Liberação e dispersão de esporos de cogumelos

Cosmik

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Os cogumelos são basidiomicetos com numerosos basídios em cada lamela. Um basídio típico é uma estrutura em forma de clava, geralmente com 4 pontas no final. Cada ponta é chamado esterigma e os esporos desenvolvem-se nas pontas dos esterigmas. Aqui temos um desenho típico de um basídio, mostrado em verde, com quatros esporos marrons. As cores neste diagrama (e nos seguintes) não têm nenhum significado e são usadas simplesmente para ajudar a diferenciar as estruturas. Além disso, os diagramas são estilizados (ao invés de serem representações fiéis de espécies), mas ilustram as importantes características estruturais e os princípios envolvidos.

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A estrutura de uma lamela é ilustrada e explicado em detalhe aqui. Lembre-se que a maioria dos cogumelos têm lamelas que são em forma de V em seções cruzadas/transversais (com a ponta do V na parte inferior da lamela) e são orientadas verticalmente. Os basídios ficam fora da superfície das lamelas e projetam-se no espaço aéreo entre duas lamelas. Assim, ao longo do seu desenvolvimento, os esporos são expostos à atmosfera entre as lamelas. A fim de explicar a maneira pela qual os esporos se projetam e são ejetados do basídios é necessário olhar mais próximo do esporo e a sua conexão com o esterigma.

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No diagrama acima em preto, o contorno elíptico representa um esporo maduro no final de um esterigma (cor verde, à esquerda). Muitos esporos são lisos e elipsoide, de modo que este ilustra uma situação bastante comum - mas a seguinte explicação vale para esporos de outras espécies também. O ponto vermelho indica o centro da massa do esporo. Note que o esporo tem uma curta ponta, fora do centro (chamado de apículo ou apêndice hilar) em uma das extremidades, e o esporo é ligado ao esterigma pelo apículo. Todos os esporos de cogumelos tem um apículo - embora haja alguma variação no tamanho, forma e orientação do apículo entre as espécies. A ligação apículo-esterigma é um ponto frágil, e quando o esporo está maduro é muito fraca.

O mecanismo de liberação

Agora é uma questão simples explicar a maneira pela qual o esporo se libera da lamela e se dispersa para longe do píleo. Os diagramas seguintes ilustram a primeira parte do processo (projeção/ejeção do esterigma), e as explicações estão em seguida.

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1. Entre as lamelas o ar está parado e muito úmido. Na ponta do apículo o esporo secreta uma pequena quantidade de moléculas de açúcar. Se você já deixou um açucareiro aberto (na bancada da cozinha) por um longo tempo, ao voltar você notou que o açúcar absorveu um pouco de umidade do ar. O açúcar é um excelente absorvente de vapor d'água. Dado a alta umidade ao redor, entre as lamelas, a água condensa sobre o açúcar na ponta do apículo e forma uma gota (um pequeno, sólido, círculo azul acinzentado). Esta gota é conhecida como Gota de Buller. Ao mesmo tempo, uma fina película de água forma-se sobre uma grande área na superfície do esporo e este é representado pela brilhante camada azul sobre grande parte do esporo. A gota crescente leva a um aumento significativo da massa no apículo, assim, causando que o centro da massa se mova em direção ao apículo, como mostrado pela seta vermelha.

2 e 3. A gota d'água continua crescendo em tamanho à medida que mais vapor d'água condensa sobre a superfície da gota. Isso move o centro da massa para longe do seu ponto original. A gota pode crescer bastante em relação ao tamanho do esporo. Eventualmente, a gota cresce o suficiente para entrar em contato com o filme de água na superfície do esporo. Um ponto de contato se faz.

4. Assim que a gota entra em contato com o filme, a gota colapsa, com a água na gota fluindo para o filme aquoso na superfície do cogumelo. Isso acontece muito rápido e o centro da massa move-se muito rápido em mais ou menos na direção oposta (como, mais uma vez, mostrado por uma seta vermelha). Simultaneamente, é dado um impulso considerável ao esporo, há uma ruptura na fraca ligação apículo-esterigma e o esporo acelera ao longo do eixo do centro de mudança da massa (assim se afastando na direção indicada pela seta preta).

Para lhe dar uma ideia da diferença de velocidade, os passos 1 à 3 são análogas a alguém lentamente esticar um elástico e em seguida, na etapa 4, o elástico é liberado para que ele retorne ao seu tamanho original, quase que instantaneamente. O impulso (força cinética) gerada pela gota d'água em colapso é o suficiente para dar ao esporo uma aceleração de 25.000 vezes a força da gravidade. Por comparação, o ônibus espacial da NASA tem uma aceleração máxima de apenas algumas vezes a força da gravidade. O esporo perde cerca de 1% de sua massa na secreção dos açúcares no apículo. Para continuar a comparação do foguete, o ônibus espacial utiliza cerca de 50% do seu próprio peso em combustíveis durante os primeiros dois minutos após o lançamento.

Após a liberação - fazendo os esporos irem mais longe

Enquanto o esporo deixa o basídio com uma aceleração tremenda, como é pequeno, logo sente os efeitos da resistência do ar. O esporo brevemente segue um caminho quase em linha reta de distância do basídio, então fica mais lento, perde o impulso para a frente, dado pela aceleração inicial e finalmente se desvia para baixo (sob a influência da gravidade) no espaço entre as lamelas, até deixar o píleo - onde até mesmo a menor das correntes de ar vai levar os esporos para mais longe.No diagrama a seguir, as linhas azuis mostram os caminhos de um número de esporos, alguns são apenas liberados do basídio e outros vão além da parte inferior das lamelas para o ar livre.

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Uma vez que os esporos transpuseram a parte inferior do píleo, correntes de ar os carregam para longe. Mas, mesmo na parte inferior do píleo existe um perigo a superar. Um esporo caindo suavemente pode ser exposto ao vento predominante, imediatamente após transpor a parte inferior do píleo. Existe um risco de ele ser soprado de volta para a borda inferior de uma das lamelas e assim não ter para onde ir. Experimentos em túnel de vento mostram que logo abaixo do píleo há uma faixa estreita (cerca de 2-3 mm de profundidade), onde a velocidade do vento é significativamente menor do que a velocidade do vendo incidente. Abaixo dessa faixa é uma zona de maior velocidade de vento e perto do chão há uma borda com uma camada de ar calmo. No lado protegido do vento do píleo existe sempre o fluxo de ar turbulento.

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Assim, o esporo não sente os efeitos da velocidade do vento ao redor imediatamente após sair da proteção do píleo, permitindo assim um movimento mais vertical antes de ser submetido a uma dramática aceleração de vento horizontal. Enquanto as evidências sugerem que isso vai impedir (ou pelo menos reduzir) a incidência do esporo ser soprado de volta às lamelas, esta conclusão ainda precisa ser confirmada. Uma vez que o esporo está a alguns milímetros de distância do píleo, ele pode ser pego pelos ventos mais rápidos e levado à distâncias consideráveis.
Liberação e dispersão de esporos de cogumelos

Os estudos em túnel de vento também mostraram que os píleos mais altos em forma cônica ou em forma de sino, mostraram uma maior redução na velocidade de vento abaixo do píleo. Curiosamente, algumas espécies comuns frequentemente expostas ao vento, ou em pastos, produzem tais píleos.

Claro, as mudanças na velocidade e direção do vento (durante a descida dos esporos), bem como as interações entre o vento e obstruções próximas, como plantas, pedras e galhos caídos, obviamente, afetam o destino do esporo. Por exemplo, você vai ver muitas vezes depósitos de esporos perceptíveis no solo próximos ou sob os cogumelos - mostrando esporos que não foram muito longe. No entanto, enquanto os experimentos em túnel de vento muitas vezes refletem as condições ideais (e não as naturais), tais experimentos mostram que há mais na arquitetura dos cogumelos do que poderia supor anteriormente.

Mais sobre o crescimento do cogumelo - e outros basidiomicetos com liberação explosiva

Na maior parte das espécies de cogumelos, os esporos em diferentes partes da lamela podem maturar ao mesmo tempo. Os esporos perto da borda inferior de uma lamela pode maturar ao mesmo tempo daqueles do topo da lamela. Então, em um dado momento, muitas áreas diferentes de uma lamela estarão lançando esporos no ar ao redor. Isto foi mostrado acima, no diagrama de trajetórias de esporo entre duas lamelas. A orientação vertical das lamelas é, portanto, fundamental para maximizar o número de esporos que vão além dos limites do píleo. Por exemplo, o diagrama abaixo mostra duas lamelas, que de forma esquemática são mostradas dramaticamente não verticais, em cinza. Qualquer esporo que for liberado na parte vertical de sua trajetória na área sombreada de laranja não vai muito além do píleo, mas sim ficará preso à lamela ao lado, à direita. Esporos são pegajosos, por isso, uma vez que o esporo pousa no lado oposto da lamela ele nãoirá mais a lugar nenhum.

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A ocorrência de lamelas em forma de V também significa que o espaço de ar entre as lamelas vizinhas aumenta na direção inferior do píleo. Apesar dos cogumelos não inclinarem ou balançarem muito com o vento, eles não são estruturas rígidas. O espaço de ar aumentado, dá aos esporos uma melhor chance de escapar, com o cogumelo levemente inclinado (portanto, com as lamelas não mais na vertical).

Durante o crescimento do cogumelo, o caule cresce para cima, contra a gravidade. É necessário que o píleo se levante o suficiente acima da camada limite da superfície e de quaisquer obstáculos, para que os esporos ao caírem sejam dispersos por correntes de ar. As lamelas também respondem à gravidade, mas no sentido oposto à haste. Caso algo não esteja certo com a orientação do píleo, as lamelas em desenvolvimento podem fazer algumas correções para garantir a sua orientação adequada. Na maior parte das espécies de cogumelos existem fortes controles de desenvolvimento que visa garantir que a orientação vertical da lamela.

Um esporo que é disparado do basídio da forma descrita acima, é chamado de balistosporo. Quando um esporo é liberado do basídio, é importante que a força não seja forte o suficiente para enviá-lo para a lamela vizinha, para que o esporo não fique preso lá. Por outro lado, a força deve ser suficiente para o esporo obtenha distância razoável do basídio, de modo que ele não fique preso na lamela em que foi produzido. Embora haja alguma variação nas distâncias que os esporos de uma específica espécie de cogumelo percorrem, são todas em uma faixa bastante estreita. Entretanto, há uma variação considerável no alcance entre as espécies, com algumas espécies ejetando os esporos não mais do que um décimo de milímetro, enquanto outras podem ejetar os esporos à distância de meio milímetro.

Cogumelos não são os únicos basidiomicetos com balistosporos. O mesmo mecanismo é encontrado em vários outros tipos de corpos de frutificação de basidiomicetos - boletos, poliporo, fungo corticioide, fungo geleia, fungo coral e fungo esteroide. Basidiomicetos como puffballs, phallaceae (stinkhorn) e as espécies do tipo trufas são liberadores de esporos "passivos", sem balistosporos.

O cogumelo "chapéu de caneta" (Inkcap)

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Coprinus comatus (Coprino barbudo), uma espécie fungo comum que produz cogumelos, é comumente chamado de chapéu de tinta desgrenhado ("Shaggy Inkcap"), porque o píleo do cogumelo tem escamas proeminentes para fora do chapéu, de cor branca a marrom pálido, que ficam para na borda, dando-lhe uma aparência barbuda ou peluda, e o píleo dissolve-se e pinga como tinta. Os píleos imaturos deste cogumelo se parecem com altos cones arredondados. Os cogumelos são muitas vezes de até 15 centímetros de altura, e são encontrados em gramados e ao lado das estradas. Diagrama abaixo (à esquerda) estilizado mostra uma seção transversal, com as lamelas em cinza, o talo marrom escuro e a fina carne do píleo em laranja.

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A foto à direita mostra o Coprinus comatus com cerca de metade do píleo já dissolvido. Eventualmente tudo o que irá sobrar é o talo e um pequeno disco de carne, na parte superior do talo. Você pode até usar essa tintura do Coprinus comatus como tinta. A figura abaixo mostra uma etiqueta herbária em branco com alguns títulos pré-impressos em impressoras de tinta preta comum. A tinta mais pálida é do Coprinus comatus.

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Pergunta: Por quê o píleo dissolve-se e pingam? Resposta: Para ajudar na dispersão dos esporos.

As densas lamelas do Coprinus comatus estão em lados paralelos, em vez de seções transversais em forma de V, e sem o rigoroso controle de lamelas verticais que se encontram na maior parte dos cogumelos. Isso parece tornar a efetividade de dispersão de esporos muito difícil. No entanto, o Coprinus comatus superou essas dificuldades e o diagrama seguinte (no mesmo estilo que os diagramas anteriores) mostra o processo.

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A figura 1 mostra partes de duas lamelas vizinhas do Coprinus comatus, estilizado em seções transversais. Ao contrário da grande maioria dos cogumelos, os esporos do Coprinus comatus maturam de forma organizada. Os esporos próximos à borda inferior da lamela maturam primeiro. Os esporos são incolores quando imaturos, mas em seguida, passam por vários tons de rosa e marrom, para então tornarem-se negros na maturidade. A figura 1 mostra isso, com os basídios inferiores tendo esporos pretos e esporos com cores mais claras ao olhar para cima no comprimento das lamelas - refletindo diferentes fases até a maturidade.

Os esporos maduros que foram mostrados na figura 1, são ejetados pelo mecanismo de gota d'água e a figura 2 mostra as trajetórias do esporo. Ao mesmo tempo, os esporos na próxima faixa de basídios agora estão maduros. Você pode ver que os esporos que estavam marrom escuro na figura 1, agora estão pretos - e houve mudanças de cores em outros esporos mais acima. A figura 2 mostra também as bordas inferiores das lamelas começando a se dissolverem e pingarem como tinta.

Na figura 3, mais de cada lamela (incluindo os basídios que dispararam os seus esporos na figura 2) desapareceram como gotas de tintas, e agora, a segunda faixa de basídios está liberando os seus esporos.

Este processo continua, os esporos maturando nas faixas crescentes, e as lamelas dissolvendo-se e pingando abaixo da faixa de maturação dos esporos. Cada grupo de esporos maduros, portanto, tem apenas uma distância muito curta para cair, antes de ser removido pelo píleo em decomposição e assim a falta de lamelas em forma de V não é um obstáculo à dispersão do esporo.

A ausência de lamelas verticalmente orientadas em forma de V, de forma alguma, não faz o Coprinus comatus ser um cogumelo "ineficiente". Ele é um produtor prolífico e dispersor de esporos, e simplesmente evoluiu para uma solução diferente (e eficaz) do problema da dispersão de esporos.

Os membros do gênero Coprinus são comumente chamados de "Inkcaps" (ou chapéu de caneta), porque os píleos dissolvem-se e pingam como tinta. Os píleos de muitas das outras espécies de Coprinus não se dissolvem tão dramaticamente (e com tinta abundante) como o Coprinus comatus. Além disso, o Coprinus comatus produz o maior cogumelo do gênero, com a maioria das espécies Coprinus produzindo cogumelos com píleos não mais de 2 a 3 centímetros de altura.

O que dá o impulso ao esporo? Alguns aspectos técnicos.

A maior parte do que foi dito acima, foi dedicado para descrever "o quê" acontece durante a liberação/dispersão de esporos. Esta seção discute algumas das físicas básicas envolvidas na "tensão superficial da catapulta", mecanismo que já foi descrito. Isto acrescenta nada de novo para "o quê" acontece, mas explica brevemente "como" isso acontece.

Assim que a gota se expande, isso aumenta a sua área superficial e assim faz a energia total da superfície formar-se da tensão superficial. Quando a gota entra em contato com a película de água, a gota cai, com a água da gota fluindo na película aquosa. Essa ação reduz a área total da superfície da água - e assim também a energia total da superfície. Conservação de energia é uma lei fundamental da física. A energia nunca desaparece, embora possa ser transformada de uma forma para outra. Então, se você começar com uma certa quantidade de energia, você deve terminar com a mesma quantidade total - embora possa aparecer em diferentes formas.

Durante o lançamento do esporo, enquanto a superfície total de energia é reduzida, o esporo (e seu revestimento aquoso) ganha energia cinética (e impulso). A física básica indica que parte da energia superficial original seria transformada em calor - embora seja desconhecido quanto .

O esterigma também desempenha um papel importante na liberação do balistosporo. Ao longo do processo o esterigma mantém a sua forma por pressão de turgência interna. O esterigma, portanto, fornece uma plataforma rígida de lançamento para o esporo, e é capaz de absorver o recuo do esporo acelerado, com o mínimo de deformação. Sem esta rigidez, a energia seria desperdiçada na deformação do esterigma - por isso deixando menos energia para contribuir para a aceleração do esporo. De forma análoga, você pode saltar mais alto se você lançar-se do chão sólido - ao invés de partir de uma superfície mais compressível.

Fonte: http://www.anbg.gov.au/fungi/spore-discharge-mushrooms.html
Tradução: Equipe CM
 

User03

Cogumelo maduro
Membro Ativo
Que beleza, Cosmik!

Muito interessante a forma como os esporos vão ao mundo. Quem diria que a física se aplica de forma maravilhosa à algo tão diminuto?
 

Gabriel_K

Primórdia
Membro Novo
Parece ser muito interessante. Mas estou sem tempo para ler agora.
Adicionei aos favoritos e mais tarde eu leio e comento.

Valeu Cosmik.
 

Marshall

Cogumelo maduro
Membro Novo
Muito interessante mesmo esse cogumelo que se liquefaz, é incrivel como a natureza consegue sempre desenvolver uma solução para os problemas
 

Cosmik

Fractal Ambulante
Membro Ativo
Parece um duelo no faroeste... Ouvi até a musiquinha no fundo! :whistle:
 
Superior