Проект "Трутовые грибы - индикаторы состояния лесной экосистемы

«Лес – источник красоты и поэзии. Общение с ним возвышает и облагораживает душу». [ 3 ] . Лесной мир удивительно красив и разнообразен. Однако в результате антропогенной нагрузки наблюдается уничтожение и деградация лесов. Большой ущерб наносят автотранспорт, туристы, отдыхающие. В результате состояние лесов вызывает большую озабоченность специалистов лесного хозяйства и населения. Всё это в полной мере относится и к лесу Сергево – излюбленному месту отдыха жителей села Шарапова. Как и большинство сельских жителей, мы часто ходим в этот лес и достаточно хорошо знаем почти все шляпочные грибы, но совсем мало знакомы с миром других грибов, которые принято называть трутовыми. Совсем недавно по дороге в школу мы обратили внимание на старый тополь с большим трутовым грибом, которого не замечали 5-7 лет (таков, по нашим предположениям возраст трутовика).

Эта неожиданная встреча с представителем загадочного и мало знакомого нам мира трутовых грибов побудила нас к работе над проектом.

Особый интерес представляет использование трутовых грибов в биоиндикационных исследованиях, поскольку они чутко реагируют на любые изменения в окружающей среде. Традиционно в качестве биоиндикаторов используются лишайники, водоросли, зообентос, высшие растения и их сообщества. Микоиндикация - сравнительно новое направление биоиндикационных исследований [13]. Трутовики доступны для мониторинговых работ в течение практически всего бесснежного периода, хорошо распознаются в природе, отличаются высоким разнообразием, имеют ключевое экологическое значение как разрушители основной массы древесного опада, а некоторые из них — как паразиты деревьев и кустарников. К тому же в нашей местности никогда не проводилось выявления видового разнообразия трутовиков. Поэтому мы считаем, что изучение трутовых грибов представляется весьма актуальным, т.к. этот материал позволит существенно расширить знания о грибах как самостоятельном царстве живых организмов. А самое главное - изучение ксилотрофоф (организмов, питающихся разрущающейся древесиной) может помочь в прогнозировании изменений лесного биогеоценоза.

Сроки выполнения проекта: октябрь- ноябрь 2014 года

География проекта: Шатковский район, с. Шарапово, в 1 км к северу от села лесной массив Сергево.

Объект исследования: трутовые грибы.

Предмет исследования: видовой состав микобиоты трутовых грибов леса Сергево как показатель антропогенной нагрузки

Социальный партнёр: Шараповская сельская администрация

Проектный продукт: экспозиция «Трутовые грибы нашей местности»

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ПРОЕКТА

Цель проекта: выявление степени антропогенной нагрузки через изучение видового разнообразия биоиндикаторов - трутовых грибов леса Сергево.

1. Изучить литературные данные о строении и жизнедеятельности грибов трутовиков.

2. Собрать природный материал и определить видовую принадлежность трутовых грибов как индикаторов экологического состояния леса Сергево.

3. Сравнить видовой состав микобиоты трутовых грибов, произрастающих в лесу Сергево и на территории села Шарапова.

4. Оценить современное состояние леса Сергево на основе видовой структуры микобиоты.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ПРОБЛЕМЕ

ХАРАКТЕРИСТИКА ТРУТОВИКОВ

Т py товые г p ибы - обши p ная г py ппа г p ибов - базидиомицетов. Мицелий трутовых грибов развивается внутри субстрата, в древесине, тогда как плодовые тела всегда образуются на поверхности, что позволяет спорам распространяться с токами воздуха. Размножение трутовых грибов осуществляется преимущественно базидиоспорами, образующимися в гимениальном слое на плодовых телах. Попав на подходящий субстрат, базидиоспоры прорастают и образуют первичный мицелий, состоящий из гаплоидных одноядерных гиф. После некоторого, обычно краткого, периода роста и развития два первичных мицелия сливаются с образованием вторичного двухъядерного мицелия, который развивается в древесине, вызывая ее разрушение, и на котором позднее образуются плодовые тела. Вегетативный мицелий трутовиков обеспечивает их распространение в субстрате и питание. Гифы у трутовых грибов тонкие (диаметром 2-5 мкм), бесцветные или иногда буроватые, всегда с поперечными перегородками.

Плодовые тела трутовиков, в отличие от шляпочных грибов, многолетние. Их анатомическое строение довольно просто - они целиком состоят из гиф, которых имеется три основных типа: генеративные, скелетные и связывающие. По форме плодовые тела трутовых грибов можно разделить на следующие основные категории: распростертые, сидячие и дифференцированные на шляпку и ножку. Однако между ними имеются всевозможные переходы, а в пределах одного семейства и даже рода могут наблюдаться плодовые тела разнообразной формы.

Распростертые плодовые тела имеют вид пленки или пластинки, в большей или меньшей степени приросшей к субстрату и повторяющей особенности его поверхности. Край такого плодового тела может быть плотно приросшим и сходящим на нет или приподнятым в виде толстого валика. Иногда срастание его с субстратом неплотное, а при высыхании край отгибается и заворачивается.

Сидячие плодовые тела имеют копытовидную или консолевидную, иногда языковидную, форму и прикреплены широким основанием или боком. У некоторых трутовиков суженное основание прикрепленных боком плодовых тел вытягивается в боковую ножку. Например, трутовик Швейница (Phaeolus schweinitzii) у основания стволов и на корнях деревьев образует формы с зачаточной и даже заметной ножкой, тогда как на вертикальном субстрате способен образовывать сидячие плодовые тела.

Что касается размеров, то у некоторых трутовиков из рода тиромицес (Tyromyces) плодовые тела имеют всего 0,5-1 см в диаметре, а, например, у настоящего трутовика (Fomes fomentarius) и плоского трутовика (Ganoderma applanatum) они могут достигать в диаметре до 1 м и иметь массу до 10 кг. Распростертые плодовые тела иногда вытягиваются по субстрату (валежному стволу или бревну) на 1-1,5 м. Однако это крайние пределы, а обычно плодовые тела трутовиков бывает 5-25 см. Размеры их также зависят от погоды , положения и состояния субстрата [4].

Плодовые тела трутовиков могут быть пленчатой, восковидной, мясистой, кожистой, пробковой, деревянистой, губчатой или волокнистой консистенции, со всеми переходами между этими категориями. В некоторых случаях они имеют двухслойную ткань, причем верхний слой шляпки состоит обычно из рыхлой, губчатой ткани, а нижний, примыкающий к трубочкам гименофора, - из более плотной и компактной ткани. Поверхность плодовых тел может быть покрыта плотной, иногда блестящей или матовой коркой или тонкой, пергаментообразной кожицей, либо совсем лишена кутикулы. Однако такая «голая» поверхность может быть морщинистой, концентрически-бороздчатой (что связано с неравномерным ростом плодового тела), бархатистой, войлочной, волосистой или грубощетинистой. С возрастом покровы шляпки могут изменяться.

Окраска плодовых тел трутовых грибов весьма разнообразна, причем цвет ткани, заметный на поперечном разрезе, часто отличается от окраски верхней и нижней поверхности. Некоторые трутовики характеризуются яркой киноварно-красной, оранжевой, желтой окраской ткани, но в большинстве случаев она белая, желтоватая, кремовая или розоватая. Окраска поверхности может быть светлой (белой, сероватой, бледно-кремовой, древесно-желтой), темной (бурой, черной) или различных ярких оттенков. Часто поверхность плодового тела окрашена концентрическими чередующимися темными и светлыми зонами, причем можно наблюдать различные оттенки бурого, коричневого, серого, желтого, оранжевого цветов. При высыхании яркая окраска часто выцветает, бледнеет, плодовое тело становится грязноватым, покрывается неопределенными бурыми или желтыми пятнами или полностью темнеет. Такие же изменения наблюдаются в окраске гименофора, который изначально бывает белым или светлоокрашенным. Но нежные оттенки розового, желтоватого, лиловатого цветов при высушивании часто изменяются на грязно-серые или темные.

Гименофор трутовиков по форме чаще всего трубчатый, т.е. состоит из более или менее длинных трубочек, плотно сросшихся боками, но бывает и пластинчатый.

Трутовые грибы относятся к экологической группе грибов-ксилофитов. Название произошло от греческого слова «ксилон» (древесина), что означает питающиеся древесиной. Это грибы, которые могут разрушать древесину. И действительно в большинстве своем именно они оказываются первопричиной поражения и последующей гибели живых деревьев. Но по способу питания эти грибы могут быть как сапрофитами (питание мертвой древесиной), так и паразитами (поражают живое дерево).

По наличию грибов на дереве можно судить о его состоянии.

Трутовики могут быть возбудителями гнилостных болезней древесных пород. Некоторые виды развиваются на почве и на лесной подстилке.

Трутовые грибы представляют собой важнейшую группу организмов, открывающую, по словам Г.А. Заварзина, основной маршрут деструкции органического углерода на Земле. (Заварзин, 2004). Мощный ферментативный аппарат трутовых грибов способен разлагать сложные высокомолекулярные соединения, в том числе и лигноцеллюлозы. Именно разложение лигноцеллюлоз является лимитирующим звеном в круговороте углерода в наземных экосистемах. Выступая в качестве утилизаторов отмершей древесины, трутовые грибы тем самым влияют на продуктивность лесных сообществ и их экологическое состояние.

В тоже время трутовики служат причиной поражения ценных лесных пород и повреждения многих материалов, содержащих в своем составе лигнин и целлюлозу.

В лесах на территории европейской части нашей страны насчитывается несколько сотен различных видов и разновидностей трутовиков. Заражение деревьев трутовиками происходит через морозобойные трещины, ожоги, механические повреждения. Поэтому нельзя ломать ветки, бросать в стволы деревьев ножи, топорики, отмечать дорогу, делая затесы коры или обрубая сучья.

Мицелий гриба разрастается в тканях дерева и вызывает гниль древесины. Через несколько лет после заражения дерева начинают образовываться плодовые тела. Первое из них обычно возникает на месте первоначального заражения - на дереве это место легко найти по наиболее старому, темному плодовому телу гриба. Подгнившее изнутри дерево может наклониться, тогда новый гимениальный слой гриба образуется с учетом этого наклона строго параллельно земной поверхности. Если ствол дерева упадет, то дальнейший рост гриба прекратится, и он зарастет слоем бесплодной ткани. Новое плодовое тело располагается в этом случае перпендикулярно старому. Так по расположению плодового тела можно установить, образовалось оно на стоящем дереве или уже на срубленном или упавшем.

Трутовики применяются в медицинских целях. Широко применяют в медицине чагу - бесформенные шероховатые наросты 5-40 см в диаметре и 3-5 кг массой, часто появляющиеся на стволах березы. Поверхность нароста черная, иногда блестящая с многочисленными неглубокими трещинами, очень твердая. Внутри ткань чаги буро-коричневая, более мягкая, с тонкими беловато-желтыми прожилками. Причиной образования чаги является заражение коры дерева паразитным грибом - трутовиком косотрубчатым (Inonotus obliquus). Споры его рассеиваются по воздуху и прорастают лишь в тех случаях, когда попадают на поврежденные участки коры деревьев. Гриб вызывает на березе белую сердцевинную гниль, подобную той, которую вызывает на деревьях ложный трутовик. Поэтому долго считали, что чага - это бесплодная форма ложного трутовика. Настоящие же плодовые тела трутовика косотрубчатого очень часто остаются незамеченными. Они распростерты под корой (потом в этих местах кора отпадает) и достигают больших размеров: 3-4 метров в длину и 30-50 сантиметров в ширину. При благоприятных условиях рост чаги может продолжаться 10-15 лет.

Лечебными свойствами обладает только чага, растущая на березе. Для медицинских целей собирают наросты, образующиеся на живых стволах. В них содержится до 12 % золы, в состав которой входят оксиды кремния, железа, алюминия, кальция, магния, натрия, калия, цинка, меди и марганца. Кроме того, в чаге обнаружены кислоты (щавелевая, муравьиная, уксусная, масляная, ванилиновая и др.), а также свободные фенолы, полисахариды, птерины, лигнин, клетчатка, стерины. Из чаги изготавливают препарат бефунгин, который применяют для лечения хронических гастритов и язвы желудка, а также в качестве симптоматического средства для больных с различными злокачественными опухолями, особенно при раке желудка и легких.

Разрушающиеся наросты, которые легко крошатся и имеют черный цвет, для употребления непригодны. Сходные с чагой трутовики ложный и настоящий, тоже растущие на березе, заготавливать нельзя! Они отличаются от чаги тем, что их плодовые тела имеют копытообразную форму. Кроме того, у ложного трутовика поверхность плодового тела бархатистая с концентрическими кругами, покрытая твердой серовато-черной или черно-бурой коркой. У настоящего трутовика поверхность гриба гладкая с коническими бороздками, покрытая твердой сероватой или буроватой коркой.

Помимо использования в медицине плодовые тела некоторых трутовиков и пораженная ими древесина используются в декоративных целях. На начальных этапах заселения некоторые трутовики выделяют в древесину различные пигменты, которые окрашивают или обесцвечивают ее, не нарушая механической прочности. Образуются цветные пятна, полосы, разводы, муаровые рисунки, которые в технике носят название «рамаже». Например, ореховая древесина из Кахетии и Гурии, отличающаяся почти черными узорчатыми разводами по ее собственной серо-коричневой окраске с текстурой сердцевинных лучей и годичных колец, используется для разнообразных столярных изделий и в строительстве для отделки и украшений. Ценится древесина ясеня из низменных мест западной Грузии с муаровыми разводами коричневого цвета. «Мраморность» древесины у бука и клена вызывает настоящий трутовик (Fomes fomentarius). Пораженная им древесина дуба после шлифовки и полировки выглядит очень эффектно. Древесина сирени с Кавказа под влиянием грибов приобретает твердость кости и белый цвет, на котором позже появляются ярко-фиолетовые разводы. К тому же она отличается очень приятным запахом. Пораженная древесина крушины приобретает красивые палевые оттенки, а затем мраморный рисунок на красном фоне ядровой древесины. В Англии такая древесина называется «ситцевой» и используется для изготовления дорогих шкатулок.

Питание и метаболизм трутовых грибов зависят от свойств субстрата или физиологического состояния хозяина. Большая часть веществ, необходимых грибам для питания, находится в нерастворимом состоянии, особенно это касается источников углеродного питания. Поэтому огромную роль в жизни грибов играют ферменты, переводящие различные соединения из нерастворимого состояния в растворимое. Все без исключения дереворазрушающие грибы обладают способностью разлагать целлюлозу, так как фермент, разрушающий целлюлозу, имеется в клетках всех трутовиков. У лигнинразрушающих грибов наряду с гидролитическими ферментами присутствуют окислительно-восстановительные — оксидазы. Из этой группы ферментов наиболее распространены тирозиназа, встречающаяся у некоторых дереворазрушающих и напочвенных агариковых грибов, лакказа и особенно пероксидаза. Грибная пероксидаза выделяется только вегетативным мицеллом и не отмечена в плодовых телах. Установлено. что проба на оксидазу (так называемый тест Бангндамма может считаться надежным критерием при разделении грибов на целлюлозоразрушающие и лигнинразрушающие. При проникновении гиф гриба в древесную клетку экзоферменты растворяют ее оболочку. Отверстие, образующееся в оболочке древесной клетки, всегда несколько шире, чем диаметр гифы. В зависимости от состава ферментов трутовые грибы способны вызывать бурую деструктивную или белую коррозионную оллголозоразрушающие грибы, не вырабатывающие оксидаз, вызывают деструктивную гниль. В процессе разложения древесина изменяет окраску, становится красноватой или ржаво-красной. затем темно-бурой от освобожденного лигнина. При этом она легко крошится, заметно теряет в объеме и массе. В зависимости от оттенка разрушаемой древесины деструктивная гниль делится на группы красной и бурой. Такой тип гнили вызывают грибы из родов антродия (Antrodia), гленфиллум (Gloeophyllum).[12]