Текст книги "Грибы в лесу, саду и дома"

Аспергиллы

Этим общим названием объединены несколько видов микроскопических грибов. Впервые они были открыты и описаны в 1729 году итальянским учёным П. Микели.

Естественная среда обитания аспергиллов – верхние слои почвы. Но значительно чаще их можно встретить на продуктах растительного происхождения, где грибные колонии образуют налеты разного цвета, преимущественно – голубовато-зелёные. Аспергиллы появляются на хлебе, хранящемся в условиях повышенной влажности, на поверхности варенья, на влажных обоях и т. п.

Если рассматривать саму поверхность аспергиллов в микроскоп, то легко обнаружить характерные выступы, напоминающие собой наконечник лейки с застывшими струйками воды. Поэтому аспергилл принято называть еще леечным грибом.

Аспергиллы начали привлекать к себе внимание с середины XIX века, благодаря своему активному участию в процессах разрушения самых разнообразных материалов. Неприхотливость и богатый ферментный аппарат сделали эти грибы излюбленными объектами исследований. Между 1821 и 1928 годами было опубликовано более 2000 работ по аспергиллам, посвященным, главным образом, биохимии, физиологии и генетике этих грибов. В настоящее время продолжается их активное изучение. Аспергиллы очень удобные модели в исследованиях генетических закономерностей, путей обмена веществ, различных физиологических процессов, что позволило русскому ученому Л. Н. Курсанову образно назвать их «биохимической лягушкой». Особенно широкое практическое значение имеет вид аспергиллов, образующий колонии коричневого, шоколадного или черного цвета (черная плесень). Часто они развиваются на зерне (во время его хранения), на плодах, овощах, хлопчатобумажных изделиях, коже и материалах, богатых содержанием белков. Этот вид обладает разнообразной биохимической активностью, вырабатывая целый комплекс ферментов. Среди них – крахмалоразрушающие (амилазы), разлагающие белки (протеиназы), пектиназы (действующие на склеивающее вещество растительных тканей – пектин), жироразрушающие ферменты, ферменты, разлагающие хитин (оболочку насекомых). Пектолитическими ферментами аспергиллов производят осветление фруктовых соков и вин. Такое известное вещество, как лимонная кислота, является ни чем иным, как отходом жизнедеятельности гриба, культивируемого, в частности, в специальных чанах – ферментерах, на жидкой среде, состоящей из свекловичного отвара. Жидкая культура аспергиллов осуществляет синтез витаминов: биотина, тиамина и рибофлавина. Грибница выделяет их в питательную жидкость, которую затем отгоняют специальным образом, получая витаминизированный твердый осадок.

Аспергиллы чрезвычайно чувствительны к колебаниям содержания в среде минеральных источников питания, вследствие чего возможно их применение для определения дефицита некоторых веществ в почве (калия, фосфора, магния, меди и др.), что позволяет отказаться от менее точных и медленных химических анализов.

Штаммы данных грибов, выделенные из заплесневелых кормов, токсичны для животных и человека и способны вызывать такие заболевания, как бронхопневмонию, легочный аспергиллез, отомикоз и др.

Еще один вид аспергиллов, образующий колонии желто-зеленого цвета, также имеет практическое значение.

Грибы этого вида поражают растительные остатки почвы, различные пищевые продукты, растительные масла, зерно, воск, парафин. Возможность приспособления к такому разнообразному количеству субстратов осуществляется за счет природной всеядности. В связи с этим грибы используются на Востоке для пищевых и хозяйственных целей в течение уже не одного столетия. Например, спиртовая промышленность Японии целиком ориентирована на помощь грибных тружеников. Для приготовления традиционной водки сакэ применяется рис, зерна которого гидролизованы (разложены) ферментами аспергиллов.

Отваренные и стерилизованные отруби риса помещаются во влажную камеру, насыщенную спорами гриба. Через 40—48 часов отруби сплошь покрываются белой грибницей. Ферментом амилазой она расправляется с крахмалом, составляющим основную массу рисовых зерен. При этом крахмал разрушается до простых сахаров.

На данном этапе грибной контакт прекращают и уже видоизмененное им сырье отправляют на окончательную «сборку» напитка. Из освоенного грибницей риса также получают и сам инструмент ее деятельности – фермент амилазу. Для этого массу отрубей вымачивают в воде в течение определенного времени, в результате чего получается водный экстракт фермента. Затем экстракт выпаривают в вакууме при температуре 30—40 °С до концентрированного осадка – порошка амилазы. В дальнейшем фермент употребляется в лечебных целях, например, в качестве средства, известного под названием така-диастазы. Така-диастаза рекомендуется в пищевой рацион тем людям, которые в силу болезни поджелудочной железы испытывают дефицит в собственном ферменте.

Комплекс амилаз и протеиназ, выделенный из аспергиллов, используют во Вьетнаме для приготовления соево-рисового «тыонг», считающегося продуктом повседневного спроса населения.

У нас в стране при помощи грибных ферментов аспергиллов освоены такие технологии, как очистка кожи от волосяного покрова, удаление серебра из старых пленок и пластинок, производство спирта и различных видов сыров. На последнем специализируется фермент реннетаза, который расщепляет казеин. Всего 0,02 кубических сантиметра раствора фермента в состоянии свертывать 5 кубических сантиметров молока! В этом отношении грибной фермент не уступает сычугу телячьему, выделенному из животных тканей.

Пенициллы

Как и аспергиллы, эти грибы наиболее часто обнаруживаются в виде плесневых налетов на субстратах растительного происхождения.

Лечебные свойства плесеней, образуемых колониями пенициллов, были отмечены еще в 1873 году русскими учеными В. А. Манасеиным и А. Г. Полотебновым. Тогда их использовали в лечении кожных заболеваний и сифилиса. Ну, а официальным отсчетом лечебная история пенициллов ведется с 1928 года. В том году, в Англии, профессор А. Флеминг ставил опыты в своей лаборатории над грозной бактерией стафилококком. Поддерживая жизнедеятельность бактерии в искусственной культуре, он вскоре обратил внимание на характерную особенность. Колония бактерии, развивающаяся в питательной среде, в специальной чашке, притормаживала свой рост в участках, зараженных попавшей из воздуха сине-зеленой плесенью. Флеминг выделил плесень в чистую культуру (пересеял на новую питательную среду). При более близком знакомстве оказалось, что гриб выделяет антибактериальное вещество, способное умерщвлять клетки бактерий. Профессор назвал его пенициллином.

После работ Флеминга эстафету подхватили его коллеги во многих странах мира. В течение нескольких десятков лет научные мужи вели поиски простых методов получения, очистки пенициллина и проводили клинические испытания этого препарата. В результате был выделен наиболее удачный штамм (сорт) пеницилла. Ему дали кодовое название Q-176 и, поскольку он был рожден в результате скрещивания нескольких видов грибов, именовали его не иначе как мутантом. В процессе такой мутации Q-176 приобрел способность к высокому производству антибиотиков и, самое главное, к хорошему развитию в искусственных условиях.

В настоящее время работа по созданию новых, более продуктивных штаммов продолжается. Теперь для этой цели прибегают к помощи различных стимулирующих факторов: облучению рентгеновскими и ультрафиолетовыми лучами, действию различных химических реактивов, вызывающих мутацию и т. д.

Лечебные свойства пенициллина особенно разнообразны. Он помогает при лечении эндокардитов, перитонита, остеомиелита, активно борется с гонококками, анаэробными бактериями, вызывающими газовую гангрену, с возбудителями менингита, дает надежду на выздоровление безнадежным больным, когда другие лечебные средства бессильны.

Применение пенициллов освоено также в пищевой промышленности, в частности, в производстве группы сыров, характеризующейся наличием так называемой «мраморности». Это сыр «Рокфор» во Франции, сыр «Горгонцолла» в Италии, сыр «Стилтон» в Англии. Всем этим сырам свойственны довольно рыхлая структура, специфический вид (прожилки и пятна голубовато-зеленого цвета) и особый, запоминающийся аромат. Культура грибов используется на заключительной стадии процесса изготовления сыров. Творожную массу помещают для созревания в специальную камеру-теплицу с температурой 13—14 °С и влажностью 50—60%, воздух которой насыщен спорами грибов. В течение недели поверхность сыра покрывается пушистым белым налетом плесени толщиной 1—2 мм. Через несколько дней налет становится голубовато или серо-зеленым. Масса сыра под воздействием ферментов грибов приобретает сочность, специфический вкус и запах.

Способность некоторых пенициллов расти в рыхлоспрессованном твороге объясняется тем, что они хорошо переносят низкое содержание кислорода в среде (в смеси газов, образующихся в пустотах сыра, его содержится менее 5%). Кроме того, они устойчивы к высокой концентрации соли, что только стимулирует их образовывать ряд ферментов, разлагающих жировые и белковые компоненты молока.

Спорынья пурпурная

Этот вид микроскопических грибов живет в поле на колосьях ржи или пшеницы. В соцветиях пораженных спорыньей растений бывают хорошо заметны склероции в виде рожков черно-фиолетового цвета. Сердцевина склероциев состоит из пучка живых гиф, а оболочка – из толстостенных отмерших клеток. Содержимое склероциев богато сахаром (3—4%), жироподобными веществами – липидами, органическими кислотами, смолами, пигментами и алкалоидами. При уборке урожая часть склероциев попадает в почву, зимуя в ней.

В наше время, благодаря повышению культуры земледелия, спорынья причиняет небольшой вред посевам. Однако полное исчезновение ей не грозит, ведь спорынья продуцирует очень ценные вещества для человека – алкалоиды. В больших количествах алкалоиды ядовиты. Попадая внутрь организма, они способны причинить значительный вред нервной системе. В дореволюционной России отравление хлебом, приготовленным из заражённого спорыньей зерна, носило частый и массовый характер. Такие случаи описывались во врачебной практике как отравление «пьяным» хлебом – ввиду характерного поведения отравившихся.

В ничтожно малых дозах алкалоиды утрачивают свою токсичность, становясь лекарством.

В 1943 году из алкалоидов химическим путем был получен известный препарат ЛСД. Он нашел применение в качестве антагониста адреналина, так называемого гормона страха. В современной медицине алкалоиды спорыньи используют в лечении сердечно-сосудистых и нервных заболеваний.

Интересно отметить, что вещества сходной с алкалоидами природы, входили в состав ритуального средства древних ацтеков и индейцев Мексики, открывавшего сознанию волшебный мир галлюцинаций.

Наиболее экономически выгодным способом получения алкалоидов считается культура спорыньи на ржи. Разработана и внедрена в практику методика искусственного разведения гриба на этом растении. Для заражения посевов ржи применяют их обстрел спорами спорыньи из пневматических распыляющих пистолетов. Сбор склероциев осуществляется специальными машинами. Обычно их урожай составляет 50—150 кг с 1 га поля.

Рожки спорыньи мелют в порошок, который обрабатывается для удаления жира спиртом или эфиром. Раствор фильтруют, из него отгоняют спирт, добавляют холодной воды, в результате чего алкалоиды выпадают в осадок. Далее жидкость упаривают и извлекают тем самым уже готовые алкалоиды. Свежевыделенные алкалоиды имеют достаточно резкий запах пригорелого мяса.

В природе существуют виды грибов, избирающие средой своей жизнедеятельности тела различных насекомых. Система специальных ухищрений позволяет этим грибам оседлывать ползающую, летающую и прыгающую братию. Искусно заводя контакт с жертвами, грибы иной раз оставляют на обозрение целые кладбища из их останков. Такие способности не могли обойти вниманием ученые, занимающиеся вопросами биологической (естественной) защиты сельскохозяйственных культур от паразитов. Из ряда врагов насекомых были выделены несколько групп грибов, поражающих особенно эффективно вредителей-насекомых и их кровососущих сотоварищей.

Приручение их особого труда не составило, а результаты превзошли все ожидания. Итак, остановимся теперь на каждом отдельном виде этих грибов более подробно.

Энтомофторовые грибы

Эти грибы развиваются в природе на довольно широком круге насекомых: капустной белянке, капустной моли, различных тлях, щелкунах, трипсах, яблоневой медянице, пауках, клещах. Есть среди них и особи специального назначения, действующие исключительно только против клопов, сверчков и саранчи.

Все энтомофторовые грибы образуют внутри тела насекомого довольно слаборазвитую одноклеточную грибницу. Со временем грибница распадается на отдельные элементы различной формы и размеров. Током гемолимфы эти элементы разносятся по телу насекомого и, оседая в ряде потаенных мест, начинают свое разрушительное действие. Внутреннее содержимое организма насекомого постепенно исчезает, будучи целиком переваренным грибными клетками. Тело насекомого приобретает вид набитого грибной тканью мешка. Сохраняется неизменным только покров этого мешка из хитина. Считается, что смерть насекомого наступает от нарушения циркуляции гемолимфы и от выделяемых грибом продуктов жизнедеятельности – токсинов и ферментов. Продолжительность периода от прорастания спор до гибели у крупных насекомых (саранчи) занимает от 5 до 8 дней, у мелких (комары, мошки, тли) не превышает 2—3 дней.

Особенности развития энтомофторовых грибов вызывают большой интерес. Только им присущ такой характерный признак в распространении спор, как отстрел, причем на такое расстояние, которое порой может превысить их собственные размеры в тысячи раз. Толчок, отбрасывающий спору, образуется в результате высокого давления плазмы внутри специального спороносного образования.

Массовое заражение некоторых насекомых, например саранчи, происходит в определенные часы, обычно между 15 и 17 часами пополудни. Ночью гриб приводит в порядок спороносные «батареи», доводит их до полной готовности, а обстрел спорами начинает рано утром, когда особи саранчи скапливаются кучами. Кроме того, что спора должна попасть на тело насекомого, ей нужно как-то закрепиться на нем – прилипнуть. И здесь помогает утреннее изобилие влажности – за счёт выступающей на листьях растений, траве, росы. От множества спор, отброшенных грибом, образуется мучнистого вида, плотное облачко. Не ожидающая какого-либо подвоха саранча спокойно наблюдает как оно плавно кружит над ней, накрывая затем целиком. Уже через сутки насекомые будут жестоко наказаны за беспечность. Грибы начнут свое развитие с разжижения внутренних органов их тел. При этом можно наблюдать, как у насекомого растягивается по сегментам брюшко. Затем оно разрывается и изнутри начинает вытекать жидкость с элементами грибницы. В дальнейшем эти элементы прорастают, образуя на поверхности сплошной налет грибницы в виде бархатистой щетки. На брюшной поверхности погибших насекомых вырастают корнеподобные присоски, которыми они прикрепляются к какой-нибудь поверхности. В таком виде мумифицированные насекомые могут храниться до следующей весны, служа своего рода миной замедленного действия для своих живых сородичей. Отстреливаемые от них споры продолжают сеять смерть вокруг.

Добраться споре до искомого субстрата (тела), компенсируя возможные недолеты и перелеты, несложно. Так, оказываясь в пустом месте, она продолжает серию прыжков до тех пор, пока движение не увенчается успехом.

У ряда насекомых инфекционный процесс протекает иначе, чем у саранчи, и не носит характера общего поражения и превращения их в заминированные спорами ловушки. Например, зеленому яблоневому клопу внедрившимся грибом позволяется довольно долго и активно двигаться. Попутно гриб щедро осыпает новые и новые участки массами спор, заставляя тем самым своего хозяина исполнять роль ходячего очага болезни.

В распространении энтомофтороза большое значение имеет поведение насекомых. Например, пораженные особи саранчи взбираются на верхушки растений или кустарников, находя свой конец в характерной позе, зацепившись передними и средними лапками за стебель, всегда вверх головой. Такая позиция способствует максимальному рассиванию спор на находящихся в нижних ярусах растений и ползающих на почве насекомых. Кроме того, высоко расположенные споры легче разносятся во все стороны воздушными потоками.

В природе первоначальное заражение энтомофторозом происходит от спор, сохраняющихся в почве или на растительных остатках. Раз начавшись, болезнь развивается чрезвычайно быстро с последующим образованием спороносных выростов, отстреливанием из них спор и развитием грибов на новых особях. Нарастание болезни идет в геометрической прогрессии. Миграция (перелеты) зараженных крылатых насекомых с последующим отстрелом спор на популяции здоровых особей является наиболее эффективным путем рассеивания заболевания.

В быту энтомофторовые грибы часто оставляют следы своей деятельности на комнатных мухах, которых они избирают в качестве подходящих объектов для питания. Пораженные мухи остаются прикрепленными к оконным стеклам, стенам. Брюшки мух, сильно увеличенные в размерах, имеют между сегментами бархатистый налет из выступивших наружу спороносных образований грибов. Вокруг тел мух образуется ореол из отбрасывающихся спор.

Долгое время энтомофторовые грибы считались строгими паразитами, не способными расти вне тела хозяина. Однако исследователям удалось выделить из погибших насекомых несколько видов грибов этого семейства и вырастить их в условиях чистой культуры. При этом использовались питательные среды, богатые белками животного происхождения (мяса, рыбы, куриных яиц).

В условиях культуры большое значение имеет сохранение жизнеспособности энтомофторовых грибов. Поэтому для их размножения используют также и живых насекомых. Для этой цели идеально подходят гусеницы златоглазки, выращенные в специальных инсектариях. Получая в искусственных условиях массу спор грибов, становится возможным применение их против популяций вредных насекомых. При внесении спор под сельскохозяйственные культуры используют также одновременно полив растений, что увеличивает процент заражения личинок и взрослых насекомых вдвое.

Очень впечатляющими оказались попытки борьбы при помощи энтомофторовых грибов с кровососущими насекомыми-паразитами. Обычно заражению подвергали прибрежную растительность водоемов, отстреливая при этом массы спор из специальных приспособлений. Делалось это осенью, поскольку в этот период у паразитов происходит усиленная яйцекладка, от качества которой зависит численность насекомых в следующем году. Уничтожая самок; грибы сокращали запасы зимующих яиц, чем прямо влияли на снижение поголовья рождаемых паразитов. Наибольшее число таких зараженных грибами насекомых, как комаров, встречалось под покровом растительности у водоема (75—95%). Погибшие комары часто плавали на поверхности водоема или лежали на влажной зоне прибрежной земли. В воде споры грибов прорастали в грибницу, образующую студенистую пленку по всей прибрежной полосе водоема в период массовой гибели комаров. В сухих местах тела погибших комаров разрушались, а вокруг их останков четко был виден споровый налет.

Использование данных о грибных эпидемиях насекомых учитывается при прогнозировании массового размножения вредителей – насекомых. Правильно поставленный прогноз на снижение численности вредителей от влияния энтомофтороза позволяет снять запланированную химическую обработку, дать этим большую экономию средств и ограничить вред, причиняемый живой природе химическими препаратами.

Грибы рода Боверия

Эти грибы отличаются от энтомофторовых собратьев тем, что паразитируют на значительно большем числе насекомых, причем, как на представителях их полезных видов (тутовом шелкопряде), так и на вредных (колорадском жуке, картофельной коровке, луговом и кукурузном мотыльке). В целом ими поражается около 60 видов насекомых. Примечательно, что клещи, например, невосприимчивы к вниманию грибов (обладают иммунитетом) и в случае присутствия грибницы на своих тканях способствуют их переносу и распространению. Один из видов боверии, специализирующийся, в основном, на добывании пропитания из жуков, попутно выделяет токсины, убивающие комаров. Сила этих веществ такова, что при попадании их в водоемы вблизи мест сосредоточения насекомых, те сражаются моментально наповал.

При попадании споры боверии внутрь тела хозяина, через 32—48 часов она прорастает в виде отдельных клеточных фрагментов грибницы. Они свободно плавают в лимфе и размножаются с большой скоростью делением и почкованием. Смерть насекомого наступает внезапно в результате блокирования циркуляции лимфы. В дальнейшем начинается разрушение частей тела хозяина.

Способность грибов к освоению кроме насекомых и растительных субстратов в большой степени облегчает их разведение в искусственных условиях на средах, содержащих пивное сусло, ломтики овощей и т. п. После периода развития, включающего массовое накопление спор, приготавливают препараты для борьбы с насекомыми. Причем это может быть как взвесь чистых спор, так и их суспензия, а также отдельные части вегетативной грибницы с явно выраженными спороносными образованиями. Наибольшую известность из этих средств получил разработанный в 60-х годах Украинским институтом защиты растений препарат «Боверин». Он представляет собой густую суспензию спор. Содержание спор колеблется в пределах до 25 млрд. единиц на 1 г вещества. Также существует и аэрозольное исполнение препарата 5-процентной концентрации. «Боверин» успешно применяется в борьбе, например, с яблоневой плодожоркой, колорадским жуком, свекловичным долгоносиком. При опыливании аэрозолем гусениц плодожорки наблюдается массовая их гибель, что приводит к снижению червивости плодов на 60%. При опрыскивании суспензией червивость плодов снижается на 45—50%. Поражение колорадских жуков и долгоносика на стадии гусениц и куколок составляет также довольно большой процент – 70—75%. У взрослых особей вредителей, обработанных» Боверином», количество отложенных яиц уменьшается обычно на 50% по сравнению с контролем (незараженными экземплярами).