DEN LEVENDE VERDEN

Enhed fire. Livets udvikling og mangfoldighed

18. Svampe invaderer landet

18.9. Svampes økologiske roller

Svampe er sammen med bakterier de vigtigste nedbrydere i biosfæren. De nedbryder organiske materialer og returnerer de stoffer, der havde været låst i disse molekyler, til kredsløbet i økosystemet. Svampe er stort set de eneste organismer, der er i stand til at nedbryde lignin, som er en af de vigtigste bestanddele i træ. Ved at nedbryde sådanne stoffer gør svampe kulstof, kvælstof og fosfor fra døde organismers kroppe tilgængelige for andre organismer.

I forbindelse med nedbrydningen af organisk materiale angriber nogle svampe levende planter og dyr som en kilde til organiske molekyler, mens andre angriber døde planter og dyr. Svampe fungerer ofte som sygdomsfremkaldende organismer for både dyr og planter. Svampen Armillaria, der er vist i figur 18.12, inficerer en bestand af nåletræer. Svampen har sit udspring i midten af et område, der er angivet med cirklerne, og vokser udad. Svampe er ansvarlige for milliarder af dollars i tab i landbruget hvert år.

Figur 18.12. Verdens største organisme?

Armillaria, en sygdomsfremkaldende svamp, som her er vist, der plager tre adskilte områder af nåleskov i Montana, vokser fra et centralt fokus som en enkelt klon. Den store plet nederst i billedet er næsten 8 hektar.

Kommerciel anvendelse

Det samme aggressive stofskifte, der gør svampe økologisk vigtige, er blevet anvendt til kommerciel brug på mange måder. Fremstillingen af både brød og øl er afhængig af de biokemiske aktiviteter hos gær, encellede svampe, der producerer store mængder ethanol og kuldioxid. Ost og vin opnår deres delikate smag på grund af visse svampes stofskifteprocesser. Store industrier er afhængige af den biokemiske fremstilling af organiske stoffer som f.eks. citronsyre ved hjælp af svampe i kultur. Mange antibiotika, herunder penicillin, stammer fra svampe.

Spiselige og giftige svampe

Mange typer af ascomycete- og basidiomycete-svampe er spiselige (figur 18.13a, b). De dyrkes kommercielt og kan også plukkes fra naturen. Basidiomyceten Agaricus bisporus vokser i naturen, men er også en af de mest dyrkede svampe i verden. Den er kendt som “knopsvamp”, når den er lille, men sælges også som portobello-svamp, når den er større. Andre eksempler på spiselige svampe omfatter den gule kantarel (Cantharellus cibarius), moreller (se figur 18.7b) og shiitake (Lentinula edodes). Man skal være meget forsigtig, når man udvælger svampe til konsum, da mange arter er giftige på grund af de giftstoffer, de indeholder. Giftige svampe (figur 18.13c) forårsager en række symptomer, lige fra lette allergiske og fordøjelsesreaktioner til hallucinationer, organsvigt og død.

Figur 18.13. Spiselige og giftige svampe.

Spiselige svampe omfatter (a) knopsvampe (Agaricus bisporus) og (b) gule kantareller (Cantharellus cibarius). Giftige svampe omfatter (c) Amanita muscaria.

Svampesammenslutninger

Svampe er involveret i en række intime sammenslutninger med alger og planter, der spiller meget vigtige roller i den biologiske verden. Disse sammenslutninger indebærer typisk en deling af evner mellem en heterotrof (svampen) og en fotosyntetiserende (algen eller planten). Svampen bidrager med evnen til at optage mineraler og andre næringsstoffer meget effektivt fra omgivelserne, mens fotosyntesen bidrager med evnen til at bruge sollyset til at opbygge organiske molekyler. Alene har svampen ingen fødekilde, og fotosyntesesizeren ingen næringsstofkilde. Sammen har de hver især adgang til både mad og næringsstoffer, et partnerskab, hvor begge deltagere drager fordel.

Mycorrhizae. Sammenslutninger mellem svampe og planterødder kaldes mykorrhizae (græsk myco, svamp, og rhizos, rødder). Rødderne hos ca. 80 % af alle slags planter er involveret i sådanne associationer. Det er faktisk blevet anslået, at svampe udgør op til 15 % af den samlede vægt af verdens planterødder! Figur 18.14 viser, hvor omfattende dette forhold kan være. Rødderne til venstre er rødder fra fyrretræer, der ikke er associeret med svampe. Rødderne i midten og til højre udviser mykorrhizae. Du kan se, hvordan mykorrhizaen i høj grad øger rodens overfladeareal. I en mykorrhiza fungerer svampens filamenter som supereffektive rodhår, der rager ud fra epidermis, det yderste cellelag, i de terminale dele af roden. Svampens filamenter hjælper med den direkte overførsel af fosfor og andre mineraler fra jorden til plantens rødder, mens planten leverer organisk kulstof til den symbiotiske svamp.

Figur 18.14. Mykorrhiza på rødder af fyrretræer.

Fra venstre mod højre er fyrrerødder, der ikke er associeret med en svamp, hvide mykorrhizae dannet af Rhizopogon og gulbrune mykorrhizae dannet af Pisolithus.

De tidligste fossile planter har ofte mykorrhizarødder, som menes at have spillet en vigtig rolle i planternes invasion af jorden. Jordbunden på den tid ville helt mangle organisk materiale, og mykorrhizaplanter har særlig stor succes i sådanne ufrugtbare jorde. De mest primitive karplanter, der overlever i dag, er fortsat stærkt afhængige af mykorrhizaer.

Lichen En lav er en sammenslutning mellem en svamp og en fotosyntetisk partner. Ascomyceter er svampepartnerne i alle undtagen 20 af de 15.000 forskellige arter af laver, der er blevet karakteriseret. Det meste af det synlige legeme af en lav består af svampen, men mellem lag af hyfer i svampen er cyanobakterier, grønalger eller sommetider begge dele indvævet. Der trænger nok lys ind i de gennemskinnelige lag af hyfer til at gøre fotosyntese mulig. Specialiserede svampehyphaer omslutter og undertiden trænger ind i de fotosyntetiske celler og fungerer som motorveje til at indsamle og overføre sukker og andre organiske molekyler, der fremstilles af de fotosyntetiske celler, til svampelegemet. Svampen sender særlige biokemiske signaler, der får cyanobakterierne eller grønalgerne til at producere metaboliske stoffer, som de ikke ville producere, hvis de voksede uafhængigt af svampen. Svampen er nemlig ikke i stand til at vokse eller overleve uden sin fotosyntetiske partner. Mange biologer karakteriserer dette særlige symbiotiske forhold som et slaveri snarere end et samarbejde, en kontrolleret parasitisme af den fotosyntetiske organisme fra svampens vært.

Svampens holdbare konstruktion kombineret med dens partners fotosyntetiske evner har gjort det muligt for laver at invadere de mest barske levesteder, fra toppen af bjerge til tørre, nøgne klippevægge i ørkenen. Den orange substans, der vokser på klipperne i figur 18.15, er en lav. I sådanne barske, udsatte områder er laverne ofte de første kolonister, der nedbryder klipperne og lægger grunden til andre organismers invasion.

Figur 18.15. Lichener, der vokser på en sten.

Lichener er ekstremt følsomme over for forurenende stoffer i atmosfæren, fordi de let absorberer stoffer, der er opløst i regn og dug. Det er derfor, at laver generelt er fraværende i og omkring byer – de er akut følsomme over for svovldioxid, der produceres af biltrafik og industriel aktivitet. Sådanne forurenende stoffer ødelægger deres klorofylmolekyler og mindsker dermed fotosyntesen og forstyrrer den fysiologiske balance mellem svampen og algerne eller cyanobakterierne.

Nøgle læringsudbytte 18.9. Svampe er vigtige nedbrydere og spiller mange andre vigtige økologiske og kommercielle roller. Mykorrhizae er symbiotiske forbindelser mellem svampe og planterødder. Lichens er symbiotiske foreninger mellem en svamp og en fotosyntetisk partner (en cyanobakterie eller en alge).

Spørgsmål &Analyse

Dræber chytriderne frøerne?

Som du har lært tidligere i dette kapitel, menes chytridesvampe at spille en vigtig rolle i en verdensomspændende bølge af udryddelser af padder, som diskuteres meget mere detaljeret i kapitel 38 (side 799). Vores bevidsthed om chytridernes mulige rolle begyndte i Queensland (den nordøstlige del af Australien) i 1993, da der blev rapporteret om en masseudryddelse af frøer. Alle forskellige slags frøer syntes at være ramt, og hele populationer blev udslettet. I regnskovene i det nordlige Queensland blev det konstateret, at populationer af den skarpsnudede torrentfrø (Taudactylus acutirostris) var så hårdt ramt, at de var i fare for at uddø. Der blev oprettet kolonier i fangenskab på James Cook University og i zoologiske haver i Melbourne og Taronga i et forsøg på at bevare arten. Desværre lykkedes det ikke at bevare arten. Alle frøer i kolonierne døde.

Hvad var det, der slog frøerne ihjel? Svaret på dette spørgsmål kom i 1998, da forskere undersøgte epithelet (huden) på syge frøer under scanningelektronmikroskopet og så det, som du kan se på fotomikrograferne til højre. Normalt er epitelet på de døende frøer en forholdsvis glat overflade, men det var ru og havde sfæriske legemer, der stak ud fra overfladen.

Disse fremspring er zoosporangier, aseksuelle reproduktive strukturer fra en chytridesvamp. En af dem er vist tæt på (indsat). Hvert zoosporangium er nogenlunde kugleformet med et eller flere små fremspringende rør. Millioner af små zoosporer udvikles i hvert zoosporangium. Når den prop, der blokerer spidsen af et rør, forsvinder, slipper sporerne ud på overfladen af de tilstødende hudceller eller ud i vandet, hvor de med deres flageller kan svømme, indtil de møder en anden vært. Når en af zoosporerne kommer i kontakt med huden på en anden frø, sætter den sig fast og danner et nyt zoosporangium i det underliggende lag af huden, hvorved infektionscyklussen fornyes.

Undersøgelse af de inficerende chytrider afslørede, at de tilhører arten Batrachochytrium dendrobatidis. Dette var uventet. Chytrider findes typisk i vand og jord, og selv om der findes flere typer, der er kendt for at inficere planter og insekter, var ingen chytrider nogensinde blevet kendt for at inficere et hvirveldyr.

Disse indledende resultater fra scanningelektronmikrograferne syntes at være et ret overbevisende bevis for, at chytriderne havde forårsaget massedøden af frøer i Queensland. For at få mere direkte beviser blev der imidlertid gennemført en række forsøg, hvor chytrid-svampens evne til at dræbe frøer blev vurderet direkte.

I et af disse forsøg, der er typisk for mange, blev nogle frøer af slægten Dendrobates udsat for chytrider, mens andre ikke blev udsat for chytrider. Efter tre uger blev alle frøer undersøgt for afskudt hud, et klinisk tegn på den frø-dræbende sygdom. Resultaterne ses i ovenstående cirkeldiagrammer.

1. Anvendelse af begreberne. Er der i denne undersøgelse en afhængig variabel? I bekræftende fald, hvad er det?

2. Fortolkning af data. Hvad er sygdomsforekomsten hos ikke-eksponerede frøer? Hos de udsatte frøer?

3. Træffe konklusioner. Er der nogen sammenhæng mellem eksponering for chytrid B. dendrobatidis og udvikling af den hudinfektion, der er et klinisk tegn på livstruende sygdom hos frøer?

4. Træffe konklusioner. Hvilken betydning har eksponering for chytriderne for sandsynligheden for at udvikle den frødræbende sygdom?

5. Yderligere analyse

a. Mange arter af frøer og salamandre er ved at dø over hele verden. Giver dette forsøg et bud på, hvordan man kan afgøre, hvor generelt paddernes modtagelighed over for chytrid-infektion er?

b. Selv om der tidligere er sket nogle få frøudrykninger, har ingen af dem været nær så alvorlige. Tror du, at B. dendrobatidis er en ny art, eller tror du, at miljøændringer som global opvarmning eller øget UV-stråling som følge af ozonlagsnedbrydning kan være årsagen? Diskuter.

Test din forståelse

1. Det vigtigste kendetegn ved komplekse flercellede organismer er

a. intercellulær kommunikation.

b. celleudvikling.

c. cellespecialisering.

d. cellereproduktion.

2. Hvilket af følgende er ikke et kendetegn ved svamperiget?

a. heterotrofe

b. cellulosecellevægge

c. kernemitose

d. ubevægelige sædceller

3. En svamps hovedlegeme er

a. hyfer.

b. septa.

c. svamp.

d. mycelium.

4. Svampe formerer sig

a. både kønsmæssigt og aseksuelt.

b. kun kønsmæssigt.

c. kun aseksuelt.

d. ved fragmentering.

5. Moreller og trøfler hører til svampefylummet

a. Zygomycota.

b. Ascomycota.

c. Basidiomycota.

d. Chytridiomycota.

6. Zygomyceter adskiller sig fra andre svampe, fordi de ikke producerer

a. mycelium.

b. frugtlegemer.

c. et heterokaryon.

d. et sporangium.

7. Ascomyceter danner reproduktive sporer i

a. en særlig sæk kaldet ascus.

b. gæller på basidiokarpen.

c. sporangiophorerne.

d. myceliet.

8. Meiosen hos basidiomyceter sker i

a. hyferne.

b. basidierne.

c. myceliet.

d. basidiokarpen.

9. Lichens er mutualistiske sammenslutninger mellem

a. planter og svampe.

b. alger og svampe.

c. termitter og svampe.

d. koraller og svampe.

10. Mykorrhizae hjælper planter med at få

a. vand.

b. ilt.

c. kuldioxid.

d. mineraler.