Класс Миксомицеты (Myxomycetes, Myxogasteromycetes)

Это эукариотические гетеротрофные организмы, широко распространенные главным образом в лесных фитоценозах всех континентов земного шара. В настоящее время их известно около 500 видов, причем более чем у 70 изучен полный цикл развития в условиях лаборатории.

В период летней учебной практики необходимо привлечь внимание студентов к методам изучения видового разнообразия представителей отдела Myxomycota. Они являются классическими объектами, на базе которых возможно провести весьма интересные наблюдения за ростом и развитием плазмодиев, влиянием на их развитие субстрата, метеоусловий. На второй и заключительной фазе спороношения представляется возможность установить скорость прохождения стадий спороношения в зависимости от метеоусловий, механизмы распространения спор и, наконец, можно проращивать споры и таким образом проследить цикл развития как в биоценозах, так и в лабораторных условиях.

В зависимости от поставленных задач это могут быть отдельные темы, входящие в программу летней практики: проращивание спор; «выманивание плазмодия»; наблюдение за скоростью спороношения и другие вопросы. Здесь же могут выполняться элементы тем курсовых и дипломных работ.

На практике студенты должны освоить наиболее доступные методики изучения биоразнообразия слизевиков и познакомиться с рядом биологических особенностей этих организмов.

Возможность обнаружить наиболее полный видовой состав слизевиков, обитающих в каком-либо фитоценозе, определяется как продолжительностью периода обследования, так и метеоусловиями. Если до начала наблюдений и поисков миксомицетов в течение длительного времени шли дожди и среднесуточная температура воздуха варьировала в пределах 14–15 ºС, то в солнечные дни первые же экскурсии в лес позволят выявить большое количество видов слизевиков.

Во время экскурсии необходимо тщательно обследовать пни, особенно со следами гнили, валежник, колоды, поверхность нижних частей стволов деревьев и кустарников, свежие опавшие листья, подстилку, многолетние плодовые тела грибов порядка Polyporales, мох и другие высшие растения и т. п., т. е. все то, что может служить субстратом для этих организмов. Вышеперечисленные объекты являются наиболее распространенными субстратами слизевиков.

Общеизвестно, что в период вегетации плазмодий обладает отрицательным фототаксисом и, следовательно, его нужно искать под отмершей корой, в глубине гнилых колод, пней или в других влажных и темных местах (в этот период слизевику присущ положительный гидротаксис). Там он питается путем всасывания необходимых веществ, а также путем активного захвата пищи, перемещаясь к ее источнику. Чаще пищей плазмодию являются твердые частички субстрата, бактерии, амебы, споры, мицелий грибов, пыльца высших растений и т. п. Разросшийся и вполне развитый плазмодий приобретает положительный фототаксис, активно перемещается на свет (поверхность субстрата) и приступает к заключительной фазе цикла развития – спороношению. При этом слизевик формирует спороношение с различными цветовыми гаммами, что контрастно отличает его от субстрата. Цвет спороношения наряду с другими параметрами является одним из систематических признаков слизевиков. Обычно эта заключительная фаза жизненного цикла происходит в солнечные периоды с низкой влажностью воздуха.

В этот благоприятный период плазмодий из почвы и других субстратов может выползать на живые растения (стебли, ветви, листья) и на них формирует спороношение. Это часто можно наблюдать в оранжереях, стационарных и пленочных теплицах и т. п. Бесспорно, в данном случае слизевик причиняет растениям вред, так как на большой поверхности листьев вследствие затенения фотосинтезирующей площади снижаются интенсивность фотосинтеза, транспирация, затрудняется дыхание растения и т. п. В лесу выползшие плазмодии, как уже было упомянуто выше, можно видеть на поверхности пней, колод, валежника, высших растениях и других субстратах. В этой фазе слизевики представлены весьма различными морфоструктурами (плазмодиокарп, спорокарп, эталий и др.).

Величина плазмодиев может варьировать от нескольких миллиметров до 0,5 м, а у некоторых и более. Обычно они хорошо заметны, и их можно собрать для лабораторных исследований. Вместе с субстратом плазмодий осторожно доставляют в лабораторию и помещают на хорошо освещенное место. Можно оставить плазмодий на том месте, где он произрастал, и в дальнейшем вести наблюдение за его развитием. Все видимые изменения плазмодия как в фитоценозе, так и в лаборатории необходимо описывать, зарисовывать, а по возможности и фотографировать.

Если погодные условия не благоприятствуют появлению плазмодия на поверхности субстрата, то можно сделать попытку «выманить» его. Для этого нужно поместить на пне сосуд с водой и от него внутрь опустить полоску из стекла, покрытого фильтровальной бумагой, таким образом, чтобы один конец помещался в сосуд, а другой находился в глубине пня. Это позволяет создать слабый ток воды по бумаге, и плазмодий начинает подниматься навстречу току воды (реотаксис). Здесь представится возможность измерить скорость подъема плазмодия в процессе реотаксиса.

Если плазмодий еще не готов к спорообразованию, т. е. был «выманен» несозревшим, то его можно поместить вместе с субстратом в лаборатории под стеклянную банку (влажная камера) и выставить на сильное освещение. Тогда плазмодий переползет под кору, прячась от света (отрицательный фототаксис), а если банку затемнить, то со временем он опять покажется. Если накапать на кору около плазмодия крепкий раствор поваренной соли, то он переползет на другую сторону. Здесь представляется возможным измерить скорость движения плазмодия.

При неблагоприятных условиях (низкое значение pH, недостаток влаги, низкие температуры, отсутствие пищи, высокое осмотическое давление среды, сублетальные дозы тяжелых металлов и т. д.), которые можно создать в лаборатории, с небольшим промежутком времени плазмодий склеротизируется, т. е. превращается в склероций. Последний является одной из форм перенесения экстремальных условий. Склероции, полученные в лаборатории и обнаруженные в фитоценозах, необходимо помещать в коллекции. Выше изложен основной метод сбора слизевиков в естественных биоценозах.

Существует второй метод выявления этих организмов – метод влажной камеры, который позволяет производить поиск миксомицетов в любое время года. Он основан на наличии в жизненных циклах слизевиков покоящихся стадий (микроцист и склероциев), из которых при благоприятных условиях развиваются плазмодии. Особенно удобен этот метод для выявления эпифитных миксомицетов, так как обнаружить спорофоры в складках коры очень сложно в естественных условиях.

При использовании метода влажной камеры субстрат помещают на увлажненную фильтровальную бумагу в чашки Петри. Чашки помещают в термостат специального освещения при комнатной температуре. Важно следить, чтобы в чашках не было лишней воды. Образцы просматриваются под бинокулярной лупой через каждые двое суток в течение 30 дней. Стимулирующим фактором к прорастанию слизевиков является просушивание образцов через 6–7 дней.

В естественных условиях, благоприятных для развития слизевиков, плазмодий выползает на поверхность субстрата и преобразуется в спороношение. Во время экскурсии чаще обнаруживают слизевики в этой фазе. Размеры так называемых плодовых тел слизевиков невелики, но их все же легко обнаружить, сидящих скученно на поверхности субстрата. Нередко спороношение их отличается яркой окраской. Если собрать в этой фазе слизевики, то в лаборатории по их морфометрическим параметрам можно установить видовую принадлежность. При перенесении в лабораторию необходимо принять меры предосторожности, предотвращающие разрушение спороношения. Каждый вид укладывается в отдельную коробочку с присвоенным номером, а в полевом журнале подробно описывается местообитание находки. Следует отметить, что многие виды слизевиков обнаруживают в циклах развития сезонность. Так, некоторые спороносят ранней весной, другие ближе к лету, многие летом и продолжают образование спор вплоть до листопада. Установлено, что в значительной степени плодоношение предопределяется метеоусловиями сезона. Их надо учитывать при исследовании спороношения у этих организмов.

В циклах развития слизевиков известны три основных типа спороношения: плазмодиокарп, спорокарп и эталий.

Первый – плазмодиокарп – самый простой. Он формируется таким образом, что плазмодий, не изменяя или почти не изменяя своей формы, покрывается перепончатой или хрящеподобной оболочкой, а протоплазменное содержимое формирует под оболочкой многочисленные споры. У некоторых слизевиков плазмодиокарпы являются единственным типом спороношения.

Второй тип спороношения – спорокарп – внешне чрезвычайно разнообразен. Многие из них представляют собой весьма красивое зрелище, особенно при рассматривании под бинокуляром. Среди них есть простые, сидячие непосредственно на субстрате, и более сложные, дифференцированные на ножку и спорокарп. При идентификации следует учитывать, что у одного и того же вида слизевика спорокарпы могут быть окрашены в разные цвета. Можно сказать, что и ножки одного и того же вида могут быть разной длины, а иногда отсутствуют. Вся эта совокупность разнообразных признаков у одних и тех же видов слизевиков не является нормой в развитии, а представляет собой естественный ответ на изменения условий среды при формировании спороношения. Это часто ставит в тупик идентификаторов.

И наконец, третий тип спороношения –эталий. Это довольно крупное образование, формирующееся при слиянии на ранних стадиях развития отдельных спорокарпов, одевающихся общей оболочкой (перидий). У некоторых видов слизевиков известны очень определенные и постоянные эталии (виды р. Lycogala, Reticularia, Fuligo). Однако и у них размеры эталиев и окраска перидия могут значительно варьировать у одного и того же вида. Так, перидий эталия Fuligo septica может иметь белую, лимонно-желтую или почти коричневую окраску. Внешний вид любого из указанных спороношений меняется по мере развития.

При идентификации слизевиков необходимо иллюстрировать работу рисунками, фотографиями, а также коллекцией определенных и даже неопределенных видов. Каждый образец приклеивается ко дну спичечной или другой коробки резиновым или ПВА клеем, а снаружи на коробку наклеивается мини-этикетка, где дается название рода, вида и краткое описание места нахождения представителя с обязательным указанием субстрата.

Под коллекцию следует иметь соответствующую общую прочную картонную коробку, куда и упаковывается коллекция с аналитическим описанием всего собранного видового состава как определенных видов, так и образцов, подлежащих дальнейшей идентификации, в лаборатории и в дальнейшем на кафедре.

Созревшие спорокарпы вскрываются на вершине трещиной, споры при помощи нитей (капиллиций) разрыхляются и через трещины выбрасываются во внешнюю среду, распространяясь в ареале преимущественно воздушными течениями. Форма и малая масса спор дают возможность им парить в воздухе.

В период летней практики споры слизевиков можно попытаться проращивать в различных вытяжках из субстрата, почвы, на поверхности различных сред и произвести сравнительный анализ по скорости прорастания спор разных видов в различных условиях. Известно, что споры этих организмов могут прорастать с амплитудой по времени от нескольких часов до двух суток. В жидких средах чаще споры прорастают, формируя двухжгутиковые зооспоры, а на агаризованных средах со слегка увлажненной поверхностью из спор формируются амебоидные клетки. Если зооспора прорастает в один плазмодий, то амебоидные клетки еще и успешно делятся, в результате резко увеличивается число клеток, способных образовывать плазмодий. В случае подсыхания среды или других экстремальных факторов зооспора может превращаться в амебоид, а при критической ситуации инцистироваться, причем эти процессы обратимые. Инцистироваться могут и амебы. На определенной стадии наступает половой процесс, т. е. зооспоры в данном случае функционируют как гаметы. Функции гамет могут выполнять и амебоиды, тогда слияние возможно как амебоида с зооспорой, так и амебоида с амебоидом. Из образующейся зиготы формируется плазмодий слизевика, приобретающий отрицательный фототаксис и естественно уползающий в темное место (под кору, в субстрат и т. п.). После окончания вегетационного периода плазмодий меняет фототаксис с отрицательного на положительный, выползает на освещенное место субстрата и приступает к заключительной фазе – спорообразованию. Размеры, форма, окраска, орнаментация, отсутствие или наличие капиллиция, его окраска, строение (простой, ветвящийся, полый, сплошной, выраженные в виде сетки и т. п.) – все эти и другие признаки дают возможность установить систематическую принадлежность слизевиков.

У некоторых видов слизевиков, формирующих эталии, в споровой массе образуются так называемые псевдокапиллиции, представляющие собой в отличие от настоящих капиллициев остатки перидия и стенок элементов тех спороношений, которые сформировались на ранних стадиях развития и слились в эталий.

Важно установить наличие или отсутствие извести в спороношениях. Она может присутствовать на ножках, перидиях, нитях, узловых расширениях капиллиция и т.д. У некоторых слизевиков она отмечается в виде аморфных зерен, у других – в форме кристаллов.

Морфоструктуру спор, капиллициев, известковых гранул, кристаллов определяют на препаратах в световом микроскопе. Известь обнаруживают при помещении препарата в раствор соляной кислоты (HCl). При наличии извести из препарата выделяется углекислый газ (СО₂) в форме мелких пузырьков. Чтобы лучше рассмотреть строение спор, капиллициев, препараты следует помещать в 5–10 % раствор KOH, что способствует просветлению спор и капиллициев и некоторому разбуханию изучаемого материала. Техника приготовления препаратов сводится к помещению исследуемого материала в каплю жидкости в зависимости от цели: либо в HCl, либо в KOH. Далее при помощи препаровальной иглы берут небольшое количество спороношения и помещают в каплю жидкости в зависимости от цели либо в HCl, либо в KOH и закрывают препарат покровным стеклом. Сначала препарат рассматривают и анализируют при малом (×80), а затем при большом (×400) увеличении микроскопа. При анализе препарата из видов, образующих эталии, необходимо тщательно разобраться в строении псевдокапиллициев, которые могут выглядеть, например, как перфорированная пластинка с расщепленными и утолщающимися краями, отходящая от основания или стенок перидия (р. Reticularia), или слабо ветвящихся уплощенных нитей со вздутыми кончиками и как бы гофрированным краем (р. Lycogala) и т. д. В подобных случаях препарат рекомендуется делать, отрывая иголочкой или тонким пинцетом псевдокапиллиции от основания эталия или внутренней стенки перидия.