Metsän hajottajasienet ovat biosfäärin tärkeimpiä ja samalla eniten aliarvostettuja organismeja. Ilman niitä puiden kuolleet osat kasautuisivat hajoamatta (ligniini, joka muodostaa 20–30 % puusta, hajoaa käytännössä lähes yksinomaan "valkolaikkasienien" eli valkomatojen avulla). Metsät tukehtuvat hajoamattomien puuaineiden pinnoitteisiin. Kuolleessa puussa olevat ravinteet eivät koskaan palautuisi kiertoon. Elämä Maapallolla sellaisena kuin me sen tunnemme, ei olisi mahdollista ilman hajottajasieniä.

Ligniinin hajottaminen: ongelma, jonka vain sienet ratkaisevat

Ligniini on selluloosan ja maaperän hiilen jälkeen runsain orgaaninen polymeeri maapallolla. Se on aine, joka tekee puusta kestävää ja kovaa: kolmiulotteinen verkko, jossa fenoliset polymeerit yhdistyvät C-C- ja C-O-sidoksilla, jotka ovat käytännössä hajoamattomia tavallisen entsymaattisen hydrolyysin avulla. Ligniinin hajottamisen haaste: lähes mikään bakteeri ei pysty hajottamaan ligniiniä. Lähes mikään eläin ei pysty hajottamaan ligniiniä. Vain tietty sieniryhmä – valkomadon sienet eli valkolaikkasieni-basidiomyseettit – ovat kehittäneet tarvittavat entsyymit sen pilkkomiseen. Mekanismi: valkomadon sienet tuottavat peroksidaaseja (ligniiniperoksidaasi: LiP, mangaaniperoksidaasi: MnP) ja lakkaasin. Nämä entsyymit tuottavat erittäin reaktiivisia vapaita radikaaleja (hapettuminen), jotka rikkovat ligniinin sidoksia epäspesifisesti. Se on "hajauttava" hapettava mekanismi, joka pilkkoo ligniiniä liukoisiksi fragmenteiksi. Sienien peroksidaasien löytäminen (1983–1984, USA:n ja Ruotsin laboratoriot) oli yksi 1980-luvun suurimmista löydöistä soveltavassa mikrobiologiassa. Ligniinistä johdetut bioteknologiat: sienien lakkaasin ja peroksidaasit tutkitaan intensiivisesti bioteknologian sovelluksiin: maaperän saastuneisuuden puhdistaminen fenoliyhdisteillä (ksenobiootteja, torjunta-aineita, teollisuusvärejä), bioetanolin tuotanto lignoselluloosasta (etanolin tuotannon pääongelma olkista on juuri ligniini), kloorivapaa paperintuotanto (teollisuuden valkaisussa käytettävät samat peroksidaasit ovat sienten tuottamia) ja teollisuusvärejä sisältävän jäteveden käsittely. Ligniini-biobatteriot: uusissa tutkimuksissa käytetään ligniinin hapettumismekanismia sähkön tuottamiseen lignoselluloosasta.

Metsän hajottajasienien pääryhmät

Metsän hajottajasienet jaetaan kolmeen pääryhmään niiden hajottaman substraatin tyypin ja tuottaman hajoamisen tyypin perusteella. Valkomadon sienet: hajottavat sekä selluloosaa että ligniiniä. Hajonnut puu muuttuu pehmeäksi, kuituiseksi ja valkoiseksi. Lajit: Fomes fomentarius (koivun silkkikorva: kotilomainen silkkikorva, joka on yleinen kuolleissa koivuissa), Trametes versicolor (silkkikorva: värikäs silkkikorva, joka on hyvin yleinen kuolleissa lehtipuissa), Pleurotus ostreatus (ostreaoitikka: syötävä ostreaoitikka, joka kasvaa kuolleissa kannossa), Ganoderma lucidum ja G. adspersum (kiiltosilkkikorva: yleinen lehtipuun kannossa). Ruskeat madon sienet: hajottavat selluloosaa mutta eivät ligniiniä. Hajonnut puu muuttuu mureneväksi, kuutiomaisen muotoiseksi ja ruskeaksi (jäljellä oleva ligniini antaa värin). Lajit: Fomitopsis pinicola (punainen silkkikorva: yleinen kaadettujen havupuiden päällä), Serpula lacrymans (kuivamadon sieni, joka aiheuttaa kuivamadot puutalossa), Laetiporus sulphureus (rikkisienet: syötävä, yleinen tammeilla). Pehmeä madon sieni: tuottaa pääasiassa Ascomycetes ja Deuteromycetes, hajottaa selluloosaa korkeassa kosteudessa. Vähemmän yleinen metsissä, tärkeämpi vedessä olevissa puuaineissa (paalut, laituri). Pintakerroksen hajottajat: sienet, jotka hajottavat pudonneet lehdet (ei puuta). Marasmius oreades (keijurengas), Mycena spp., Collybia spp. Ne muodostavat "keijurenkaita" niityillä: mykeeliumin keskipakoinen kasvu tuottaa rengasta, jossa ruoho on vihreämpää (denitrifikaation vuoksi).

Sienien peräkkäisyys kuolleessa puussa: ekologinen sekvenssi

Kuolleessa puussa (kaadettu runko tai kuollut puu) tapahtuu hajottajasienien ekologinen peräkkäisyys vuosikymmeninä ja luo elinympäristöä useille eläinlajeille. Vuodet 1–2: "pioneeri"-sienet kolonisaavat puun haavojen ja kuoren kautta (Stereum hirsutum, Hypholoma fasciculare). Vuodet 3–10: suuret puusilkkikorvan silkkikorva (Fomes fomentarius, Trametes versicolor, Ganoderma spp.) vakiintuvat ja alkavat ligniinin hajottamisen. Puu muuttuu sisältä pehmeäksi ja huokoiseksi. Puuta poraamalla elävät hyönteiset alkavat kolonisaatiota. Vuodet 10–30: puu on edistyneessä hajoamisen vaiheessa. Sienilajit, jotka suosivat edistynyttä hajonneita puuta (Oudemansiella mucida, Pleurotus spp.). Myöhäisen vaiheen saproksyliset hyönteiset asettuvat. Vuodet 30–50: puu muuttuu lähes kokonaan puuhumusiksi. Maaperän sienet ja basidiomyseettit viimeistelevät hajoamisen. Puu "katoaa" maaperään ja rikastaa sitä vakaalla orgaanisella hiilellä. Kuolleiden puiden arvo: suuri kuollut puu (koivu, tammi, kuusi) käy läpi tämän hajoamisen sekvenssin 30–80 vuoden aikana ja isännöi samalla satoja hyönteisten, sienien, lintujen ja nisäkkäiden lajeja. Jokainen kuollut puu on väliaikainen ekosysteemi, jolla on poikkeuksellinen rikkaus. Hajoamisen nopeus riippuu: ilmastosta (lämmin + kostea = nopeampi hajoaminen), puulajista (havupuut hajoavat hitaammin kuin lehtipuut niiden refraktaarisen ligniinin ja antimikrobisten hartsejen vuoksi), koosta (suuret puut hajoavat paljon hitaammin kuin ohuet oksat).

Syötävät lahottajasienet: ruoan etsiminen metsästä

Monet Italiassa arvostetuimmista syötävistä sienistä ovat kuolleen puun lahottajia. Niiden ekologian ymmärtäminen on välttämätöntä kestävän keräilyn kannalta. Pleurotus ostreatus (ostreansieni): kasvaa lehtipuiden (poppeli, pyökki, jalava, paju) kannuilla ja puuilla syksyllä ja talvella-keväällä. Yksi maailman eniten viljellyistä syötävistä sienistä (pastöroiduilla lignoselluloosisilla kasvualustoilla). Sillä on dokumentoituja lääkinnällisiä vaikutuksia (immunostimuloiva, kolesterolia alentava). Laetiporus sulphureus (rikkisieni, kanan lihaksi kutsuttu sieni): keltaisen oranssi porkkanamainen sieni, joka kasvaa tammen, kastanjan ja kirsikan kannuilla (harvoin havupuilla) keväällä ja syksyllä. Syötävä vain nuorena (kun se on vielä pehmeä ja keltainen): vanhetessaan siitä tulee karvas ja kuituinen. Kukkakaalisieni (Sparassis crispa): ei klassinen porkkanamainen sieni vaan sieni, jolla on valkoisen kermaisen kukkakalin ulkonäkö ja joka kasvaa männyn juurella (saprofyyttisesti). Syötävä, harvinainen, erinomainen. Agrocybe aegerita (poppelisieni): yksi Italialaisen ruokakulttuurin arvostetummista sienistä, kasvaa elävien tai kuolleiden poppelien, mustikan ja lepän kannuilla. Viljelty inokuloiduilla poppelikanmuilla poppeliplantaaseilla. Kestävä keräily: kerää vain nuoria ja terveitä sieniä. Älä kerää kaikkea: jätä vähintään puolet hedelmäkappaleista sporulaatiota ja lisääntymistä varten. Älä vahingoita mykeeliumia (älä poista hedelmäkappaleita puumaisten juurien tai kuoren vaurioiden kanssa). Alueelliset keräilyrajat: jokaisella Italialaisen alueen on säännöt sienien keräilystä (enimmäispäivämäärä: tyypillisesti 3 kg henkilöä kohti alueilla ilman rajoituksia). Alueellinen mykolooginen lupa vaaditaan monissa alueissa.

Mykorritsa ja hajoaminen: kaksi vuoropuhelussa olevaa järjestelmää

Mykorritsa-sienet (jotka elävät symbioosisssa puun juurien kanssa) ja lahottajasienet (jotka hajottavat kuollutta puuta ja roskia) ovat kaksi toiminnallisesti erilaista kategoriaa, mutta vahvasti yhteydessä toisiinsa metsän ekosysteemissä. Kilpailu typestä: sekä lahottajat että mykorritsat "käyttävät" maaperän typpeä sienibiomassan muodostamiseen. Typestä käydään suoraa kilpailua lahottajien (jotka immobilisoivat N biomassaansa roskien hajoamisen aikana) ja mykorritsojen (jotka siirtävät mineralisoitua N kasveille) välillä. Mykorritsan hallitsevuus: kypsillä metsillä, joissa on korkea mykorritsan biomassa, mykorritsat "kilpailevat" tehokkaasti lahottajien kanssa typestä, "hidastaen" roskien hajoamista. Tämä tuottaa roskien kertymisen (paksu metsän pohjan roskien kerros), joka on ominaista havumetsille, joissa on hallitsevat ektomykorritsat. Mineralisoitunut typpi otetaan mykorritsojen toimesta ennen kuin bakteerit muuttavat sen liikkuvaksi nitraatiksi. Humusvoitelu: mykorritsat edistävät humusmuodostusta tuottamalla glomeruliiinia (stabiili glykoproteiini) omien kuolleiden hyppojen hajoamisen kautta. Glomeruliiini on yksi metsämaan vakaan humusuksen pääkomponenteista. Saprofyyttiset sienet "hajoamisen käynnistäjinä": paradoksaalisesti jotkut tutkimukset osoittavat, että mykorritsan hypat erittelevät entsyymejä (amylaasit, glukosidaasit) ympäröivään maaperään, joka "käynnistää" lähellä olevan orgaanisen aineen hajoamisen, edistäen mineralisaatiota ja siten N:n saatavuutta juurten ottamiselle. "Mykorritsan hajoamisen käynnistyksen" mekanismi, jota ei vielä täysin ymmärretä.