круговорота в биологический. Это свидетельствует, что наземные растения не являются полностью автономными в своем минеральном питани и. Другая функция микориз - защита корневых систем от фитопатогенных орган измов, а также регуляция процессов роста и развития растений (Селиванов , 1981). В самое последнее время экспериментально было показано (Marcel et al., 1998), что че м выше биологическое разнообразие микоризных грибов, тем выше видовое р азнообразие, продуктивность и стабильность фитоценозов и экосистем в ц елом. Многообразие и значимость функций микоризных симбиозов выводит вопрос ы их изучения в число наиболее актуальных. Поэтому кафедрой ботаники Ура льского госуниверситета совместно с Институтом экологии растений и жи вотных УрО РАН выполнен цикл работ по оценке устойчивости микориз хвойн ых к загрязнению окружающей среды тяжелыми металлами и сернистым ангид ридом. Полученные результаты позволили поставить под сомнение распрос траненное среди специалистов мнение о низкой устойчивости микоризных симбиозов к аэротехногенным загрязнениям (Веселкин, 1996, 1997, 1998; Вурдова, 1998). He подлежит сомнению и большое экологическое значение лишайниковых симб иозов. В высокогорных и высокоширотных экосистемах они являются одними из эдификаторных организмов и имеют большое значение для экономики эти х районов. Просто невозможно себе представить, например, устойчивое разв итие оленеводства - базовой отрасли экономики многих коренных народов С евера - без лишайниковых пастбищ. Однако современные тенденции во взаимо отношениях человека и природы ведут к тому, что лишайники стремительно и счезают из экосистем, подверженных антропогенным воздействиям. Поэтом у одной из актуальных проблем является изучение адаптивных возможност ей лишайников по отношению к данному классу экологических факторов. Исс ледования, проведенные на кафедре ботаники УрГУ, позволили выяснить, что лишайники, пластичные в морфологическом и анатомическом отношении, а та кже обладающие устойчивыми системами размножения, преадаптированы к у рбанизированным условиям (Пауков, 1995, 1997, 1998, 1998а, 1998б). Кроме того, одним из важных итогов исследований стала лихеноиндикационная карта, отражающая состо яние воздушного бассейна Екатеринбурга. Роль грибов в развитии цивилизации Возникновение первых цивилизаций связывают с пер еходом к земледелию и скотоводству. Это произошло около 10 тыс. лет назад (Ebeling, 1976) и коренным образом изменило взаимоотношения человека с природой. О днако становление ранних цивилизаций было связано и с возникновением х лебопечения, виноделия, где, как известно, используются дрожжевые грибы. Конечно, не может быть речи об осознанном одомашнивании дрожжевых грибо в в те давние времена. Собственно дрожжи были открыты только в 1680 году А. Ле венгуком, а связь между ними и брожением установлена еще позже - во второй половине XIX века Л. Пастером (Стейниер и др., 1979). Тем не менее раннее одомашнив ание грибов остается историческим фактом и, скорее всего, этот процесс п роисходил независимо в разных центрах цивилизации. В пользу этого свиде тельствует, на наш взгляд, тот факт, что в странах Юго-Восточной Азии культ ивируемые дрожжи относятся к зигомицетным, а в Европе - к аскомицетным гр ибам. О сознанное искусственное выращивание грибов появляется в Китае 1400 лет на зад, в Европе - с середины XVII века (Alexopoulos et al., 1996), в России производство грибов было организовано в 1848 году (Ячевский, 1933). В наши дни ежегодный мировой объем про изводства грибов составляет уже многие миллионы тонн (Дьяков, 1997). ХХ век существенно расширил возможност и человека по использованию грибов. Крупным событием, оказавшим заметно е влияние на развитие цивилизации, стало открытие А. Флеммингом пеницилл ина, получаемого из сумчатых грибов рода Penicillium - Р. chrysogenium, P. notatum. Открытие этого ант ибиотика не только позволило спасти миллионы жизней, но и стимулировало поиск новых антибиотиков, многие из которых уже включены в арсенал совре менной медицины. Другое крупное событие в медицине - трансплантация орга нов - также связано с грибами. Одной из проблем при операциях такого типа, является отторжение пересаженных органов, и для снятия данного эффекта, как известно, применяют иммунодепрессанты. Среди них одним из наиболее э ффективных является циклоспорин, который получают из гриба Tolypocladium inflatum (Dictionary ... 1996). Можно уверенно прогнозировать, что в будущем роль грибов в жизни человек а будет все более возрастать. Так, весьма заманчивые перспективы открыва ются в случае широкого использования в сельском хозяйстве методов иску сственной микоризации. Немногие знают, что, например, такие привычные дл я нас сельскохозяйственные культуры, как хлебные и кормовые злаки, бобов ые, картофель, подсолнечник, являются микотрофными. При наличии у них мик оризных грибов их продуктивность может увеличиваться в 10-15 раз (Селиванов , 1981). Видимо, не случайно за рубежом исследования по микоризам отнесены к п риоритетным, хорошо финансируемым проектам. В России работы в этом напра влении практически повсеместно свернуты, и лишь на кафедре ботаники УрГ У ведутся исследования в форме нефинансируемого инициативного проекта по изучению эндомикориз растений, в том числе и сельскохозяйственных. Разумеется, в жизни общества грибы не всегда играли положительную роль. В частности, фитопатогенные грибы, вызывая заболевания растений, подчас наносят настолько огромный ущерб, что это отражается на исторических су дьбах наций. Так, в 1845 году Phytophtora infestans практически полностью погубила картофел ьные плантации Ирландии. В результате около 1 млн ирландцев погибли от го лода и столько же эмигрировали в Америку, где образовали одну из наиболе е крупных и влиятельных национальных групп США. Большое значение на демо графические процессы европейских стран оказал Claviceps purpurea - спорынья пурпурна я. В средние века заболевание, вызываемое алкалоидами спорыньи при ее по падании в пищу (эрготизм) по масштабам не уступало эпидемиям холеры и чум ы (Дьяков, 1997). ХХ век стал временем подлинного научного открытия грибов, как в плане по нимания их биологических и филогенетических особенностей, так и в плане их экологического значения. Более ясными стали и многообразные связи ме жду грибами и обществом. Еще больше "сюрпризов" должен принести ХXI век, кот орый обещает стать временем расцвета микологии и широкого практическо го использования грибов. Список литературы В еселкин Д.В. Микоризные грибы как индикаторы техногенных нарушений экос истем // Проблемы общей и прикладной экологии: Материалы молодеж. конф. Ека теринбург, 1996. Веселкин Д.В. Реакция микоризных симбиозов ели и пихты на техногенное за грязнение // Проблемы лесной микологии и фитопатологии: Тез. докл. IV Междун ар. конф. М., 1997. Веселкин Д.В. Развитие пихты на ранних этапах онтогенеза в техногенно на рушенных местообитаниях и образование микориз // Современные проблемы п опуляционной, исторической и прикладной экологии: Материалы конф. Екате ринбург, 1998. Вурдова Е.А. Реакция симбиотрофных грибов на аэротехногенное загрязнен ие // Современные проблемы популяционной, исторической и прикладной экол огии: Материалы конф. Екатеринбург, 1998. Дьяков Ю.Т. Грибы и их значение в жизни природы и человека // Соров. образов. журн. 1997. № 3: Биология. Камшилов М.М. Эволюция биосферы. 2-е изд. М., 1979. Каратыгин И.В. Коэволюция грибов и растений // Тр. БИН РАН. СПб., 1993. Вып. 9. Мухин В.А. Биота ксилотрофных базидиомицетов Западно-Сибирской равнины. Екатеринбург, 1993. Мухин В.А. Экология процессов биологического разложения // Эколого-водох озяйственный вестник. Екатеринбург, 1998. Пауков А.Г. Сукцессии эпиксильных лихеносинузий в градиенте техногенно го загрязнения // Механизмы поддержания биологического разнообразия: Ма териалы конф. Екатеринбург, 1995. Пауков А.Г. Эпифитные лишайники г. Екатеринбурга // Проблемы изучения биор азнообразия на популяционном и экосистемном уровне: Материалы конф. Ека теринбург, 1997. Пауков А.Г. Лихеноиндикационное картирование г. Екатеринбурга // Актуаль ные проблемы биологии: Тез. докл. Сыктывкар, 1998. Пауков А.Г. Устойчивость лишайников к антропогенному стрессу // Проблемы ботаники на рубеже XX-XXI веков: Тез. докл. СПб., 1998. Т.2. Пауков А.Г. Соредиеобразование у лишайников в условиях антропогенного с тресса // Современные проблемы популяционной, исторической и прикладной экологии: Материалы конф. Екатеринбург, 1998. Пономарева В. Жизнь леса // Наука и жизнь. 1976. N 7. Селиванов И.А. Микосимбиотрофизм как форма консортивных связей в растит ельном покрове Советского Союза. М., 1981. Стейниер Р. , Эдельберг Э., Ингрем Дж. Мир микробов. М., 1979. Т. 1. Частухин В.Я., Николаевская М.А. Биологический распад и ресинтез органиче ских веществ в природе. Л., 1969. Ячевский А.А. Основы микологии / Под ред. Н.А. Наумова. М .; Л ., 1933. Alexopoulos C.J., Mims C.W., Blackwell M. Introductory Mycology. New York; Toronto, 1996. Atsatt P.R. Are vascular plants "inside out" lichens? // Ecology. 1988. Vol. 69, Nr 1. Atsatt P.R. The origin of land plants: Inclusion of fingi in the algal paradigm // Amer. J. Bot. 1989. Vol. 76, Nr 6. Suppl. P. 1. Dictionary of the Fungi / Ed. D.L. Hawksworth, P.M. Kirk, B.C. Sutton and D.N. Pegler. Cambridge, 1996. Ebeling F. Research on boreal forest ecosystems - a necessity for wise and sustained use // Man and boreal forest: Ecol. Bull. 1976. Hawksworth D.L. The fungal dimension of biodiversity: Magnitude, significance and conservation // Mycol. Res. 1991. Vol. 95, Nr 6. Jeffrey С . The origin and differentiation of the archegoniate land plants // Bot. Notiser. 1962. Vol. 115, Nr 4. Kotiranta H., Mukhin V. A. Polyporaceae and Corticiaceae of an isolated forest of Abies nephrolepis in Kamchatka, Russian Far East // Karstenia. 1998. Vol. 38. Marcel G.A., van der Heijden, Klironomos J.N., Ursic M., Moutoglis P., Streitwolf-Engel R., Boiler T., Wiemken A. & Sanders I.R. Mycorrhizal fungal diversity determines plant biodiversity, ecosystem variability and productivity // Nature. 1998. 5 Nov. Mukhin V.A., Knudsen H., Kotiranta H. The biological diversity of the xylotrophic basidiomycete biota in the Eurasian Subarctic // Пр облемы ботаники на рубеже ХХ - ХХ I веков : Тез . докл . II (Х) съезда Р усского ботанического общества, 26-29 мая 1998 г. СПб., 1998. Т. 2.
© Рефератбанк, 2002 - 2017