Являясь не самыми заметными организмами (обычно видны только плодовые тела грибов, поскольку мицелий спрятан в субстрате), грибы, однако, играют важную роль в жизни природных сообществ. Их основное значение состоит в участии в круговороте веществ. Грибы-сапрофиты перерабатывают различные органические остатки, повышая плодородие почв. Наличие специальных ферментов (например, целлюлазы) позволяет им расщеплять компоненты клеточных стенок растительных клеток. Подстилочные сапрофиты успешно разлагают лесную подстилку, которая образуется из опавших листьев, сучьев и т.д. Велика роль грибов в качестве симбионтов высших растений (микориза).
Некоторые виды муравьев (листорезы) специально культивируют грибы в особых отсеках своего муравейника. Для этого они предварительно срезают кусочки листьев с деревьев, которые нередко после слаженной работы муравьев остаются совершенно голыми и переносят их в муравейник, после чего измельчают и дожидаются развития грибов, которые они употребляют в пищу. Даже в процессе переселения такие муравьи не расстаются со своими кормильцами - они обязательно переносят с собой кусочки субстрата с мицелием, а после того как построят новый муравейник, опять приступают к разведению грибов.
Отрицательное значение грибов состоит в том, что многие из них являются паразитами и вызывают тяжелые заболевания растений, животных и других организмов. Ряд грибов продуцируют вещества, подавляющие рост высших растений. Интересно, что среди грибов встречается даже сверхпаразитизм, когда на одном паразите развивается другой, его собственный паразит (например, представитель спорыньевых кордицепс спорыньевый обитает на склероциях другой спорыньи, в свою очередь паразитирующей на злаке).
Очень большое значение имеют грибы в хозяйственной деятельности человека. Многие шляпочные грибы съедобны, поэтому широко употребляются в пищу (см. рис. 360, 361, 368). Это особенно удобно, поскольку для развития грибов не нужны предварительные затраты, как, например, при выращивании злаков или других сельскохозяйственных культур, поскольку грибы сами растут на подходящих для них субстратах. Однако в последнее время для удовлетворения возросшего спроса на грибы создаются специальные хозяйства по их промышленному выращиванию. К сожалению, для этого пока пригодны лишь немногие виды (например, шампиньон и вешенка), но, может быть, в недалеком будущем количество культивируемых человеком грибов увеличится.
Различные микроскопические виды широко используются для получения биологически активных веществ. Именно у грибов были открыты и выделены антибиотики. Еще в 70-х годах XIX в. отечественные ученые В. А. Манассеин и А. Г. Полотебнов использовали плесени пенициллов для лечения сифилиса и кожных заболеваний. Открытие в 1928 г. английским ученым А. Флемингом пенициллина позволило спасти миллионы людей от различных бактериальных инфекций. За это ученый был удостоен Нобелевской премии. Активные штаммы пеницил- ла открыты отечественным исследователем профессором З.В. Ермольевой и ее сотрудниками (1942). Сейчас известно, что по меньшей мере 12 видов пенициллов способны выделять пенициллин, а также другие антибиотики (например, гризеофульвин, эффективное средство против стригущего лишая и других грибковых заболеваний). Различные антибиотики выделяют аспергиллы (например, фумагиллин, применяемый при амебиазе - дизентерии), триходермы, гладиокладиум и др.
Алкалоиды, полученные из склероциев спорыньи, широко применяют для лечения сердечно-сосудистых и нервных заболеваний.
В бродильном производстве и хлебопечении невозможно обойтись без участия дрожжевых грибов. Использование этого микроскопического гриба является первым биотехнологическим опытом человека - установлено, что еще за шесть тысяч лет до н. э. на территории современного Ирана люди варили пиво (а может быть, намного раньше?!). Попытки заменить дрожжи на химические реагенты, выделяющие в процессе реакции газообразный углекислый газ при хлебопечении, применялись (например, в Германии в первой половине XX в.), однако все они закончились неуспешно.
Грибы являются активными продуцентами различных ферментов, что объясняется особенностями их питания. Напоминаем, что у грибов пищеварение внешнее, для чего в пищевой субстрат выделяются ферменты, а затем через поверхность тела всасываются расщепленные вещества. Это свойство грибов - выделять во внешнюю среду ферменты - делает возможным промышленное получение нужных ферментов. При этом определенные штаммы сначала выдерживают в питательной среде, после чего выделяют из этой среды чистый фермент. Полученные таким образом ферменты широко используют в различных отраслях пищевой промышленности. Например, протеазы применяют для обработки белков, амилазу - для гидролиза крахмала, пектиназы - для осветления соков, целлюлазы - для улучшения качества грубых кормов с высоким содержанием целлюлозы и т.д.
С помощью аспергилла (Aspergillus niger) получают промышленные объемы лимонной кислоты. Плесневые грибы используют для приготовления некоторых ценных сортов сыра (например, рокфор, камамбер, итальянская горгонцола и др.).
Использование в биотехнологическом производстве грибов позволяет получить вещества, необходимые для сельского хозяйства. Например, дрожжевые грибы содержат большое количество белка, из них получают кормовой белок. Другие грибы продуцируют фитогормоны, например, гиббереллин даже получил свое название от сумчатой стадии гиббереллы фуджикуроя (гриб из рода фузариум). Эти производства очень выгодны, поскольку в качестве пищевого субстрата используют отходы производства, в том числе и углеводороды нефти. Вместе с сапрофитными бактериями грибы используются для очистки сточных вод.
Однако далеко не все грибы полезны для человека. Ряд грибов содержат высокотоксичные вещества, причем многие из них не разрушаются при кипячении (рис. 373). Употребление таких грибов в пищу чрезвычайно опасно и нередко приводит к смерти. Некоторые из них живут на человеке как паразиты, вызывая ряд заболеваний кожи (например, трихофитию - стригущий лишай, паршу, дерматиты), дыхательной и других систем. Несомненно вредят хозяйственным интересам человека возбудители заболеваний сельскохозяйственных растений (фитофтора, спорынья, головневые, ржавчинные и многие другие). Например, в 1845 г. в Ирландии широкое распространение фитофторы привело к полной гибели урожая картофеля, что повлекло за собой голод и последующую панику. В результате к 1851 г. численность населения страны уменьшилась на 2 млн. человек - одни умерли от голода, другие сочли за благо уехать. Милдью, или ложная мучнистая роса, была завезена в Европу из Америки и быстро уничтожила почти все виноградники Франции.
Рис. 373. Ядовитые грибы:
1 - ложные опята; 2 - бледная поганка; 3 — красный мухомор; 4 - пантерный мухомор (по А. И. Купцову)
Иногда паразиты растений одновременно оказываются опасными и для человека. Например, сумчатый гриб спорынья поражает во время цветения хлебные злаки (рис. 374). В образущихся при этом рожках (склероциях) содержится много (0,0001 - 0,75% ) сильнодействующих алкалоидов(производные лизергиновой и изолизергиновой кислот, а также клавинные алкалоиды - агроклавин, элимоклавин и др.), которые воздействуют на нервную систему, вызывают сокращение гладких миоцитов. Употребление в пищу продуктов, приготовленных из пораженного зерна, вызывает развитие клавицепсотоксикоза, или эрготизма, который протекает в гангренозной или конвульсивной форме (в народе называется «злыми корчами»). Гангренозная форма известна очень давно и ранее называлась «антонов огонь», по имени ордена Святого Антония, который занимался помощью заболевшим людям. Эрготизм проявляется в судорогах, галлюцинациях и может привести к смерти. От этого заболевания в средние века умирало немало людей (только в Лиможе в 994 г. умерло 40 000 человек).
Рис. 374. Спорыньевые грибы:
А - спорынья пурпурная (Claviceps purpurea) (слева - колос со скпероциями, справа - проросший склероций);
Б - кордицепс военный (Cordyceps militaris) на гусенице (по «Жизнь растений», т. 2)
Паразитические грибы вызывают заболевания домашних животных, например аспергиллез птиц, развивающийся в легких, стахиботриотоксикоз (по названию гриба-возбудителя) лошадей, заболевания рыб и др.
Вредят не только паразиты, деятельность многих сапрофитных грибов тоже может быть опасной, но, в отличие от паразитов, они портят продукты питания и разрушают предметы окружения человека, используя их в качестве субстрата. Таким образом портятся меховые и кожаные изделия, ткани на основе природных волокон (шелковые, шерстяные, льняные, хлопчатобумажные). Чешский миколог В. Рипчек установил, что ксилофиты (грибы, разлагающие древесину) обычно уничтожают 10 - 30% заготовляемой древесины! Поселяясь на деревянных постройках, такие грибы постепенно разрушают их. Многие грибы разрушают бумагу. При отсутствии должного контроля они могут нанести невосполнимый вред ценным книгам - за три месяца грибы разрушают до 60% волокон бумаги. По данным Л. А. Беляковой насчитывается не менее 200 видов грибов - разрушителей бумаги. Вредоносная деятельность грибов хорошо известна работникам музеев - там грибы поселяются на картинах, иконах и других предметах искусства и культа, разрушая при этом лакокрасочный слой, холсты, древесину и другие части, содержащие органические вещества. Борьба с вредоносными грибами, мероприятия по предотвращению их деятельности и восстановлению уже испорченных предметов требуют весьма крупных затрат.
Вопросы для самоконтроля и повторения
1. Какие организмы относятся к царству грибов?
2. Каково строение грибов?
3. Как осуществляется питание грибов?
4. Как размножаются грибы?
5. Какие экологические формы грибов вы знаете?
6. Какие грибы относятся к низшим?
7. Какие грибы относятся к высшим?
8. Охарактеризуйте сумчатые грибы.
9. Как образуются плодовые тела базидиальных грибов?
10. Каково значение грибов в природе и в жизни человека?