Биологические особенности грибов

Изобретение электронного микроскопа и новых методов исследования в виде биохимического анализа позволило ученым XX столетия сделать ряд важнейших открытий в области микологии, или науки о грибах. Во-первых, в составе клеточной стенки грибов было обнаружено природное соединение хитин, который ранее обнаруживался только у животных, в первую очередь у членистоногих и насекомых. У растений хитина в их составе никогда не встречалось. Во-вторых, было установлено, что грибы, как и представители животного мира, не могут получать органические вещества из неорганики, и в этом их коренное отличие от растений. Наконец, в-третьих, обменные процессы грибов также имеют сходство с процессами обмена у животных, так как результатом этого обмена становится образование мочевины, что также не свойственно представителям растительного царства. После ряда важнейших открытий грибы были выделены в особое сообщество живых организмов, имеющее признаки как растений, так и животных. Эту классификацию признает сегодня большинство ученых. В свою очередь, учеными-археологами были установлены удивительные исторические факты: грибы появились на Земле около 1 млрд лет назад, активно продолжали развиваться в палеозойскую эру свыше 250 млн лет назад. К тому времени грибы максимально адаптировались к жизни в растительном царстве, образовав симбиоз грибницы с корнями растений. Наконец в кайнозойскую эру грибы достигли своего расцвета, образовав многочисленные группы, классы и виды. На сегодняшний день открыто около 100000 видов грибов, имеющих кардинальные различия не только по формам, размерам и цветам, но и по среде обитания и образу жизни.

Так как грибы лишены хлорофилла, в результате чего не способны добывать необходимые для роста и размножения органические вещества из почвы или другой природной неорганики, они приспособились получать требуемые питательные вещества от других организмов. В зависимости от выбранного способа питания грибы подразделяют на 3 основные группы: паразитов, сапрофитов и симбионтов. Первая группа грибов для питания выбирает себе какой-либо организм в качестве донора, полностью обеспечивающего их питательными веществами. В качестве хозяина-донора грибы выбирают деревья, другие грибы, значительно реже – животных. По мере разрастания грибы-паразиты со временем наносят существенный урон донорскому организму и нередко приводят к его гибели. Из известных видов грибов к паразитам относятся опенок осенний, который нередко поселяется на живых пнях деревьев. Большая часть съедобных грибов относится к группам сапрофитов или симбионтов. Грибы-сапрофиты получают питание из перегнивающих органических остатков. В качестве такого питания могут служить перепревшие листва или навоз, солома, древесина, перегной. Из культивируемых грибов к сапрофитам относятся вешенки, шиитакэ, сморчки, строчки, шампиньоны; в природе сапрофитами являются дождевики, навозники. В отличие от сапрофитов грибам-симбионтам не нужны перепревающие остатки органики. Оплетая своими тонкими грибонитями корни растения, с которым гриб вступает в симбиоз, он начинает питаться вырабатываемыми растением питательными веществами. Однако в отличие от грибов-паразитов симбионты не наносят вреда растению-хозяину, а напротив, помогают получать из почвы больше азота, фосфора и требуемых для роста и развития микроэлементов. Как правило, шляпочные грибы обладают смешанным типом питания и могут получать его и из корней растений, и из перегнивающей подстилки, однако только определенных групп растений. Так, подосиновик вступает в симбиоз с осинами, подберезовик – с березами, масленок и рыжик – с хвойными породами деревьев. Именно поэтому для выращивания таких грибов требуется непременное наличие группы растений, с которыми грибы способны вступить в симбиоз для образования микрозы.

Строение гриба

Несмотря на то что сегодня грибы выделены учеными из обширного царства растений, строение гриба во многом схоже со строением растения. Как и представители флоры, гриб состоит из 2 основных частей: видимой, которая называется плодовым телом, и скрытой, которая носит название вегетативного тела. Плодовое тело грибов весьма разнообразно по своей конфигурации. Грибникам хорошо известны шляпочные грибы, состоящие из ножки и шляпки, – таково по своей форме большинство съедобных грибов. Однако это не единственно возможная форма плодового тела грибов: у трутовиков она принимает копытообразную форму, у вешенок имеет веерообразный вид, у дождевиков по форме напоминает грушу или шар. У шляпочной разновидности грибов основные жизненно важные функции выполняет шляпка.

С внешней точки зрения шляпки грибов могут принимать самые разные формы: от колокольчатых до изогнутых, от плоских до сильно выгнутых, – однако функции шляпки от метаморфоз ее формы не изменяются. Причем каждый слой шляпки решает свою, важную для развития гриба в целом задачу.

Первый, верхний слой носит название кутикулы и представляет собой тонкую пленку, легко отделяющуюся от мякоти шляпки.

Как правило, эта кожица окрашена в яркие цвета: бежевый, красный, коричневый, зеленый, розовый, желтый, песочный или другие, которые и определяют цвет шляпки гриба. Главная функция верхнего слоя гриба – защитная, он предохраняет гриб от воздействий внешней среды: песка, пыли, перепадов температуры, влаги, а также вредителей, в первую очередь от различных насекомых.

Основной, внутренний слой гриба, состоящий из тесно переплетенных между собой грибонитей, или гиф, в обиходе называется мякотью. Она бывает разной на вкус – от пресной до горькой – и значительно различается как по толщине слоя, так и по консистенции: у одних грибов она плотная, у других – студенистая, у третьих – мягкая.

Сплетенные грибонити являются главными проводниками питательных веществ и влаги, необходимых для развития основного слоя шляпки – гименофора, который состоит из спорообразующих клеток и выполняет функцию размножения грибов. По своей структуре спорообразующий слой может быть не только гладким, но и пластинчатым, а также трубчатым или складчатым. Такое неоднородное строение основного слоя шляпки позволяет значительно увеличить количество споровых клеток и как следствие – повысить выживаемость грибного вида.

Строение ножки гриба менее сложное. Как и мякоть, она состоит из многочисленных гиф, которые в отличие от шляпки расположены не горизонтально, а вертикально. Такое расположение грибонитей позволяет максимально быстро и с наименьшими энергетическими затратами обеспечивать питательными веществами шляпку гриба в целом и спороносный слой в частности. У ряда грибов во время их роста ножка соединена со шляпкой тонкой защитной пленкой, которая помогает предотвратить повреждение гименофора в наиболее уязвимый период, когда спороносный слой находится максимально близко к земле. По мере развития гриба эта пленка распадается, образуя на ножке разорванное кольцо, которое по мере полового созревания гриба окончательно исчезает (рис. 1).

Рисунок 1. Строение шляпного гриба

Помимо плодового тела, у каждого гриба высшей группы есть вегетативное тело, которое микологи называют мицелием, а большинство грибников – грибницей. Вегетативное тело располагается либо под землей – среди корней растений и деревьев, либо в древесине, как у вешенок и трутовиков. Обширно разросшаяся грибница является основным проводником питательных веществ, получаемых грибами из отмерших органических остатков или непосредственно от растений. Как и большая часть плодового тела, грибница состоит из многочисленных тонких гифов, размеры которых варьируются от 1 до 12 мкм. Для обеспечения грибов питательной энергией грибница со временем разрастается в разные стороны, вступая в симбиоз с корнями близлежащих растений для максимального использования имеющихся у них питательных веществ (рис. 2).

Рисунок 2. Схема связи грибницы с корнями дерева-хозяина

Питание гриба

Основой питания грибов являются углеводы: глюкоза, сахароза, ксилоза, крахмал и его производные, – которые гриб использует для построения плодового тела с последующим развитием спороносного слоя. Однако в отличие от растений грибы из-за отсутствия у них хлорофилла не способны сами синтезировать органические соединения из углекислоты и должны получать их в готовом виде от других организмов: лесные и древесные грибы – от деревьев, луговые – от травянистых растений.

Помимо углеводов как основного источника энергии, для полноценного роста гриба необходим ряд химических элементов: в первую очередь фосфор и магний, в меньшем количестве – медь, цинк и железо, – которые принимают участие в построении клеток плодового тела. Кроме того, для ускоренного развития плодового тела гриб нуждается

в водорастворимых витаминах: пиридоксине, биотине, ниацине, а также в пантетоновой кислоте. Без этих витаминов рост плодового тела замедляется или совсем останавливается, так как они принимают активное участие в синтезе белков и как следствие – в построении и питании клеток плодового тела.

Развитие грибов

Плодовое тело гриба, видимое на поверхности, представляет собой только небольшую часть целого организма мицелия с многочисленными нитями-гифами. По мере развития грибницы гифы разрастаются радиально от центра к периферии, преодолевая за год около 30 см. Постепенно старые гифы грибницы в ее центре отмирают, а на освоенных участках, в местах наибольшего развития новых гифов вырастают видимые плодовые тела. Этим объясняется кольцеобразная форма грибницы, характерная для ряда грибов, в частности для шампиньонов и луговых опят. В среднем грибница развивается от 3 до 5 лет, после чего начинает активно плодоносить. По мере своего развития она продолжает свое разрастание в радиальном направлении, диаметры таких кругов могут достигать нескольких десятков и даже сотен метров. Микориза относится к чрезвычайно устойчивым органическим формам жизни: она легко переносит морозы и зной, способна выдерживать температуру до +100 °C, не погибает даже в самые засушливые годы. Основой такой устойчивости является способность грибницы при неблагоприятных обстоятельствах прекращать свое развитие, засыпать. При этом гифы разделяются на отдельные хламидоспоры, которые принимают округлый вид и покрываются плотной оболочкой. Причем внутри образования сохраняется высококонцентрированная протоплазма, энергии которой хватает для сохранения клеток грибницы. Такое разделение нитей на самостоятельные членики позволяет грибному организму использовать накопленную энергию с максимальной пользой для самосохранения, и при наступлении благоприятных обстоятельств грибница снова начинает активно развиваться из сохранившихся отдельных элементов.

Размножение грибов

Высшие группы грибов способны размножаться 3 основными способами: вегетативно, через отделение кусочков мицелия, а также половым и бесполым путями – при помощи спор. В природе грибы размножаются прежде всего спорами, количество которых в 1 грибе может достигать нескольких миллионов. Споры легко переносятся ветром по воздуху, проникают на новые территории при помощи переносящих их животных, перелетают с листвой. В грибоводстве такой способ размножения грибов используется преимущественно в лабораториях и на экспериментальных площадках для сохранения чистой культуры грибов (рис. 3).

Рисунок 3. Цикл развития шляпных грибов из спор

В практическом грибоводстве широко применяется вегетативное разведение грибов на основе выведенной селекционерами грибницы, которая передается в этом случае вместе с субстратом, пронизанным гифами выбранного вида грибов. Использование данного способа размножения для разведения промышленных грибов позволяет получить в короткие сроки здоровую и активно развивающуюся грибницу, способную дать большое количество плодовых тел.

Питательные свойства

Дискуссии о питательной ценности грибов между диетологами не затихают уже несколько десятилетий. Долгое время грибы приравнивались к растениям, ученые считали их не только полноценной высокопитательной белковой пищей, но и способной почти полностью замещать пищу животного происхождения. Именно поэтому грибы наравне с овощами были незаменимым продуктом питания в долгие православные посты. Грибы солили, сушили, жарили, пекли с ними пироги и готовили на них бульоны. Грибы одинаково высоко ценились и в крестьянских семьях, и в купеческих домах, и в царских палатах. В зависимости от способа приготовления грибы могли быть основой каждодневного меню или становились изюминкой праздничного деликатеса, например французского жюльена с грибами, подаваемого непременно в миниатюрных кокотницах. После открытия в XX в. химического состава грибов некоторые диетологи заговорили о питательной бесполезности грибов для человека. Причиной этого стал хитин, действительно не перевариваемый человеческим организмом. Как нередко бывает в науке, истина оказалась где-то посреди двух кардинальных точек зрения, и сегодня большинство ученых-диетологов признают грибы ценным продуктом питания, который для полного его усвоения требует тщательной обработки.

Химический состав грибов разнообразен, в них есть практически все необходимые для полноценного питания человека вещества – белки, жиры, углеводы, микроэлементы и даже незаменимые аминокислоты, которые не синтезируются организмом и для его активной жизнедеятельности должны быть получены с пищей. В этом отношении грибы стоят в одном ряду с пищей животного происхождения и заметно отличаются от менее питательных овощей.

Кроме того, грибы, характеризуясь высоким содержанием белка, в отличие от бобовых и других высокобелковых растительных продуктов не содержат крахмала, благодаря чему при всей своей питательности славятся невысокой калорийностью.

В зависимости от вкусовых качеств и питательной ценности для человека все съедобные виды грибов условно делят на 4 категории.

К первой, наивысшей категории относятся наиболее ценные грибы: белые, груздь настоящий, рыжик сосновый. Эти грибы отличаются большими размерами, толстой шляпкой, отменными вкусовыми качествами, однако высокоизбирательны к местам обитания и встречаются далеко не в каждом лесу.

Ко второй категории грибов относится довольно многочисленная группа часто встречающихся в лесах грибов, немного уступающих размерами и вкусовыми качествами грибам высшей категории. В эту категорию включают подосиновики и подберезовики, волнушки, похожий на белый польский гриб, маслята, а также груздь осиновый. Грибы данной категории в зависимости от их вида подходят для засолки и маринования, а маслята можно не только солить, но и варить, жарить и сушить.

К третьей категории относятся такие широко распространенные грибы, как маслята и опята, а также вкусные и питательные шампиньоны, которые в отличие от остальных грибов можно потреблять даже в сыром виде в зеленых салатах. Помимо них, к данной группе причисляют некоторые виды груздей, валуи, сыроежки, а также весенние сморчки и строчки.

Некоторые из этих грибов, например лисички, опята и сыроежки, можно употреблять в жареном или маринованном виде; другие, такие как грузди, относятся к условно съедобным грибам и требуют предварительного вымачивания для удаления горечи млечного сока.

Наконец наименее вкусными и питательными считаются грибы последней категории, к которой принадлежат рядовки и скрипицы, зеленушки и горькушки.

Из наиболее известных грибов в эту группу входят вешенки. Как правило, в грибных местах данные виды не собирают из-за их невысоких вкусовых качеств.

Химический состав грибов

Если говорить непосредственно о химическом составе грибов, то, как и большинство живых организмов, большую часть грибов, около 90 %, составляет вода. Большое количество воды является причиной того, что при переработке: варке, жареньи, сушке – грибы значительно теряют в объеме. Из оставшихся 10 % почти половина, до 5 %, приходится на долю белка, поэтому грибы считаются высокобелковой пищей.

Большая часть белка располагается в шляпке гриба, в непосредственной близости от спороносного слоя, которому для вызревания спор необходимо повышенное количество питательных веществ. В ножках, представляющих собой сплетение грибонитей, количество белка значительно ниже. Варьируется количество белка в грибах и в зависимости от их вида, причем ряд грибов первой и второй категорий: белый, подберезовик, масленок – содержат все необходимые для человека незаменимые кислоты и в этом отношении могут полностью заменить животную пищу при вегетарианском питании. В остальных видах грибов аминокислоты также присутствуют, однако не в полном объеме. Жиров в грибах немного, не более 1 %, сосредоточены они в спороносном слое. Грибной жир ценен высоким содержанием лецитина, который помогает предотвратить накопление холестерина в организме человека. Кроме того, в состав жиров входят ряд жирных кислот и глицериды.

Науглеводы в грибах приходятся от 1 до 3,7 %, основу которых составляют сахара (глюкоза и тригалоза) и сахараспирты (манит, арабит); также присутствуют клетчатка и гликоген. Клетчатка грибов в отличие от растительной практически не усваивается из-за высокого содержания в ней хитина, поэтому при пищевой обработке грибы необходимо тщательно измельчать, перетирать, мелко резать или рубить, чтобы обеспечить усвоение содержащихся в грибах питательных веществ. Кроме того, в грибах присутствуют витамины и ряд ферментов. Из минеральных веществ и микроэлементов грибы богаты калием и фосфором, в них присутствуют железо, цинк, магний, никель, йод, кобальт, медь и молибден.

Количество минералов варьируется как от вида грибов, так и от характера местности: состава почв, близости промышленных зон. Из-за высокой способности грибов аккумулировать минеральные элементы их рекомендуется выращивать или собирать вдали от больших автострад, крупных заводов и фабрик.

Шампиньоны

Шампиньоны относятся к одноименному семейству шампиньоновых, по-латыни – гариковых, которое насчитывает более 60 разных видов шляпочных грибов (рис. 4). В природе различные виды шампиньонов растут в лесу, в лугах среди травы, на открытых участках без травянистого покрова и даже в пустыне.

В диком виде шампиньоны обитают на всех континентах за исключением Антарктиды, но произрастают преимущественно в степной или лесостепной зонах.

В средней полосе России шампиньоны встречаются в лугах, полях и по опушкам лесов, на унавоженных участках полей и садов; при благоприятных погодных условиях грибы растут с мая по октябрь.

Рисунок 4. Шампиньон обыкновенный

По характеру питания шампиньоны являются характерными грибами-сапрофитами, поэтому представители семейства шампиньоновых предпочитают для обитания богатые гумусом почвы, хорошо растут на унавоженных крупным рогатым скотом пастбищах, а также в лесах с толстой растительной подстилкой, богатой разлагающимися органическими соединениями. В промышленном грибоводстве разводят преимущественно 2 вида этих грибов: шампиньон двуспоровый и шампиньон двукольцевой четырехспоровый; менее распространено разведение шампиньонов полевого и лугового.

Внешне шампиньоны представляют собой шляпный гриб с выраженной центральной ножкой высотой 4–6 см. Диаметр шляпки промышленных шампиньонов варьируется от 5 до 10 см, однако способен достигать 30 см и более.

Шампиньон – один из немногих шляпных грибов, которые можно есть в сыром виде. Сырые шампиньоны в средиземноморской кухне используют в салатах, для приготовления соусов и в качестве нарезки с различными кислыми заправками.

В начальной фазе роста шампиньона шляпка имеет форму колокола или полусферы, по мере созревания гриба принимает выпукло-распро-стертую форму.

По цвету шляпки грибы делят на 4 основные группы: белоснежные, молочного цвета, кремовые и светло-коричневые, которые нередко называют королевскими. Иногда белые шампиньоны и молочные объединяют в одну группу. Пластинки грибов меняются с возрастом плодового тела: у молодого гриба они светлые, бело-розовые, по мере достижения половой зрелости пластинки темнеют до красно-бурого цвета, а у старых грибов становятся темно-коричневыми с переходом в бордово-черный.

В отличие от многих грибов шампиньоны мало требовательны к свету и теплу, они могут активно расти в полутемных подвальных помещениях при температуре от 13 до 30 °C. Причем шампиньонам для питания и роста не требуется растение-хозяин, так как питание происходит за счет поглощения грибами разлагающихся остатков органики. Поэтому в качестве почвы для выращивания шампиньонов чаще применяют так называемый шампиньоновый компост, который готовится на основе конского навоза или куриного помета с обязательным добавлением свежей ржаной или пшеничной соломы и гипса. Навоз питает грибы требуемыми для роста азотистыми соединениями, солома обеспечивает грибницу углеродом и является дополнительным источником азота, гипс снабжает грибы кальцием и одновременно структурирует компост, предотвращая его слеживаемость. В качестве дополнительных добавок можно использовать мел, комплексные минеральные удобрения, мясокостную муку.

Любое грибоводческое хозяйство, каждый фермер-грибовод разрабатывает свою собственную формулу наилучшего компоста, в качестве основы для которого можно практиковать ставший классическим рецепт шампиньонового компоста на основе конского навоза.

На каждые 200 кг свежего конского навоза берут 5 кг соломы, по 0,5 кг мочевины, суперфосфата и сульфата аммония, 750 г мела и 3 кг гипса.

При круглогодичном выращивании шампиньонов компост готовят в специализированных помещениях с постоянной температурой воздуха не ниже 10 °C. При сезонном выращивании грибов лишь в теплое время года компост можно заложить под навесом на бетонированной площадке на открытом воздухе (рис. 5).

Рисунок 5. Схема формирования компостной кучи

При подготовке компоста крайне важно избегать контакта его составных частей с землей, так как из почвы в шампиньоновый компост могут попасть природные вредители грибов.

На первом этапе компостирования солому измельчают и обильно смачивают водой до полного увлажнения. Через двое суток ее соединяют с навозом, укладывая его последовательными слоями. В процессе укладки солому поливают разведенными в воде минеральными удобрениями. Сформированную валообразную кучу размерами по 1,5 м в высоту и ширину оставляют для разогрева. Сложенный бурт должен содержать от 100 кг и более соломы, иначе процесс ферментации будет или слишком медленным, или не начнется вовсе из-за невысокой температуры разогрева. Через 5 дней необходимо сделать перебивку сформированной кучи, добавляя при этом воду. Перебивка помогает выровнять текущие с разной скоростью в различных частях компостной кучи процессы ферментации. В среднем для приготовления компоста требуется сделать 4 перебивки, а полный цикл получения компоста занимает от 20 до 23 дней. Через 3 дня после завершающей перебивки при соблюдении технологии из кучи постепенно перестанет выделяться аммиак, исчезнет характерный запах, а сама масса примет темно-коричневый цвет. После чего готовый компост раскладывают в специальные контейнеры или создают из него грядки для посева грибов.

В промышленном грибоводстве шампиньоны размножают вегетативно, через засев грибницы, полученной в лабораториях, в подготовленый компост. Один из способов засева грибницы – в погребе, где не трудно поддерживать высокую влажность воздуха и оптимальную температуру (рис. 6). Мицелий шампиньонов следует приобретать только у известных производителей, так как нарушение технологии получения мицелия, его складирования и хранения нередко приводит к гибели гиф и, следовательно, к невозможности роста грибницы. Мицелий выпускается в виде гранул, а также в форме компостных блоков, которые не требуют самостоятельного приготовления компоста. Засев грибницы производят только в остывший компост, для чего его раскладывают тонким слоем и выдерживают, пока его температура не опустится до 25 °C, так как после засева начинающиеся в компосте химические процессы приводят в повышению его температуры, что при изначально высокой температуре способно привести к задержке роста грибницы или даже к ее гибели. Норма засева зернового мицелия составляет 10 л, или 6 кг, на каждую тонну компоста. Для засева в подготовленном компосте делают небольшие лунки глубиной 8 см с шагом от 15 см между лунками и рядами. Лунки в соседних рядах располагают в шахматном порядке. Засев производят либо вручную, либо механизированно с помощью специальной фрезы и укатчика.

Рисунок 6. Схема погреба для выращивания шампиньонов: 1 – деревянные крепления; 2 – перекрытие из теса; 3 – утеплитель; 4 – почва; 5 – вытяжная труба; 6 – задвижка

После засева компост для сохранения влаги укрывают бумагой, мешковиной или соломенными матами, а для предотвращения появления вредителей его можно смачивать 2 %-ным раствором формалина каждые 3 дня. В том случае, если используется неукрывная технология, увлажнение компоста производят через орошение стен и пола, так как непосредственный полив компоста приводит к развитию заболеваний грибницы. Во время ее прорастания необходимо поддерживать в помещении температуру воздуха не ниже 23 °C, а компоста – 24–25 °C.