Grzyby domowe w zawilgoconych budynkach

*****
Artykuł dotyczy korozji biologicznej w zawilgoconych budynkach. Przedstawiono przyczyny zagrzybienia i porażenia budynków przez grzyby. Wymieniono właściwości elementów grzybów domowych oraz warunki ich występowania.

Household fungi in damp buildings

The article concerns biological corrosion in damp buildings.
The causes of fungi and fungal infestation of buildings were presented. The properties of the elements of household fungi and the conditions of their occurrence are listed.
*****

Przebieg procesu destrukcji konstrukcji wywołanej przez czynniki biologiczne uzależniony jest z jednej strony od metabolizmu organizmów powodujących degradację – pierwotnego (materiał stanowi źródło pożywienia) oraz wtórnego (materiał stanowi środowisko narażone za działanie wydzielin czynników biologicznych), z drugiej zaś od warunków wymaganych do rozwoju życia biologicznego, przede wszystkim temperatury oraz wilgotności środowiska (w tym wilgotności wywoływanej przez same organizmy). Najczęściej rozwój tzw. różnorodności biologicznej w budynku dotyczy grzybów pleśniowych [2], które nie wymagają tak dużej ilości pożywienia jak grzyby domowe.

Grzyby domowe z reguły występują w obiektach wzniesionych wiele (dziesiątki lub setki) lat temu lub mocno zaniedbanych, o dużej ilości elementów drewnianych – konstrukcyjnych lub stanowiących wyposażenie budynku [1]. Grzybami domowymi określa się grupę grzybów rozwijających się na drewnie w budynkach oraz powodujących ich rozkład, czyli zgniliznę (FOT. główne).

Niektóre gatunki grzybów domowych mogą występować również poza budynkami, np. na składach drewna, słupach, mostach, podkładach kolejowych, w kopalniach itp. [1, 3]. Najpopularniejsza, a zarazem najbardziej praktyczna pod kątem wykonywania ekspertyz mykologiczno-budowlanych klasyfikacja dzieli grzyby na trzy grupy [1, 4]:

• sprzężniaki (Zygomycota), których zarodniki powstają wegetatywnie oraz generatywnie. Do tej grupy zalicza się wiele gatunków grzybów strzępkowych,
• workowce (Ascomycota) rozmnażające się w dwóch etapach: workowym i konidialnym. Ich owocniki są bardzo małe, przez co bardzo rzadko możliwa jest ich identyfikacja makroskopowa (gołym okiem). Do tej klasy grzybów należą np. grzyby wywołujące siniznę drewna oraz liczne gatunki grzybów pleśniowych,
• podstawczaki (Basidiomycota) – do których należą grzyby domowe – o charakterystycznych elementach, jakimi są grzybnia, sznury oraz owocniki. Liczba oznaczonych gatunków podstawczaków wynosi ok. 40 tys. W obiektach budowlanych najczęściej spotyka się ok. 40 gatunków, które zazwyczaj identyfikuje się makroskopowo.

Z biologicznego punktu widzenia zagrzybianie i porażenie budynków przez grzyby może nastąpić w wyniku [5]:

• przeniesienia zarodników grzyba na skutek ruchów powietrza,
• wbudowania drewna porażonego przez grzyby podczas wadliwego składowania,
• składowania w pomieszczeniach zakażonego drewna opałowego,
• stosowania do budowy zagrzybionych cegieł, gruzu lub podsypki,
• zawleczenia do budynku utworów grzyba przez ludzi i zwierzęta,
• zbudowania obiektu na zagrzybionym, nieodkażonym podłożu,
• przerastania grzybni przez mur z zagrzybionego obiektu.

Najczęstszą drogą dostawania się zarodników grzybów domowych do budynków jest droga powietrzna (anemochoria). Szybkość opadania zarodników w powietrzu dochodzi do 0,55 cm/s, a dzięki właściwościom elektrostatycznym przylegają one warstwami do elementów budowlanych.

Kolejnym etapem jest przejście ze stanu anabiozy do stanu aktywnego, czyli infekcja drewna lub innych materiałów organicznych. Oznaką infekcji jest kiełkowanie zarodników oraz (początkowo) spęcznienie wynikające z pobrania wilgoci.

W dalszym etapie następuje pozyskiwanie stymulatorów kiełkowania, tj. przede wszystkim węglowodanów, aminokwasów oraz dwutlenku węgla. Następnie następuje przejście od kiełkowania do rozwoju cudzożywnego, czyli pobierania substancji pokarmowej z podłoża. To prowadzi do tworzenia się strzępków penetracyjnych, a po nich strzępków wyspecjalizowanych: przylg (appresorium), ssawek (haustoria) oraz chwytników (rhizoidy). Strzępki, rozrastając się, tworzą grzybnię, która pobiera pożywienie z materiałów organicznych [1].

Warunki sprzyjające rozwojowi grzybów, w tym w szczególności wszystkich grzybów domowych, są wynikiem [1, 4, 6]:

• obecności substancji pokarmowych (warunek konieczny – sine qua non – rozwoju grzybów domowych) – podobnie jak zwierzęta i większość bakterii, grzyby są heterotrofami (organizmami cudzożywnymi), tj. mogą korzystać jedynie z energii ukrytej w związkach organicznych, którą pozyskują w procesie odżywiania polegającym na przetwarzaniu, za pomocą enzymów, dostępnych substancji pokarmowych w łatwo przyswajalne związki proste,
• wilgotności podłoża – dla grzybów domowych rozwijających się na konstrukcjach drewnianych wystarczająca jest wilgotność progowa wynosząca 20%, wartości optymalne mieszczą się w zakresie między 28 a 46%, natomiast wartość maksymalna to 60%,
• temperatury powietrza – w przypadku większości grzybów domowych minimalna, niezbędna do prawidłowego rozwoju temperatura wynosi 3°C, maksymalna 40°C, a wartości optymalne mieszczą się w zakresie od 23 do 30°C,
• dostępu tlenu (z powietrza) – niezbędnego do prowadzenia przez grzyby procesów rozkładu materiałów organicznych, czyli procesu odżywiania,
• odczynu pH podłoża – w odróżnieniu od grzybów pleśniowych (które rozwijają się przy odczynie podłoża wynoszącym 3–10), optymalna dla rozwoju grzybów domowych wartość pH mieści się w granicach 4 do 6,
• dostępu światła (lub jego braku) – dla wzrostu grzybów domowych światło ma znaczenie korygujące: grzybnia może rozwijać się w ciemności, natomiast powstawanie owocników wymaga określonej ilości światła (jego optymalna ilość zależy od gatunku).

Drewno w dużym uproszczeniu składa się z trzech głównych substancji: w ok. 50% z białej i włóknistej celulozy, w ok. 30% z brunatnej, bezpostaciowej ligniny oraz w ok. 20% z hemicelulozy. Pozostałe składniki występują w niewielkich lub wręcz śladowych ilościach. Drewno jest biokompozytem, a jego budowę można porównać do budowy żelbetu.

Funkcję przenoszenia obciążeń na rozciąganie, którą w żelbecie pełni stalowe zbrojenie, w drewnie spełniają łańcuchy celulozowe. Natomiast rolę przenoszenia obciążeń na ściskanie, w żelbecie zarezerwowaną dla wypełnienia betonowego, w drewnie odgrywa bezpostaciowa lignina. Podobnie jak ma to miejsce w przypadku konstrukcji żelbetowych, aby drewno mogło pełnić funkcje konstrukcyjne i wytrzymałościowe, musi zachowywać oba opisane powyżej składniki swej budowy, we właściwej, charakterystycznej dla danego gatunku proporcji [5].

Rozkład drewna przez grzyby – określany jako gnicie – jest procesem biochemicznym, w którym dochodzi do ilościowych zmian w chemicznym składzie drewna oraz do zniszczenia ścian komórkowych, które decydują o jego wytrzymałości (rozpadu substancji drzewnej). Najczęściej stosowana klasyfikacja uwzględnia charakter zmian chemicznych, czyli które główne składniki budowy chemicznej drewna są rozkładane – rozróżnia się trzy typy zgnilizny: brunatną, białą, korozyjną (białą jamkowatą) oraz szarą [6, 7].

Zgnilizna brunatna (destrukcyjna, błonnikowa, ciemna, ang. brown rot) powoduje zmianę barwy drewna na ciemniejszą. W jej wyniku rozkładana jest głównie celuloza, natomiast drugi podstawowy składnik drewna, czyli lignina, pozostaje prawie nienaruszony. Zanikanie celulozy (ale także innych węglowodanów) sprawia, że ściany komórek zaczynają pękać w poprzek i wzdłuż włókien, drewno kurczy się oraz rozpada na pryzmatyczne fragmenty, a w końcowej fazie procesu staje się brunatne i można je rozetrzeć w palcach na proszek.

Zgnilizna biała jednolita (korozyjna, jasna, ang. white simultaneous rot) sprawia, że drewno staje się jaśniejsze, bielsze niż materiał zdrowy. Rozkładowi ulegają zazwyczaj wszystkie składniki drewna równocześnie, co jest przyczyną zmiany barwy. Ponieważ udział celulozy w drewnie zazwyczaj jest wyższy niż udział ligniny, na skutek równomiernego rozkładu obu substancji, w końcowym etapie rozkładu w drewnie pozostaje więcej jasnej celulozy. Drewno mięknie, traci znacznie na masie, ugina się pod naciskiem oraz kruszy na włókniste fragmenty (nie pęka na kostki).

Zgnilizna biała jamkowata (korozyjna, pstra, mozaikowata, kieszonkowata, ang. white marbled) prowadzi do ciemnego, brązowego zabarwienia drewna, na którego tle powstają dosyć równomiernie rozmieszczone jamkowate miejsca oraz kieszonki, wypełnione czystą białą celulozą. Wraz z upływem czasu powstaje coraz więcej watowatej celulozy w stosunku do masy rozkładanego drewna. Początkowo rozkładana jest lignina, na późniejszym etapie celuloza. W niektórych miejscach, punktowo, rozkład ligniny może być intensywniejszy, stąd „pstry” wygląd zaawansowanej zgnilizny.

Zgnilizna szara (pleśniowa, ang. grey mould rot) wywoływana jest w warunkach silnego zawilgocenia drewna przez grzyby z podgromady Ascomycotina oraz przez grzyby pleśniowe (wcześniej wymienione typy zgnilizny powodowały grzyby wielkoowocnikowe, w zdecydowanej większości podstawczaki). Rozkładowi ulegają celuloza i hemiceluloza, jednak proces rozkładu jest powolny oraz ogranicza się do zewnętrznych warstw drewna, które łuszczy się cienkimi warstwami i odpada płatami.

Istotnym skutkiem działania grzybów domowych na elementy drewniane jest zmniejszenie przydatności do użytkowania, ale szczególnie groźne jest zmniejszenie nośności konstrukcji wykonanych z elementów organicznych. Wyróżnia się typy rozkładu drewna (ocena makroskopowa) [1]:

• pryzmatyczny, objawiający się pękaniem klockowym drewna,
• proszkowaty, przy którym można zaobserwować kruszenie i rozcieranie drewna w palcach,
• jamkowy, gdy obserwuje się występowanie białych plam, z których drewno łatwo wypada,
• płytkowy, gdy drewno stosunkowo łatwo rozpada się na cienkie płytki, odpowiadające przyrostom rocznym (słojom).

Typy pryzmatyczny oraz proszkowaty są efektem rozkładu brunatnego i szarego. Natomiast rozkładowi jasnemu odpowiadają typy jamkowy i płytkowy.

Jako substrat (podłoże do rozwoju) grzyby domowe wykorzystują jedynie drewno oraz substancje drewnopochodne – żaden z materiałów nieorganicznych nie może stanowić dla grzybów domowych źródła pokarmu. Nie oznacza to jednak, że oddziaływanie grzybów musi się ograniczać jedynie do drewna. Często w miejscach porażonych przez grzyby lub w ich bezpośrednim sąsiedztwie znajdują się elementy budynków wykonane z materiałów nieorganicznych, takich jak cegła, kamienie naturalne, zaprawy (murarskie i tynkarskie) czy też beton. Grzybnia, rozrastając się, natrafia na mechaniczny opór tych materiałów. Wykorzystując mikropęknięcia, wrasta w ich strukturę (FOT. 1), rozsadzając je, jak również powoduje ich powolną korozję wydzielonymi przez siebie metabolitami.

Grzyby domowe pobierają pokarm z rozkładanych materiałów organicznych – część zużytkowują na budowę nowych związków organicznych i komórek, natomiast resztę wydzielają w postaci produktów przemiany materii, takich jak: woda, dwutlenek węgla oraz kwasy organiczne, które wydzielane są przez strzępki grzybni do otoczenia, najczęściej wywołując szkodliwe oddziaływanie.

Przykładem takiego oddziaływania może być degradacja materiałów mineralnych zawierających w swoim składzie węglan wapnia. Pod wpływem wydzielanego przez grzyby kwasu węglowego (powstającego z dwutlenku węgla i wody), węglan wapnia przechodzi w formę rozpuszczalną w wodzie: kwaśny węglan wapnia. W takim przypadku spoiwa wapienne (zaprawy murarskie i tynkarskie, beton itp.) ulegają rozluźnieniu. Również cegła ceramiczna ulega powolnemu skruszeniu.

Obok niszczącego działania kwasu węglowego źródłem powolnej korozji mineralnych materiałów budowlanych są również inne kwasy organiczne, np. kwas mlekowy, octowy, cytrynowy, jabłkowy, bursztynowy i inne. Reagują one z solami wapnia, żelaza i potasu, w wyniku czego powstają łatwo rozpuszczalne mleczany, octany, cytryniany i tym podobne związki. Skutkiem tego jest zasolenie przegrody oraz towarzyszące mu wzrost wilgotności, plamy i wykwity solne, jak również zmniejszenie spoistości cegły i zaprawy oraz łuszczenie się powłok malarskich i odparzenia tynków [5].

Działanie grzybów domowych nie jest tak niebezpieczne dla ludzi i zwierząt, jak ma to miejsce w przypadku wystąpienia w budynku porażenia grzybami pleśniowymi. Grzyby domowe mogą oddziaływać na użytkowników obiektu budowlanego w sposób pierwotny (bezpośredni), jak również wtórny (pośredni).

Pierwotny charakter oddziaływania polega na wpływie na człowieka elementów grzyba oraz stworzonego przez grzyb środowiska (nadmiernej wilgotności), natomiast charakter wtórny wynika z metabolizmu grzybów i rozkładu substancji budowlanej [1].

Z uwagi na zróżnicowanie mechanizmów destrukcji oraz intensywności jej przebiegu, najczęściej występujące w budynkach gatunki grzybów domowych podzielono na cztery opisane poniżej grupy [1, 8]:

• Grupa I to grzyby pojawiające się łatwo, przy niskiej wilgotności masowej materiałów, działające intensywnie oraz na znacznej powierzchni; głównym przedstawicielem tej grupy jest grzyb domowy właściwy (Serpula lacrymans) – dawniej określany łacińską nazwą Merulius lacrymans.
• Grupa II to grzyby pojawiające się przy wysokiej wilgotności podłoża oraz powodujące intensywną i rozległą degradację podłoża:
  -  grzyb piwniczny (Coniophora puteana) – dawniej Coniophora cerebella,
  -  grzyb domowy biały (Poria vaporaria),
  -  grzyb kopalniany (Paxillus panoides) – dawniej Paxillus acheruntius.
• Grupa III to grzyby pojawiające się przy wysokiej wilgotności podłoża, np. na drewnie niezadaszonym, wywołujące silną, niemniej miejscową degradację podłoża:
  -  grzyb podkładowy (Lentinus lepideus),
  -  grzyb słupowy (Gloephyllum sepiarium) – dawniej Lenzites sepiaria,
  -  wroślak rzędowy (Trametes serialis) – dawniej Poria callosa,
  -  gmatwek dębowy (Dedalea quercina),
  -  hubczak różnobarwny (Coriolus versicolor) – dawniej Trametes versicolor.
• Grupa IV to grzyby działające słabo, na dużych powierzchniach i przy dużej wilgotności podłoża, które znacznie osłabiają swoje działanie w przypadku obniżenia wilgotności podłoża:
  -  grzyb składowy (Peniophora gigantea), dawniej Phlaebia gigantea,
  -  powłocznik gładki (Corticium laeve).

Rozpoznawanie grzybów domowych jest stosunkowo łatwe, ponieważ wytwarzają one charakterystyczne elementy, pozwalające na ich identyfikację podczas wykonywania ekspertyz i prowadzenia badań: owocniki oraz sznury grzybniowe, które wypuszczają w poszukiwaniu drewnianych elementów [1, 6].

Grzybnia, którą można traktować jak organ oddechowy grzyba, powstaje oraz rozprzestrzenia się poprzez kiełkowanie bezpośrednio z zarodnika. Przyjmuje formę puszystego nalotu (grzybnia młoda) lub też zbitych płatów (najczęściej grzybnia stara). Sznury mają za zadanie dostarczać pokarm oraz płyny – ich rozwój wymuszony zostaje w przypadku utrudnionego dostępu do pokarmu (chemotropizm). Ich obecność świadczy zarazem o zaawansowanym procesie rozwoju grzyba (przy czym należy mieć na względzie, że nie wszystkie gatunki wytwarzają ten element).

Dowodem zaawansowanego procesu degradacji jest również pojawienie się pełnej formy rozwoju grzyba, czyli owocników. Jest to zarazem element, który najbardziej ułatwia identyfikację gatunku. Owocniki mogą mieć formę kapeluszy (na trzonku lub bez trzonka), powłoczek lub wachlarzy, muszli lub też kopyt. Na dolnej lub górnej powierzchni owocników znajduje się hymenofor (warstwa zarodnikująca), w którym tworzą się zarodniki [1].

Identyfikację grzybów domowych można przeprowadzić metodą makroskopową (i taka jest zazwyczaj wystarczająca podczas wykonywania ekspertyz mykologicznych) na podstawie właściwości poszczególnych elementów grzyba (TABELA 1) oraz warunków, w jakich powstawał (TABELA 2). Badania laboratoryjne (mikroskopowe) wymagane są jedynie w przypadku wystąpienia poważnych wątpliwości [1].

Tylko trzy gatunki grzybów domowych – grzyb domowy właściwy (Serpula lacrymans), grzyb piwniczny (Coniophora puteana) oraz grzyb domowy biały (Poria vaporaria) – odpowiedzialne są za 90% przypadków zgnilizny drewna w budynkach. Wszystkie trzy wywołują brunatną zgniliznę drewna [6].

Literatura

1. Karyś J., „Mikroorganizmy zdolne do rozwoju w obiektach budowlanych”, [w:] Karyś J. (red.) „Ochrona przed wilgocią i korozją biologiczną w budownictwie”, Grupa MEDIUM, Warszawa 2014, s. 35–49.
2. Monczyński B., „Cele oraz kontrola renowacji antypleśniowej w zawilgoconych pomieszczeniach” IZOLACJE, 9/2021, 120–125
3. Ważny J., „Oznaczanie grzybów domowych – przewodnik”, Arkady, Warszawa 1963.
4. Zyska B., „Biologia drobnoustrojów”, [w:] Zyska B., Żakowska Z. (red.), „Mikrobiologia materiałów”, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 2005, s. 15–88.
5. Krajewski A., Witomski P., „Ochrona drewna – surowca i materiału”, Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2023.
6. Zyska B., Zagrożenia biologiczne w budynku, Arkady, Warszawa 1999.
7. Grzywacz A., „Zgnilizny drewna”, [w:] Mańka M., Grzywacz A. (red.), „Fitopatologia leśna,” Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, Poznań 2023, s. 559–608.
8. Ważny J., „Mikroorganizmy rozwijające się w budynkach”, [w:] Ważny J., Karyś J. (red.), „Ochrona budynków przed korozją biologiczną”, Arkady, Warszawa 2001, s. 52–90.