Какую роль в экосистеме играют растения. Экосистема растений и животных. Огромный и многоликий

Недавно в злаках, затем в осоках, а потом и в других растениях нашли грибы, которые являются родственниками хорошо известной спорыньи, названные эндофитами. Они живут в надземных частях растений и, образуя токсичные алкалоиды, защищают хозяев от пожирания травоядными животными - от насекомых и слизней до жвачных. Эндофиты усиливают рост вегетативных органов зараженных растений, но подавляют продукцию семян, тем самым изменяя соотношение вегетативного и семенного способов размножения. О роли эндофитных грибов свидетельствует следующий пример: в тканях тисса обнаружено соединение таксол, излечивающее некоторые формы рака. Интенсивные исследования показали, что таксол продуцирует не только тисс, но и эндофитный гриб, живущий в его тканях.

Грибы-почвообразователи. Огромное значение имеют грибы для самого существования среды обитания 80% наземных организмов, включая почти все высшие растения (табл. 3). Протяженность грибных гиф в почве превышает протяженность корней высших растений, причем, как и в зоне корней - ризосфере, в зоне гиф грибов - гифосфере вследствие выделения метаболитов создается специфическая среда, благоприятная для одних групп микроорганизмов и невыносимая для других.

Грибы (включая лишайниковые) вместе с актиномицетами не только создали почву, но и продолжают активно участвовать в почвообразовательном процессе. Отмершие растения моментально заселяются грибами, которые передавая их, как по конвейеру, от одних видов другим осуществляют превращение тел растений в почву.

Грибы-ксилотрофы. Древние связи грибов с древесными растениями привели к возникновению у грибов уникального комплекса ферментов, разрушающих древесные полимеры: целлюлозу и лигнин. Не будь грибов, леса до макушек были бы покрыты мертвыми ветками, то есть грибы - важнейшие санитары леса. Но поскольку из мертвой древесины делают дома, фонарные столбы, железнодорожные шпалы и т.д., древоразрушающие грибы наряду с полезной экологической функцией наносят огромный урон цивилизации.

Из статьи доктора биологических наук Дьякова Ю.Т.
"ГРИБЫ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ В ЖИЗНИ ПРИРОДЫ И ЧЕЛОВЕКА", 1997

В не столь крупном масштабе состав и активность сообщества редуцента также зависит от условий обитания организмов. Основную роль, определяющую скорость разложения, играет температура (Swift et al., 1979) и, кроме того, подвижные организмы микрофауны и микрофлоры (простейшие, нематоды, коловратки и те грибы, которые в своем жизненном цикле имеют подвижные стадии; см. рис. 3.8) ограничены толщиной водной пленки на поверхности разлагаемого субстрата. В сухих почвах таких организмов практически нет. Можно наблюдать постепенный переход от безводных условий через заболоченные почвы к истинно водной среде. В первом случае содержание воды и толщина водной пленки имеют первостепенное значение, но при все большем и большем увлажнении почвы ситуация изменяется таким образом, что постепенно оказывается близкой к условиям придонного слоя в водном местообитании, где не доступность влаги, а скорее дефицит кислорода может определять жизнедеятельность организмов.[ ...]

В почве сосредоточено огромное количество самых разных живых организмов, продуктов их метаболизма и отмирания.В природе они выполняют роль универсального биологического адсорбента и нейтрализатора различных органических соединений, в результате чего происходит разложение большинства отбросов хозяйственной деятельности человека. Органические химические вещества, попадающие в почву, служат источником углерода или других элементов, необходимых для жизнедеятельности микроорганизмов (бактерий, грибов, актиномицетов).[ ...]

Грибы играют большую роль в круговороте веществ в природе, в разложении остатков животных и растений, попадающих в почву, образовании в почве органического вещества, повышении плодородия почвы.[ ...]

В процессе разложения органических веществ активно участвуют и друше растительные и животные организмы биоценоза. Почвенные водоросли, особенно зеленые и синезеленые, являются дополнительным источником кислорода. Грибы используют в качестве питательного материала органические соединения. Роль простейших и коловраток сводится к уничтожению бактерий, переработке иловых частиц. Черви, личинки насекомых, населяющие верхний слой почвы, разрыхляют его и способствуют лучшей аэрации. На полях орошения число личинок комара Chironomus pulmosus может достигать 90 000 на 1 м2, количество поглощаемого ими органического вещества достигает примерно 250 г/м2, из которых около 150 г минерализуется и около 100 г используется для построения тела личинок.[ ...]

В морфологическом отношении они специализированы менее, чем в биохимическом, поэтому их роль в экосистеме обычно не удается определить такими прямыми методами, как визуальное наблюдение или подсчет численности. Организмы, которые мы называем макроконсументами, получают необходимую энергию в процессе гетеротрофного питания, переваривая органическое вещество, поглощаемое ими в виде более или менее крупных частиц. Именно они - «животные» в широком смысле. Морфологически они обычно адаптированы к активному поиску или сбору пищи, у их высших форм хорошо развиты сложные сенсорно-моторная нервная система, а также пищеварительная, дыхательная и циркуляторная системы. Микроконсументов, или сапротрофов, раньше часто называли «деструкторами» (разрушителями), но исследования примерно двухдесятилетней давности показали, что в некоторых экосистемах животные играют в разложении органического вещества более важную роль, чем бактерии или грибы (см., например, Johannes, 1968). Поэтому, видимо, правильнее будет не определять какую-то одну группу организмов как «деструкторы», а рассматривать разложение как процесс, в котором участвуют вся биота, а также абиотические процессы.[ ...]

На разложение пестицидов в почве оказывают влияние ее физические и химические свойства. Глины, оксиды, гидроксиды и ионы металлов при участии грунтовой воды служат катализаторами в этом процессе. Отмечено, что интенсивно гидролиз пестицидов происходит в почвах с сильнокислой реакцией и с высоким содержанием гумуса. Важную роль в процессе их разложения играют высшие растения и микроорганизмы - бактерии, актиномицеты, грибы.[ ...]

Важную роль в развитии научной микробиологии сыграли работы акад. Н. Ф. Гамалея по открытию особой группы микроорганизмов - бактериофагов, изучению изменчивости микроорганизмов. Основы учения о хемотрофном типе питания микроорганизмов были заложены С. Н. Виноградским. Он изучал жизнедеятельность микроорганизмов - хемотрофов, развивающихся в почве (железо-, серобактерий). Им был изучен процесс усвоения азота бактериями. В формировании микологии - науки о грибах - большое значение приобрели работы Л. С. Ценковского, изучавшего низшие грибы и водоросли. В. Л. Омелянский изучал жизнедеятельность микроорганизмов почвы и выполнил ряд исследований по изучению механизма разложения целлюлозы.[ ...]

Для этих грибов характерен специфический вкус и запах (реже он как у аниса). Растут говорушки на почве, подстилке в различных фитоценозах. В жизни леса эти грибы играют очень большую роль. Они наряду с другими подстилочными сапрофитами (миценами, денежками, грибами с мелкими плодовыми телами) участвуют в разложении подстилки и в процессах гумусообразования, т. е. обогащают почву питательными веществами. Обильно развиваясь на подстилке, они очень часто образуют аспекты и придают лесу особенную красоту. Среди говорушек есть съедобные и ядовитые. Одним из самых распространенных видов является съедобный гриб говорушка ворон-чатая (Clitocybe infundibuliformis), растущая большими группами в различных лесонасаждениях (табл. 38). Шляпка у говорушки ворон-чатой вначале распростертая, с выступающим горбиком, позже глубоковоронковидная, с тонким неровным завернутым вниз краем, буровато-палевая. Ножка войлочная, белая.[ ...]

Установлено, что в превращениях (детоксикации) пестицидов в почве имеют значение гидролитические и окислительные процессы, а также фотохимические превращения. Ведущая роль в разложении пестицидов принадлежит почвенным микроорганизмам, которые разрушают их до образования простейших продуктов. Например, некоторые почвенные бактерии, грибы и актиномицеты используют в качестве источника углерода гербицид далапон.[ ...]

Рассматривая процесс разложения трупов животных, полезно разделить участвующие в нем организмы на три категории. Как и в процессах, обсуждавшихся выше, здесь играют роль микроорганизмы и беспозвоночные детритофаги, но, кроме того, часто значительную роль играют позвоночные-мусорщики. Трупы многих животных столь невелики по размеру, что за короткий промежуток времени после гибели они быстро поедаются одним или несколькими детритофагами-мусорщиками, которые ничего не оставляют бактериям, грибам или беспозвоночным. В полярных районах, например, эту роль играют песцы и поморники; в умеренных - вороны, росомахи и барсуки; в тропиках- самые разные виды птиц и млекопитающих, в том числе коршуны, шакалы и гиены.[ ...]

Многие виды гелоциевых грибов активно разлагают субстрат, на котором произрастают. Во время осеннего листопада земля под деревьями в лесу покрывается слоем пожелтевших листьев осины, березы, ольхи, клена. Но еще до того, как ляжет белый зимний покров, от листьев остаются только черешки и жилки. Основную роль в процессе разложения этих листьев сыграл маленький гелоциевый гриб Нутепов-сурЬив саи[ ...]

Результаты, получаемые в последнее время, свидетельствуют о том, что фаготрофы, особенно мелкие животные (простейшие, почвенные клещи, коллемболы, нематоды, остракоды. улитки и т. д.), играют более значительную роль в процессах разложения, чем предполагалось ранее. Как показали данные трех экспериментальных исследовании, приведенные на рис. 2.11, после селективного удаления этой микрофауны разложение отмершего растительного материала сильно замедляется. Хотя многие питающиеся детритом животные (детритофаги) на самом деле не могут переваривать лигноцеллюлозный комплекс п получают энергию пищи главным образом от микрофлоры, развивающейся на этом же материале, они ускоряют разложение растительного-опада различными непрямыми путями: 1) измельчая детрит и таким образом увеличивая площадь поверхности, доступную для воздействия микроорганизмов; 2) вводя в среду белки или ростовые вещества (часто содержащиеся в выделениях животных), стимулирующие рост микроорганизмов; и 3) стимулируя рост и метаболическую активность микробных популяций, постоянно выедая часть бактерий и грибов. Наконец, многие детритоядные животные являются копрофагами (от греч. kopros- навоз), т. е. их обычная пиша - экскременты, обогащенные питательными веществами за счет жизнедеятельности поселяющихся на них микроорганизмов (Newell, 1965; Frankenberg, Smith, 1967). Например, жук Popilius, живущий в трухлявых стволах деревьев, использует своп ходы в древесине как своеобразный «внешний рубец>>, где экскременты и размельченные частицы древесины обогащаются за счет жизнедеятельности грибов, а затем снова поедаются жуком (Mason, Odum, 1969). В этом случае копрофагия основана на взаимодействии насекомого и гриба - взаимодействии, которое облегчает жуку использование энергии пищи и ускоряет разложение древесины. В море фекалии пелагических оболочников так называемых сальн, питающихся микрофлорой, отфильтрованной ими из воды, служат, как было показано, важным источником пищи для других морских животных, в том числе для рыб.[ ...]

[ ...]

Бактерии, дрожжи и плесневые грибы могут участвовать в процессе разложения одновременно или поочередно. Бактерии, по-видимому, играют главную роль в разрушении мягких тканей животных, а грибы, вероятно, важнее для разрушения древесины. Трайб (1957, 1961) описывает интересную смену организмов, полностью разложивших целлюлозную пленку, которую он поместил в почву. Первыми на пленке поселились грибы; бактерии в значительном количестве появились позднее. Когда пленка была измельчена, появились нематоды и другие почвенные беспозвоночные, которые стали пожирать мелкие частицы пленки (разумеется, вместе с микроорганизмами). За время медленного разложения крупных организмов на них создаются местообитания для самых разных организмов. Например, на упавшем стволе в лесу возникает хорошо развитое подсообщество, которое изменяется по мере разложения ствола.[ ...]

Разлагающиеся растения, или детрит, и продукты их разложения служат пищей для видов-детритофагов, среди которых особенно много почвенных форм. Принимая активное участие в разложении лесной подстилки, детритофаги играют большую роль в обмене веществ между почвой и растительностью. Вместе с детритофагами действуют животные, питающиеся микроорганизмами; отделить одну группу от другой довольно трудно. Эти животные имеют небольшие размеры и способны поедать бактерии и грибы, но не сам детрит.[ ...]

Природные органические вещества принимают участие в постоянном процессе круговорота элементов в биосфере Земли. Возможность деструкции всех природных органических веществ микроорганизмами ни у кого не вызывает сомнения. Сто лет назад Луи Пастер писал: «...роль бесконечно малых казалась мне бесконечно большой... благодаря участию их в разложении и возвращению в воздух всего, что жило!» . Очень яркая, образная картина огромного кладбища, каким предстала бы перед нами природа в отсутствие микроорганизмов, представлена в известном учебнике академика В. Л. Омелянского . Видный советский микробиолог А. Е. Крисс указывает: «По доступности для бактериальных ферментов органическое вещество разделяется на нестойкое и стойкое органическое вещество. Эти термины означают, что всякое органическое вещество в подходящих условиях подвергается превращениям энзимами бактерий, но не с одинаковой легкостью». Автор здесь имеет в виду «органическое вещество», продуцируемое в Мировом океане. Но эти слова можно в полной мере отнести ко всем природным органическим соединениям биосферы, особенно если учесть деятельность не только бактерий, но актиномице-тов и микроскопических грибов. И то, что органика сохраняется на протяжении веков в древннх мощах, мумиях египетских фараонов и т. п., отнюдь не означает, что она стойка к микробной атаке, а означает лишь отсутствие «подходящих условий» для проявления разрушительной способности микроорганизмов. То же самое можно сказать и об углеводородах нефти, которые залегают в недрах Земли практически без изменений миллионы лет - будучи извлеченными на поверхность, в аэробных условиях они сразу же находят для себя потребителей среди разнообразнейших представителей микробного мира.[ ...]

Суть полевых и лабораторных исследований Костычева, изложенных в его книге «Почвы черноземной области России, их происхождение, состав и свойства» (1886), сводится к следующим важным положениям. Перефразируя и дополняя слова Рупрехта: «чернозем представляет вопрос ботанический», Кос-тычев высказал правильную мысль о том, что чернозем является вопросом географии и физиологии высших растений и вопросом физиологии растений низших, разлагающих органические вещества. Чернозем и другие почвы, таким образом, характеризуются не только накоплением гумуса, но и его круговоротом. Разложение органических остатков, попавших в почву, происходит лишь отчасти химическим путем, главную роль в этом процессе играют бактерии и грибы, причем «только относительно грибов несомненно, что они способны образовать продукты разложения, окрашенные в темный цвет». Почвенные животные «подготовляют» материал для микробного разложения и «без их участия разлагающиеся растительные остатки долгое время сохраняют строение». Следовательно, еще Костычев в «судьбах» гумуса черноземов оценил роль и взаимодействие высших растений (накопление), почвенных животных, или, как теперь говорят, «мезо-фауны» (превращение растительных остатков в «аморфное состояние»), бактерий и грибов (образование собственно гумуса и разложение органических веществ вплоть до выделения С02 из почвы). Здесь ошибочным оказалось только мнение об исключительной роли грибов в образовании темпоокрашенных продуктов (Кононова, 1963).[ ...]

В процессе разложения древесины (лигнина) участвуют несколько иные микроорганизмы, чем приведенные выше. В разложении лигнина, по-видимому, более важна роль грибов.[ ...]

Важнейшим компонентом гетеротрофного блока лесных экосистем являются трутовые грибы, которые играют одну из ведущих ролей в разложении древесины и древесных остатков. Ранние исследования видового разнообразия трутовых грибов в основном охватывали лесные ценозы. Работы по изучению данной группы грибов в городе Сыктывкар практически не проводились.[ ...]

Интересные, специфичные для лишайниковых гиф образования, которые у свободножи-вущих грибов в природных условиях не встречаются,-так называемые жировые клет-к и или жировые гифы. Они развиваются обычно в нижней части слоевища, в местах прикрепления к субстрату. Жировые клетки имеют зеленоватую окраску, обусловленную содержанием жира. Они, как правило, крупнее обычных клеток и имеют вздутую мешковидную, иногда почти шаровидную форму (рис. 285). Причины образования жировых клеток и их роль в жизни лишайников до сих пор не выяснены. Однако было замечено, что чаще всего жировые клетки встречаются у лишайников, растущих на известковом субстрате, особенно в слоевищах, глубоко погруженных в известняк. В слоевищах лишайников, которые произрастают на гранитных породах и на древесном субстрате, жировые клетки образуются очень редко. Более того, если лишайник растет на горной породе смешанного состава, то жировые клетки можно заметить только в гифах, проходящих через участки карбонатсодержащих пород, а в гифах того же слоевища на бескарбонатных участках жировые клетки отсутствуют. Это позволило сделать вывод, что образование жира обусловливает углекислота, освобождающаяся при разложении карбонатов гифами лишайников. Однако это пока лишь одна из гипотез, пытающихся объяснить возникновение этих специфичных для лишайников образований.[ ...]

Д. Восстановление неорганического азота из органического вещества. 1. Восстановление азота в толще воды. Процесс восстановления азота из органического вещества, содержащегося в водных экологических системах, аналогичен процессу, происходящему в наземных системах, где восстановление главным образом происходит в результате разложения органических веществ бактериями и грибами. Однако недавно было показано, что зоопланктон и простейшие также могут иногда играть существенную роль в выделении растворимых азотистых соединений в морскую среду . Водные животные, ме-таболизируя органическое вещество, освобождают аммиак, свободные аминокислоты и другие органические азотистые вещества .[ ...]

Эти результаты еще раз подчеркивают большую важность детритофагов. Оценки вторичной продукции бактерий и грибов дают еще менее значительные цифры, чем те, которые свойственны животным. Исходя из этого приближенного равенства, можно полагать, что общая ассимиляция редуцентов должна приближаться к чистой первичной продукции за вычетом ассимиляции животных. При этом возникают сложности: нельзя адекватно оценивать роль симбионтов и вклад животных в детритные цепи. Тем не менее мы считаем, что 93% чистой первичной продукции поступает в распоряжение редуцентов на суше и, возможно, 63%- в океане. Эффективность роста (углерод новой протоплазмы/ углерод субстрата) для редуцентов суши, вероятно, выше, чем аналогичный показатель у животных. Эффективность роста колеблется в пределах 30-40% Для грибов, обеспечивающих разложение, 5-10% у аэробных бактерий и 2-5% у анаэробных бактерий. Если мы примем 20% за более или менее реальный показатель эффективности роста редуцентов наземных сообществ, тогда общая продукция редуцентов суши может иметь порядок 21X Ю8 т/год, что выше, чем вторичная продукция животных суши, в 24 раза. Если принять эффективность роста для морских редуцентов в 5 или 10%, то продукция редуцентов моря может быть в пределах 1,5-ЗХ X Ю9 т/год, или около половины той величины, которая вычислена нами для животных моря. Биомасса редуцентов большею частью остается неизвестной, но их малые размеры и быстрая смена поколений позволяют бактериям образовывать значительную вторичную продукцию. Биомасса бактерий и на море, вероятно, много меньше, чем у животных. На суше масса грибов может быть и не меньшей по сравнению с животными.[ ...]

Эти формы встречаются в наземных сообществах повсюду, но их особенно много в самых верхних слоях почвы (включая подстилку). Процесс разложения растительных остатков, на который расходуется значительная доля респираторной активности сообщества, во многих наземных экосистемах осуществляется рядом последовательно функционирующих микроорганизмов (Кононова, 1961).[ ...]

Процесс самоочищения водоема при значительном загрязнении проходит через все зоны са-пробности с соответствующей сменой биоценозов. Разложение органических веществ в аэробных условиях осуществляется микроорганизмами, окисляющими сложные органические соединения углерода, азота, серы, фосфора, железа и других элементов в простые неорганические формы. В анаэробных условиях образуются продукты распада, которые могут обладать большей токсичностью, чем исходные: например, меркаптаны, органические кислоты, сероводород, метилированные производные ртути и др. Основная роль в самоочищении водоема от органических биологически разлагаемых веществ принадлежит бактериям. Кроме них в этом процессе участвуют водоросли, грибы, простейшие.[ ...]

Микроконсументов, или сапрофитов, раньше считали единственными деструкторами органических загрязнителей. Исследования последних трех десятилетий показали, что в некоторых системах очистки животные играют более важную роль в разложении органического вещества, чем бактерии и грибы. Поэтому следует рассматривать разложение загрязняющих веществ как процесс, в котором участвует вся биота в целом, а абиотические процессы влияют на его скорость и успешность.[ ...]

Иной тип воздействия на почву проявляется при выращивании посадок хвойных деревьев. Слой подстилки под этими деревьями распадается не полностью, так как продукты первичного разложения пагубно действуют на гумифицирующие микроорганизмы или тормозят их деятельность, что и приводит к неполному разложению остатков. Подстилка из иголок хвои стерильна (под ней даже трава не растет!); разложение идет медленнее и по другому пути - образуются фульвокислоты - растворимые в щелочах, но не разлагаемые кислотами органические вещества почвы, имеющие большое число карбоксильных групп. Например, они на 30% могут состоять из частично разрушенных углеводов, которые связывают в комплексы ионы металлов и растворяют оксиды железа. Такой гумус носит название сырого. В его создании особую роль играют ногохвостки, клещи и грибы.[ ...]

Гименомицеты широко распространены и встречаются почти везде. Большинство видов этой группы - сапрофиты. Они обитают на валежнике и мертвой древесине - это значительная часть трутовых и телефоровых грибов. Живут на листовом опаде и почве. Их роль в природе - разложение растительных остатков. Многие шляпочные грибы вступают в сложный симбиоз с корнями высших растений, особенно древесных пород, образуя микоризу. При этом в непосредственный контакт с корнями высших растений вступает грибница, находящаяся в почве. По тому, как осуществляется этот контакт, различают два типа микориз эндотрофную и э к т о -т р о ф н у ю.[ ...]

Прокариоты (бактерии, архебактерии, цианобактерии) - одноклеточные организмы, не имеют ядра. Благодаря такому разнообразному метаболизму бактерии могут существовать в самых различных условиях среды: в воде, воздухе, почве, живых организмах. Велика роль бактерий в образовании нефти, каменного угля, торфа, природного газа, в почвообразовании, в круговоротах азота, фосфора, серы и других элементов в природе. Сапротрофные бактерии участвуют в разложении органических останков растений и животных и в их минерализации до С02, Н20, Н28, 1ЧН3 и других неорганических веществ. Вместе с грибами они являются редуцентами. Клубеньковые бактерии (азотфикси-рующие) образуют симбиоз с бобовыми растениями и участвуют в фиксации атмосферного азота в минеральные соединения, доступные растениям. Сами растения такой способностью не обладают.[ ...]

Морские организмы (их поведение и состояние) являются индикаторами нефтяных загрязнений, т. е. они как бы осуществляют биологическое наблюдение за окружающей средой. Однако морские организмы не только пассивные регистраторы, но и непосредственные участники процесса естественного самоочищения среды. Известны около 70 родов микроорганизмов, включая бактерии, грибы, дрожжи, которые способны вступать в единоборство с нефтью. Им принадлежит важнейшая роль в разложении нефти и углеводородов в море. Численность их в местах загрязнения может достигать сотен миллионов в 1 см3 воды. Ученые надеются, что эти наши верные помощники в будущем заменят многие способы сбора и изъятия нефти.