Эволюция и строение грибов

Исследовательская

работа

по биологии

Выполнили:

Лошак Варвара

Сергиенко Ольга

Карпова Екатерина

Сумкина Анна.

Проверила: Астанина С.Ю.

Введение

Гипотеза: благодаря изменению строения, то есть приобретению определённых ароморфоз, в соответствии с изменением условий среды обитания, в процессе эволюции грибы смогли не только выжить но и благополучно процветать на земле.

Предмет исследования: грибы

Царство грибов (Mycota)

Грибы представляют собой обширную группу организмов, насчитывающую около 100 тыс. видов. Стоит выделить несколько основных классов грибов.

Хитридиомицеты (500 видов) - одноклеточная форма микроскопических организмов паразитируют на пресноводных и морских водорослях, водных грибов.

Зигомицеты (свыше 500 видов) хорошо развитый межклеточный мицелий половой процесс по типу зиготами ( сливаются две клетки, внешне не дифференцированные на мужскую и женскую) сапрофитный гриб, хорошо развивается на влажном хлебе

Аскомицеты (сумчатые грибы) 30 тыс. видов многоклеточный мицелий органы спороношения сумки (аски) сапрофиты и паразиты растений, животных и человека, в симбиозе с водорослями образуют лишайники, некоторые съедобны (трюфели), используют в производстве ферментов Базидомицеты (базидиальные грибы) свыше 30тыс.видов особые органы размножения (базидии) некоторые съедобные, некоторые ядовитые, некоторые вызывают болезни с/х культур.

Несовершенные грибы (дейтеромицеты) 30 тыс. видов многоклеточный мицелий размножение бесполое в цикле развития отсутствуют половые (совершенные) формы спороношение некоторые виды вырабатывают антибиотики, образования на пищевых продуктах, в почве.

Уникальность грибов состоит в том, что они сильно отличаются как от животных, так и от растений. Поэтому эти организмы выделяют в отдельное царство. Назовём некоторые черты, характерные для грибов:

- отличительные от растений:

запасное вещество гликоген;

наличие хитина ( в-ва, из которого состоит наружный

скелет членистоногих) в клеточных стенках

гетеротрофный ( т.е. питание готовыми орг. в-ва)

способ питания

- отличаются от животных:

неограниченный рост

поглощение пищи путём всасывания

размножение с помощью спор

наличие клеточной стенки

отсутствие способности активно передвигаться

Грибы по строению и физиологическим функциям разнообразны и широко распространены в различных местах обитания. Их размеры - от микроскопических малых (одноклеточные формы, например, дрожжи) до крупных экземпляров, плодовое тело которых в диаметре достигает полуметра и более.

Особенности строения грибов

Вегетативное тело гриба представлено мицелием (или грибницей) - системой тонких ветвящихся нитей (гиф), характеризующихся верхушечным ростом и выраженным боковым ветвлением. Часть грибницы расположена в почве, носит название почвенной ( или субстратной грибницы), другая часть - наружной или воздушной. На воздушном мицелии формируются органы размножения. У грибов, условно называемых низшими, грибница не имеет перегородок между клетками, так что тело такого организма состоит из одной огромной многоядерной клетки. Например, мукор, развивающийся на овощах, ягодах, плодах в виде белого пушка, и фитофтора, вызывающая гниль клубней картофеля.

У высших грибов мицелий разделён перегородками на отдельные клетки, содержащие одно или несколько ядер. У большинства грибов, имеющих съедобное плодовое тело (за исключением трюфелей, строчков и сморчков), плодовое тело образовано пеньком и шляпкой. Они состоят из плотно прилегающих друг к другу нитей грибницы. В пеньке все нити одинаковы, а в шляпке они образуют два слоя - верхний, покрытый кожицей, окрашенной разными пигментами и нижний. У одних грибов нижний слой пронизан многочисленными трубочками (белый гриб, подберёзовик, маслёнки) - это трубчатые грибы, а у других- пластинками (рыжики, сыроежки - это пластинчатые грибы).

Клетки грибов покрыты твёрдой оболочкой - клеточной стенкой, которая состоит из полисахаридов на 80-90% (у большинства это хитин). Ядер может быть одно или несколько. Из органелл грибной клетки следует назвать митохондрии, лизосомы, вакуоли, содержащие запасы питательных веществ. Роль запасного вещества выполняет гликоген. Крахмала у грибов нет. Клетки не содержат пластид и хлорофилла, поэтому грибы не могут фотосинтезировать.

Особенности питания

Пищеварение у грибов наружное - они выделяют гидролитическик ферменты, расщепляющие сложные органические вещества, и всасывают продукты гидролиза всей поверхностью тела.

По способу питания все грибы делятся на сапрофитов, паразитов и грибы-симбиоты.

Грибы-сапрофиты питаются мёртвыми органическими веществами. Они играют важную роль в круговороте веществ в природе, минерализуя органические вещества, освобождают почву от мёртвых остатков и одновременно пополняют в ней запасы минеральных солей, которые служат питанием для зелёных растений.

Грибы-паразиты ведут паразитический образ жизни. Они поселяются на живых организмах и питаются за их счёт. Папример, спорынья, паразитирует на злаках, зоофагус ( паразитирующий на коловратках), фитофтора ( не имеет узкой специальности), а так же ржавчинные и головневые грибы. Есть грибы, которые паразитируют на рыбах.

Грибы-симбиоты учавствуют в создании двух очень важных типов симбиотического союза: лишайники и микориза. Лишайники- это симбиотическая ассоциация гриба и водоросли. Лишайники, как правило, поселяются на обнажённых скалах, в мрачных лесах, они ещё и свешиваются с деревьев. Характерной особенностью грибов является их способность вступать в симбиотические отношения с другими организмами. У грибов такой симбиоз называется микоризой ( или « грибокорень»)- ассоциация гриба с корнем растения. Такой союз очень выгоден обоим партнёрам. В результате гриб получает большое количество органических веществ и витаминов, а растительный компонент становится способным более эффективно поглощать питательные вещества из почвы( отчасти из-за увеличения поверхности поглощения, а отчасти из-за того, что гриб гидролизует некоторые некоторые недоступные растению соединения). Число растений, способных образовывать микоризу очень велико, например, у цветковых растений она не встречается только у семейства крестоцветных и осоковых. В зависимости от того, проникают или нет гифы гриба в клетки корня, различают эндо- и эктомикоризу.

Особенности размножения

У грибов имеется вегететивное, бесполое и половое размножение.

Вегетативное размножение осуществляется частями мицелия, которые, отделяясь от общей массы, способны расти и развиваться самостоятельно. У дрожжевых грибов вегетативное размножение происходит почкованием: на клетках мицелия образуются выросты (почки), постепенно увеличиваются в размерах, а затем отшнуровываются.

Бесполое размножение осуществляется спорами. Какими только не бывают споры- со жгутиками и без, одиночными и покрытыми общей оболочкой. Вместилище спор называется спорангием, а гифа ,на которой он расположён- спорангиеносцем. Зооспоры ( споры со жгутиками) находятся в зооспорангии. Если же споры не имеют жгутиков, то они называются конидиями и открыто сидят на гифе-кондиеносце. Споры могут развиваться либо внутри спорангиев (эндогенно), либо отчленяются от концов особых выростов мицелия (экзогенно).

Наиболее просто устроенные низшие грибы чаще всего обитают в воде. Споры этих грибов имеют жгутики и прекрасно плавают. Это- первый способ распространения спор.

Споры плесневелых грибов очень мелкие и лёгкие, поэтому они легко могут распространяться по воздуху, по воде, на лапках насекомых. Капли дождя могут переносить и крупные грибные споры. В распространение многих спор участвуют и животные. Особенно часто ими пользуются грибы, плодовые тела которых расположены под землёй, например, трюфеля. Распространяют споры грибов и насекомые. Тогда грибы часто имеют специфический запах и слизистые выделения.

Ещё один способ-разбрасывание спор с помощью упругих гиф (пероноспоры) или отстреливающегося спорангия (пилоболюс)

Способы расселения грибов делят на пассивные и активные. При пассивном гриб пользуется чьей-либо помощью, а при активно « справляется» сам. Заметим, что чем больше выбор переносчиков, тем проще расселительные приспособления гриба. Кроме того, чем меньше спор образует гриб, тем лучше они защищены и приспособлены.

Прорастают споры в ростовую трубку, из которой развивается мицелий.

Репродуктивные возможности огромны- одно плодовое тело может принести 1 миллиард спор в год.

3) Но спора даёт лишь начало первичному мицелию. Рядом проросли две споры и первичные мицелии слились, дав начало вторичному мицелию (это- половой процесс)… Половой процесс состоит в слиянии мужских и женских гамет, в результате чего образуется зигота. У низших грибов гаметы подвижны, они могут быть одинаковыми по размеру (изогамия) или различны (гетерогамия). Если гаметы различаются не только по размерам, но и по строению, они формируются в женских (оогонии) и мужских (антеридии) половых органах. Неподвижная яйцеклетка оплодотворяется либо подвижными сперматозоидами, либо выростом антеридии, переливающий в оогонии своё содержимое. У некоторых грибов половой процесс заключается в коньюгации двух одинаковых на концах мицелия.

Вторичный мицелий растёт, питается и в благоприятных условиях формирует новые плодовые тела. А зачем грибу плодовые тела? В их налаженной «кухне» готовиться новое поколение грибов: закладываются и созревают споры, защищённые от неблагоприятных условий. А, созрев, споры с помощью плодовых тел разлетаются от гриба-родителя.

Любой живой организм, а гриб-не исключение, получает по наследству программу дальнейшего развития, и если условия позволяют, реализует её. Наследственная информация содержится в ядрах клеток. Мицелии бывают с полной программой (диплоидные)

Или только с её половиной (гаплоидные). В первом случае они развиваются нормально, а во втором- чтобы не остановиться на « полдороги» в развитии, требуется слияние с другой гаплоидной половинкой с объединением наследственной информации и образование нового диплоидного организма.

У грибов есть два варианта развития после этого слияния:

Первый наблюдается, если диплоидная стадия недолговечна. Тогда после полового процесса быстро происходит редукционное деление( т.е. ядра сливаются и делятся два раза), которое приводит к образованию гаплоидных структур. Гриб сразу переходит к образованию спор, « снабдив» каждую из половинок половинной наследственной программы.

У некоторых грибов в конце полового процесса образуется клетка с двумя ядрами, пришедшими от обоих родителей и происходит редукционное деление. В результате образуется сумка с восемью гаплоидными спорами. Такие грибы называются сумчатыми.

У других грибов тоже образуется клетка с двумя ядрами, которые сливаются и два раза делятся. Но гаплоидные споры оказываются не в сумке, а на специальных выростах вздутой клетки-базидии.

Ну, а второй вариант встречается у грибов, « впадающих в спячку» после слияния клеток. Их диплоидная клетка(зигота) покрывается толстой оболочкой и «ждёт» весны. А « дождавшись»- прорастает: происходит редукционное деление и развиваются уже гаплоидные споры.

Рассматривая особенности строения, питания, размножения грибов можно сказать, что эти удивительные организмы как нельзя лучше приспособились к условиям окружающей среды. Как же они всего этого « добились». Для этого необходимо проследить развитие грибов в течение огромного промежутка времени.

Происхождение грибов и дальнейшее развитие по эрам.

ЭУКАРИОТЫ

Большинство исследователей признают, что вскоре после возникновения жизни на земле, она разделилась на три корня, которые можно назвать надцарствами.

Надцарство эукариотов очень рано, по-видимому, более чем миллиард лет назад, разделилось на царства животных, растений и грибов. Грибы более близки к животным, чем к растениям. Наконец, небольшая группа слизевиков настолько своеобразна, что лишь с трудом может быть включена в царство грибов, с которым его традиционно объединяют. По-видимому, многоклеточность возникла независимо у грибов, растений и т.д.

Грибы-древние организмы. Их ископаемые имеют возраст около 900 млн. лет. Не исключено, что они являются одними из первых эукариотов.

Широко распространено предположение, что грибы произошли из водорослей, с которыми они наиболее сходны. Однако ряд ботаников считает, что водоросли и грибы имели лишь общих предков из группы жгутиковых. Нет единства мнений по вопросу о том, монофиличны грибы, то есть имеют одного общего предка или полифиличны, то есть произошли от разных групп.

Как бы то ни было, но уже к концу каменноугольного периода ( около 300 млн. лет) они уже достигли значительного многообразия.

Здесь мы прямо наталкиваемся на вопрос: « Как эти, относящиеся к группе низших растений смогли не только приспособиться, но и успешно процветать?».

Для этого посмотрим как развивались грибы.

Грибы относятся к эукариотам. Когда возникли эукариоты науке не известно. Исследования на молекулярном уровне дали основание некоторым учёным предположить, что эукариоты могут быть столь же древними, как и прокариоты. В геологической же летописи признаки деятельности эукариотов появились примерно 1,8-2 млрд. лет назад. Первые эукариоты были одноклеточными организмами. По-видимому, у них уже сформировались такие фундаментальные признаки эукариотов как митоз, мембранные органеллы.

Поскольку в Архее и Протерозое господствовала водная среда, наша планета претерпевала значительные потрясения: была очень высокая геотермальная активность, шло активное горообразование, оледенение сменялось потеплением климата. В атмосфере повысилось содержание кислорода до 5-6% от современного уровня, это всё создало благоприятные условия для существования не только многоклеточных животных и растений , но и грибов. Эти изменения в среде обитания и повлияли на образование большого количества новых видов животных, растений и грибов.

Примерно 1,5 млрд. лет назад возник один из самых важных ароморфозов- половое размножение.

Условия среды следующей эры-Палеозойской также способствовали быстрому развитию эукариотов, а следовательно и грибов. Что же касается климата в этот период, то он был довольно умеренным, повысилась влажность. А суша раскололась на отдельные материки, которые сгруппировались около экватора. Это привело к созданию большого количества прибрежных районов, пригодных для расселения живых организмов.

Этот период времени даёт нам очень мало информации о грибах, так как палеонтологическая летопись их почти неизвестна.

Силурский период Протерозойской эры характеризуется выходом растений на сушу, вызванного увеличение площади суши. Такие растения названы псилофитами. На мой взгляд, грибы также могли выйти на сушу вслед за растениям. Возможно даже, что у них появляется такой ароморфоз как микориза с этими растениями, ведь им нужны были вещества, которые сами они не могли синтезировать.

В Девонский период продолжается поднятие суши. Климат характеризуется сменой сухих и дождливых сезонов. Оледенение на территории современной Южной Африки и Америки. Из-за нестабильности климата грибам нужно было совершенствовать органы и ткани, а так же половую систему, чтобы предохранить себя от вымирания. Так, например, в случае похолодания зигота могла впасть в спячку до потепления и покрыться жёсткой оболочкой, предохраняющей семена от холода и неблагоприятных условий.

В Карбоне (каменно-угольный период) началось всемирное распространение лесных болот. Равномерно тёплый и влажный климат сменяется в конце периода холодным и сухим. Период завершается обширным оледенением южных континентов. До оледенения в болотах могли появиться водные формы грибов - амёбообразные и как уже раньше было замечено, грибы уже достигли значительного многообразия

В Пермском периоде , несмотря на похолодание климата и его сухость получили распространение голосеменные растения и грибы.

Вынужденные жить на суше грибы, должны были приспосабливаться к сложившимся условиям. А ведь и климат-то не слишком тёплый. И тела грибов стали покрываться твёрдой оболочкой, за счёт хитина в клеточных стенках, но амёбообразные грибы сохранились.

Мезозой- эра пресмыкающихся и голосеменных. Климат, в начале влажный к концу Юрского периода сменился засушливым в области экватора. Из-за нехватки воды многие виды животных и растений погибли, но грибы за счёт паразитизма и симбиоза и здесь смогли выжить.

Очень интересно развитие грибов в Третичном периоде. К концу этого периода начался великий процесс остепенения суши. Эти изменения привели к развитию злаковых растений. В это же время грибы-паразиты приобрели новый ароморфоз-склероции - устойчивые покоящиеся тела с твёрдой стеной, как приспособление для зимовки. С развитием злаковых развиваются и грибы-паразиты, паразитирующие на них.

Кайнозойская эра ознаменовала себя установлением тёплого и равномерного климата. Господство покрытосемянных, сохраняется значительное количество групп, возникших в Меловой период. Состав близок к современному. Процветание растений, животных, насекомых и грибов.

Выводы

Удивительные организмы-грибы. В течение всего своего развития они боролись за выживание только с природными условиями, а растения и животные не только не мешали, но и активно помогали и себе и им. Животные сами того не замечая, помогали разносить споры грибов, тем самым не давая им погибнуть, а растения « с удовольствием» вступали в микоризу с грибами. На все изменения климата грибы реагировали нужными ароморфозами.

Грибы, одни из первых эукариотов, не только сохранились, но и успешно процветают из-за того, что:

Грибы приобрели такой важный ароморфоз, как микориза. Они зависят от растений, но и растения зависят от них. Это крайне выгодное для грибов сожительство, сложившееся за многие миллионы лет.

Разнообразие грибов настолько велико, что они занимают и водную, и наземно-воздушную среду обитания. Строение их также разнообразно. Это даёт им преимущество и увеличивает шанс на выживание всего царства в целом.

Три способа размножения. Даже если грибы окажутся в таких условиях, где один из способов не возможно будет применить, в силу неблагоприятных условий или, например, отсутствия воды, будет возможность воспользоваться двумя другими. Опять же процент выживаемости выше.

Список используемой литературы

1. И.Ю.Павлов « Биология. Пособие-репетитор»

2. Учебник биологии Малеева Ю.В.

3. Изд. Дом «Дрофа» «Биология- флора»

4. В.А. Корчаги « Биология 6-7 класс»

5. Материалы с сайта www.defacto.ru

6. А.В. Яблоков, Ф. Юсуфов «Эволюционное учение»

7. В.Б. Захаров « Биология- общие закономерности»