Пилоболус гриб - пушка

       Пилоболус: гриб-пушка
Грибы. Семейство Пилоболовые.
Семейство пилолобовых объединяет 3 рода с 15 видами грибов. В роде
пилоболус 8 видов грибов. Иногда этот род называется пилобол.
   Происхождение названия: pilo - волосы; bolus - комок, кусок; bol –
шарик. Исходя из того, что названия растений и других живых
существ в биологии часто даются по внешнему виду этот
микроскопический гриб должен выглядеть как волосок
заканчивающийся шариком. Так и есть.
     В народе этот гриб называют навозником, так как он растет на
навозных кучках, оставленных лошадьми, коровами и другими
травоядными млекопитающими животными. Внешне гриб выглядит
как белый пушок высотой в несколько миллиметров на навозной
кучке. Те, кто знает о грибе побольше, называют его гриб-пушка.
     Почему пушка? Ведь на пушку гриб совсем не похож. Грибом-
пушкой его называют потому, что он отстреливает свои поры на
рекордную дальность - до двух метров! Интересный момент - для
чего грибу пилоболусу нужно отстреливать споры на 2 метра?
Многим известно, что у растений предусмотрены некоторые способы
и механизмы для того, чтобы семена после их созревания и отделения
от растения, оказались как можно дальше от материнского растения.
Это нужно для того, чтобы новое выросшее растение не составляло
конкуренцию материнскому растению в плане получения из почвы
питательных веществ, в получении солнечного света. Ну и,
разумеется, чтобы расширить границы ареала на котором
произрастает данный вид растения. У одних растений семена
снабжены крючочками, чтобы цепляться за шерсть животных, у
других есть подобие лопасти пропеллера, чтобы дальше улететь, есть
растения, у которых семена отстреливаются. Но у пилоболуса отстрел
спор на дальность до двух петров происходит совсем-совсем по
другой причине. Цикл жизни у гриба пилоболуса следующий: споры
отстреливаются и попадают на траву; травоядные млекопитающие
съедают споры вместе с травой; споры не перевариваются в
желудочно-кишечном тракте и выходят наружу вместе с
экскрементами; из спор вырастает новый гриб пилобулус. Но для чего
все же споры должны отстреливаться на 2 метра, именно на такое
расстояние? Дело в том, что, оказывается, травоядные животные не
едят траву рядом с чужими (да, видимо, и своими тоже
экскрементами). Едят на расстоянии одного метра и более. У зоологов
есть даже специальный термин для этого — зона отвращения.
Неужели у животных есть чувство брезгливости, как у человека? Нет,
здесь речь может идти об инстинктах. Животные ничего не знают о
возбудителях болезней, но инстинкт подсказывает животным, что
есть траву рядом с чужими экскрементами нельзя. Да и у человека,
пожалуй, брезгливость может быть проявлением инстинкта, и в
каких-то случаях брезгливость может быть проявлением социального
воспитания. Таким образом, перед природой-матерью встала задача,
создать у гриба такой механизм , который обеспечил бы отстрел пор
на дальность до двух метров. В чем здесь заключается трудность?
    Трудность заключается в том, что споры имеют очень маленькие
размеры, порядка нескольких микрон, а это означает, что их масса
также ничтожна. Из физики мы знаем, что отстреленной спорой
будет совершаться работа по преодолению сил сопротивления
воздуха, на совершение работы будет расходоваться кинетическая
энергия, полученная в момент отстрела. Давайте представим,
дорогой читатель, что такая задача поставлена не только перед
природой , но и перед Вами. Вы - инженер-конструктор, перед вами
поставлена задача, Вы вооружены знаниями по физике, химии,
математике и т. д. Ваши рассуждения?! Уже ясно, что споры гриба
должны обладать большой кинетической энергией. Вспоминаем
формулу кинетической энергии – она равняется произведению массы
на квадрат скорости, деленной на два. Видим, что кинетическую
энергию можно увеличить увеличивая массу, или скорость, или и то и
другое. И на то и на другое могут быть ограничения. Допустим
скорость у нас уже максимальная возможная. Можно ли увеличить
массу споры? Массу споры мы увеличить не можем, размеры споры
должны быть очень малыми, чтобы спор было много (тысячи и даже
миллионы), чтобы больше была вероятность выживания какого-то
количества спор. Тупик? А что, если споры упаковать в некий пакет, в
оболочку? В этой оболочке могут быть упакованы сотни и даже
тысячи спор. Вот вам и увеличение массы в в тысячи раз. Природа-
мать не обладая знаниями нашла этот способ и применила к
пилоболусу, оболочка, в которой упакованы споры гриба, называется
спорангия и находится она на кончике спорангиеносца - стебелька .
Спорангиеносец представляет собой тонкую (с волосок) прозрачную
трубочку, длиной 5-12 миллиметров, на конце которой
баллонообразное расширение(субспорангиальный пузырек). И на
верхней части этого расширения прикреплен спорангий.
Стебелек спорангиеносца и расширение на его конце заполнены
водой. Когда споры созревают , давление воды внутри спорагиеносца
повышается до 5,5 атмосферы (по другим данным - до 7 атм).
Происходит разрыв по линии соединения спорангия и расширения.
Спорангию сообщается мощный импульс.
    Современная техника позволяет заснять этот процесс со скоростью
десятки тысяч, и даже сотни тысяч кадров в секунду. Благодаря такой
высокоскоростной съемке можно увидеть, что спорангий буквально
толкается столбиком воды. И понятно, что стебелек — волосок
тонкий и длинный — это не просто так , а это уже готовый,
сформированный столбик воды. В интернете есть видеоролики,
демонстрирующие, как это происходит. Зрелище интересное! В
первоначальный момент столбик воды и спорангий представляют
собой одно целое, это уже в процессе полета струйка воды начинает
распадаться на отдельные части и капельки. Представляете во сколько
раз масса этого единого целого будет больше массы отдельной
споры?! Похоже, природа - мать не ограничилась сбором спор в пакет
(спорангий), она еще увеличила массу (на несколько порядков) за счет
струи воды.
      В момент отстрела начальная скорость спорангия достигает 20
км в час (по другим данным 50 км в час; а еще по одним от 4,7 до
27,5 м/c), за очень короткий промежуток времени, а именно за 2
миллисекунды (в интернете есть данные в некоторых статьях, что за 2
микросекунды, и это значение более подходит при расчетах).
Благодаря тому, что время, за которое спорангий набирает такую
скорость очень мало, ускорение составляет 200000 м в секунду за
секунду. Это огромное число, поэтому гриб пилоболус часто
называют самым быстрым живым организмом на Земле в живой
природе. Но не надо думать, что самый быстрый живой организм -
это развивающий самую большую скорость. Рыба-меч развивает
скорость 100 км в час, сокол-сапсан в пикирующем полете способен
развить скорость 322 км в час. Слово быстрый здесь означает самое
быстрое изменение скорости, что в физике называется ускорением.
    Напомню еще раз, по литературным данным ускорение спорангия в
момент отстрела достигает значения 200000 м в секунду за секунду.
Это примерно (ну может несколько меньше), тоже самое значение,
что и ускорение, которое приобретает пуля в стволе винтовки. Если
вспомнить, что ускорение свободного падения составляет 9,8 м в
секунду за секунду, то перегрузка составит 20000g. Для сравнения,
космонавты при старте ракеты испытывают перегрузку до 5g, летчики
на истребителях до 10g (кратковременно), при более высоком
значении перегрузки летчики теряют сознание. В живой природе, для
сравнения блоха при прыжке испытывает перегрузку 200g . Как мы
видим, спора может выдержать в 100 раз большую, чем блоха,
перегрузку и в 2000 раз большую, чем человек. Почему? Вопрос
совсем не праздный, а ответ дает физика. Масса - есть мера
инертности. В теле любого живого существа есть органы, структуры
имеющие разную плотность и массу. Чем больше размеры тела, тем
большая разница ускорений у внутренних органов при резком
изменении скорости тела. А это приводит к разрывам внутренних
структур тела. И наоборот, чем меньше размеры (масса) живого
существа, тем меньше разница в ускорениях отдельных частей тела
при резком изменении скорости.
     Совсем не случайно спорангиеносец и расширение на его
кончике прозрачны. Возникает вопрос, а почему спорангиеносцы
прозрачны? То, что мы видим белый пушок на навозной кучке, хотя
на самом деле спорангиеносцы прозрачные - так это опять физика
(оптика). Вспомним морскую пену, туман. Они белые, хотя это тоже
вода. При большом увеличении можно заметить, что прозрачные
стебельки спорангиеносцев усыпаны микроскопическими капельками
воды, это вода просочившаяся сквозь поры из- за высокого давления
внутри стебелька спорангиеносца. Солнечный свет преломляется в
этих капельках, многократно отражается, что и приводит к тому что
мы видим белый пушок, хотя спорангиеносцы прозрачны (черный
цвет, когда все лучи поглощаются телом, белый - когда свет
отражается, физика). Дело в том, что споры должны попасть после
отстрела туда, куда они и должны попасть - на траву. А если рядом с
навозной кучкой будет расти дерево, и споры попадут на дерево!
Очередная задача для природы-матери... Как сделать так, чтобы
спорангий не попал в дерево во время своего полета. Нужно как-то
сделать так, чтобы спорангиеносец перед отстрелом спорангия не был
направлен в сторону дерева. И опять на помощь биологии приходит
физика. Расширение на кончике спорангиеносца представляет собой
линзу. В основании расширения есть желтый поясок из желтого или
оранжевого пигмента. Свет проходит сверху через расширение и
попадает на поясок из пигмента, который реагирует на кванты света.
А уже от пигмента идет команда (сигнал) дальше и спорангиеносец
разворачивается от темной зоны и поворачивается к свету. Обычно
отстрел спорангия происходит на рассвете, а поворот за час до
отстрела.
      Есть и химия. На спорангии сверху имеются кристаллики
оксалата кальция. Это вещество взаимодействует с водой, оно
обладает гидрофобными свойствами, то есть отталкивает воду,
получается как бы взаимное отталкивание. Свои споры гриб
пилоболус выстреливает обычно в утренние часы, когда на траве
имеются капельки росы. Велика вероятность, что спорангий угодит в
капельку росы, но благодаря кристалликам оксалата натрия
спорангий отталкивается, (из-за гидрофобных свойств оксалата
кальция) от капельки росы. Разворачивается и прикрепляется к
травинке с помощью слизи.
    Вначале говорилось, что млекопитающие не едят траву рядом с
экскрементами, действуют на уровне инстинктов, чтобы не съесть с
травой возбудителя болезни. Но это не всегда помогает. Удивительно,
насколько иногда бывает хитра природа. Легочный червь,
вызывающий бронхит у млекопитающих (травоядных) придумал
способ, личинки этого червя заползают на спорангий (а по некоторым
данным даже внутрь), а когда спорангий отстреливается - летят на
нем безбилетными пассажирами. Улетают дальше, чем
распространяется зона отвращения и съедаются животными вместе с
травой. Каждый вид борется за свое сохранение — это закон
природы.
     8 февраля 2022 г. Отзывы можно направлять по адресу:tomvik21@mail.ru