ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ.

(хламидомонада, хлорелла). Размножение водорослей. Нитчатые водоросли. Значение водорослей в природе и хозяйстве.

Водоросли обнаруживаются повсеместно во всех пригодных для жизни местообитаниях. Водоросли - это разнородная в таксономическом отношении группа организмов, которые возникли и эволюционировали независимо друг от друга. Водоросли - это фотосинтезирующие организмы, выделяющие кислород, они обитают преимущественно в воде. По строению тела водоросли делятся на одноклеточные, колониальные и многоклеточные. Тело многоклеточных водорослей представлено талломом, или слоевищем , не разделяется на многоклеточные вегетативные органы.

Клетки многих водорослей по своему строению похожи на растительные, то есть у них имеются клеточная стенка, вакуоль с клеточным соком и хлоропласты, которые у водорослей называются хроматофорами. В хроматофорах находятся пигментные системы, в состав которых входят хлорофиллы, каротиноиды. Комбинации этих пигментов обусловливают окраску талломов водорослей. Некоторые водоросли утратили способность к фотосинтезу и полностью перешли на гетеротрофный тип питания.

Размножение у водорослей может происходить тремя способами: вегетативным, бесполым и половым путем с участием гамет. Половой процесс у водорослей бывает трех типов: изогамия, при которой происходит слияние подвижных гамет одинаковых по размеру и форме; гетерогамия , при которой сливаются подвижные гаметы, имеющие одинаковую форму, но отличающиеся по размерам; оогамия, когда сливается неподвижная крупная женская гамета - яйцеклетка с мелким подвижным сперматозоидом.

Строение и жизнедеятельность одноклеточных водорослей могут быть рассмотрены на примере хламидомонады и хлореллы.

Хламидомонада - зеленая водоросль, которая обитает в лужах и других мелких водоемах. По форме клетки эта водоросль напоминает каплю. Снаружи клетка хламидомонады покрыта клеточной стенкой, состоящей из пектина. Водоросль передвигается в воде с помощью 2-х одинаковых жгутиков, расположенных на переднем конце клетки. Большую часть занимает чашевидный хроматофор. Ближе к переднему концу в нем расположен красный глазок, который воспринимает свет. В хроматофоре происходит процесс фотосинтеза и откладывается запасной полисахарид - крахмал. В цитоплазме клетки расположено ядро и две сократительные вакуоли. Вакуоль с клеточным соком у хламидомонады отсутствует. Размножение у хламидомонады бесполое и половое. Бесполое размножение осуществляется с помощью зооспор, которые формируются внутри материнской клетки. Чаще всего формируется 2-4-8 двужгутиковых зооспор , каждая из которых после выхода в воду дорастает до размеров взрослой особи. При половом размножении под оболочкой материнской клетки образуются двужгутиковые гаметы, которые попарно сливаются и образуют зиготу . Зигота покрывается толстой оболочкой и зимует. Весной ядро в ней мейотически делится, и в результате формируются четыре молодые гаплоидные хламидомонады. Таким образом, большая часть жизненного цикла хламидомонады протекает в гаплоидной стадии , у диплоидной является только зигота.

В пресных и соленых водоемах, а также в почве и на ее поверхности встречается одноклеточная зеленая водоросль хлорелла . Ее клетка имеет шаровидную форму, покрыта плотной целлюлозной оболочкой. В цитоплазме находится ядро и крупный чашевидный хроматофор. Хлорелла размножаются только бесполым путем с помощью округлых неподвижных апланоспор. Хлорелла - удобный объект для научных исследований, с ее помощью активно изучаются многие процессы, происходящие в фотосинтезирующих клетках. Ее использовали на космических кораблях для регенерации воздуха и утилизации органических остатков в замкнутых системах жизнеобеспечения.

Представителями нитчатых водорослей являются улотрикс и спирогира.

Нитчатая зеленая водоросль улотрикс обитает преимущественно в пресных водоемах и образует зеленый налет на подводных предметах. К субстрату нить улотрикса прикрепляется с помощью одной бесцветной базальной клетки (ризоида). Нити улотрикса не ветвятся и состоят из коротких одинаковых клеток. В цитоплазме клетки расположено ядро и хроматофор в виде незамкнутого кольца. Большая часть клетки занята вакуолью с клеточным соком. Размножается улотрикс вегетативным, бесполым и половым путем. Четырехжгутиковые зооспоры формируются внутри клеток улотрикса, выходят в воду, плавают, затем прикрепляются к подводным предметам и начинают делиться, формируя новые нити. В результате первого деления клетка образует две разнокачественные клетки: одну бесцветную (ризоид), другую зеленую. При делении этой клетки происходит нарастание нити тела водоросли. При половом размножении в клетках образуются двужгутиковые гаметы. Выйдя из материнской клетки, гаметы сливаются в воде, образуя четырехжгутиковую зиготу, которая, проплавав определенное время, одевается оболочкой. После периода покоя в зиготе в результате мейотического деления формируются 4 гаплоидных зооспоры, которые после выхода в воду прорастают в новые нити, таким образом, большую часть жизненного цикла улотрикс проводит в гаплоидном состоянии, диплоидна у него только зигога.

Другая широко распространенная зеленая нитчатая водоросль - спирогира образует скопления зеленой тины в пресных водоемах. Нити ее не ветвятся, состоят из крупных цилиндрических клеток, одетых целлюлозной оболочкой и слизью. В центре клетки распложена крупная вакуоль с клеточным соком, ядро. Хроматофор спиральнозакрученный. Размножается спирогира вегетативным (при разрывах нитей) и половым способом. Половой процесс: сливается содержимое вегетативных клеток двух рядом расположенных нитей. Образующаяся диплоидная зигота одевается оболочками и превращается в зимующую стадию. Весной ядро претерпевает мейотическое деление, три гаплоидных ядра отмирают, и вырастает только одна новая гаплоидная нить спирогиры.

Водоросли, которые обитают в морях, могут быть одноклеточными, колониальными и многоклеточными. Наиболее крупные талломы имеют бурые, красные и зеленые водоросли. Бурые водоросли являются многоклеточными организмами желто-бурой окраской, которая обусловлена наличием большого количества желтых и бурых пигментов. Наиболее густые заросли бурые водоросли образуют до глубины 15 м, хотя могут заходить до глубины 40-100 (200) м. В северных и умеренных широтах произрастает одна из самых распространенных бурых водорослей - ламинария, или морская капуста , таллом которой может достигать в длину 20 м. В ее талломе держится много аминокислоты метионина, йода, углеводов минеральных веществ и витаминов, по содержанию которых она может превосходить многие овощи и кормовые травы. В жизненном цикле ламинарии происходит чередование бесполого и полового поколений. Эту водоросль культивируют в северных морях России и странах Юго-Восточной Азии.

Красные водоросли, или багрянки , в основном обитают морях. Они называются так из-за окраски таллома, которая меняется в зависимости от соотношения пигментов от темно-малинового, розового до голубовато-зеленого или желтого цвета. Наличие красного пигмента позволяет обитать красным водорослям на больших глубинах (до 200 м). Это самые глубоководные водоросли. Их многоклеточные слоевища имеют вид красивых сложно рассеченных пластинок, иногда кустиков, напоминающих кораллы, но некоторые представители могут состоять из единственной клетки или образовывать колонии. В состав клеточной стенки красных водорослей помимо целлюлозы входит агар. Многие багрянки съедобны.

Значение водорослей в природе и хозяйстве многообразно . Водоросли способны синтезировать органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза. В водных экосистемах они чаще всего выполняют роль продуцентов, то есть несут ту же функцию, что и зеленые растения на суше. Это начальное звено в цепях питания.

В процессе фотосинтеза они выделяют большое количество кислорода. Кислород растворяется в воде и используется для дыхания другими гидробионтами.

Заросли водорослей служат местом обитания, укрытия и размножения многих животных, то есть водоросли формируют разнообразные водные биотопы.

При наступлении благоприятных внешних условий некоторые водоросли способны в массе развиться и вызывать цветение воды. Зеленое цветение воды в канавах, лужах и ямах чаще всего обусловлено размножением эвгленовых водорослей. Большой урон рыболовству наносят красные приливы - цветение морей, вызванные рядом микроскопических одноклеточных водорослей (отсюда название - Красное море). Водоросли, вызывающие «красные приливы», выделяют вещества, токсичные для животных и человека.

Почвенные водоросли участвуют в формировании структуры почвы, обеспечивают частично ее плодородие, насыщают почву кислородом, принимают участие в формировании ряда горных и осадочных пород.

Водоросли широко употребляют в пищу (виды рода порфира, ламинария, ундария). Ряд видов успешно культивируют.

Красные водоросли используют для получения агара, который обладает желирующими свойствами. Агар употребляют при изготовлении желе, пастилы, суфле, ряда конфет, и продуктов, а в микробиологии для приготовления сред, на которых выращиваются микроорганизмы.

Бурые водоросли - единственный источник получения альгинатов - соединений альгиновой кислоты, которые используют в пищевой промышленности.

Водоросли применяются в медицине при лечении ряда болезней. В последние годы препараты из водорослей используют для выведения радионуклидов.

Некоторые водоросли применяют в качестве индикаторных организмов для определения степени загрязнения водоемов. Используют их и для очистки сточных вод.

Ряд водорослей служит объектами при научных исследованиях.

Водоросли - большая группа древнейших растений. Строение их тела и размеры характеризуются огромным разнообразием. Существуют микроскопических размеров одноклеточные, многоклеточные и колониальные формы (в 1-2мкм) и крупные, с различным строением слоевища, достигающие 30-45м. Рассмотрим общую характеристику водорослей.

Общим свойством всех водорослей является наличие хлорофилла. Кроме хлорофилла водоросли могут содержать и другие пигменты (фикоциан, фикоэритрин, каротин, ксантофилл, фикоксантин). Эти пигменты придают водорослям красную, бурую, желто-зеленую окраску, маскируя основную зеленую.

Общая характеристика

Питание . Наличие пигментов в клетках водорослей обеспечивает аутотрофный тип питания. Однако многие водоросли обладают способностью в определенных условиях переключаться на гетеротрофное питание (эвгленовые - в темноте) либо сочетают его с фотосинтезом.

Классификация водорослей . Количество видов водорослей превышает 40тыс. Однако классификация их не завершена, так как не все формы достаточно хорошо изучены. У нас в стране принято деление водорослей на 10 отделов: синезеленые, пирофитовые, золотистые, диатомовые, желтозеленые, бурые, красные, эвгленовые, зеленые, харовые. Наибольшим числом видов представлены зеленые (13-20 тыс.) и диатомовые (10 тыс.).

Деление водорослей на отделы совпадает обычно с их окраской, связанной, как правило, с особенностями строения клеток и слоевища.

Строение клеток водоросли . Водоросли - единственная группа организмов, среди которых встречаются прокариоты (синезеленые) и эукариоты (все остальные). В ядрах эукариотических водорослей выявлены все структуры, свойственные ядрам других эукариот: оболочки, ядерный сок, ядрышки, хромосомы.

Строение, состав и свойства остальных клеточных компонентов у водорослей характеризуется большим разнообразием. В процессе эволюции естественный отбор сохранил наиболее перспективные формы, в том числе такой тип клеточной организации, который позволил растениям перейти к наземному образу жизни.

Размножение водорослей бывает вегетативным, бесполым (с помощью спор) и половым. У одного и того же вида в зависимости от условий и времени года способы размножения различны. При этом наблюдается смена ядерных фаз - гаплоидной и диплоидной.

Условия жизни и места обитания водорослей . Благоприятными условиями существования водорослей являются: наличие света, источников углерода и минеральных солей, а основной средой обитания для них служит вода. Большое влияние на жизнь водорослей оказывают температура, соленость воды и др.

Большинство водорослей - обитатели пресных и морских водоемов. Они могут населять толщу воды, свободно плавать в ней, образуя фитопланктон, либо поселяются на дне, прикрепляясь к разнообразным предметам, живым и мертвым организмам, образуя фитобентос. Заселяют водоросли и горячие источники, а также водоемы с повышенной соленостью.

Примерно до середины XX века все растения делили на низшие и высшие. К низшим растениям относили бактерии, грибы, слизевики, водоросли, лишай­ники . Представители этих групп чрезвычайно разнородны, однако им характерны некоторые общие признаки: отсутствие тканей и дифференциации тела на корень, сте­бель, лист (т.е. отсутствие органов).

В настоящее время бактерии и грибы выделе­ны в самостоятельные царства живых организмов, а слизевики и лишайники рас­сматриваются как отдельные группы (отделы) в царстве грибов .

Растениям характерны следующие признаки:

– аэробный фотосинтез;

– наличие в клетках хлоропластов;

– запасное вещество – крахмал;

– плотная целлюлозная клеточная оболочка;

– относительная неподвижность.

По одной из классификаций царство Растения делят на три подцарства: Багрянки (красные водоросли), Настоящие водоросли и Высшие растения.

Вегетативное тело багрянок и настоящих водорослей не расчленено на орга­ны и ткани. Их нередко, по-старому, называют низшими растениями. Однако сейчас багрянки и настоящие водоросли относят к царству Протисты .

Высшие растения , в отличие от низших, – сложные, дифференцированные на органы и тка­ни многоклеточные организмы, приспособленные к обитанию в наземной среде.

Водоросли – сборная группа преимущественно водных фотосинтезирующих протистов. Возникли в протерозое ~800–900 млн. лет назад.

Понятие «водоросли» в научном отношении страдает большой неопределенностью. Само слово «водоросли» означает лишь то, что это – простейшие организмы, живущие в воде. Однако в воде могут встречаться и семенные (кувшинка, ряска ), высшие споровые (мох фонтиналис , хвощ речной , полушник озерный, папоротник сальвиния ) вторичноводные растения. К тому же в водоемах обитают и фотосинтезирующие бактерии (цианобактерии ), которые не являются растениями или протистами, однако они способны к аэробному фотосинтезу (часто их называют сине-зелеными водорослями). С другой стороны, значительное количество микроскопических водорослей произрастает и на суше (в отличие от «водных» водорослей эти «сухопутные» водоросли легко переносят высыхание и очень быстро оживают при малейшем увлажнении).

Известно более 40 000 видов водорослей, которые ранее объединялись в 9 от­де­лов: красные, диатомовые, зеленые, бурые, пирофитовые, желтозеленые, золоти­стые, харовые, эвгленовые. В настоящее время вопрос о количестве и составе отделов водорослей, как представителей царства Протисты, окончательно не решен. Общим для водорослей является их спо­соб­ность к автотрофному способу питания благодаря наличию фотосин­тезиру­ющего аппарата (вместе с тем у некоторых водорослей наряду с автотрофным существует и гете­ротрофное питание). Разные группы водорослей различаются набором пигментов, строением хлоропластов, продуктами фотосинтеза, числом и строением жгутиков. Считается, что отделы водорослей произошли от разных групп одноклеточных организмов, т.е. непосредственно не родственны друг другу. От них, вероятно, происходят наземные хлорофиллоносные растения.

Наука, изучающая водоросли – альгология (от лат. algae – водоросли).

Строение клетки . Организация клетки большинства водорослей мало отличается от организации типичных клеток растений, однако имеет и свои особенности (рис. 4.7.).

Клетка большинства водорослей покрыта плотной оболочкой, состоящей в основном из целлюлозы и пектиновых веществ.

Оболочка водорослей слоистая (неоднородная, 2-х – 3-хслойная). Как правило, внутренние слои оказываются целлюлозными, а наружный – пектиновым, который защищает клетку от губительного действия кислот и других реагентов.

У многих водорослей в оболочке откладываются добавочные компоненты: карбонат кальция (харовые ), альгиновая кислота (бурые ), железо (красные, воль­воксовые ). У диатомовых вместо целлюлозы в клеточной оболочке со­дер­жится кремний (он укрепляет матрикс оболочки, создавая структуру, похожую на панцирь).

Лишь немногие водоросли являются «голы­ми» (т.е. без оболочки, окруженные лишь плазмолеммой), чаще они покрыты пелликулой – плотным эластичным белковым слоем (эвгленовые ) и спо­собны легко изменять форму своего тела.

С

Рис. 4.7. Строение клетки водорослей.

А – хламидомонада ; Б –спирогира (часть нити).

наружи от оболочки у некоторых водорослей имеетсякутикула (порфира, эндогониум, бурые водоросли), слизистая капсула (у многих одноклеточных зеленых водорослей) – продукт жизнедеятельности оболочки. Также оболочки многих водорослей снабжены различного рода выростами в виде щетинок, шипиков и чешуек (выполняют защитную функцию, способствуют парению организма в толще воды и др.).

Под оболочкой находится протопласт, включающий цитоплазму и ядро (яд­ра). У большинства водорослей цитоплазма расположена постенным тонким слоем, окружая большую центральную вакуоль с клеточным соком.

У большинства водорослей в клетке имеется всего 1 ядро, но, например, у кладофоры их несколько десятков, а у водяной сеточки (гидродиктион ) – несколько сотен. Клетки с большим количеством ядер называются ценоцитными .

В клетках водорослей присутствуют все органоиды типичные растительным клеткам: эндоплазматическая сеть, рибосомы, комплекс Гольджи, митохондрии, хлоропласты и другие.

Однако, хлоропласты водорослей (хроматофоры ) отличаются от хлоропластов растений огромным разнообразием форм, месторасположением в клетке, а также набором пигментов.

По форме они могут быть чашевидными (хламидомонада ), спиральными (спирогира ), пластинчатыми (мелозира ), цилиндрическими (улотрикс ), звезд­чатые (зигнема ) и др. (рис. 4.7., 4.8.).

Вхлоропластах имеются различные пигменты: хлорофиллы a, b, c, d; ка­ро­тиноиды (оранжевые), фукоксантин (бу­рый), фикоцианин (синий), фикоэри­трин (красный).

В

Рис. 4.8. Некоторые формы

хлоропластов водорослей.

1 – звездчатый у зигнемы ; 2 – цилиндрический уулотрикса ; 3 – пластинчатый умелозиры .

хлоропластах водорослей нахо­дят­ся особые образования – пиреноиды – зоны синтеза и накопления запасных ве­ществ (крахмала у зеленых и харовых, а у остальных – ламинарина (бурые) , парами­лона (эвгленовые) , ба­грянкового крахмала (красные) и т.д.). Чаще всего хлоропласт содержит только 1 пиреноид, но у неко­торых водорослей (спирогира, кладофора ) их число доходит до нескольких десятков.

У одноклеточных водорослей присут­ству­ет также светочувствительный крас­ный глазок – стигма (улавливает и пре­обра­зует свет, необходим для ориен­тации в пространстве), пульсирующие вакуоли (уда­­ляют из клетки излишки воды, выполняют экскреторную функцию) и жгутики (служат для передвижения). Почти все водоросли, за исключением красных , могут образовывать подвижные клетки.

Строение тела. Водоросли могут быть одноклеточ­ными (хламидомо­нада, хлорелла), ко­­ло­ни­альными (водяная сеточка, вольвокс, пандорина) и многоклеточными (нитчатые – спирогира, кладофора ; пластинчатые – фукус, ламинария ; харофитные – хара, нителла). Их размеры колеблются от микроскопических (1 мкм – хлорелла ) до гигантских (до 60 м в длину – макроцистис гигантский ).

Тело многоклеточных водорослей представлено талломом, или слоевищем, не имеет настоящих тканей и органов (листьев, стеблей и корней), хотя у некоторых и есть внешне похожие части (рис. 4.9.).

Слоевище водорослей отличается большим разнообразием морфологических структур, отражающие основные этапы их эволюции. Выделяют следующие ос­новные морфо­ло­ги­чес­кие структуры водорослей:

– амебоидная – это первичная и наиболее примитивная морфологическая структура свойственна одноклеточным организмам и характеризуется отсутстви­ем постоянной формы клет­ки, оболочки и жгутиков. Передвигаются эти водорос­ли, как и амебы, с помощью ложноножек (золотистые и желто-зеле­ные );

– монадная структура – свойственна одноклеточным организмам и характе­ризуется наличием у таких клеток одного, двух или нескольких жгутиков, благо­даря которым они пере­двигаются (пирофи­то­вые, зо­лотистые, эвгленовые ); у бо­лее высоко организованных монадное строение име­ют клетки, служащие для бес­полого и полового размножения;

– коккоидная – характеризуется неподвижными клетками с плотной клеточ­ной оболочкой, одиночными или соединенными в колонии (зеленые, золотистые, у диатомовых – это единственная структура);

– палъмеллоидная – представляет собой объединение множества коккоидных клеток, погруженных в общую слизь, но не имеющих плазматических связей (зе­леные );

– нитчатая – соединение при помощи цитоплазматических тяжей непод­вижных клеток в нити, которые могут быть простыми и ветвящимися, свободноживущими и при­крепленными, объединенными часто в слизистые колонии (зеленые, желто-зеленые и др.);

–разнонитчатая – это усложненная нитчатая структура, состоящая из нитей стелющихся по субстрату и отходящих от них вертикальных нитей (зеленые, зо­лотистые, красные, бурые );

– пластинчатая – характеризуется много­клеточными слое­вища­ми в форме пластинок, состоящих из одного, двух и более слоев клеток (зеленые, бурые, крас­­­­ные );

– сифональная – сло­евище характери­зу­ет­ся отсутствием кле­точ­­ных перего­родок и большим количеством ядер, это в основном мор­ские водоросли (зе­ле­ные, жёлто-зеле­ные )

– харофитная – круп­­ное мно­гоклеточ­ное слоевище линейно-членистого строения, где различают главный «побег», «листья» и ризоиды (харовые ).

Размножение . Водоросли размножаются бесполым и половым путем.

Бесполое размножение осуществляется вегетативно или спорами.

Вегетативное размножение у одноклеточных осуществляется делением клет­ки (митоз), у колониальных и нитчатых – частями слоевища, или же специальными органами (например, клубеньками у харовых водорослей).

У некоторых нитчатых водорослей (Spirogira ) нить (тело, таллом) расщепляется строго определенным образом вдоль, и при этом образуются две новые нити – фрагментация .

У ряда нитчатых водорослей (например, улотрикс ) отдельные клетки округляются, накапливают большое количество запасных питательных веществ и пигментов, их оболочки утолщаются. Такие клетки называются акинетами . Они способны переживать неблагоприятные условия, при которых обычные вегетативные клетки водорослей погибают и их нити разрушаются. При наступлении благоприятных условий акинеты прорастают в нити.

Споровое размножение осуществляется при помощи апланоспор (неподвижных спор) или зооспор (подвижных – у большинства водорослей)), образующихся путем деления протопласта обычных клеток или в специальных клетках – спорангиях.

Половое размножение осуществляется с помощью половых клеток – гамет (гаметогамия ), после их слияния образуется зигота, которая дает новую особь или зооспоры. Гаметы образуются в клетках, не отличающихся от вегетативных, или в особых клетках – гаметангиях (женский гаметангий – оогоний, мужской – антеридий). Лишь у харовых водорослей гаметангии многоклеточны. Основные типы полового размножения – изо-, гетеро- и оогамия. Также у водо­рослей встречаются конъюгация – слияние протопластов неспециализированных неподвижных клеток (спирогира ) и хологамия – слияние двух взрослых одноклеточных подвижных организмов (некоторые вольвоксовые ).

У примитивных водорослей (например, хламидомонада) каждая особь спо­собна формировать и споры, и гаметы в зависимости от времени года и внешних условий (например, температуры). У других функции бесполого и полового раз­множения выполняют разные особи – спорофиты (образуют споры) и гаметофиты (образуют гаметы). У целого ряда водорослей происходит строгое чередо­вание поколений – гаплоидного гаметофита и диплоидного спорофита.

Экологические группы. Большинство водорослей живет в пресноводных водоемах и морях. Однако существуют и наземные, почвенные и другие экологические группы водорослей.

Выделяют следующие экологические группы водорослей:

– водные : – фитопланктон – совокупность преимущественно мелких, пассивно плавающих в толще воды водорослей (вольвокс, пандорина, фрагилярия, эвглена, хламидомонада ); – фитобентос – совокупность водорослей, живущих на дне водоемов или обрастающие различные водные предметы, а также плавающие на поверхности воды зеленые ватообразные скопления, называемые тиной (хара, нителла, кладофора, улотрикс, спирогира, пиннулярия, новикула, ламинария, фукус );

– наземные (аэрофитные, несколько сотен видов) – водоросли, образующие различно-окрашенные налеты и пленки на деревьях (плеврококк, хлорококк, хлорелла, трентеполия ), скалах, сырой земле, крышах и стенах домов (космарий, пиннулярия), на заборах и т.д.;

– почвенные – водоросли, обитающие на поверхности почвы или в ее самых верхних горизонтах (в РБ ~200 видов: диатомовые, зеленые, желто-зеленые : хламидомонада, хлорелла, хлорококк, навикула, пиннулярия );

– криофитон – водоросли льда и снега (~350 различно-окрашенных видов; явление «красного снега» – скопление одноклеточной водоросли хламидо­монады снежной ; зеленая окраска снега – рафидонема снежная ; коричневая окраска снега и льда – анцилонема норденшельда ); и др.

Значение.

1. В водоемах являются основным источником органического вещества – продуценты.

По современным оценкам, на долю океана приходится по меньшей мере половина мировой первичной продукции, выражающейся в количестве фиксированного углерода.

Водоросли (в первую очередь фитопланктон) – очень важное звено в водных экосистемах, с них начинается большинство пищевых цепей.

2. Участвуют в биогеохимических циклах веществ.

Обогащают гидросферу и атмосферу кислородом, причем водорослями выделяется в ат­мосферу ~50% всего кислорода. Фиксируют углекислый газ. Участвуют в круговороте Ca и Si.

3. Участвуют в почвообразовании.

4. Вступают в симбиоз с другими организмами.

5. Участвуют в процессе естественного самоочищения сточных и загрязнен­ных вод, регенерации воздуха в замкнутых системах (при космических полетах, подводном плавании), могут быть использованы для очистки вод загрязненных радионуклидами (хлорелла способна накапливать радионуклиды).

6. Являются индикаторами загрязнения и засоления среды.

7. Применяются человеком в качестве пищевых продуктов (ламинария, алария, ульва, порфира ), удобрений и кормовых добавок для животных, источник витаминов (А, В 1 , В 2 , В 12 , С и D) и биостимуляторов.

Употреблять в пищу можно, по-видимому, почти все водоросли, так как ядовитых форм среди них нет. Например, на Сандвичевых островах из 115 имеющихся видов водорослей местное население употребляет в пищу около 60.

Особенно богата витаминами красная водоросль порфира . Наибольшей известностью как лечебное и профилактическое средство пользуется морская капуста (ламинария сахарная ), применяемая против некоторых желудочно-кишечных расстройств, склероза, зоба, рахита и др. заболеваний.

8. Являются сырьем для промышленности.

Агар-агар (из красных ), альгин (из бурых ) получаемые из водорослей применяются в пи­щевой (при производстве мармелада, пастилы, мороженого и т.д.; в качестве добавки к хлебу – не так быстро черствеет), бумажной (придает плотность и глянец), фарма­цев­ти­чес­кой промышленности (для изготовления кремов, мазей), в научных исследованиях (твердая среда для культивирования микроорганизмов).

Диатомин (скопления отмерших диатомовых водорослей) используется почти в 50 отраслях промышленности. Их ценное качество – высокая пористость и низкий удельный вес. Большое количество диатоминов идет на приготовление легких кирпичей; применяется в качестве добавки к цементу. Но наиболее широко применяется в качестве фильтрующего материала при производстве масел, жиров, в сахарной и химической промышленности.

Некоторые вещества используются в парфюмерии, для получения клея (альгиновые кислоты) и т.д. Используются для получения органических кислот, спиртов, лаков и др.

Из бурых водорослей получают йод, бром.

9. Вместе с бактериями вызывают «цветение» воды.

«Цветение» наблюдается при достаточно теплой погоде, когда в воде много питательных веществ (такая ситуация очень часто искусственно создается человеком, когда в воду сбрасывают промышленные стоки или же когда в реки и озера попадают удобрения с полей). В результате начинается взрывоподобное размножение первичных продуцентов, и они в нарушение всех законов природы начинают отмирать раньше, чем их успеют съесть. При последующем разложении остатков происходит столь же интенсивное размножение аэробных бактерий (редуцентов) и вода полностью лишается кислорода. Вследствие чего начинают гибнуть рыбы и другие животные и растения. Токсины, образующие при «цветении» воды, в особенности при размножении цианобактерий (сине-зеленых водорослей), усиливают гибель животных.

Привет всем! Пришло время для нового поста, темой которого будет общая характеристика водорослей. Из прочитанного ниже Вы узнаете их строение, как они размножаются и что вообще представляют собой водоросли, что это такое?

Общая характеристика водорослей.

Водоросли – это низшие полуводные или водные растения, которые обитают в океанах, озерах, ручьях и прудах, или на увлажненных участках суши. Они образуют вместе с животными океанский планктон и являются главным источником питания рыб.

Одни водоросли огромны и сложны по строению, а другие – являются одноклеточными организмами, которые в диаметре не более 0,01 мм. Некоторые из морских видов водорослей достигают 100 м в длину.

Водоросли являются довольно пестрой группой растений, которые классифицируются по таким характеристикам, как состав клеточных оболочек и пигментация.

Всего существует в мире около 20 тыс. водорослей. Приют себе они находят и в горячих источниках, в которых вода – крутой кипяток, и в полярных льдах, ив соленой рапе, и в жесткой воде.

Строение.

У всех клеток водорослей есть хроматофоры, которые содержат различные пигменты. Зеленый хлорофилл – важнейший из них, он присутствует в хроматофорах, именуемых хлоропластами. У разных водорослей количество и форма хлоропластов различны.

Например, у хлореллы один-единственный хлоропласт, похожий на чашечку. У спирогиры многочисленные хлоропласты, которые соединены в длинные спиральные ленты. А у других водорослей они в форме звездочек или блюдечек.

Свой диапазон пигментов в особой комбинации присущ каждой группе водорослей. Благодаря этому существуют группы сине-зеленых, бурых, красных и зеленых водорослей. Некоторые из видов образуют лишайники в симбиозе с .

Одноклеточные водоросли вроде хлореллы состоят всего из одной клетки, где внутри оболочки находится носитель генетического материала – ДНК (нуклеус) – и хлоропласты содержащие хлорофилл.

Передвигаться некоторые одноклеточные водоросли могут с помощью жгутиков. Многоклеточные водоросли состоят из множества нитей, которые образуют разные по форме слоевища, это хорошо видно на примере морских водорослей.

Размножение.

Размножаются водоросли различными способами. Некоторые размножаются вегетативным путем (фрагменты слоевищ отпадают и растут дальше самостоятельно). Одноклеточные водоросли размножаются обычно так же, как и некоторые – путем деления.

Неполовое размножение высших водорослей происходит с помощью спор, которые образуются из материнской клетки. Некоторые споры имеют жгутики (зооспоры), которые придают им подвижность.

Так же как у бактерий происходит тоже и конъюгация. Более замысловатым способом половое размножение происходит у более сложных водорослей (вроде фукуса). Женские и мужские репродуктивные органы у большинства видов фукуса появляются на разных растениях, но иногда встречаются и на одном.

Женские (оогонии) и мужские (антеридии) репродуктивные органы, появившиеся весной, свои клетки выбрасывают в воду, когда их накрывает приливная волна. С помощью жгутиков мужские гаметы сближаются и сливаются с неподвижными яйцеклетками.

Вначале оплодотворенная яйцеклетка обволакивается клеточной стенкой, а позже прорастает и дает начало новому растению.

Надеюсь, что общая характеристика водорослей Вам помогла во всем разобраться 😉

Насколько красив и удивителен подводный мир, настолько же он и загадочен. До сих пор учеными открываются какие-то совершенно новые, необыкновенные виды животных, исследуются невероятные свойства растений, расширяются области их применения.

Растительный мир океанов, морей, рек, озер и болот не столь многообразен, как наземный, однако тоже неповторим и прекрасен. Постараемся разобраться, что же представляют собой эти удивительные каково строение водорослей и значение их в жизни человека и других живых существ.

Систематическое положение в системе органического мира

По общепринятым меркам водоросли считаются группой низших растений. Они входят в состав империи Клеточные и подцарства Низшие растения. На самом деле такое деление основано именно на особенностях строения данных представителей.

Свое название они получили за то, что способны расти и жить под водой. Латинское название - Algae. Отсюда образовано и имя науки, занимающейся подробным изучением этих организмов, их хозяйственным значением и строением, - альгология.

Классификация водорослей

Современные данные позволяют отнести все имеющиеся сведения о разных видах представителей к десяти отделам. В основу разделения положено строение и жизнедеятельность водорослей.

1. Сине-зеленые одноклеточные, или цианобактерии. Представители: цианеи, дробянки, микроцистисы и прочие.
2. Диатомовые. К ним относятся пиннулярия, навикула, плевросигма, мелозира, гомфонема, синедра и другие.
3. Золотистые. Представители: хризодендрон, хромулина, примнезиум и прочие.
4. Порфировые. К ним относится порфира.
5. Бурые. цистозейра и другие.
6. Желто-зеленые. Сюда входят такие классы, как Ксантоподовые, Ксантококковые, Ксантомонадовые.
7. Красные. Грациллярия, анфельция, багрянки.
8. Зеленые. Хламидомонада, вольвокс, хлорелла и прочие.
9. Эвшеновые. К ним относятся самые примитивные представители зеленых.
10. как основной представитель.

Данная классификация не отражает строение водорослей, а только показывает их способность фотосинтезировать на разной глубине, проявляя пигментацию того или иного цвета. То есть окраска растения и есть признак, по которому его относят к тому или иному отделу.

Водоросли: особенности строения

Главная их отличительная черта - это то, что тело не дифференцировано на части. То есть у водорослей нет, как у высших растений, четкого разделения на побег, состоящий из стебля, листьев и цветка, и корневую систему. Строение тела водорослей представлено талломом, или слоевищем.

Кроме того, корневая система также отсутствует. Вместо нее в наличии специальные полупрозрачные тонкие нитевидные отростки, называемые ризоидами. Они выполняют функцию прикрепления к субстрату, действуя при этом словно присоски.

Сам таллом может быть очень разнообразной формы и окраски. Иногда у некоторых представителей сильно напоминает побег высших растений. Таким образом, строение водорослей весьма специфично для каждого отдела, поэтому в дальнейшем будет рассмотрено подробнее на примерах соответствующих представителей.

Типы талломов

Слоевище - главная отличительная черта любой многоклеточной водоросли. Особенности строения этого органа заключаются в том, что таллом может быть разных типов.

1. Амебоидный.
2. Монадный.
3. Капсальный.
4. Коккоидный.
5. Нитчатый, или трихальный.
6. Сарциноидный.
7. Ложнотканевый.
8. Сифоновый.
9. Псевдопаренхиматозный.

Первые три наиболее характерны для колониальных и одноклеточных форм, остальные для более совершенных, многоклеточных, сложных по организации.

Данная классификация лишь приблизительна, поскольку у каждого типа имеются переходные варианты, и тогда отличить один от другого практически невозможно. Грань дифференцировки стирается.

Клетка водорослей, ее строение

Особенность этих растений заключается изначально в строении их клеток. Оно несколько отлично от такового у высших представителей. Можно обозначить несколько основных моментов, по которым клетки выделяются.

1. У некоторых особей они содержат специализированные структуры животного происхождения - органеллы передвижения (жгутики).
2. Иногда встречается стигма.
3. Оболочки не совсем такие, как у обычной растительной клетки. Зачастую они снабжены дополнительными углеводными или липидными слоями.
4. Пигменты заключены в специализированный орган - хроматофор.

В остальном строение клетки водорослей подчиняется общим правилам такового у высших растений. Они также имеют:

• ядро и хроматин;
• хлоропласты, хромопласты и другие пигментсодержащие структуры;
• вакуоли с клеточным соком;
• клеточную стенку;
• митохондрии, лизосомы, рибосомы;
• аппарат Гольджи, и прочие элементы.

При этом клеточное строение одноклеточных водорослей соответствует таковому у прокариотических существ. То есть также отсутствуют ядро, хлоропласты, митохондрии и некоторые другие структуры.

Клеточное строение многоклеточных водорослей полностью соответствует таковому у высших наземных растений, за исключением некоторых видовых особенностей.

Отдел Зеленые водоросли: строение

В данный отдел входят следующие виды:

• одноклеточные;
• многоклеточные;
• колониальные.

Всего насчитывается более тринадцати тысяч видов. Главные классы:

• Вольвоксовые.
• Коньюгаты.
• Улотриксовые.
• Сифоновые.
• Протококковые.

Особенности строения одноклеточных заключаются в том, что снаружи клетка зачастую покрывается дополнительной оболочкой, выполняющей функцию своеобразного скелета, - пелликулой. Это позволяет ей быть защищенной от внешних воздействий, держать определенную форму, а также со временем формировать на поверхности красивые и удивительные узоры из ионов металлов и солей.

Как правило, в строение зеленых водорослей одноклеточного типа обязательно входит какой-либо органоид передвижения, чаще всего жгутик на заднем конце тела. Запасное питательное вещество - крахмал, масло или мука. Основные представители: хлорелла, хламидомонада, вольвокс, хлорококкум, протококкус.

Очень интересны такие представители сифоновых, как каулерпа, кодиум, ацетобулярия. Их таллом - это не нитчатый и не пластинчатый тип, а одна гигантская клетка, выполняющая все основные функции жизнедеятельности.

Многоклеточные могут иметь пластинчатое строение или нитчатое. Если речь идет о пластинчатых формах, то часто они бывают многослойными, а не только однослойными. Зачастую строение водорослей такого вида очень напоминает побеги высших наземных растений. Чем больше ветвится таллом, тем сильнее сходство.

Основные представители - следующие классы:

• Улотриксовые - улотрикс, ульва, монострома.
• Сцеплянки, или коньюгаты - зигонема, спирогира, мужоция.

Колониальные формы - особые. Строение зеленых водорослей такого типа заключается в тесном взаимодействии между собой большого скопления одноклеточных представителей, объединенных, как правило, слизью во внешней среде. Основными представителями можно считать вольвоксов, протококковых.

Особенности жизнедеятельности

Основные места обитания - это пресные водоемы и моря, океаны. Часто вызывают так называемое цветение воды, заволакивая собой всю ее поверхность. Хлорелла находит широкое применение в скотоводстве, так как очищает и обогащает кислородом воду, а идет на корм скоту.

Одноклеточные зеленые водоросли могут использоваться в космических аппаратах для выработки кислорода в результате фотосинтеза без изменения своей структуры и гибели. По временному отрезку именно данный отдел - самый древний в истории подводных растений.

Отдел Красные водоросли

Другое название отдела - Багрянки. Оно появилось из-за особенного цвета представителей этой группы растений. Все дело в пигментах. Строение красной водоросли в целом удовлетворяет всем основным особенностям строения низших растений. Они также могут быть одноклеточными и многоклеточными, имеют таллом различного типа. Встречаются как крупные, так и крайне малые представители.

Однако их окраска обусловлена некоторыми особенностями - наряду с хлорофиллом эти водоросли имеют ряд других пигментов:

• каротиноиды;
• фикобилины.

Они маскируют собой главный зеленый пигмент, поэтому цвет растений может варьироваться от желтого до ярко-красного и багряного. Происходит это благодаря поглощению практически всех длин волн видимого света. Основные представители: анфельция, филлофора, грацилярия, порфира и другие.

Значение и образ жизни

Способны обитать в пресных водах, однако большинство - все же морские представители. Строение красной водоросли, а конкретно способность вырабатывать особое вещество агар-агар, позволяет широко использовать ее в быту. Особенно это касается пищевой кондитерской промышленности. Также значительная часть особей используется в медицине и напрямую употребляется людьми в пищу.

Отдел Бурые водоросли: строение

Часто в рамках школьной программы изучения низших растений, разных их отделов учитель просит учеников: "Перечислите особенности строения Ответ будет таким: таллом имеет самое сложное строение из всех известных особей низших растений, внутри слоевища, которое имеет зачастую внушительный размер, располагаются проводящие сосуды; сам таллом имеет многослойное строение, из-за чего напоминает тканевый тип устройства высших наземных растений.

Клетки представителей данных водорослей вырабатывают специальную слизь, поэтому снаружи всегда покрыты своеобразным слоем. Запасными питательными веществами являются:

• углевод ламинарит;
• масла (жиры разного типа);
• спирт маннит.

Вот что нужно говорить, если вас просят: "Перечислите особенности строения бурых водорослей". Их на самом деле много, и они уникальны на фоне других представителей подводных растений.

Использование в хозяйстве и распространение

Бурые водоросли - основной источник органических соединений не только для морских травоядных обитателей, но и для людей, живущих в прибрежной зоне. Употребление их в пищу широко распространено у разных народов мира. Из них изготавливают лекарственные средства, получают муку и минеральные вещества, альгиновые кислоты.