Den LEVANDE VÄRLDEN

Enhet fyra. Livets utveckling och mångfald

18. Svamparna invaderar landet

18.9. Svamparnas ekologiska roller

Svamparna är tillsammans med bakterierna de viktigaste nedbrytarna i biosfären. De bryter ner organiskt material och återför de ämnen som varit inlåsta i dessa molekyler till cirkulationen i ekosystemet. Svampar är praktiskt taget de enda organismer som kan bryta ner lignin, en av de viktigaste beståndsdelarna i trä. Genom att bryta ner sådana ämnen gör svampar kol, kväve och fosfor från döda organismers kroppar tillgängliga för andra organismer.

Vid nedbrytning av organiskt material angriper vissa svampar levande växter och djur som en källa till organiska molekyler, medan andra angriper döda växter och djur. Svampar fungerar ofta som sjukdomsframkallande organismer för både djur och växter. Svampen Armillaria, som visas i figur 18.12, infekterar ett bestånd av barrträd. Svampen har sitt ursprung i mitten av ett område som anges av cirklarna och växer utåt. Svampar är ansvariga för miljarder dollar i jordbruksförluster varje år.

Figur 18.12. Världens största organism?

Armillaria, en sjukdomsalstrande svamp som här visas och som angriper tre skilda områden av barrskog i Montana, växer från ett centralt fokus som en enda klon. Den stora fläcken längst ner i bilden är nästan 8 hektar stor.

Kommersiell användning

Den aggressiva ämnesomsättning som gör svampar ekologiskt viktiga har använts kommersiellt på många sätt. Tillverkningen av både bröd och öl är beroende av den biokemiska aktiviteten hos jäst, encelliga svampar som producerar rikliga mängder etanol och koldioxid. Ost och vin får sina delikata smaker tack vare vissa svampars metaboliska processer. Stora industrier är beroende av den biokemiska tillverkningen av organiska ämnen som t.ex. citronsyra av svampar i kultur. Många antibiotika, inklusive penicillin, kommer från svampar.

Ätbara och giftiga svampar

Många typer av ascomycete- och basidiomycete-svampar är ätbara (figur 18.13a, b). De odlas kommersiellt och kan också plockas från naturen. Basidiomyceten Agaricus bisporus växer i naturen men är också en av de mest odlade svamparna i världen. Den är känd som ”knoppsvamp” när den är liten och säljs även som portobello-svamp när den är större. Andra exempel på ätliga svampar är den gula kantarellen (Cantharellus cibarius), moreller (se figur 18.7b) och shiitake (Lentinula edodes). Man måste vara mycket försiktig när man väljer svamp för konsumtion, eftersom många arter är giftiga på grund av de gifter de innehåller. Giftiga svampar (figur 18.13c) orsakar en rad olika symtom, från lätta allergiska och matsmältningsreaktioner till hallucinationer, organsvikt och död.

Figur 18.13. Ätbara och giftiga svampar.

Ätbara svampar är (a) knoppsvamp (Agaricus bisporus) och (b) gul kantarell (Cantharellus cibarius). Giftiga svampar inkluderar (c) Amanita muscaria.

Svampsammanslutningar

Svampar är involverade i en mängd intima sammanslutningar med alger och växter som spelar mycket viktiga roller i den biologiska världen. Dessa associationer innebär vanligtvis en delning av förmågor mellan en heterotrof (svampen) och en fotosyntetiserande (algen eller växten). Svampen bidrar med förmågan att absorbera mineraler och andra näringsämnen mycket effektivt från miljön, medan fotosyntesen bidrar med förmågan att använda solljus för att bygga organiska molekyler. Ensam har svampen ingen källa till föda och fotosyntesen ingen källa till näringsämnen. Tillsammans har båda tillgång till både mat och näringsämnen, ett partnerskap där båda deltagarna gynnas.

Mykorrhiza. Sammanslutningar mellan svampar och växtrötter kallas mykorrhiza (grekiska myco, svamp, och rhizos, rötter). Rötterna hos cirka 80 % av alla typer av växter är involverade i sådana associationer. Man har till och med uppskattat att svamparna står för så mycket som 15 % av den totala vikten av världens växtrötter! Figur 18.14 visar hur omfattande detta förhållande kan vara. Rötterna till vänster är rötter från tallar som inte är associerade med svampar. Rötterna i mitten och till höger uppvisar mykorrhiza. Du kan se hur mykorrhizan kraftigt ökar roten yta. I en mykorrhiza fungerar svampens filament som supereffektiva rothår, som sticker ut från epidermis, eller det yttersta cellskiktet, i de terminala delarna av roten. Svampfilamenten hjälper till med den direkta överföringen av fosfor och andra mineraler från jorden till växtens rötter, medan växten förser den symbiotiska svampen med organiskt kol.

Figur 18.14. Mykorrhiza på tallarnas rötter.

Från vänster till höger är tallrötter som inte är associerade med en svamp, vit mykorrhiza bildad av Rhizopogon och gulbrun mykorrhiza bildad av Pisolithus.

De tidigaste fossila växterna har ofta mykorrhizarötter, som tros ha spelat en viktig roll i växternas invasion av jorden. Jordarna på den tiden skulle helt sakna organiskt material, och mykorrhizabildande växter är särskilt framgångsrika i sådana ofruktbara jordar. De mest primitiva kärlväxter som överlever idag fortsätter att vara starkt beroende av mykorrhiza.

Liknande växter En lav är en förening mellan en svamp och en fotosyntetisk partner. Ascomyceter är svamppartnerna i alla utom 20 av de 15 000 olika arter av lavar som har karakteriserats. Det mesta av den synliga kroppen hos en lav består av svampen, men mellan lagren av hyfer inom svampen finns cyanobakterier, grönalger eller ibland båda. Tillräckligt med ljus tränger igenom de genomskinliga lagren av hyfer för att möjliggöra fotosyntes. Specialiserade svamphyfer omsluter och tränger ibland in i de fotosyntetiska cellerna och fungerar som motorvägar för att samla in och överföra socker och andra organiska molekyler som tillverkas av de fotosyntetiska cellerna till svampkroppen. Svampen sänder särskilda biokemiska signaler som styr cyanobakterierna eller grönalgerna att producera metaboliska ämnen som de inte skulle producera om de växte oberoende av svampen. Svampen kan inte växa eller överleva utan sin fotosyntetiska partner. Många biologer karakteriserar detta särskilda symbiotiska förhållande som ett slaveri snarare än samarbete, en kontrollerad parasitism av den fotosyntetiska organismen från svampens sida.

Svampens hållbara konstruktion, i kombination med dess partners fotosyntetiska förmåga, har gjort det möjligt för lavar att invadera de hårdaste livsmiljöerna, från bergstopparna till torra, kala bergsytor i öknen. Den orangefärgade substans som växer på klipporna i figur 18.15 är en lav. I sådana hårda, utsatta områden är lavar ofta de första kolonisatörerna, som bryter ner stenarna och lägger grunden för andra organismers invasion.

Figur 18.15. Lavar som växer på en sten.

Likaner är extremt känsliga för föroreningar i atmosfären eftersom de lätt absorberar ämnen som är lösta i regn och dagg. Detta är anledningen till att lavar i allmänhet saknas i och runt städer – de är akut känsliga för svaveldioxid som produceras av biltrafik och industriell verksamhet. Sådana föroreningar förstör deras klorofyllmolekyler och minskar därmed fotosyntesen och rubbar den fysiologiska balansen mellan svampen och algerna eller cyanobakterierna.

Nyckelresultat 18.9. Svampar är viktiga nedbrytare och spelar många andra viktiga ekologiska och kommersiella roller. Mykorrhiza är symbiotiska föreningar mellan svampar och växtrötter. Lavar är symbiotiska föreningar mellan en svamp och en fotosyntetisk partner (en cyanobakterie eller en alg).

Förfrågan &Analys

Dödar chytriderna grodorna?

Som du har lärt dig tidigare i det här kapitlet tros chytridsvamparna spela en viktig roll i en världsomspännande våg av utrotning av groddjur, som diskuteras mycket mer detaljerat i kapitel 38 (sidan 799). Vår medvetenhet om chytridernas möjliga roll började i Queensland (den nordöstra delen av Australien) 1993, när en massdöd av grodor rapporterades. Alla olika sorters grodor tycktes vara drabbade, och hela populationer utplånades. I regnskogarna i norra Queensland konstaterades populationer av den skarpnäbbade torrentgrodan (Taudactylus acutirostris) vara så allvarligt påverkade att de riskerade att dö ut. Kolonier i fångenskap inrättades vid James Cook-universitetet och vid djurparkerna i Melbourne och Taronga i ett försök att bevara arten. Tyvärr misslyckades bevarandet av arten. Varje groda i kolonierna dog.

Vad var det som dödade grodorna? Svaret på den frågan kom 1998, när forskare undersökte epitelet (huden) hos sjuka grodor i svepelektronmikroskop och såg vad du kan se i fotomikrograferna till höger. Epitelet på de döende grodorna, som normalt är en relativt slät yta, var uppruggat och sfäriska kroppar stack ut från ytan.

Dessa utskjutande delar är zoosporangier, asexuella reproduktionsstrukturer hos en chytridsvamp. En av dem visas på nära håll (insatsen). Varje zoosporangium är ungefär sfäriskt, med ett eller flera små utskjutande rör. Miljoner små zoosporer utvecklas i varje zoosporangium. När den plugg som blockerar spetsen av ett rör försvinner, släpps sporerna ut på ytan av intilliggande hudceller eller i vattnet, där deras flageller gör att de kan simma tills de stöter på en annan värd. När en av zoosporerna kommer i kontakt med huden på en annan groda fäster den och bildar ett nytt zoosporangium i hudens underliggande skikt, vilket förnyar infektionscykeln.

Studier av de infekterande chytriderna avslöjade att de tillhörde arten Batrachochytrium dendrobatidis. Detta var oväntat. Chytrider finns vanligtvis i vatten och jord, och även om det finns flera typer som är kända för att infektera växter och insekter, hade ingen chytrid någonsin varit känd för att infektera ett ryggradsdjur.

Dessa första resultat från skanningselektronmikrograferna tycktes vara ett ganska övertygande argument för att chytriderna hade orsakat massdödet av grodor i Queensland. För att få mer direkta bevis genomfördes dock en rad experiment där man direkt bedömde chytridsvampens förmåga att döda grodor.

I ett sådant experiment, som är typiskt för många, utsattes vissa grodor av släktet Dendrobates för chytrider och andra inte. Efter tre veckor undersöktes alla grodor för att se om de hade tappat hud, ett kliniskt tecken på den groddödande sjukdomen. Resultaten syns i cirkeldiagrammen ovan.

1. Tillämpning av begrepp. Finns det en beroende variabel i den här studien? Om så är fallet, vilken är den?

2. Tolkning av data. Hur stor är sjukdomsfrekvensen hos oexponerade grodor? Hos exponerade grodor?

3. Dra slutsatser. Finns det något samband mellan exponering för chytrid B. dendrobatidis och utveckling av den hudinfektion som är ett kliniskt tecken på livshotande sjukdom hos grodor?

4. Dra slutsatser. Vilken inverkan har exponering för chytrider på sannolikheten att utveckla den groddödande sjukdomen?

5. Ytterligare analys

a. Många sorters grodor och salamandrar dör över hela världen. Ger det här experimentet förslag på ett sätt att avgöra hur generell groddjurens känslighet för chytridinfektion är?

b. Även om några groddödsfall har inträffat tidigare har inget varit i närheten av så här allvarligt. Tror du att B. dendrobatidis är en ny art, eller tror du att miljöförändringar som global uppvärmning eller ökad UV-strålning till följd av ozonförstöring kan vara orsaken? Diskutera.

Testar din förståelse

1. Den viktigaste egenskapen hos komplexa flercelliga organismer är

a. intercellulär kommunikation.

b. cellutveckling.

c. cellspecialisering.

d. cellförökning.

2. Vilket av följande är inte ett kännetecken för svampriket?

a. heterotrofa

b. cellulosa cellväggar

c. kärnmitos

d. icke rörliga spermier

3. Huvuddelen av en svamp är

a. hyfer.

b. septa.

c. svamp.

d. mycelium.

4. Svampar förökar sig

a. både sexuellt och asexuellt.

b. endast sexuellt.

c. endast asexuellt.

d. genom fragmentering.

5. Moreller och tryffel hör till svampsamhällets fylum

a. Zygomycota.

b. Ascomycota.

c. Basidiomycota.

d. Chytridiomycota.

6. Zygomyceter skiljer sig från andra svampar eftersom de inte producerar

a. mycel.

b. fruktkroppar.

c. ett heterokaryon.

d. ett sporangium.

7. Ascomyceter bildar reproduktiva sporer i

a. en särskild säck som kallas ascus.

b. gälar på basidiokarpet.

c. sporangioorer.

d. mycelet.

8. Meiosen hos basidiomyceter sker i

a. hyferna.

b. basidierna.

c. mycelet.

d. basidiokarpet.

9. Lavar är mutualistiska sammanslutningar mellan

a. växter och svampar.

b. alger och svampar.

c. termiter och svampar.

d. koraller och svampar.

10. Mykorrhiza hjälper växter att få

a. vatten.

b. syre.

c. koldioxid.

d. mineraler.

.