SPIS TREŚCI
ROZDZIAŁ 13: GRZYBOBRANIA SZCZEGÓLNIE CIEKAWE • BRITT BUNYARD
GRZYBNIA – ŹRÓDŁO ŻYCIA
SUZANNE SIMARD
SUZANNE SIMARD jest kierowniczką katedry ekologii leśnej na Wydziale Leśnictwa i Ochrony Przyrody Uniwersytetu Brytyjskiej Kolumbii w Vancouver w Kanadzie
To, co dzieje się pod dnem lasu, jest równie ciekawe – i nie mniej ważne – niż procesy zachodzące ponad nim. Żywa sieć nici niemal mikroskopowych rozmiarów odnawia powietrze, gleby i wodę w ciągłym cyklu równoważenia i odbudowy. Przetrwanie zależy nie od organizmów najlepiej przystosowanych, lecz od ich najogólniejszej zbiorowości.
Wyobraźmy sobie kłodę, która była kiedyś pniem drzewa. Drzewo to obumarło ze starości lub padło ofiarą choroby wywołanej inwazją jakichś patogenów. Gdy tylko się przewróciło, grzyby natychmiast zaczęły rozprzestrzeniać się w jego biomasie i ją rozkładać. Były one oczywiście częścią ogromnej sieci podziemnej wegetacji zwanej grzybnią, złożonej z drobnych żywych nici przypominających nici pajęcze, zwanych strzępkami. Wzdłuż tysięcy kilometrów tych struktur oplatających jedną kłodę próchniejącego drzewa grzybnia wydziela enzymy i kwasy organiczne rozkładające ligninę zawartą w ścianach komórkowych drewna, nadającą mu budowę wewnętrzną i wytrzymałość mechaniczną.
W procesie rozkładu z drewna uwalniają się jego składniki odżywcze wnikające w strukturę sieci pokarmowych, których częścią są grzybnie dystrybuujące je w całej swojej objętości. Po wielu przemianach sieci te wyłaniają się spod powierzchni ziemi, tworząc owocniki grzybów będące ich złożonymi organami reprodukcyjnymi. Owocniki to przysłowiowy „wierzchołek góry lodowej”. Widząc je przy ziemi, nie uświadamiamy sobie, jak wielka jest grzybnia ukryta pod nimi. Tylko 10% wszystkich grzybów wytwarza owocniki. Zbierając je, mamy pod stopami rozległą sieć ukrytych strzępków grzybni rozciągającej się wszędzie dookoła, pod każdym naszym krokiem. Sieci te są fundamentem życia. To one tworzą gleby odżywiające wszystkie organizmy lądowe. Bez grzybów nie ma gleby, a bez niej jakichkolwiek form życia na lądach.
W braku tego metamorficznego procesu planeta by się udusiła. Lasy zamieniłyby się w ocean zgnilizny. To, że są w większości dla nas dostępne, wynika z działania tysięcy gatunków grzybów rozkładających organiczne szczątki dna lasu i wprowadzających martwe produkty rozkładu z powrotem do łańcuchów pokarmowych. W ten sposób życie ciągle się odnawia.
Gdy nasza przykładowa kłoda zaczyna się rozkładać i uwalniać składniki odżywcze, wówczas wkraczają inne organizmy, takie jak roztocza i nicienie, zaczynające konsumować grzyby, niewielkie drobiny pozostałego drewna oraz inne formy materiału organicznego, a następnie, po ich przetrawieniu, wydalające własne metabolity. Niektóre z nich zasilają cykl pokarmowy, inne organizmy, np. skoczogonki lub pająki, zaczynają zjadać nicienie, a jeszcze inne żywią się skoczogonkami i pająkami. W łańcuchach pokarmowych materia organiczna trafia do istot coraz większych. W końcu same grzyby stają się pokarmem wiewiórek, które z kolei padają ofiarą drapieżnych ptaków i ssaków; te ostatnie też nie są wieczne, więc wszystko wraca w końcu do grzybni rozkładających martwe drzewa. Gdy jakikolwiek organizm kończy życie, jego ciało powraca do gleby i uczestniczy w ciągłej odnowie procesów życiowych.
STR. 18 U GÓRY: Leucocoprinus cepistipes; NA ŚRODKU: Hemitrichia sp. (© Taylor Lockwood); NA DOLE: Grzybnia
Otóż rośliny te potrafią w jakiś sposób wrastać w sieci grzybowe i zdobywać za ich pośrednictwem cukry i inne składniki odżywcze pochodzące od innych roślin13. Typowe rośliny zielone, wplecione w globalną sieć leśną, nasycają sieć grzybową związkami węgla i pobierają te składniki od grzybów. Jest to wymiana dwustronna. Rośliny, o których mowa, niezdolne do fotosyntezy, otrzymują zarówno składniki odżywcze, jak i węgiel wprost z sieci, dlatego nazywam je czasem żartobliwie „hakerami” globalnej sieci leśnej. Cały węgiel obecny w sieci musi pochodzić z roślin, mykoheterotrofy są zatem dowodem na transfer tego pierwiastka przez sieć.
Mykoheterotrofy to znakomity przykład zróżnicowania sposobów współdziałania roślin i grzybów w sieciach biocenotycznych. Są to systemy bardzo złożone – funkcjonuje w nich wiele różnych mechanizmów. Związki między grzybami mykoryzowymi i roślinami uważane są ogólnie za mutualistyczne, co znaczy, że obie strony zyskują, choć zdarzają się przypadki, w których brak takiej równowagi i jeden partner otrzymuje więcej niż drugi. Są to relacje elastyczne i płynne, dostosowujące się do zmiennych okoliczności.
Myśląc o tej wymianie, zastanawiamy się nad tym, co rządzi tymi procesami. Jak jest regulowana i negocjowana wymiana między roślinami a grzybami? Ludzie mają skłonność do pojmowania zjawisk we własnych kategoriach. Niektórzy proponują teorie „rynku biologicznego” dla wyjaśnienia interakcji roślinno-grzybowych i postrzegają je w kategoriach sankcji, inwestycji i nagród rynkowych. Inni przypisują uczestnikom relacji więcej wielkoduszności, widząc ich jako opiekunów obdarowujących i karmiących tych, którzy mają mniej, co można nazwać bardziej „socjalistycznym” punktem widzenia. Są to koncepcje do pewnego stopnia użyteczne, lecz jednak antropomorficzne i ujawniające brak dogłębnego zrozumienia złożonych zachowań sieci grzybowych, które ostatecznie mogą nie być żadnym odzwierciedleniem ludzkich sposobów myślenia.
Zagadki te to jeszcze jedna przyczyna fascynacji mykologią – nie tylko w kręgach akademickich. Spotykam coraz więcej osób zainteresowanych tajemnicami królestwa grzybów z czystej ciekawości bądź pod wpływem informacji o wielu potencjalnych zastosowaniach tych organizmów. Wielu moich kolegów naukowców niepokoją problemy degradacji środowiska naturalnego i naruszenia globalnej równowagi ekologicznej. Niektórzy postrzegają mykologię jako jedną z dróg poszukiwania ich rozwiązań. Wiele jest w tej dziedzinie pytań, na które nie znamy odpowiedzi, co czyni ją tym ciekawszą jako przedmiot badań.
13 M. Sheldrake, N.P. Rosenstock, D. Revillini, P.Ad. Olsson, S.J. Wright, B.L. Turner, A Phosphorus Threshold for Mycoheterotrophic Plants in Tropical Forests, „Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences” 2017, nr 235.
FAKTY MYKOLOGICZNE
MILIARDY MILIARDÓW ZARODNIKÓW
Hipnotyzuje mnie pozorny bezruch grzybów. Owocniki wyrastające z ziemi wyglądają jak dekoracje. Badając je pod mikroskopem, widzimy jednak ciągły strumień zarodników uwalniających się z blaszek kapeluszy. Wiemy z obliczeń, że pojedynczy owocnik produkuje około 30 tysięcy zarodników w ciągu jednej sekundy, co znaczy, iż w swym krótkim istnieniu wytwarza ich miliardy każdego dnia!
Kilka lat temu naukowcy niemieccy postanowili oszacować całkowitą ilość zarodników grzybowych uwalnianych do atmosfery w skali globalnej w okresie roku. Nie były to domysły. W badaniu użyto metody znakowania zarodników wprowadzanych do atmosfery specjalnymi markerami. Z obserwacji i obliczeń wynikało, że w ciągu każdego roku grzyby emitują do atmosfery ogółem dziesiątki milionów ton zarodników, których liczba okazała się zbliżona do liczby Avogadro (jednostki używanej przez chemików do zliczania atomów i cząsteczek): 1023 mikroskopijnych biocząstek w ciągu roku! Korzystając z tego oszacowania, obli czyłem łączną powierzchnię wszystkich zarodników, która jest porównywalna z powierzchnią Afryki. Trudno się zatem dziwić, że grzyby mają tak wielki wpływ na nasze zdrowie i samopoczucie.
To ogromna, niewidoczna dla nas część środowiska naturalnego, jesteśmy jednak istotami wybitnie wzrokowymi, skłonnymi doceniać znacz enie głównie org anizmów makroskopowych, takich jak rośliny i zwierzęta. Nie zmienia to faktu, że jesteśmy otoczeni grzybami i pogrążeni w ich świecie. Mimo zrozumienia wielu naukowych faktów z zakresu ich biologii wciąż odkrywamy takie, których nasza wiedza nie tłumaczy. Zagadka ich istnienia zmusza nas do uruchomienia wyobraźni, byśmy mogli pojąć znaczenie ich ogromnego wpływu. Potrzeba znacznej głębi myślenia, by zacząć doceniać bogactwo naszych interakcji ze światem grzybów. Prawdziwe zrozumienie mykologii wymaga niemal wkroczenia w sferę duchową, a przynajmniej zbliżenia się do niej.
– NIK MONEY
NIK MONEY jest profesorem biologii na Uniwersytecie Miami w Oxfordzie w stanie Ohio oraz autorem wielu artykułów naukowych i książek z zakresu mykologii
STR. 36: Grzybnia gęsto przerastająca podłoże STR. 37 U GÓRY: Peziza sp.; PONIŻEJ: Zarodniki grzybów STR. 37–38, 39: Niezidentyfikowane gatunki grzybów, Narodowy Rezerwat Przyrody Arktycznej, Alaska
ROZDZIAŁ 7
MYKOREKULTYWACJA – NARASTAJĄCE PROBLEMY I MOŻLIWE ROZWIĄZANIA
DANIEL REYES
DANIEL REYES jest hydrogeologiem i mykologiem, założycielem organizacji The Myco Alliance z siedzibą w Teksasie
Zdolności grzybów do rozkładania chemikaliów i eliminacji toksyn zostały udowodnione. Problemem jest teraz znalezienie innowacyjnych sposobów praktycznej implementacji tych procesów. Mykorekultywacja oznacza użycie grzybów do wchłaniania, degradowania i/lub izolowania zanieczyszczeń środowiska nagromadzonych w nim lub nagle uwalnianych do gleb i wód. Grzyby dokonują tego, rozkładając złożone węglowodany i toksyczne cząsteczki o budowie łańcuchowej na elementy prostsze, których dalszej dekompozycji mogą dokonywać inne organizmy; rezultatem jest przywracanie życia w miejscach i obszarach, w których zostało zniszczone.
Istnieją dwa podstawowe poziomy mykorekultywacji: elementarny, obejmujący działania, które możemy podejmować indywidualnie w gospodarstwach domowych, oraz przemysłowy, wymagający korzystania z funduszy rządowych przeznaczonych na ochronę środowiska (w USA Superfund), bądź związany z katastrofami ekologicznymi, takimi jak wielkie wycieki ropy naftowej. W przypadkach zdarzeń lokalnych, np. rozlania oleju silnikowego lub napędowego na podjazd domu, działanie polega na posypaniu zalanych powierzchni trocinami, w które olej wsiąknie, zebraniu ich do pojemnika, zaszczepieniu zawartości grzybnią boczniaka i pozostawieniu do czasu, aż wykona swoją pracę. Próby spłukiwania oleju wężem ogrodowym do kanalizacji ogólnospławnej prowadzą do jej zaolejenia, a następnie długotrwałego pojawiania się oleju w pobliskim strumieniu, skąd może przeniknąć do wód gruntowych i wody pitnej.
Mykorekultywacja nie ogranicza się jednak do prostego fizycznego kontaktu grzybów z toksynami, jak w powyższym przykładzie. Zwykle potrzebują one podkładu, na którym grzybnia może się rozwijać, takiego jak drewno lub ziarna zbóż. Neutralizacja rozlanego oleju wymagała więc posypania go trocinami, które go wchłonęły. To jedna z ważnych lekcji, których nauczył nas wyciek ropy w Zatoce Meksykańskiej. Nie wystarczy wrzucić grzybnię do oceanu, gdyby coś takiego się powtórzyło. Większość grzybni nie toleruje soli, a do rozwoju potrzebuje tlenu i odpowiedniego podłoża. Istnieją grzyby przyjazne dla środowiska morskiego. Zaczynamy je badać, jest więc nadzieja, choć metodologie dopiero się opracowuje. Innym trudnym aspektem mykorekultywacji jest definicja stanu docelowego. Czy chodzi o przywrócenie zniszczonego terenu do pierwotnego, naturalnego stanu, czy tylko o osiągnięcie czegoś prawnie akceptowalnego, lecz dalekiego od stanu optymalnego nadającego się do określonych celów? Powiedzmy, że porównując próbki zanieczyszczonej gleby przed mykorekultywacją i po niej, stwierdzamy zmniejszenie zawartości węglowodorów poliaromatycznych o 96%. To znakomity wynik, ale czy ta gleba nadaje się do organicznych upraw roślin jadalnych? Następnym krokiem powinno być wykonanie testów ekotoksykologicznych, np. obsianie lub obsadzenie zrekultywowanego gruntu takimi roślinami jak fasola oraz wprowadzenie pierścienic i obserwowanie, co się będzie działo. Rezultaty testów pozwolą ocenić prawdziwy stan zdrowia gleby. Jeśli pierścienice giną po kilku tygodniach, rosnące rośliny są zdeformowane lub też występują w nich uszkodzenia na poziomie
STR. 54 U GÓRY: Coprinopsis lagopus (© Taylor Lockwood); NA ŚRODKU: Hericium coralloides (© Taylor Lockwood); NA DOLE: Marasmiellus sp.