Зеленые водоросли: особенности строения, представители вида и их количество, основное предназначение

ВОДОРОСЛИ, Большая российская энциклопедия – электронная версия

отдел  зеленые водоросли

Зеленые водоросли не имеют дополнительных пигментов, поэтому их окраску определяет хлорофилл. Именно эта группа водорослей дала начало высшим растениям. Они широко распространены в пресных и морских водах, встречаются также на суше в увлажненных местах: в почве, на коре деревьев, на камнях. Размеры их варьируют от нескольких микрометров до метров. Они представлены различными жизненными формами: одноклеточными, колониальными, нитчатыми и многоклеточными. Представителями одноклеточных водорослей являются хламидомонада и хлорелла.

СТРОЕНИЕ ХЛАМИДОМОНАДЫ

Рис. 1

Хламидомонада представляет собой округлую клетку, вытянутую с переднего конца (рис. 1). На этом конце находится пара жгутиков, за счет которых она довольно быстро передвигается. Снаружи клетка покрыта клеточной стенкой. В центре клетки находитсягаплоидное ядро (содержит одинарный набор хромосом — n). Единственная крупная пластида, называемая хроматофор, имеет чашевидную форму и располагается по периферии клетки, делая всю ее окрашенной. В клетке имеется обычный набор эукариотических органелл. Кроме того, на переднем конце располагается пара сократительных вакуолей, выводящих из клетки избыток воды.

В условиях неравномерного освещения хламидомонада всегда плывет на свет. Это явление называется положительным фототаксисом. Для его осуществления у хламидомонады есть специальный органоид, видимый как маленькая красная точка в основании жгутиков. Он называется стигма, или глазок.

РАЗМНОЖЕНИЕ И ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ХЛАМИДОМОНАДЫ

Жизненный цикл хламидомонады идет с чередованием гаплоидной и диплоидной форм (рис. 2). В благоприятных условиях хламидомонада быстро размножается бесполым путем. Достигнув определенных размеров, клетка отбрасывает жгуты и округляется. Происходит, в зависимости от вида, 1, 2 или 3 митотических деления ядра. Под оболочкой материнской клетки образуется 2, 4 или 8 мелких клеток, имеющих пару жгутиков. Оболочка материнской клетки разрывается, и мелкие клетки, называемыезооспорами, выходят в среду. Они растут и превращаются во взрослых хламидомонад. 

Рис. 2. Жизненный цикл хламидомонады

В неблагоприятных условиях у хламидомонады начинается половой процесс. Внутри родительских клеток формируются подвижные гаметы, которые выходят в воду. Гаметы, происходящие из разных родительских клеток, соединяются попарно и образуют зиготу. Она покрывается плотной оболочкой и превращается в зигоцисту, способную переживать неблагоприятные условия. При наступлении благоприятных условий в зигоцисте происходит мейоз, и из нее выходят 4 зооспоры, вырастающие во взрослую хламидомонаду.

ХЛОРЕЛЛА

В отличие от хламидомонады, хлорелла не имеет жгутиков и удерживается в верхних слоях воды за счет низкой плотности. Выглядит она как зеленая муть в воде — вода «цветет» (рис. 3).

Рис. 3

Размножается она только бесполым путем (рис. 4), а неблагоприятные условия переживает в форме цисты, в которые превращаются обычные клетки. Для хлореллы характерна высокая скорость фотосинтеза, она богата белками и липидами, благодаря чему ее выращивают на корм скоту и применяют для регенерации кислорода в космических аппаратах.

Рис. 4

Представителями нитчатых зеленых водорослей являются улотрикс и спирогира.

УЛОТРИКС

Улотрикс растет в прикрепленном состоянии (рис. 5). Нижняя клетка нити, называемаяприкрепительной (ризоидальной) клеткой, плотно врастает в поверхность какого-либо подводного предмета, образует толстую клеточную стенку, ее цитоплазма отмирает. Остальные клетки имеют одинаковое строение и способны к делению и фотосинтезу. За счет их деления водоросль растет в длину.

Рис. 5

Улотрикс размножается половым и бесполым путем (рис. 6).

Бесполое размножение улотрикса осуществляется с помощью подвижных 4-жгутиковых зооспор. Они образуются путем митотического деления из клеток средней части нити. Прикрепившись к какой-нибудь поверхности, они сбрасывают жгуты и делятся митозом в плоскости, параллельной поверхности. Нижняя клетка превращается в прикрепительную, а верхняя продолжает делиться, образуя нить. Нити улотрикса могут размножаться фрагментацией.

В неблагоприятных условиях улотрикс размножается половым путем. В клетках нити формируются подвижные гаметы. Они, соединяясь попарно, образуют зиготу, которая превращается с зигоцисту, переживающую неблагоприятные условия. В благоприятных условиях в ней происходит мейоз, и образовавшиеся гаплоидные клетки дают начало новым нитям улотрикса.

Рис. 6 

СПИРОГИРА

Спирогира представляет собой длинные плавающие в толще воды нити, состоящие из крупных клеток (рис. 7). Центр клетки занимает крупная центральная вакуоль, цитоплазма находится в пристенном слое и пронизывает вакуоль отдельными тяжами. Особенность спирогиры: один или несколько лентовидных хроматофоров, закрученных в спираль, и гаплоидное ядро.

Рис. 7

Нить растет за счет деления всех клеток.

При фрагментации нити каждый ее кусочек может дать начало новой нити. Так происходит вегетативное размножение спирогиры. Часто в водоемах спирогира образует густые сплетения, похожие на зеленую вату. 

Половой процесс — конъюгация — у спирогиры происходит между обычными клетками двух разных нитей (рис. 8).

Рис. 8

При сближении нитей между ними образуется конъюгационная трубка. Содержимое одной клетки, принадлежащей к «+»-нити, перетекает в другую, принадлежащую «–»-нити.

Происходит слияние клеток, а затем и ядер. Формируется диплоидная зигота, которая окружается плотной оболочкой — образуется зигоспора. Зигота делится мейозом, образуя 4 гаплоидные клетки.

В дальнейшем 3 из 4 клеток погибают. Оставшаяся прорастает в гаплоидную нить спирогиры.

СИФОНОВЫЕ ВОДОРОСЛИ

Одной из самых древних групп зеленых водорослей являются сифоновые водоросли. У них таллом образован, как правило, одной гигантской клеткой. В цитоплазме кроме одного или нескольких ядер содержится также один или несколько хлоропластов. Многочисленные хлоропласты обладают дисковидной или веретеновидной формой; когда хлоропласт один, он имеет сетчатое строение. Примерами таких водорослей являются каулерпа (рис. 9) и ацетабулярия (рис. 10).

       

Рис. 9                                                                           Рис. 10

АЦЕТАБУЛЯРИЯ

Нижняя часть одноклеточного слоевища (ризоид) находится в грунте. В ризоиде расположено ядро. Вверх растет ножка, достигающая в длину нескольких сантиметров. На ее конце формируется шляпка. Для размножения по периферии шляпки образуются споры, из которых вырастают новые растения.

Строение, питание и размножение водорослей

Те­ло В. (слое­ви­ще, или тал­лом), в от­ли­чие от выс­ших рас­те­ний, не диф­фе­рен­ци­ро­ва­но на ко­рень, сте­бель, ли­стья и со­став­ляю­щие их тка­ни и не име­ет еди­но­го пла­на строе­ния. Осн. фо­то­ав­то­троф­ный тип пи­та­ния не ис­клю­ча­ет их спо­соб­но­сти пе­ре­хо­дить на фо­то­ге­те­ро­троф­ное пи­та­ние и по­гло­щать рас­тво­рён­ные ор­га­нич. со­еди­не­ния на све­ту или в тем­но­те (по­доб­но гри­бам) или мел­кие час­ти­цы (по­доб­но жи­вот­ным). Пи­та­ние осу­ще­ст­в­ля­ет­ся всей по­верх­но­стью слое­ви­ща. На­бор фо­то­син­те­тич. пиг­мен­тов у В. раз­ных от­де­лов со­сто­ит из со­че­та­ния хло­ро­фил­лов a, b, c, фи­ко­би­ли­нов, ка­ро­ти­нов, ксан­то­фил­лов. За­пас­ные пи­та­тель­ные ве­ще­ст­ва – разл. фор­мы крах­ма­ла и др. по­ли­са­ха­ри­дов, ли­пи­ды.

Клет­ка В. ха­рак­те­ри­зу­ет­ся чрез­вы­чай­ным мно­го­об­ра­зи­ем строе­ния её эле­мен­тов и ря­дом спе­ци­фич. черт. Кле­точ­ные по­кро­вы у при­ми­тив­ных од­но­кле­точ­ных форм пред­став­ле­ны толь­ко внеш­ней ци­то­плаз­ма­тич. мем­бра­ной (плаз­ма­лем­мой), не фик­си­рую­щей фор­му клет­ки, и ря­дом до­пол­нит. по­кро­вов (че­шуй­ки и пр.). У бо­лее вы­со­ко­ор­га­ни­зо­ван­ных В. име­ют­ся кле­точ­ные стен­ки, осн. струк­тур­ной еди­ни­цей ко­то­рых яв­ля­ет­ся цел­лю­ло­за. В их со­став вхо­дят так­же др. по­ли­са­ха­ри­ды (в т. ч. об­ла­даю­щий же­ли­рую­щи­ми свой­ст­ва­ми агар крас­ных В.), бел­ки (в т. ч. гли­ко­про­теи­ны), со­ли же­ле­за, каль­ция и крем­ния, об­ра­зую­щие по­до­бие пан­ци­ря, и др.

В. – эу­ка­рио­ты. Их хло­ро­пла­сты, в от­ли­чие от выс­ших рас­те­ний, раз­но­об­раз­ны по фор­ме, ко­ли­че­ст­ву и ме­сто­по­ло­же­нию в клет­ке, тон­ко­му строе­нию и ли­ше­ны на­стоя­щих гран. Толь­ко у В. име­ют­ся осо­бые тель­ца – пи­ре­нои­ды, слу­жа­щие ме­стом об­ра­зо­ва­ния крах­ма­ла. Дви­же­ние В. с по­мо­щью вре­мен­ных вы­рос­тов, рес­ни­чек или жгу­ти­ков сбли­жа­ет их с жи­вот­ны­ми. Жгу­ти­ко­вые клет­ки встре­ча­ют­ся поч­ти у всех пред­ста­ви­те­лей В. ли­бо как са­мо­сто­ят. од­но­кле­точ­ные ор­га­низ­мы, ли­бо как отд. ста­дии в жиз­нен­ном цик­ле. Жгу­ти­ко­вый ап­па­рат со­сто­ит из соб­ст­вен­но жгу­ти­ка, ба­заль­но­го те­ла и жгу­ти­ко­вых ко­реш­ков со слож­ной ульт­ра­струк­ту­рой. В под­виж­ных клет­ках В. име­ют­ся свое­об­раз­ные ор­га­нел­лы: све­то­чув­ст­ви­тель­ная стиг­ма (гла­зок), функ­цио­наль­но свя­зан­ная с жгу­ти­ко­вым ап­па­ра­том и хло­ро­пла­стом, а так­же цен­трио­ли (сход­ны с ба­заль­ны­ми те­ла­ми жгу­ти­ков), при­су­щие жи­вот­ным и от­сут­ст­вую­щие у выс­ших рас­те­ний.

Водоросли. Б у р ы е: 1 – фукус пузырчатый (Fucus vesiculosus); 2 – ламинария сахаристая (Laminaria saccharina); 3 – алария съедобная (Alaria esculenta); 4 – саргассум смешанны…

В. пред­став­ле­ны од­но­кле­точ­ны­ми, ко­ло­ни­аль­ны­ми, мно­го­кле­точ­ны­ми, не­кле­точ­ны­ми ор­га­низ­ма­ми; раз­ме­ры их варь­и­ру­ют от не­сколь­ких мкм (хло­рел­ла) до 40–50 м (не­ре­о­ци­стис). Та­кое раз­но­об­ра­зие В. мож­но све­сти к не­сколь­ким осн. ти­пам строе­ния, от­ра­жаю­щим эта­пы их мор­фо­ло­гич. эво­лю­ции и её па­рал­ле­лизм в раз­ных от­де­лах. У од­но­кле­точ­ных В. вы­де­ля­ют­ся: амё­бо­ид­ный тип – клет­ки го­лые, ли­ше­ны жгу­ти­ков; мо­над­ный – клет­ки со жгу­ти­ка­ми; кок­ко­ид­ный – клет­ки с обо­лоч­кой, не­по­движ­ные; так­же раз­ли­ча­ют оди­ноч­ные фор­мы, ко­ло­нии (ско­п­ле­ния не­оп­ре­де­лён­но­го чис­ла кле­ток раз­ных ге­не­ра­ций, объ­е­ди­нён­ных сли­зью или спец. вы­рос­та­ми) и це­но­бии (ко­ло­нии, об­ра­зо­ван­ные фик­си­ро­ван­ным чис­лом кле­ток од­ной ге­не­ра­ции). Сре­ди мно­го­кле­точ­ных В. наи­бо­лее рас­про­стра­нён нит­ча­тый тип строе­ния. Cлоевище мо­жет быть в ви­де про­стой или раз­ветв­лён­ной од­но­ряд­ной кле­точ­ной ни­ти (улот­рикс). По ме­ре ус­лож­не­ния ветв­ле­ния и диф­фе­рен­циа­ции кле­ток фор­ми­ру­ют­ся: раз­но­нит­ча­тый тип строе­ния, при ко­то­ром раз­ли­ча­ют­ся сте­лю­щая­ся по суб­стра­ту и вер­ти­каль­ная час­ти слое­ви­ща; слож­ная псев­до­па­рен­хим­ная струк­ту­ра (у бу­рых и крас­ных В.) со спе­циа­ли­за­ци­ей кле­ток на на­руж­ные ас­си­ми­ля­ци­он­ные и внут­рен­ние, вы­пол­няю­щие за­па­саю­щую, ме­ха­нич. и про­во­дя­щую функ­ции по­доб­но тка­ням выс­ших рас­те­ний (ла­ми­на­рия); спе­ци­фич. струк­ту­ра ха­ро­вых. Па­рен­хим­ный тип воз­ни­ка­ет при де­ле­нии кле­ток в 2–3 плос­ко­стях (уль­ва, пор­фи­ра). Осо­бый тип строе­ния – си­фон­ный (це­но­цит­ный), ко­гда слое­ви­ще, не­ред­ко мак­ро­ско­пи­че­ское и слож­но рас­чле­нён­ное, ли­ше­но кле­точ­ных пе­ре­го­ро­док и яв­ля­ет­ся од­ной ги­гант­ской мно­го­ядер­ной клет­кой (кау­лер­па, аце­та­бу­ля­рия). Мно­го­кле­точ­ные В. при­кре­п­ле­ны к суб­стра­ту с по­мо­щью сплош­ной по­дош­вы или нит­ча­тых вы­рос­тов – ри­зои­дов. Мор­фо­ло­ги­че­ски В. раз­ных ти­пов строе­ния весь­ма раз­но­об­раз­ны. У вы­со­ко­ор­га­ни­зо­ван­ных форм слое­ви­ще внеш­не мо­жет быть рас­чле­не­но на лис­то­вид­ные и стеб­ле­вид­ные час­ти. Рост слое­ви­ща диф­фуз­ный, ес­ли де­ле­ние кле­ток про­ис­хо­дит в лю­бой его час­ти; ес­ли оно при­уро­че­но к оп­ре­де­лён­ной зо­не рос­та – апи­каль­ный, ин­тер­ка­ляр­ный (в ср. час­ти слое­ви­ща), ба­заль­ный.

Раз­мно­же­ние – ве­ге­та­тив­ное, бес­по­лое и по­ло­вое. У од­но­кле­точ­ных В. ве­ге­та­тив­ное раз­мно­же­ние осу­ще­ст­в­ля­ет­ся де­ле­ни­ем клет­ки на­двое с об­ра­зо­ва­ни­ем до­чер­них кле­ток, по­доб­ных ма­те­рин­ской, фраг­мен­та­ци­ей ко­ло­ний, пу­тём по­втор­ных де­ле­ний в це­но­би­ях, фор­ми­рую­щих но­вые ми­ниа­тюр­ные це­но­бии; у мно­го­кле­точ­ных В. – фраг­мента­ми слое­ви­ща, спец. ве­ге­та­тив­ны­ми об­ра­зо­ва­ния­ми (клу­бень­ки у ха­ры, про­па­гу­лы у сфа­це­ля­рии), до­пол­нит. по­бе­га­ми в ба­заль­ной час­ти при­кре­п­лён­ных форм и т. п. Толь­ко ве­ге­та­тив­но раз­мно­жа­ют­ся не­при­кре­п­лён­ные фор­мы дон­ных мак­ро­во­до­рос­лей, спо­соб­ные об­ра­зо­вы­вать круп­ные ско­п­ле­ния (ан­фель­тия, кла­до­фо­ра, сар­гас­сы, фил­ло­фо­ра, эн­те­ро­мор­фа). Бес­по­лое раз­мно­же­ние, при­су­щее боль­шин­ст­ву В., свя­за­но с об­ра­зо­ва­ни­ем спец. кле­ток – спор, про­рас­таю­щих в но­вые осо­би по­сле вы­хо­да из ма­те­рин­ской клет­ки – спо­ран­гия. У про­сто ор­га­ни­зо­ван­ных В. спо­ран­гия­ми слу­жат обыч­ные ве­ге­та­тив­ные клет­ки, у бо­лее спе­циа­ли­зи­ро­ван­ных – мор­фо­ло­ги­че­ски диф­фе­рен­ци­ро­ван­ные, вы­пол­няю­щие толь­ко функ­цию об­ра­зо­ва­ния спор. Осн. ти­пы спор: зоо­спо­ры – под­виж­ные, име­ют жгу­ти­ки (от 1–4 до мно­гих в раз­ных груп­пах), ха­рак­тер­ны для боль­шин­ст­ва В.; апла­нос­по­ры – не­под­виж­ные (сре­ди них раз­ли­ча­ют ав­то­спо­ры, фор­ми­рую­щие соб­ст­вен­ную обо­лоч­ку внут­ри ма­те­рин­ской клет­ки; гип­нос­по­ры – с утол­щён­ной обо­лоч­кой, спо­соб­ные к дли­тель­но­му со­стоя­нию по­коя). По­ло­вое раз­мно­же­ние в про­стей­шем ви­де сво­дит­ся к слия­нию ве­ге­та­тив­ных кле­ток – го­ло­га­мия у жгу­ти­ко­вых и конъ­ю­га­ция у без­жгу­ти­ко­вых. У боль­шин­ст­ва В. об­ра­зу­ют­ся спе­циа­ли­зир. по­ло­вые клет­ки – га­ме­ты в не­диф­фе­рен­ци­ро­ван­ных или спец. клет­ках – га­ме­тан­ги­ях. Ти­пы по­ло­во­го про­цес­са: изо­га­мия – га­ме­ты под­виж­ные, иден­тич­ные по раз­ме­рам и фор­ме; ани­зо­га­мия – га­ме­ты под­виж­ные, жен­ская круп­нее муж­ской; оога­мия – жен­ская га­ме­та ли­ше­на жгу­ти­ков, на­мно­го круп­нее муж­ской. Муж­ские га­ме­ты под­виж­ны у всех В., за ис­клю­че­ни­ем крас­ных и сце­п­ля­нок.

С по­яв­ле­ни­ем по­ло­во­го про­цес­са и га­мет в про­цес­се эво­лю­ции по­сте­пен­но про­ис­хо­дит спе­циа­ли­за­ция осо­бей на об­ра­зо­ва­ние спор или га­мет и воз­ник­но­ве­ние в цик­ле раз­ви­тия сме­ны по­ло­вой (га­ме­то­фит) и бес­по­лой (спо­ро­фит) форм раз­ви­тия, вклю­чаю­щей сме­ну мор­фо­ло­ги­че­ских и ядер­ных фаз. Спо­ры про­рас­та­ют в од­но­по­лые или дву­по­лые га­ме­тофи­ты, даю­щие га­ме­ты. В ре­зуль­та­те слия­ния га­мет об­ра­зу­ет­ся зи­го­та, про­рас­таю­щая в спо­ро­фит. При всём раз­но­обра­зии цик­лов раз­ви­тия В. вы­де­ля­ет­ся 3 осн. ти­па в за­ви­си­мо­сти от мес­та мей­о­за: га­п­ло­фаз­ный – ди­п­ло­ид­на толь­ко зи­го­та, мей­оз про­ис­хо­дит при её про­рас­та­нии; ди­п­ло­га­п­ло­фаз­ный – спо­ро­фит ди­п­ло­ид­ный, га­ме­то­фит га­п­ло­ид­ный, мей­оз при спо­ро­ге­не­зе – по­ло­вая и бес­по­лая фор­мы раз­ви­тия су­ще­ст­ву­ют са­мо­стоя­тель­но, они мо­гут быть мор­фо­ло­ги­че­ски сход­ны (изо­морф­ный цикл) или раз­лич­ны (ге­те­ро­морф­ный цикл); ди­п­ло­фаз­ный – ор­га­низм су­ще­ст­ву­ет в ди­п­ло­ид­ной фа­зе, мей­оз – при об­ра­зо­ва­нии га­мет.

Общие сведения

Водоросли — группа организмов различного происхождения, объединённых следующими признаками: наличие хлорофилла и фотоавтотрофного питания; у многоклеточных — отсутствие чёткой дифференцировки тела (называемого слоевищем, или талломом) на органы; отсутствие ярко выраженной проводящей системы; обитание в водной среде или во влажных условиях (в почве, сырых местах и т. п.).

Некоторые водоросли способны к гетеротрофии (питанию готовой органикой), как осмотрофной (поверхностью клетки), например жгутиконосцы, так и путём заглатывания через клеточный рот (эвгленовые, динофитовые). Размеры водорослей колеблются от долей микрона (кокколитофориды и некоторые диатомеи) до 30—50 м (бурые водоросли — ламинария, макроцистис, саргассум)[1]. Таллом бывает как одноклеточным, так и многоклеточным. Среди многоклеточных водорослей наряду с крупными есть микроскопические (например, спорофит ламинариевых). Среди одноклеточных есть колониальные формы, когда отдельные клетки тесно связаны между собой (соединены через плазмодесмы или погружены в общую слизь).

К водорослям относят различное число (в зависимости от классификации) отделов эукариот, многие из которых не связаны общим происхождением. Также к водорослям часто относят сине-зелёные водоросли или цианобактерии, являющиеся прокариотами. Традиционно водоросли причисляются к растениям.

Основные признаки водорослей

Как понять, что перед нами зеленые водоросли и представители этого класса? Есть несколько признаков, которые указывают на организмы, объединенные в группу водорослей. Вот эти признаки:

  • водоросли относятся к классу низших растений;
  • отсутствие в талломе проводящих сосудов;
  • содержание в клетках таллома хлорофилла;
  • размножение происходит с помощью спор и вегетативно-бесполым способом.

Из чего состоит водоросль

Водоросли относят к формам растений низшей категории. На сегодняшний день специалисты насчитывают более 35 тысяч их разновидностей, подразделяющихся на формы одноклеточных и многоклеточных разновидностей. Некоторые из них можно отдельно рассмотреть только под микроскопом, а другие способны вырастать в длину на несколько метров.

Название этого вида организма говорит о том, что он обитает преимущественно в пресной или соленой воде, что не совсем верное утверждение. Большое количество видов можно найти на влажных территориях планеты, почве и в коре деревьев, ледниках.

Низшей формой растений водоросли называют из-за отсутствия привычных тканей. Водоросли из одной клетки представляют собой простейший организм, способный образовать колонии. Многоклеточные водоросли имеют подобие тела, имеющее название слоевище (таллом).

Все водоросли, из-за отношения к классификации растений, являются автотрофами, то есть имеют способность синтезировать органику из неорганики. Они содержат в себе хлорофилл, а так же разнообразные пигменты в число которых входят бурые, синие, оранжевые и красные оттенки, расположенные в хроматофорах. Не редко хроматофоры являются местом скопления столь необходимого водорослям крахмала в качестве питательного вещества. Преобладание того или иного оттенка оказывает влияние на подвид водорослей, подразделяя их на зеленые, бурые и красные.

отдел Бурые водоросли

С помощью дополнительных пигментов они могут осуществлять фотосинтез на глубине до 30 метров. Они встречаются только в морях и представляют собой крупные растения (до 30 метров в длину), состоящие из диплоидных клеток. Таллом образует ризоиды для прикрепления к субстрату (рис. 11). Многие из них растут в приливно-отливной зоне (литорале) и во время отлива оказываются на суше. Для защиты от высыхания бурые водоросли образуют много слизистых веществ. Представителями бурых водорослей является фукус (рис. 12) и ламинария (рис. 13). Таллом фукуса содержит многочисленные пузырьки воздуха для увеличения плавучести.

  

   Рис. 11                                    Рис. 12                                                  Рис. 13

В жизненном цикле бурых водорослей наблюдается чередования гаплоидного гаметофита и диплоидного спорофита с преобладанием спорофита.

Размножаются бурые водоросли половым и бесполым путем. Диплоидные растения посредством мейоза образуют гаплоидные клетки. У одних (род фукус) они становятся гаметами, при слиянии которых образуется зигота, дающая начало новому растению. У большинства же продуктами мейоза являются споры, которые дают начало гаплоидной стадии (рис. 14).

Рис. 14. Жизненный цикл ламинарии

Гаплоидная стадия представляет собой мелкие нитевидные образования, которые недолго живут на дне моря. Они раздельнополы. На них формируются многоклеточные (!) половые органы, в которых образуются гаметы: яйцеклетки и сперматозоиды. Они, сливаясь, образуют зиготу, из которой вырастают крупные диплоидные растения.

Распространение в природе и экологические группы водорослей

Из­вест­но ок. 50 тыс. ви­дов В. Они на­се­ля­ют все воз­мож­ные ме­сто­оби­та­ния и об­ра­зу­ют мно­же­ст­во эко­ло­гич. груп­пи­ро­вок. В мор­ских и кон­ти­нен­таль­ных во­до­ёмах всех ти­пов В. оби­та­ют в тол­ще во­ды, фор­ми­руя фи­то­планк­тон, в зо­не по­верх­но­ст­ной плён­ки (ней­стон), на дне во­до­ёмов (фи­то­бен­тос); они по­се­ля­ют­ся на раз­ных грун­тах, а так­же на ис­кусств. со­ору­же­ни­ях, дни­щах су­дов (пе­ри­фи­тон). На рас­пре­де­ле­ние В. в во­до­ёмах влия­ют их гид­ро­ди­на­мич. осо­бен­но­сти, ос­ве­щён­ность, темп-ра, на­ли­чие био­ген­ных ве­ществ. В фи­то­планк­то­не пре­об­ла­да­ют од­но­кле­точ­ные В.: в пре­сных во­до­ёмах – зе­лё­ные, в мо­рях – диа­то­мо­вые и ди­но­фи­то­вые. Фи­то­бен­тос со­став­ля­ют при­кре­п­лён­ные В., ко­то­рые рас­тут на твёр­дых и рых­лых грун­тах, на рас­те­ни­ях и жи­вот­ных или внут­ри них. В пре­сных во­до­ёмах пре­об­ла­да­ют мел­кие фор­мы, про­ни­каю­щие на глу­би­ну не­сколь­ких мет­ров. Фи­то­бен­тос мо­рей сла­га­ют пре­им. мак­ро­фи­ты – зе­лё­ные, бу­рые и крас­ные В., ко­то­рые на­се­ля­ют при­лив­но-от­лив­ную зо­ну и верх­ние от­де­лы шель­фа до глу­би­ны 40–50 м, как ис­клю­че­ние – до 200 м. В уме­рен­ных и хо­лод­ных во­дах мо­рей до­ми­ни­ру­ют круп­ные фу­ку­со­вые и ла­ми­на­рие­вые В.; в их за­рос­лях фор­ми­ру­ют­ся бога­тые ви­да­ми мно­го­ярус­ные вы­со­ко­про­дук­тив­ные со­об­ще­ст­ва, био­мас­са ко­то­рых мо­жет дос­ти­гать 40–100 кг на 1 м2 дна. В ре­зуль­та­те эв­тро­фи­ро­ва­ния при­бреж­ной зо­ны мо­рей и не­ра­цио­наль­но­го про­мыс­ла про­ис­хо­дит ис­чез­но­ве­ние круп­ных мно­го­лет­них ви­дов и свя­зан­ных с ни­ми гид­ро­био­нтов, обед­не­ние и уп­ро­ще­ние струк­ту­ры вод­ных био­це­но­зов.

Ок. 2 тыс. ви­дов В. (гл. обр. зе­лё­ные) рас­тут на по­верх­но­сти поч­вы и в её тол­ще. Аэ­ро­филь­ные В. оби­та­ют в воз­душ­ной сре­де в ус­ло­ви­ях не­зна­чи­тель­но­го пе­рио­дич. ув­лаж­не­ния на са­мых раз­ных суб­стра­тах – ко­ре и ли­сть­ях рас­те­ний, ска­лах, де­ре­вян­ных и ка­мен­ных со­оруже­ни­ях и т. п. Раз­ви­ва­ют­ся они и в экс­тре­маль­ных ус­ло­ви­ях – в го­ря­чих ис­точ­ни­ках (диа­то­мо­вые), на сне­гу (напр., хла­ми­до­мо­нас снеж­ный, при­даю­щий крас­ную ок­ра­ску сне­гу), во льду (диа­то­мо­вые). Есть т. н. свер­ля­щие В., спо­соб­ные вне­дрять­ся в из­вест­ко­вый суб­страт (мик­ро­ско­пич. зе­лё­ные), и В., вы­де­ляю­щие из­весть (ли­то­там­ний). В., жи­ву­щие на др. ор­га­низ­мах, ис­поль­зу­ют их в ка­че­ст­ве суб­стра­та, па­ра­зи­ти­ру­ют на них или всту­па­ют с ни­ми в сим­би­оз. Наи­бо­лее ин­те­ре­сен сим­би­оз не­ко­то­рых В. с гри­ба­ми, при­вед­ший к об­ра­зо­ва­нию но­вых ор­га­низ­мов – ли­шай­ни­ков, и с ко­рал­ло­вы­ми по­ли­па­ми, обес­пе­чи­ваю­щий бла­го­да­ря спо­соб­но­сти В. к фо­то­син­те­зу су­ще­ст­во­ва­ние са­мо­под­дер­жи­ваю­щей­ся био­ло­гич. сис­те­мы ко­рал­ло­вых ри­фов.

Отдел диатомовые водоросли

Низшие растения. Водоросли. Общая характеристика. Отдел зеленые водоросли. Отдел диатомовые водоросли. Отдел бурые водоросли. Отдел красные водоросли или багрянки

Отдел диатомовые водоросли

Отдел Диатомовые водоросли (Bacillariophyta, или Diatomeae) – это одноклеточные или колониальные растения. Насчитывается около 15 000 видов. Широко распространены. Встречаются в пресных и морских водоемах, почве, камнях и скалах, на снегу и льду. В морях образуют значительную часть планктона, которым питается много морских организмов. Панцири диатомовых оседают на дне и образуют диатомовый ил. Осадочная горная порода диатомит (или трепел, или горная мука) на 50-80 % состоит из панцирей этих водорослей (на 1 см приходится 4,6 млн. панцирей).

Клетки диатомовых водорослей покрыты кремнистым панцирем, который состоит из двух неравных по размерам (большей – эпитеки и меньшей – гипотеки) створок. Целлюлозной оболочки нет. Створки налегают одна на другую подобно половинкам чашки Петри. Каждая створка имеет поясок. Под панцирем находится пектиновая оболочка. В панцире есть щели (поры), сквозь которые происходит обмен веществ с окружающей средой. Различают диатомовые с радиальной и двусторонней симметрией. С радиальной симметрией водоросли неподвижные. С двусторонней симметрией, если имеют щель – шов, способны двигаться. В клетке есть одно ядро, вакуоли, хлоропласты разной формы. Эти водоросли относятся к буроокрашенным, так как кроме хлорофиллов (а и с) имеют маскирующие их желтые, оранжевые пигменты (каротин, ксантофилл, фукоксантин). Запасное вещество углеводной природы (хризоламинарин).

Размножаются половым и бесполым способами. Диатомовые живут в диплоидном состоянии, и лишь гаметы их гаплоидны. Бесполое размножение происходит путем деления с образованием одной створки (всегда меньшей), так как каждая новообразовавшаяся клетка имеет лишь половинку материнского панциря. Результатом многочисленных делений является уменьшение размеров клеток по сравнению с начальными клетками. Совсем маленькие сливаются и образуют ауксоспоры – растущие споры. Это связано с половым процессом. Перед половым процессом происходит мейоз. Половые процессы – конъюгация, изогамия и оогамия. Две клетки приближаются, створки раскрываются, ядра попарно сливаются. Образуется зигота (ауксоспора – одна или две), которая некоторое время растет, а потом покрывается панцирем и превращается во взрослую водоросль.

Представители диатомовых водорослей

Наиболее известными представителями являются пинулярия, навикула, цимбела и др.

Диатомовые водоросли используют в пищевой, химической, фармацевтической промышленности, строительстве. Диатомит используют в производстве стекла, в строительстве как теплозвукоизолятор.

Классификация водорослей

Разнообразие водорослей в природе велико, названия водорослей (классов) зависит преимущественно от цвета.

Зеленые водоросли

Самая многочисленные представители водорослей (количество видов насчитывает около 7 тысяч). Бывают как одно- так и многоклеточными. Обитают преимущественно в верхних слоях водоёмов, кроме того одноклеточные растения могут жить даже в лужах, снегах и почве.

Бурые водоросли

Охрофитовые водоросли, насчитывается около 2 тысяч видов. Большинство обитают в морях и лишь 6 видов приспособились к жизни на суше. Содержат пигмент фукоксантин, придающих им коричневый цвет.

Красные водоросли или багрянки

Малочисленная группа водорослей (около 200 видов), в основном многоклеточные. Содержат пигмент фикоэтрин, придающий им красный цвет. Преимущественно обитают в морях. Считаются одними из первых, и возникли ещё в меловой период.

Сине-зеленые водоросли

Они же цианобактерии или цианеи. Древнейшие из земных организмов. Встречаются практически повсюду – морях или реках, в жарком климате и льдах. Размножаются делением. Большая часть фитопланктона состоит из них, некоторые виды водорослей вступают в симбиоз с лишайниками. Имеют дурную славу из-за токсичности многих видов загрязняющих воду, опасных как для рыб, так и животных.

Симбиотические

Лишайник

Водоросли, живущие в симбиозе с другими организмами. Не являются отдельной группой и к симбиотам относятся растения разных видов. Из примеров – вышеупомянутый лишайник, состоящий из грибов и водорослей; зооксантеллы, живущие в симбиозе с коралловыми полипами; зелёные водоросли, поселяющиеся внутри инфузорий. Они также могут осуществлять симбиоз даже с высшими позвоночными животными, например, желтопятнистая амбистома, в теле которой поселяются водоросли-симбиоты или ленивец, у которого они живут на шерсти.

Роль водорослей в природе и их использование

Роль В. в при­ро­де оп­ре­де­ля­ет­ся в пер­вую оче­редь тем, что они яв­ля­ют­ся про­ду­цен­та­ми ки­сло­ро­да и ор­га­нич. со­еди­не­ний, на­чаль­ным зве­ном пи­ще­вых це­пей в во­до­ёмах и, тем са­мым, оп­ре­де­ля­ют са­мо су­ще­ст­во­ва­ние вод­ных эко­си­стем. Их сум­мар­ная пер­вич­ная про­дук­ция со­став­ля­ет в сред­нем ок. 50% об­щей пер­вич­ной про­дук­ции на пла­не­те. В. уча­ст­ву­ют в про­цес­сах са­мо­очи­ще­ния за­гряз­нён­ных вод, спо­соб­ны аб­сор­би­ро­вать в вы­со­ких кон­цен­тра­ци­ях тя­жё­лые ме­тал­лы из ок­ру­жаю­щей сре­ды; от­ми­рая, они иг­ра­ют боль­шую роль в осад­ко­на­ко­п­ле­нии, в об­ра­зо­ва­нии илов, са­про­пе­ля, ле­чеб­ных гря­зей. За­рос­ли дон­ных В. соз­да­ют сре­ду оби­та­ния для жи­вот­ных. Гео­ло­гич. зна­че­ние В. как древ­них ор­га­низ­мов (из­вест­ных с до­кем­брия) со­сто­ит в фор­ми­ро­ва­нии не­ко­то­рых гор­ных по­род – диа­то­ми­тов, из­вест­ня­ков, ту­фов, го­рю­чих слан­цев – и в уча­стии в кру­го­во­ро­те ве­ществ в при­ро­де. Чрез­мер­ное раз­ви­тие В., про­во­цируе­мое хо­зяйств. дея­тель­но­стью че­ло­ве­ка, вы­зы­ва­ет «цве­те­ние» во­до­ёмов, час­то дей­ст­вую­щее гу­би­тель­но на жи­вот­ных и че­ло­ве­ка (см. Эв­тро­фи­ка­ция во­до­ёмов). Поч­вен­ные В. уча­ст­ву­ют в соз­да­нии гу­му­са, в т. ч. пер­вич­но­го (на бес­плод­ных уча­ст­ках су­ши). В. со­дер­жат ус­вояе­мые уг­ле­во­ды, бел­ки, бо­га­ты ви­та­ми­на­ми и мик­ро­эле­мен­та­ми, об­ла­да­ют дие­ти­че­ски­ми и ле­чеб­ны­ми свой­ст­ва­ми. По­это­му их ши­ро­ко ис­поль­зу­ют в пи­щу (пор­фи­ра, ла­ми­на­рия, уль­ва, спи­ру­ли­на и др., все­го ок. 150 ви­дов), в ка­че­ст­ве кор­ма для ско­та (фу­кус, ла­ми­на­рия, хло­рел­ла), на удоб­ре­ние (в при­мор­ских ре­гио­нах). Кол­лои­ды крас­ных и бу­рых В. (ага­ры, кар­ра­ги­на­ны, аль­ги­на­ты) при­ме­ня­ют­ся как эмуль­га­то­ры и же­ли­рую­щие аген­ты в пи­ще­вой, фар­ма­цев­тич., бу­маж­ной, тек­стиль­ной и др. от­рас­лях пром-сти, в мик­ро­био­ло­гии. Ряд В. со­дер­жат ан­ти­био­тич. ве­ще­ст­ва, со­еди­не­ния, спо­соб­ные вы­во­дить из ор­га­низ­ма со­ли тя­жё­лых ме­тал­лов, ра­дио­нук­ли­ды, что пред­став­ля­ет оп­ре­де­лён­ный ин­те­рес для ме­ди­ци­ны. Не­ко­то­рые В. – пре­крас­ный объ­ект для ге­не­ти­че­ских (аце­та­бу­ля­рия), био­фи­зи­че­ских и фи­зио­ло­ги­че­ских (ха­ро­вые В.) ис­сле­до­ва­ний. Мн. В. до­бы­ва­ют пу­тём пром. куль­ти­ви­ро­ва­ния (см. Ак­ва­куль­ту­ра). Нау­ка о во­до­рос­лях – аль­го­ло­гия, или фи­ко­ло­гия. См. так­же Бу­рые во­до­рос­ли, Зе­лё­ные во­до­рос­ли, Крас­ные во­до­рос­ли и др.

Систематика

Водоросли — крайне гетерогенная группа организмов, насчитывающая около 100 тысяч (а по некоторым данным до 100 тыс. видов только в составе отдела диатомовых) видов. На основании различий в наборе пигментов, структуре хроматофора, особенностей морфологии и биохимии (состав клеточных оболочек, типы запасных питательных веществ) большинством отечественных систематиков выделяется 11 отделов водорослей[источник не указан 616 дней]:

Прокариоты, или Доядерные (лат. Procaryota)Царство Бактерии (Bacteria)Подцарство Цианеи (Cyanobionta)Отдел Сине-зелёные водоросли (Cyanobacteria)Эукариоты, или Ядерные (Eucaryota)Царство Растения (Plantae)Подцарство Водоросли (Phycobionta)Отдел Зелёные водоросли (Chlorophyta)Отдел Харовые водоросли (Charophyta)Отдел Эвгленовые водоросли (Euglenophyta)Отдел Золотистые водоросли (Chrysophyta)Отдел Жёлто-зелёные водоросли (Xanthophyta)Отдел Диатомовые водоросли (Bacillariophyta)Отдел Динофитовые водоросли (Dinophyta)Отдел Криптофитовые водоросли (Cryptophyta)Отдел Бурые водоросли (Phaeophyta)Подцарство Багрянки (Rhodobionta)Отдел Красные водоросли (Rhodophyta)

значение водорослей

  1. Одни из основных поставщиков кислорода наряду с таежными и тропическими лесами.
  2. В морях они являются основными продуцентами органических веществ.
  3. Начальное звено пищевых цепей водных экосистем.
  4. Являются местом обитания и размножения водных организмов.
  5. Пищевой продукт для человека.
  6. Корм для скота.
  7. Сырье для получения лекарственных веществ, микроэлементов (йода и др.), красителей, агар-агара и т. п
  8. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ПОСМОТРЕТЬ ОБЯЗАТЕЛЬНО http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/c684b6db-d9ae-7349-11a7-d00bddba6c9b/00135958702400568.htm

Роль в природе и жизни человека

Роль в биогеоценозах

Водоросли — главные производители органических веществ в водной среде. Около 80 % всех органических веществ, ежегодно создающихся на земле, приходится на долю водорослей и других водных растений. Водоросли прямо или косвенно служат источником пищи для всех водных животных. Известны горные породы (диатомиты, горючие сланцы, часть известняков), возникшие в результате жизнедеятельности водорослей в прошлые геологические эпохи. Кстати, именно по диатомовым водорослям определяется возраст этих пород.

Пищевое применение

Некоторые, в основном морские, употребляются в пищу (морская капуста, порфира, ульва). В приморских районах водоросли идут на корм скоту и удобрение. В ряде стран водоросли культивируют для получения большого количества биомассы, идущей на корм скоту и используемой в пищевой промышленности.

Съедобные водоросли — богаты минеральными веществами, особенно йодом, продукт — используется в восточноазиатских кухнях. Одно из самых популярных блюд с водорослями — суши.

Водоочистка

Многие водоросли — важный компонент процесса биологической очистки сточных вод.

Бурное развитие нитчатых и планктонных водорослей (цветение воды) может создавать проблемы в работе очистных сооружений систем водоснабжения.

В морской аквариумистике водоросли используют в системах биологической фильтрации. Применяются водорослевые танки («водорослевики») и скрубберы. Выращиваются либо специально посаженные макроводоросли (обычно из родов Хетоморфа и Каулерпа), либо используется естественное водорослевое обрастание. Интенсивное освещение обеспечивает быстрый рост водорослей и активное поглощение ими загрязнителей. Периодически масса разросшихся водорослей удаляется из фильтра[3].

В фармацевтической промышленности

Из водорослей получают: студне- и слизеобразующие вещества — агар-агар (анфельция, гелидиум), агароиды (филлофора, грацилярия), карраген (хондрус, гигартина, фурцелярия), альгинаты (ламинариевые и фукусовые), кормовую муку, содержащую микроэлементы и иод.

Водоросли участвуют в образовании некоторых типов лечебных грязей.

Химическая промышленность

Человек использует морские водоросли в химической промышленности. Из них получают иод, альгиновую кислоту, агар-агар, калийные соли[источник не указан 619 дней], целлюлозу, спирт, уксусную кислоту.

Биотопливо

Из-за высокой скорости размножения водоросли применяются для получения биомассы на топливо.

В науке

Водоросли широко применяют в экспериментальных исследованиях для решения проблем фотосинтеза и выяснения роли ядра и других компонентов клетки.

Ссылки

  • Водоросли (Algae) России. Видовой состав, таксономия видов и внутривидовых категорий. Ботанический институт им. В. Л. Комарова РАН
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...