Environmentální výchova: Houby a jejich role v ekosystému

Češi jsou známí svou vášní pro houbaření - lesní procházka s košíkem, hledání hřibů a bedel patří mezi oblíbené letní i podzimní aktivity. Ale houby nejsou jen lahůdkou na talíři. Ve skutečnosti jsou nesmírně zajímavé, a to jak z biologického, tak ekologického či kulturního hlediska. Některé druhy mají vlastnosti, které možná překvapí i zkušené houbaře.

Základní informace o houbách

Houby se neřadí mezi rostliny ani živočichy, patří do samostatné říše. Jsou starší než rostliny a dýchají podobně jako my - vdechují kyslík a vydechují oxid uhličitý. Některé druhy hub dokonce mají složitý metabolismus, který jim umožňuje rozkládat látky, s nimiž si rostliny ani živočichové neporadí, například lignin ve dřevě.

Na rozdíl od rostlin si houby neumějí vyrábět energii ze slunce. Jsou heterotrofní - živiny získávají rozkladem organické hmoty, od listí po dřevo. Tím udržují koloběh živin, podporují růst rostlin a přispívají ke zdravé půdě. Navíc některé druhy spolupracují s kořeny stromů, čímž tvoří symbiotické vztahy, které jsou nezbytné pro přežití lesa.

Houby jako rozkladači v ekosystému

Důležitým faktorem pro terestrické saprotrofní houby je typ a množství humusu v půdě. Detritikolní houby žijí ve vrstvě hrabanky a nadložního humusu a podílejí se na jeho přeměně na jemný humus, později obsažený v humusovém půdním horizontu. Nejvíce druhů hub (asi 40 %) tvoří svá podhoubí v měli (mull - typicky ve stinných listnatých lesích nižších poloh), méně pak v humusu typu moder nebo mor (vyšší a chladnější polohy).

Průměrné množství detritu v přirozených ekosystémech bývá 50 000-100 000 kg/ha; opad jehličnatý představuje 2 000-7 000 kg/ha, listnatý opad 5 000-10 000 kg/ha. Doba rozložení listů na humus je 2-3 roky, u jehlic (chráněných voskovou kutikulou) je to 8-10 let. Součástí detritového potravního řetězce jsou kromě hub bakterie, aktinomycety a detritofágní živočichové (žížaly, roztoči a chvostoskoci).

Čtěte také: Příležitosti environmentální výchovy

Prvotní úloha živočichů tkví hlavně v mechanickém rozrušení částeček detritu - jejich přeměna na trusinky znamená zvětšení povrchu pro působení mikrobů, kteří zde mají též dostupnější dusík. Průběh zpracování rozkládaných látek lze vyjádřit jednoduchou posloupností: vylučování enzymů uvolňujících ze substrátu dílčí složky => jejich absorpce v roztoku.

Rozklad opadu (60-75 % suché hmotnosti tvoří listy nebo jehličí, 10-20 % borka, 10-15 % větévky, 2-15 % plody) probíhá podobně jako v případě dřeva, hlavními rozkládanými složkami jsou celulóza (15-60 %), hemicelulózy (10-20 %) a lignin (5-30 %; dalšími složkami mohou být rozpustné uhlovodíky, tanniny, proteiny, lipidy, pektiny, zásobní polysacharidy, ...).

Nelze striktně odlišit opad od dřevního substrátu - například padlý kmen se po několika sezónách zapadávání opadem stane součástí opadu (kde se kromě saprotrofních hub uplatňují i ektomykorhizy, semenáčky a tzv.

Jsou-li zdroje živin na stanovišti rozmístěné kontinuálně, nemají houby problém s jejich postupným čerpáním. Druhy prorůstající opad a nerozlišující mezi jeho složkami, spojující různé složky opadu a kolonizující rozsáhlé plochy, jsou označovány jako "non-unit-restricted". U druhů, které jsou specializované na diskontinuálně rozmístěné zdroje živin ("unit-restricted"), lze rozlišit dva hlavní způsoby, jak se s danou situací vyrovnat.

Specialisté na určité izolované habitaty, které nemají schopnost růst nikde jinde (např. Druhým typem jsou "foragers", především stopkovýtrusné houby (hlavně dřevožijné) rostoucí v heterogenním opadu s různou kvalitou jeho složek. Tyto houby tvoří specifické útvary pro růst a hledání nového zdroje - myceliální provazce (např. Phanerochaete velutina) nebo rhizomorfy (Armillaria gallica), kterými se rozrůstají na značné vzdálenosti (až desítky metrů) a kolonizují rozsáhlé plochy ("foraging" nebo "explorative growth").

Čtěte také: Starbucks a udržitelnost

Nejde ale jen o dusík, obecně má u "foragers" velký význam translokace živin, kterou si můžeme demonstrovat na příkladu fosforu: zatímco "spojovací" myceliální provazce zůstávají samy často bez fosforu, houba translokuje tento prvek do rostoucích částí mycelia, kolonizovaného dřeva i jiných složek opadu (fosfor se může dostat i k neočekávaným příjemcům, jako jsou například mechorosty).

Sukcese hub

Sukcese je nevratným procesem; postupná změna kvality substrátu spojená s vyčerpáním určitých živin vede k rozkladu a zániku dosavadního společenstva a nástupu nového, jehož zástupci rozkládají metabolity svých předchůdců, případně živiny dosud nevyužité. - závěrečnou fázi sukcese představují houby ligninolytické; nastupují po vyčerpání zásob jednodušších živin, kdy "odcházejí ze scény" druhy s rychlým růstem (z předchozích skupin), zprvu kompetičně silnější - zde se uplatňují stopkovýtrusné houby, zejména rouškaté.

(Tradiční studium sukcese na opadu a detritu je obvykle založeno na přímém pozorování a sběru plodnic, respektive kultivaci ve vlhkých komůrkách nebo na agarových médiích.

Podrobněji si můžeme průběh dekompozice popsat na příkladu listů: Kolonizace prakticky začíná již na rostlině, když se ve fylopláně (habitat na povrchu listů) usazují mikroskopické fyloplánní houby. Jsou zde zastoupeny vláknité druhy (z rodů Alternaria, Cladosporium, Helminthosporium, Stemphylium, Aureobasidium, Epicoccum), často ale dominují kvasinkovité (Rhodotorula, Tilletiopsis, Sporobolomyces ad., i dimorfické houby); řada zástupců hůře snáší znečištění v ovzduší (zejména SO2 - tolerantním druhem je např. Aureobasidium pullulans, který ve znečištěném prostředí může převládnout i nad kvasinkami).

Fyloplánní houby kolonizují povrch zdravých zelených listů nebo jehlic; rostou velmi pomalu a živiny čerpají pouze ze srážek, výluhů z buněk epidermis, kutikuly nebo mycelií jiných druhů; pokud je list zároveň napaden parazitem, mohou fyloplánní druhy profitovat i z mrtvých buněk. Po opadu se tyto druhy stávají prvními kolonizátory, zahajujícími rozklad listů; představují první sukcesní stadium s nepříliš silnou enzymatickou výbavou.

Čtěte také: Ochrana životního prostředí

K nim se přidávají čistě saprofytické houby (anamorfní Phoma, teleomorfní Pleospora), na úkor předešlých se prosazují antibiotiky disponující hyfomycety (Aspergillus, Fusarium, Gliocladium, Penicillium, Trichoderma), výrazněji se projevují i některé parazitické houby (sporulace, tvorba plodnic u padlí nebo Rhytisma) - na povrchu půdy hovoříme o tzv.

Částečky detritu (na jejich fragmentaci se podílejí půdní živočichové, viz výše) v povrchové vrstvě půdy jsou pak živným substrátem pro lignocelulolytické Basidiomycota (Pluteus, Lepiota) => rozkládané částečky se pak dostávají hlouběji do půdy (propadávají, splach vodou, činnost živočichů), do tzv. fermentační ("F") vrstvy.

Aktivita půdních hub vede i k rozložení protein-fenolových komplexů => uvolnění proteinů (při současné detoxifikaci fenolických látek, fenoltolerantní jsou např.

Rozklad dřeva

Rozklad dřeva provádějí houby lignikolní (dřevožijné či "dřevokazné") - zejména Basidiomycota, ponejvíce mezi nelupenatými (někdejší řád Aphyllophorales s. l.). Jako první se v sukcesi uplatňují saproparazité, kolonizující již živé dřeviny a schopné žít pak i v mrtvém dřevě; na ně pak navazují primární saprotrofové (přímo rozkládají dřevní hmotu, např. Fomitopsis pinicola) a sekundární saprotrofové (berou živiny z toho, co rozloží primární saprotrofové, např.

Ve dřevě mohou panovat specifické podmínky - dosud stojící kmeny, resp. 2 dřevo dosti tvrdé, již však přece jen povrchově narušitelné (např.

Dřevní substrát obsahuje celulózu, hemicelulózy (smíšené polymery s jinými sacharidy - xylózou aj.) i lignocelulózu (celulózní mikrofibrily obalené hemicelulózami a zabudované do ligninu) - jde o bohatý zdroj uhlíku, ale chudý na jiné základní živiny (C/N poměr 300:1 až 1000:1).

Dřevožijné houby jsou tomu přizpůsobeny - rozklad ligninu možná má význam ani ne tak pro vlastní zisk živin, ale pro uvolnění kovalentně vázaného dusíku (jeho nedostatek zbrzdí proteosyntézu a růst hyfy => rozklad celulózy střídá ligninolýza => dojde k uvolnění dusíku a celulózní složky, které jsou znovu využívány do vyčerpání zásob kolem hyfy => další rozklad ligninu a tak dále).

Mechanismy rozkladu lignocelulózy jsou nejlépe prostudovány na modelovém druhu Phanerochaete chrysosporium. Lignin má silně nepravidelnou strukturu, která neumožňuje přímý kontakt s aktivními místy enzymů - oxidaci ligninu proto umožňují volné radikály: veratryl alkohol produkovaný lignin peroxidázou a Mn2+ produkovaný mangan peroxidázou; tyto reakce vyžadují H2O2 jakožto donor elektronů.

Fragmenty ligninu mohou být dále přímo štěpeny lakázou (pro zajímavost: tento enzym je vylučován i kořeny rostlin) nebo se fragmenty (např. syringyl, guaiacyl, p-hydroxyfenyl) mohou stát radikály schopnými dalšího štěpení ligninu. Celulózu tvoří jednotky glukózy spojené b-(1-4)-glykosidickou vazbou; může být v krystalické nebo amorfní formě.

• První houby napadající dřevo, především velmi vlhké, způsobují měkkou hnilobu (SR, soft rot) - v principu jde o "zapaření" dřeva při vyšší teplotě a vlhkosti, při kterém dochází k rozkladu celulózy a hemicelulóz, zatímco lignin je jen málo narušen (jsou odštěpovány postranní řetězce) a dřevo se kostkovitě láme.
• Pektiny, celulózu a hemicelulózy rozkládají houby, které disponují (podobně jako v předchozím případě) celulázou a celobiázou a způsobují destrukční rozklad; dřevo se zbarvuje uvolněným ligninem (který není rozložen nebo jen minimálně) a výsledkem je hnědá hniloba (BR, brown rot; též se můžeme setkat s pojmem červená hniloba). Dřevo ubývá na váze i objemu, láme se a drobí, často se kostkovitě rozpadá. Hnědou hnilobu způsobují např.
• Naproti tomu houby, které mají nejsilnější enzymatickou výbavu včetně polyfenoloxidáz (ligninolytických enzymů; lignin je rozkládán společně s celulózou nebo hemicelulózou), způsobují korozívní rozklad. Dřevní pletivo je rozkládáno zcela, nerozpadá se kostkovitě (může docházet k tvorbě otvůrků v jarním dřevě letokruhu => voštinová hniloba), dřevo ztrácí barvu a vzniká bílá hniloba (WR, white rot).

Dosud pouze u dřevožijných stopkovýtrusných hub (Panellus, Pleurotus, Armillaria) je znám fenomén bioluminescence - dochází k ní při reakci kyslíku s luciferinem s účastí enzymu luciferázy. Aktivuje opravy DNA a detoxifikaci radikálů, které vznikají například při rozkladu ligninu.

• Destrukčním rozkladem (rozklad pouze celulózy) vzniká tmavý surový humus bohatý na huminové kyseliny, který dlouho odolává rozkladu mikroby (až stovky let).
• Korozívním rozkladem vzniká světle hnědý humus bohatý na fulvokyseliny; tvoří jej houby schopné rozkládat i bílkoviny nebo lignin, čímž vrací do oběhu značný podíl uhlíku, vodíku a dusíku.

(I opad obsahuje značné množství ligninu v jehličí nebo sklerifikovaných pletivech rostlin a některé saprotrofní houby rozkládající opad mají enzymatickou výbavu podobnou houbám bílé hniloby, o níž bude řeč dále.) Jde o řadu makromycetů, zejména z čeledi Tricholomataceae s. l. Při nahromadění velkého množství rostlinné biomasy dochází k rozkladu na principu kompostování.

Specializované skupiny saprotrofních hub

Zvláštním případem jsou koprofilní houby, rostoucí především na výkalech býložravců. Složení společenstev na živočišném exkrementu je ovlivněno druhem živočicha a jeho potrevou (výběrem potravy a způsobem trávení), vlhkostí prostředí, kontaktem s půdou a okolní vegetací, koprofilním hmyzem, interakcemi s dalšími mikroorganismy. S měnícím se složením substrátu se i zde uplatňuje sukcese obdobná jako u půdních saprofytů - nejprve spájivé houby (Mucor, Pilobolus, Piptocephalis /tento rod možná spíše obsahuje parazity na koprofilech/ - houby schopné rychle utilizovat jednoduché cukry, ale po jejich vyčerpání "končí"), následují Ascomycota (Ascobolus, Podospora, Sordaria, Chaetomium) a Basidiomycota (začíná Coprinus, později Bolbitius, Psathyrella, Panaeolus, Nidularia).

Koprofilní houby mívají dormantní spory, jejichž klíčení bývá stimulováno až stykem s určitými enzymy při průchodu trávicím traktem příslušných živočichů. Pro lepší přenos na živočicha (resp. Obdobnou skupinou jsou amoniové houby, rostoucí na substrátech bohatých na alkalické zdroje dusíku (močovina, výkaly, ...).

Další skupinou jsou houby keratinofilní, specializované na odumřelé části těl živočichů, přesněji rohovinu (rohy, kopyta, ptačí brka) - do této skupiny patří některé Chytridiomycota a Ascomycota, typicky keratinofilní jsou zástupci řádu Onygenales).

Antrakofilní houby (též pyrofilní, karbonikolní nebo fénikoidní /podle Fénixe/, česky spáleništní) rostou na stanovištích ovlivněných ohněm (může jít o pravidelné přirozené požáry, výbuch sopky nebo požár či ohniště uměle založené). Popel je specifický substrát s vysokým pH (pH stoupá i v půdě pod popelem vlivem vymývání deštěm) s velkým množstvím minerálů, které jsou ale často nerozpustné vodou.

V porovnání s jinými skupinami nepředstavují velké množství, ale často hrají pionýrskou úlohu ("R" stratégové, "sugar fungi"). Některé se živí jako "dojížďáci" (např.

Kromě výše uvedených lze rozeznávat celou řadu dílčích či "doplňkových" skupin saprotrofních hub specializovaných na určité substráty, např. na odumírající rostlinky mechů (muscikolní houby), rašeliníků (sfagnikolní houby), na rašelinu (turfikolní houby), odumřelé části bylin (herbikolní houby), trav a ostřic (graminikolní houby), na šišky jehličnanů (strobilikolní houby), plody rostlin (fruktikolní houby), exudáty na/při povrchu listů (již zmíněné fyloplánní/fylosférní houby) nebo na/při povrchu kořenů (rhizoplánní/rhizosférní, resp.

Houby a mykorhiza

Vztah různých organismů je obecně označován jako symbióza - je-li oboustranně prospěšná, označuje se jako mutualistická; pokud jeden organismus profituje na úkor druhého, hovoříme již o parazitismu (tento koncept pochází již od de Baryho z 19. Pro zjednodušení je dále pod pojmem "symbióza" míněna symbióza mutualistická.

Poprvé došlo k vytvoření mykorhizního vztahu v ordoviku nebo siluru (viz též kapitolu o původu hub), kdy rostliny opustily vodu a rhizomy s rhizoidy sloužily pouze k uchycení v půdě a potenciálně čerpání vody; značným limitujícím faktorem byla pro rostliny dostupnost fosforu. Podle současných poznatků mykorhizu tvoří většina rostlin (nejen cévnatých, např. nezelenou játrovku Aneura (Cryptothallus) mirabilis také vyživuje mykorhiza), nemá ji jen asi 5 % druhů (vodní a mokřadní rostliny, též některé ruderální /např. Brassicaceae/ - tady můžete vidět zastoupení různých typů mykorhiz u vyšších rostlin).

Pro úplnost zmiňme, že houby samozřejmě nejsou jedinými symbionty kořenů rostlin - známé jsou "hlízkové bakterie" (Rhizobium) nebo aktinomycety (Frankia) tvořící na kořenech nádorovité hálky, tzv. aktinorhizy; možná je i "spolupráce" těchto organism...

Mykorhizní houby žijící v přátelském vztahu s kořeny rostlin vytvářejí podzemní sítě, které zajišťují koloběh klíčových živin, ovlivňují rostlinnou rozmanitost a pomáhají regulovat globální zásoby uhlíku. Díky databázi GlobalFungi, vytvořené v Mikrobiologickém ústavu AV ČR, odborníci zmapovali celkovou diverzitu těchto nepostradatelných spolupracovníků (symbiontů) kořenů rostlin. Výsledky mezinárodního týmu prokázaly, že oblasti, ve kterých se vyskytuje nejvíce různých druhů, nejsou chráněny, a jsou tedy velmi zranitelné vůči lidskému vlivu.

Přestože jsou mykorhizní houby nezbytné pro život na Zemi, dosud se vědělo jen velmi málo o tom, kde a jak je biodiverzita těchto organismů rozložena napříč suchozemskými ekosystémy planety. Mykorhizní houby dodávají stromům a rostlinám minerální živiny, které by pro ně jinak byly nedostupné, a tím zvyšují nejen produktivitu lesních a travinných ekosystémů, ale také zemědělskou výnosnost.

„Diverzita je ve skutečnosti něco jako pojistka - čím více symbiotických houbových pomocníků v půdě žije, tím lépe si rostliny mohou vybrat partnera, který jim zajistí nejlepší přísun živin pro růst,“ říká Petr Baldrian. Důležité je také zmínit, že mykorhizní houby pomáhají ukládat uhlík do půdy, čímž přispívají k vyrovnávání rostoucích koncentrací oxidu uhličitého v atmosféře.

Porovnání chráněných území s oblastmi nejvyšší biodiverzity mykorhiz ukazuje, že méně než 10 % předpokládaných lokalit s vysokou druhovou bohatostí se v současnosti nachází v chráněných oblastech. Mykorhizní sítě, které propojují kořeny stromů s půdou prostřednictvím houbových hyf, vláknitých struktur, jež jsou základním stavebním prvkem hub, vytvářejí významnou, byť skrytou složku podzemních ekosystémů Země.

Nové poznatky o rozšíření mykorhiz by nebylo možné získat bez existence databáze GlobalFungi - největšího globálního katalogu mikroorganismů v půdě, který spravuje tým mikrobiálních ekologů z MBÚ AV ČR.

Většina druhů ektomykorhizních hub, které pomáhají zásobovat stromy minerálními živinami, se nachází v mírném pásmu severní polokoule (zeleně), nejunikátnější taxony se vyskytují ve vysokých zeměpisných šířkách (fialově).

Další zajímavosti o houbách

Některé se živí jako "dojížďáci" (např. Některé vřeckaté houby rozkládají i dřevo - buď jsou to normálně půdní houby, které napadnou např. větvičky v půdě (jen celulózní složku, na povrchu), anebo jde o pravé dřevokazné houby, způsobující bílou hnilobu (celulo- i ligninolytické - např. Ascomycota, resp.

• Basidiomycota obvykle nastupují v závěrečných stadiích sukcese, jde o "C" stratégy s dlouhotrvajícím myceliem. Kulovitý tvar je zde výhodný pro přežití - hrozí nedostatek vody nebo naopak nutnost vyrovnávat osmotický tlak při velkých srážkách (odplavení jiných látek => hypotonické prostředí), vystavení značnému osvětlení atd.
• Hlenky se živí fagotrofně, ale v plazmodiální fázi mají i schopnost absorpce (extracelulární enzymy k rozkladu makromolekul, např. celulózy nebo chitinu), tedy částečně saprotrofní výživy.

Nové poznatky ukazují, že i zdánlivě nenápadné mikroskopické houby mohou mít zásadní vliv na fungování ekosystémů. Ačkoli byly dosud považovány hlavně za „specialisty na tlející dřevo“, tedy dosud známé druhy byly výhradně izolovány z tlejícího dřeva, a v ojedinělých případech popsány jako oportunní patogeni člověka, analýza české databáze GlobalFungi (593 milionů záznamů environmentální DNA z celého světa) přinesla překvapivý obraz: zástupci rodů Phaeoisaria a Rhamphoriopsis se často vyskytují také v půdě a v kořenech rostlin po celém světě.

Některé druhy hub dokážou přežít silnou radiaci, mráz nebo dlouhé období sucha. Vědci studují tyto houby pro možné aplikace v biotechnologiích i při kolonizaci jiných planet.

Výukový program zaměřený na houby

Bakalářská práce se zabývá navržením a ověřením environmentálně zaměřeného výukového programu pro žáky 2. stupně ZŠ na téma: Naše houby v okolí školy, včetně jejich ekologie, významu a ochrany. Hlavním cílem práce bylo vytvořit výukový program, který propojí teoretické znalosti žáků o houbách a principy environmentální výchovy s praxí ve smyslu výuky v přírodním prostředí. Poznání místa, v němž se žáci pohybují a uvědomění si důležitosti jeho ochrany.

V teoretické části je blíže specifikována environmentální výchova na 2. stupni ZŠ, výuka hub v souvislosti s tématem práce, vztah žáků k okolí, ve kterém žijí atd. Dále se práce věnuje houbám v ČR, jejich ekologii, významu, ochraně, vztahům v prostředí, v němž se houby vyskytují. V rámci praktické části práce byl sestaven konkrétní výukový program, který popisuje cíle, formy práce, pomůcky atd.

Ověření programu proběhlo v praxi v lesním ekosystému a byla do něj zapojená devátá třída základní školy. Program žáci upravili pro mladší děti z mateřské školy. Program prezentovali pro děti z MŠ žáci z deváté třídy ZŠ, kteří si pro děti připravili naučné, houbové aktivity. Program byl na základě jeho realizace vyhodnocen žáky i dětmi. Kladná zpětná vazba od žáků, dětí a vyučujících zhodnotila projekt za zdařilý.

tags: #environmentalni #vychova #houby #v #ekosystemu

Oblíbené příspěvky:

• Ekologická síť v ČR
• Kontrola znečištění vod
• Právní rámec pro černé skládky
• Emise automobilů: Průvodce pro autoškoly
• Podívejte se na informace o Whirlaway a dalších drtičích