Grzyby i porosty — ukryte sieci przyrody

„Internet lasu” istnieje jako metafora sieci grzybowych, ale łatwo przypisać mu zbyt wiele

Strzępki jednego grzyba mikoryzowego mogą kolonizować korzenie więcej niż jednej rośliny, tworząc wspólną sieć mikoryzową. To realny obiekt biologiczny. Znacznie mniej pewne są jednak popularne historie, według których las działa jak świadoma sieć komunikacyjna, a stare „drzewa-matki” celowo wysyłają potomstwu pokarm i sygnały ostrzegawcze. W literaturze naukowej trwa spór o skalę, znaczenie i interpretację transferów zachodzących przez takie połączenia. Najbezpieczniejszy obraz jest więc podwójny: podziemne połączenia grzybowe są rzeczywiste, a przemieszczanie substancji w niektórych układach zostało wykazane, lecz przypisywanie im uniwersalnej funkcji społecznej czy intencjonalnego „dzielenia się” przez drzewa wykracza poza dostępne dowody.

„Ptasie gniazda” używają kropli deszczu jak wyrzutni pakietów zarodników

Niektóre niewielkie grzyby z rodziny Nidulariaceae wyglądają jak miniaturowe kubeczki wypełnione drobnymi „jajkami”. Te struktury to peridiole — pakiety zawierające zarodniki. Grzyb nie polega wyłącznie na wietrze. Gdy odpowiednio duża kropla deszczu uderza w wewnętrzną ścianę kubeczka, część jej energii zostaje skierowana tak, że peridiole są wyrzucane poza owocnik. U części gatunków lepkie elementy pozwalają im zaczepić się o roślinność, z której mogą później zostać zjedzone przez roślinożercę albo przeniesione dalej. Cały układ działa bez mięśni i bez aktywnego ruchu grzyba: geometria owocnika przekształca przypadkowe uderzenie deszczu w powtarzalny mechanizm rozsiewania.

Biała zgnilizna potrafi chemicznie otworzyć jeden z najtrudniejszych materiałów roślinnych — ligninę

Drewno jest odporne między innymi dlatego, że jego włókna celulozowe są otoczone ligniną — nieregularnym, aromatycznym polimerem działającym jak wzmocnienie i bariera. Grzyby białej zgnilizny należą do niewielkiej grupy organizmów zdolnych do bardzo skutecznego rozkładu ligniny. Wydzielają na zewnątrz komórek oksydacyjne enzymy, między innymi peroksydazy i lakazy, oraz związki tworzące reaktywne cząsteczki. Zamiast „przecinać” ligninę jednym precyzyjnym enzymem jak prosty łańcuch cukrowy, prowadzą szeroki atak oksydacyjny na skomplikowaną sieć wiązań. To właśnie dzięki takim grzybom ogromna część węgla zamkniętego w drewnie może powracać do obiegu ekosystemu.

Chrząszcze ambrozjowe noszą grzybowy „materiał siewny” w specjalnych kieszeniach ciała

Tysiące gatunków chrząszczy ambrozjowych drąży galerie w drewnie i hoduje na ich ścianach grzyby, którymi się żywi. Aby założyć nową hodowlę, owad musi zabrać partnera z rodzinnego gniazda. U wielu gatunków służą do tego mykangia — wyspecjalizowane kieszenie lub jamki ciała, w których przechowywane są komórki grzyba podczas lotu do nowego drzewa. Po wydrążeniu tunelu chrząszcz inokuluje ściany i rozpoczyna wzrost ogrodu. Mykange mogą nawet selektywnie sprzyjać określonym symbiontom. To niezwykły przykład narządu, którego funkcją nie jest trawienie, ruch ani zmysł, lecz transport następnego pokolenia uprawianego mikroorganizmu.

Grzyb może zastąpić pyłek własnymi zarodnikami i użyć zapylaczy do zakażania kolejnych roślin

Grzyby z rodzaju Microbotryum wywołujące głownię pylnikową infekują między innymi rośliny z rodzaju Silene. Patogen sterylizuje gospodarza, a w pylnikach zamiast pyłku powstają ciemne masy zarodników grzyba. Owady odwiedzające kwiat po nektar brudzą się zarodnikami i przenoszą je na następne rośliny, dokładnie tą samą trasą, którą zwykle pokonuje pyłek. Jeszcze bardziej niezwykłe jest to, że u żeńskich osobników niektórych dwupiennych gatunków infekcja może pobudzać rozwój pręcików, które normalnie pozostają zredukowane. Pasożyt nie tylko zajmuje istniejący organ — potrafi zmienić program rozwojowy kwiatu, aby zbudować sobie aparat rozsiewający.

Grzyb z odchodów potrafi wystrzelić pakiet zarodników z przyspieszeniem tysięcy razy większym od grawitacji

Pilobolus rośnie na odchodach roślinożerców, lecz aby zamknąć swój cykl, musi przenieść zarodniki na świeżą roślinność, którą zje kolejne zwierzę. Rozwiązuje problem jak mikroskopijna armata. Sporangiophor gromadzi wodę i buduje wysokie ciśnienie, a ciemny sporangium zostaje wystrzelony strumieniem płynu. W pomiarach u P. kleinii rejestrowano prędkości startowe rzędu kilkunastu metrów na sekundę i przyspieszenia przekraczające 20 tysięcy g. Przed strzałem struktura ustawia się także względem światła, co zwiększa szansę skierowania pocisku poza zacienioną stertę odchodów, w stronę otwartej roślinności.

Grzyb zabijający płazy atakuje narząd, którego u człowieka nie traktujemy jak regulatora elektrolitów — skórę

Batrachochytrium dendrobatidis, czyli Bd, zakaża zrogowaciałe warstwy skóry płazów i wywołuje chytridiomikozę. U żab skóra nie jest tylko barierą mechaniczną: uczestniczy w wymianie wody i elektrolitów, a u wielu gatunków także w oddychaniu. Silna infekcja może zaburzyć transport jonów sodu, potasu i chlorków. Badania ciężko chorych żab wykazały spadek stężenia ważnych elektrolitów we krwi i zaburzenia czynności elektrycznej serca, prowadzące do zatrzymania krążenia. To tłumaczy, jak mikroskopijny patogen powierzchni ciała może doprowadzić do śmierci całego zwierzęcia bez konieczności infekowania mózgu czy serca. Wrażliwość jest jednak bardzo różna między gatunkami i środowiskami.

Grzybnia może budować własne przewody transportowe z tysięcy złączonych strzępek

Niektóre grzyby tworzą ryzomorfy — zwarte, sznurowate wiązki strzępek, które funkcjonują inaczej niż luźna grzybnia. Ich wnętrze może zawierać wyspecjalizowane strzępki o powiększonym świetle i ograniczonych przegrodach, co ułatwia przepływ wody oraz rozpuszczonych substancji na znaczne odległości. Zewnętrzne warstwy bywają grubsze i pigmentowane, dzięki czemu ograniczają utratę wody. W badaniach różnych grzybów tworzących kordy i ryzomorfy mierzono transport znacznie szybszy niż można by wyjaśnić samą dyfuzją. Powstaje więc funkcjonalny odpowiednik przewodu: nie jest naczyniem roślinnym, lecz wielokomórkową konstrukcją zbudowaną wyłącznie ze strzępek grzyba.

Grzyby brunatnej zgnilizny najpierw uruchamiają w drewnie chemię rodników, a dopiero potem enzymy

Brunatna zgnilizna drewna nie polega wyłącznie na tym, że grzyb wydziela enzym i spokojnie trawi ścianę komórkową. Wiele tych grzybów wykorzystuje chemię podobną do reakcji Fentona: związki wytwarzane przez grzyb transportują i redukują żelazo, a nadtlenek wodoru uczestniczy w tworzeniu niezwykle reaktywnych rodników hydroksylowych. Małe reagenty mogą wniknąć głębiej w ścianę drewna niż duże enzymy i szybko uszkadzać polisacharydy oraz modyfikować ligninę. Dopiero na tak „otwartym” materiale skutecznie działają enzymy rozkładające węglowodany. Rezultatem jest charakterystyczne brunatne, kruche drewno rozpadające się na kostkowate fragmenty.

Jeden grzyb może mieć tysiące typów kojarzeniowych zamiast prostego podziału na dwa

U rozszczepki pospolitej Schizophyllum commune zgodność rozrodcza nie jest określana przez dwa odpowiedniki „płci”. Grzyb ma dwa główne, wieloalleliczne loci kojarzeniowe, tradycyjnie nazywane A i B. Każde występuje w licznych wariantach, a połączenie ich różnorodności prowadzi do tysięcy możliwych typów kojarzeniowych w populacji. Dwie haploidalne grzybnie mogą utworzyć płodny dikarion wtedy, gdy różnią się odpowiednio w obu systemach rozpoznawania. Taka architektura zwiększa prawdopodobieństwo, że przypadkowo spotkane, niespokrewnione osobniki będą kompatybilne. „Tysiące płci” to jednak medialne uproszczenie — dokładniej chodzi o tysiące kombinacji molekularnych typów kojarzeniowych, a nie tysiące odmiennych anatomii czy ról rozrodczych.

Kropla mniejsza od główki szpilki może wystrzelić zarodnik grzyba dzięki napięciu powierzchniowemu

U ogromnej liczby podstawczaków, w tym wielu znanych grzybów kapeluszowych, pojedynczy zarodnik jest aktywnie odrywany od podstawki przez mechanizm Bullera. Na powierzchni zarodnika kondensuje się mikroskopijna kropla wody. Gdy łączy się z cienką warstwą wody na zarodniku, środek masy układu gwałtownie się przesuwa, a energia napięcia powierzchniowego zamienia się w energię kinetyczną. Zarodnik zostaje katapultowany na odległość wystarczającą, by ominąć blaszkę lub rurkę owocnika i wejść w przestrzeń powietrzną. Później może już opaść lub zostać zabrany przez przepływ powietrza. To jedna z najmniejszych znanych biologicznych katapult, napędzana nie mięśniem, lecz fizyką kropli.

Mikoryza to handel: grzyb zdobywa minerały, roślina płaci związkami węgla

Korzeń rośliny i grzyb mikoryzowy mogą tworzyć bardzo ścisły układ wymiany. Rozległe strzępki grzyba penetrują glebę poza bezpośrednim zasięgiem korzenia i dostarczają roślinie między innymi fosfor, azot oraz wodę. W zamian grzyb otrzymuje produkty fotosyntezy. W mikoryzie arbuskularnej wymiana zachodzi w specjalnych rozgałęzionych strukturach grzyba wewnątrz komórek korzenia, zwanych arbuskulami. Co ważne, nie jest to bezwarunkowa „przyjaźń”: ilość przekazywanych zasobów zależy od środowiska i fizjologii partnerów, a relacja może być dla nich mniej lub bardziej korzystna. Mikoryza jest więc bardziej podobna do biologicznego rynku niż do altruistycznej pomocy.

Mrówki liściarki nie jedzą większości zebranych liści — karmią nimi uprawiany grzyb

Szlaki mrówek Atta i Acromyrmex niosących kawałki liści wyglądają jak zbieranie zapasów roślinnego pokarmu. W rzeczywistości liście trafiają przede wszystkim do podziemnego ogrodu grzybowego. Mrówki rozdrabniają i przygotowują materiał, a ich obowiązkowy symbiont Leucoagaricus gongylophorus przerabia biomasę roślinną. Grzyb wytwarza między innymi nabrzmiałe końcówki strzępek zwane gongylidiami, które są wartościowym pokarmem zwłaszcza dla larw i królowej. Badania z izotopowo znakowaną celulozą pokazały, że grzyb potrafi włączyć węgiel pochodzący z celulozy do jadalnych tkanek. Jest to więc rolnictwo w dosłownym sensie funkcjonalnym: owady dostarczają substrat, pielęgnują uprawę i zbierają jej plon.

Największy znany osobnik grzyba zajmuje prawie 10 kilometrów kwadratowych

W Górach Błękitnych w Oregonie naukowcy zidentyfikowali pojedynczy genet opieńki Armillaria ostoyae zajmujący około 965 hektarów, czyli 9,65 km². Nie oznacza to, że pod lasem leży jeden gigantyczny kapelusz. Większość organizmu tworzą niewidoczne strzępki i ciemne ryzomorfy przerastające glebę oraz korzenie drzew. Badacze uznali rozproszone próbki za jeden osobnik, ponieważ wykazywały tę samą tożsamość genetyczną i zgodność somatyczną. Rozmiar tego grzyba pokazuje, jak mylące bywa utożsamianie grzyba z owocnikiem: to, co widzimy nad ziemią, może być tylko niewielką częścią organizmu rozciągającego się przez całe fragmenty lasu.

Nasiono storczyka często nie wystartuje bez odpowiedniego grzyba

Nasiona storczyków są niezwykle małe i prawie pozbawione zapasu substancji odżywczych. W naturze samo nawodnienie nie wystarcza więc wielu z nich do rozpoczęcia normalnego rozwoju. Zarodek musi wejść w relację z kompatybilnym grzybem mikoryzowym, którego strzępki wnikają do komórek i tworzą charakterystyczne kłębki zwane pelotonami. Grzyb dostarcza rozwijającemu się protocormowi — młodocianemu stadium storczyka — węgiel i składniki mineralne. Dopiero później u wielu gatunków pojawiają się zielone liście i roślina staje się w większym stopniu autotroficzna. Oznacza to, że miliony lekkich jak pył nasion rozsiewanych przez storczyk są w praktyce „zakładami” o trafienie nie tylko w dobre miejsce, lecz również na właściwego mikroskopijnego partnera.

Niektóre grzyby naprawdę świecą dzięki własnemu układowi lucyferyna–lucyferaza

Bioluminescencja grzybów nie jest odbiciem światła ani efektem bakterii żyjących na owocniku. U świecących gatunków działa własny szlak chemiczny oparty na lucyferynie i enzymie lucyferazie. W obecności tlenu lucyferaza utlenia fungalną lucyferynę, tworząc wzbudzony produkt, który wracając do niższego stanu energetycznego emituje zielonkawe światło. Geny potrzebne do tego układu tworzą u świecących grzybów charakterystyczny klaster metaboliczny. Światło może powstawać w owocnikach albo grzybni, a jego funkcja nie jest identyczna u wszystkich gatunków. Dla części wykazano przyciąganie owadów i potencjalne wsparcie rozsiewania zarodników; w innych przypadkach biologiczna korzyść pozostaje mniej pewna.

Niektóre grzyby polują na nicienie za pomocą lepkich sieci i zaciskających się pierścieni

Grzyby kojarzą się z rozkładem martwej materii, ale część z nich aktywnie chwyta mikroskopijne zwierzęta. Grzyby nicieniobójcze tworzą ze strzępek wyspecjalizowane pułapki: lepkie sieci, guzki, nieruchome pierścienie albo wyjątkowo efektowne pierścienie zaciskające się. Gdy nicień wpełznie do trójkomórkowej obręczy takiego grzyba, komórki mogą w ułamku czasu gwałtownie zwiększyć objętość, zamknąć światło pierścienia i unieruchomić ofiarę. Następnie strzępki penetrują ciało nicienia i wykorzystują jego składniki odżywcze. Dla wielu gatunków drapieżnictwo nie jest jedynym trybem życia — potrafią też rosnąć saprotroficznie, a obecność nicieni lub ubóstwo składników może sprzyjać tworzeniu pułapek.

Niektóre porosty budują chemiczny filtr przeciwsłoneczny w zewnętrznej warstwie plechy

Porost przytwierdzony do nagiej skały nie może schować się przed południowym słońcem. Wiele gatunków gromadzi więc w korze plechy wtórne metabolity, które silnie pochłaniają promieniowanie ultrafioletowe i część światła widzialnego. Przykładem są melaniny oraz substancje porostowe takie jak kwas usninowy czy pochodne antrachinonów. Ich rozmieszczenie nie jest przypadkowe: skoncentrowane w zewnętrznej warstwie mogą ograniczać dawkę promieniowania docierającą do fotobionta i głębszych strzępek. U niektórych porostów ilość pigmentów zwiększa się pod wpływem silniejszego nasłonecznienia. Plecha działa więc trochę jak materiał kompozytowy z wbudowanym filtrem optycznym — ochronę zapewnia nie jedna „warstwa skóry”, lecz kontrolowana lokalizacja określonych cząsteczek.

Owocnik grzyba może chłodzić powietrze parowaniem i tworzyć własny lokalny prąd do unoszenia zarodników

Zarodnik wystrzelony z blaszki grzyba szybko traci prędkość i potrzebuje ruchu powietrza, aby opuścić spokojną warstwę tuż przy owocniku. Badania laboratoryjne wykazały, że niektóre grzyby kapeluszowe częściowo rozwiązują ten problem same. Intensywne parowanie wody z owocnika chłodzi otaczające powietrze. Chłodniejsze powietrze ma większą gęstość, opada wzdłuż kapelusza i miesza się z cieplejszym otoczeniem, tworząc konwekcyjne przepływy o prędkościach wystarczających do wynoszenia chmury zarodników. Grzyb nie „dmucha” aktywnie jak wentylator — jego wodna gospodarka zmienia temperaturę i gęstość powietrza, a fizyka konwekcji wykonuje resztę pracy.

Pasożytniczy grzyb może doprowadzić mrówkę do miejsca, w którym najlepiej rozsieje własne zarodniki

Grzyby z kompleksu Ophiocordyceps unilateralis infekują określone mrówki i wywołują u nich charakterystyczną sekwencję zachowań przed śmiercią. Zainfekowana robotnica opuszcza normalną trasę, porusza się nietypowo i ostatecznie zaciska żuwaczki na roślinie. Po jej śmierci grzyb rozwija struktury rozrodcze, z których zarodniki trafiają w otoczenie. W badaniach terenowych miejsca śmierci nie były przypadkowe: zakażone mrówki znajdowano w mikrośrodowiskach korzystnych dla rozwoju grzyba. Nie trzeba jednak zakładać „zdalnego sterowania mózgiem”. Manipulacja jest efektem infekcji obejmującej mięśnie, metabolizm i sygnały chemiczne, a szczegóły mechanizmu nadal są badane.

Porost może prawie całkowicie wyschnąć, zatrzymać metabolizm i wznowić go po deszczu

Wiele porostów jest poikilohydrycznych: nie utrzymuje stałej zawartości wody dzięki korzeniom, kutykuli i aktywnej regulacji tak jak roślina naczyniowa. Gdy otoczenie wysycha, plecha traci większość wody, fotosynteza i oddychanie silnie zwalniają, a komórki przechodzą do stanu metabolicznego spoczynku. Po ponownym nawodnieniu procesy mogą wrócić w ciągu minut lub godzin. Tolerancja odwodnienia nie oznacza jednak niezniszczalności. Krytyczne są tempo wysychania, długość suszy, temperatura, światło podczas odwodnienia oraz zdolność naprawy uszkodzeń po nawodnieniu. Porost przeżywa nie dlatego, że „nie potrzebuje wody”, lecz dlatego, że potrafi bezpiecznie wyłączyć wiele procesów, gdy wody brakuje.

Porost może rozsiewać gotowy duet albo wysłać sam zarodnik grzyba na poszukiwanie nowego partnera

Rozmnażanie porostów ma nietypowy problem: plecha działa dzięki współpracy co najmniej głównego grzyba i fotobionta, ale rozmnażanie płciowe mykobionta produkuje zarodniki zawierające materiał tylko grzyba. Po wykiełkowaniu taki zarodnik musi znaleźć odpowiednią zielenicę lub sinicę i ponownie zbudować lichenizowaną symbiozę. Porost może jednak wybrać inną strategię. Soredia i fragmenty zwane izydiami zawierają jednocześnie komórki fotobionta otoczone strzępkami grzyba, więc po oderwaniu transportują gotowy „zestaw startowy”. Jeden organizm ekologiczny korzysta zatem z dwóch bardzo różnych sposobów rozprzestrzeniania: genetycznie odświeżającego, lecz ryzykownego startu od samego grzyba oraz klonalnego przeniesienia już działającego partnerstwa.

Porost rosnący na skale może jednocześnie powoli pomagać tę skałę rozmontowywać

Porost nie jest tylko kolorową warstwą leżącą biernie na kamieniu. Strzępki grzyba mogą wnikać w mikroszczeliny i kontaktować się bezpośrednio z ziarnami minerałów, a metabolity porostowe oraz kwasy organiczne zmieniają lokalne warunki chemiczne. Woda zatrzymywana przez plechę zwiększa liczbę cykli zwilżania i wysychania. W rezultacie porost może przyczyniać się zarówno do fizycznego, jak i chemicznego wietrzenia skały, uwalniając pierwiastki z minerałów. Tempo jest zwykle bardzo powolne i zależne od skały, klimatu oraz gatunku, ale w skali lat i stuleci lichenizowane powierzchnie stają się mikrostrefami intensywniejszych przemian niż odsłonięty materiał obok.

Porost to nie po prostu „grzyb plus glon” — plecha może być całym mikroskopijnym ekosystemem

Klasyczny opis porostu mówi o grzybie tworzącym plechę oraz fotosyntetyzującym partnerze — zielonym glonie albo sinicy. To nadal poprawny rdzeń definicji, ale współczesne badania pokazują, że wiele plech mieści również inne grzyby, drożdże i bakterie. U części makroporostów wykryto specyficzne drożdże podstawkowe skupione w korze plechy; w innych analizach sekwencjonowanie ujawniło bogate mykobiomy i społeczności bakteryjne. Nie oznacza to, że każdy porost musi mieć obowiązkowego „trzeciego partnera” ani że klasyczna symbioza była błędna. Lepiej myśleć o poroście jako o strukturze zdominowanej przez głównego mykobionta i fotobionta, która jednocześnie tworzy siedlisko dla dodatkowej społeczności mikroorganizmów.

Porost z sinicą może zamieniać azot z powietrza w formę dostępną dla ekosystemu

Niektóre porosty mają jako fotobionta sinicę zdolną do wiązania azotu atmosferycznego. Gazowy N₂ stanowi większość atmosfery, ale jego cząsteczka jest tak stabilna, że rośliny nie mogą użyć jej bezpośrednio. Enzym nitrogenaza redukuje N₂ do amoniaku, z którego powstają związki azotowe wykorzystywane biologicznie. W porostach cyjanobakteryjnych tę funkcję wykonuje partner sinicowy, często w wyspecjalizowanych komórkach lub strukturach ograniczających kontakt nitrogenazy z tlenem. Dzięki temu porost może wnosić nowy biologicznie dostępny azot do ubogich siedlisk, a po wypłukiwaniu związków, rozpadzie plechy lub zjedzeniu część tego azotu trafia do innych organizmów.

Porosty mogą służyć do datowania odsłoniętych skał — ale tylko po lokalnej kalibracji

Lichenometria wykorzystuje fakt, że niektóre długo żyjące porosty naskalne rosną powoli i pojawiają się na powierzchni po jej odsłonięciu. Mierząc rozmiary plech określonego gatunku lub grupy i porównując je z lokalną krzywą wzrostu wyznaczoną na obiektach o znanym wieku, można oszacować moment odsłonięcia głazu, moreny, osuwiska czy kamiennej konstrukcji. Metoda była szeroko stosowana zwłaszcza w badaniach geomorfologicznych. Nie jest jednak biologicznym zegarem działającym tak samo na całym świecie. Tempo kolonizacji i wzrostu zależy od klimatu, podłoża, ekspozycji, konkurencji oraz historii powierzchni. Bez lokalnej kalibracji i oceny błędów imponująco dokładna data może być tylko pozorną precyzją.

Porosty przeżyły ponad dwa tygodnie bezpośredniej ekspozycji na warunki kosmiczne

W eksperymencie ESA na satelicie Foton-M2 w 2005 roku próbki dwóch porostów — Rhizocarpon geographicum i Xanthoria elegans — zostały wystawione przez około 14,6 dnia na otwartą przestrzeń kosmiczną. Oznaczało to próżnię, skrajne zmiany temperatury oraz promieniowanie słoneczne, w tym ultrafiolet, w konfiguracji eksperymentalnej urządzenia BIOPAN. Po powrocie badacze stwierdzili wysoką przeżywalność, a aktywność fotosyntetyczna szybko wróciła. Wynik jest imponujący, ale nie znaczy, że porost może stale rosnąć w kosmosie. Próbki były wcześniej wysuszone, ekspozycja trwała ograniczony czas, a wzrost i metabolizm nie zachodziły normalnie w próżni. Eksperyment badał tolerancję przetrwania, nie możliwość założenia samowystarczalnej kosmicznej populacji.

Porosty są żywymi czujnikami zanieczyszczenia powietrza, ale nie działają jak prosty miernik „jest albo nie ma”

Porosty pobierają wodę i rozpuszczone substancje w dużej mierze bezpośrednio z atmosfery, nie mają korzeni filtrujących roztwór glebowy ani grubej kutykuli typowej dla wielu roślin. Dlatego szybko reagują na skład powietrza i mogą akumulować metale, związki azotu oraz inne zanieczyszczenia. Biomonitoring wykorzystuje dwie główne informacje: które gatunki występują na danym obszarze oraz ile określonych substancji zgromadziły ich plechy. Nie można jednak powiedzieć po prostu „brak porostów oznacza brudne powietrze”. Skład społeczności zależy także od wilgotności, światła, rodzaju kory, klimatu i historii miejsca, a poszczególne gatunki mają bardzo różną tolerancję na konkretne zanieczyszczenia.

Rdza potrafi zmienić liście rośliny w pachnący „fałszywy kwiat” dla owadów

Rdza z kompleksu Puccinia monoica infekująca niektóre rośliny kapustowate nie ogranicza się do produkcji plam i zarodników. Może zahamować normalne kwitnienie gospodarza i przekształcić szczyt pędu w żółtą strukturę przypominającą kwiat. Taki „pseudokwiat” wytwarza słodką wydzielinę i lotne substancje zapachowe, które przyciągają owady. Odwiedzający nie przenoszą wtedy pyłku rośliny, lecz komórki rozrodcze grzyba pomiędzy kompatybilnymi infekcjami. Pasożyt przejmuje więc istniejący w przyrodzie system usług zapylaczy i buduje jego chemiczną oraz wizualną imitację z tkanek gospodarza.

Rdza źdźbłowa pszenicy potrzebuje dwóch różnych roślin, aby przejść pełny cykl płciowy

Puccinia graminis f. sp. tritici, sprawca rdzy źdźbłowej pszenicy, ma cykl życiowy znacznie bardziej złożony niż prosty schemat „zarodnik zakaża roślinę i tworzy następne zarodniki”. W pełnym cyklu grzyb zmienia gospodarza: część stadiów rozwija się na zbożach i trawach, a część na berberysie. Na obu roślinach powstają odmienne typy struktur i zarodników. Berberys jest szczególnie ważny dla rozmnażania płciowego i rekombinacji grzyba, dlatego w XX wieku w USA prowadzono ogromne programy jego usuwania z regionów uprawy zbóż. Historia ta pokazuje, że cykl jednego grzyba może być spleciony z krajobrazem rolniczym obejmującym dwa zupełnie różne gatunki gospodarzy.

Są rośliny, które zamiast fotosyntezy żywią się węglem dostarczanym przez grzyby

Nie każda roślina musi być zielona. Setki gatunków roślin mykoheterotroficznych utraciły zdolność do pełnej fotosyntezy i pobierają związki węgla za pośrednictwem grzybów. W wielu leśnych układach grzyb jest jednocześnie partnerem mikoryzowym zielonych drzew, więc węgiel związany pierwotnie w fotosyntezie może trafić do bezlistnej rośliny przez wspólnego partnera grzybowego. Są też gatunki korzystające z grzybów rozkładających ściółkę lub drewno. Ten sposób życia wywraca szkolną intuicję: roślina nie zawsze jest producentem, a grzyb nie zawsze otrzymuje węgiel od rośliny. W ewolucji symbioza może zostać przekształcona w relację, w której kierunek korzyści zmienia się niemal o 180 stopni.

Sromotniki używają zapachu padliny jak kwiaty używają zapachu nektaru

Owocniki sromotnikowatych bywają efektowne wizualnie, ale ich najważniejszą cechą ekologiczną jest zapach. Na powierzchni dojrzałego owocnika tworzy się wilgotna gleba zawierająca zarodniki i lotne związki kojarzące się zwierzętom z gnijącą materią. Muchówki i inne owady przylatują, żywią się lub chodzą po tej masie, a następnie przenoszą zarodniki na ciele i w przewodzie pokarmowym. W badaniach drosophilidów wykazano nawet wydalanie żywotnych zarodników po żerowaniu na glebie. Funkcjonalnie przypomina to zapylanie: organizm nieruchomy produkuje chemiczny sygnał, nagrodę i wykorzystuje mobilnego zwierzęcego pośrednika — tyle że zamiast woni kwiatu używa aromatu rozkładu.

Termity budują w kopcach grzybowe ogrody, które wstępnie przetwarzają twardy materiał roślinny

Termity z podrodziny Macrotermitinae żyją w obowiązkowej symbiozie z grzybami Termitomyces. Robotnice zbierają martwy materiał roślinny, przeprowadzają go przez przewód pokarmowy i budują z niego w gnieździe charakterystyczne grzebienie grzybowe. Termitomyces przerasta ten substrat i tworzy bogate w składniki struktury zjadane przez termity. W ten sposób grzyb uczestniczy w rozkładaniu lignocelulozy, do której owady miałyby ograniczony dostęp. System przypomina wieloetapową linię przetwórczą: roślina jest rozdrabniana, inokulowana, przekształcana przez grzyb, a produkty wracają do kolonii. Fungikultura termitów powstała około 30 milionów lat temu i pozostaje jednym z największych sukcesów symbiozy owad–grzyb.

Trufle schowały owocniki pod ziemią, więc do rozsiewania zarodników zatrudniły zwierzęta

Trufle i wiele innych grzybów hypogeicznych tworzą dojrzałe owocniki pod powierzchnią gleby. Dzięki temu są chronione przed wysychaniem i częścią wahań środowiska, ale tracą prostą drogę rozsiewania zarodników przez wiatr. Rozwiązaniem jest mykofagia: ssaki i inne zwierzęta wyszukują aromatyczne owocniki, wykopują je, zjadają, a następnie przenoszą zarodniki w przewodzie pokarmowym. W odchodach części gatunków stwierdzano zarodniki zdolne do kiełkowania i tworzenia mikoryzy. Dla grzyba zwierzę jest więc jednocześnie detektorem zapachu, koparką i środkiem transportu. Charakterystyczny aromat trufli nie jest tylko cechą cenioną przez ludzi — biologicznie uczestniczy w strategii reprodukcyjnej.