ОТДЕЛ ВОДОРОСЛИ

  Настоящие водоросли (Algae) - обширная группа растительных организмов, включает несколько отделов и около 30 тыс. видов. Размеры водорослей зависят от уровня их организации. Тело их может быть представлено одной клеткой или колонией клеток, или багатоклітинним слоем. Настоящих тканей нет. Вегетативные органы также отсутствуют. Размеры одноклеточных водорослей составляют от 0,25 до 30 мкм. Представители многоклеточных видов достигают 10-12 и даже 50 м. (бури водоросли).

  Водоросли распространены в морских и пресных водах, во влажной среде, на суши. В зависимости от экологических особенностей водоросли делят на планктонные, бентосные (донные), наземные, почвенные, водоросли горячих источников, водоросли снега и льда.

  Планктонные и бентосные водоросли являются основными производителями органического вещества в водоемах. От их численности зависит численность различных растительноядных беспозвоночных и позвоночных животных (моллюсков, ракообразных, рыб т.п.).

Биомасса водорослей в Мировом океане оценивается в 1,7 млрд.

тон, биомасса животных - в 32,5 млрд. тон. Таким образом, биомасса животных почти в 20 раз превышает растительное. Возникает вопрос: как же обеспечивается пищей животное население морских вод? Ответ заключается в чрезвычайно высокой продуктивности фитопланктона, что составляет 550 млрд. тонн в год. Менее производительные бентосные растения, дающие 0,2 млрд. тон на год. Непрерывное размножение водорослей создает кормовую базу для многочисленных морских животных, продукция которых составляет 56,2 млрд. тон в год, т.е. в 10 раз меньше (эти цифры соответствуют правилу экологической пирамиды, что отражает потери энергии с целью питания).

  Наземные водоросли поселяются на твердых субстратах, где есть постоянное или периодическое увлажнение: на коре деревьев, на мхах, валунах и скалах, на заборах, крышах и т.д. В течение своей жизни они окружены воздухом, источником воды для них является дождь и роса. Наземные местообитания заселяются одноклеточными, колониальными и нитчатыми водорослями. Они образуют порошкообразные слизистые налеты, войлокообразные пласты, мягкие или твердые корки. При пересыхании или промерзании наземные водоросли находятся в состоянии анабиоза, при благоприятных условиях их роста возобновляется.

  К условиям жизни в почве приспособились около 2000 видов различных водорослей. Основная их масса оказывается в поверхностном слое глубиной до 1 см. На глубине 10 см. и более они встречаются в незначительном количестве. В грунтовых водорослей широко распространенное приспособление, что позволяет переносить засуху. Оно заключается в образовании слизистых чехлов, которые состоят из полисахаридов и способны быстро поглощать и удерживать большое количество воды.

  Водоросли играют большую роль в накоплении органического вещества в почвах. Биомасса водорослей на различных почвах составляет от 0,6 до 1,5 тонны на 1 га. и неоднократно обновляется за вегетационный период. Органические вещества, выделяемые водорослями, живые тела и продукты распада клеток водорослей служат пищей многим почвенным организмам: бактериям, грибам, простейшим, червям и т.д.

  Водоросли влияют также на структуру почвы. Так, нитчатые водоросли оплетают частицы почвы, склеивают слизью и тем самым закрепляют их.

  Водоросли, обитающие в горячих источниках и на снегу, свидетельствуют о высокую приспособляемость этих организмов к жизни в самых разных, в том числе экстремальных, условиях.

  В формировании осадочных пород большую роль сыграли и играют одноклеточные водоросли диатомеи, которые строят свой панцирь из кремнезема. Считают, что в Мировом океане эти водоросли вытягивают на год от 70 до 150^.10⁹ тон кремнезема. Отмирая, водоросли опускаются на дно, где образуют осадок, который состоит из их панцирей.

  Питания водорослей автотрофне. Некоторые одноклеточные водоросли, например грунтовые, обитающих в глубоких горизонтах, могут переходить на гетеротрофне питания. Запасные питательные вещества откладываются в виде крахмала, реже - масла.

  Водоросли размножаются бесполым и половым путем. Бесполое размножение осуществляется в двух формах. К вегетативному относится разделение слоевища на части без каких-либо преобразований в клетках: деление пополам клеток в одноклеточных, распад колоний, фрагментация у многоклеточных. Более специализированная форма бесполого размножения - спорообразование, при котором в специальных органах или внутри вегетативных клеток возникают неподвижные споры или подвижные, снабжены жгутами зооспоры. Те и другие образуются в больших количествах и, прорастая, дают новую водоросль.

  Половое размножение заключается в формировании специализированных половых клеток - мужских и женских гамет и их последующем слиянии с образованием зиготы. При половом размножении у разных видов водорослей гаметы бывают трех основных типов: половые клетки одинакового размера и формы (ізогамія); не одинаковы по размерами и подвижностью мужские и женские половые клетки (гетерогамія); большая и неподвижная женская половая клетка и небольших размеров сперматозоид с жгутами (оогамія). Мужские и женские гаметы могут развиваться на одном организме или на разных. После оплодотворения диплоїдна зигота прорастает и образует новое слоевище. В гаплоїдних видов первое деление зиготы редукционный. Все дальнейшие клетки, возникающие в процессе роста, гаплоидные. Примером чередования поколений у водорослей может быть бурая водоросль ламинария.

  Хозяйственное значение водорослей неуклонно растет.

  Водоросли издавна употребляются в пищу, особенно широко в Японии и на Тихоокеанском побережье России. Наибольшей популярностью пользуется морская капуста - бурая водоросль ламинария и близкие к ней виды. В пищу идут также некоторые красные и зеленые водоросли. Из водорослей получают клей, применяется в текстильной промышленности и в строительстве как добавка к цемента. Из золы бурых водорослей получают йод.

  Со всех отделов водорослей рассмотрим два: бури, имеющих большое хозяйственное значение, и зеленые, включающих в себя наиболее сложно организованные растения в группе водорослей и играют важную эволюционную роль.

  Отдел красные водоросли, или багрянки. Красные водоросли выделили из настоящих водорослей в самостоятельное підцарство растительного мира. Эта группа включает около 4 000 видов, из числа которых подавляющее большинство - обитатели дна морей и лишь немногие форм встречаются в пресных водах.

  Своеобразие красных водорослей заключается прежде всего в наборе пигментов. Кроме обычных хлорофиллов и каротиноидов в пластидах багрянок содержатся так называемые фікобіліни, которые встречаются еще только в сине-зеленых водорослей. Различные соотношения этих пигментов определяют разнообразие окраска - от ярко-красного до голубовато-зеленого и желтого. В результате фотосинтеза в цитоплазме клеток откладывается особый крахмал, который по составу близок к гликогену. Другая важная особенность - сложный половой процесс, отличный от полового размножения других водорослей. Гаметы и споры красных водорослей лишены жгутиков и неподвижны. Оплодотворение осуществляется при пассивном переносе мужских половых клеток к женскому полового органа.

  Большинство багрянок имеют размеры от нескольких сантиметров до 1 м., хотя встречаются и одноклеточные организмы.

  Внешнее строение красных водорослей очень разнообразна. Среди них есть формы нитевидные и пластинчатые, цилиндрические и кірко-видны, в виде шнуров или разветвленных кустиков. Они всегда прикреплены к камней, ракушек и т.д по помощью нитевидных выростов - ризоїдів. Красные водоросли обитают на разных, в том числе больших глубинах (до 200 м.). У некоторых видов (так называемые каменные водоросли) в клетках откладывается большое количество карбоната кальция и магния. Такие багрянки вместе с кораллами участвуют в образовании рифов.

  Красные водоросли играют значительную роль в жизни моря. Вместе с бурыми они являются самыми распространенными растительными организмами в морских биоценозах. Они есть источником органического вещества в море и пищей морским животным. Человек использует некоторые виды в пищу. В промышленных масштабах из них добывают агар, который широко применяется в пищевой и медицинской целью.

  Отдел бурые водоросли. Бурые водоросли - исключительно многоклеточные растения. В настоящее время их насчитывается около 1500 видов. Общей внешней признаком служит желто-бурая окраска их слоевища, обусловлено большим количеством желтых и бурых пигментов. Размеры их очень разнообразны: от десятых долей миллиметра и нескольких миллиметров до десятков метров. Так же разнообразна и форма слоевища. Встречаются нитевидные, кірковидні, шаровидные, пластинчатые, кустообразные растения. Слоевища большинства видов содержащих газовые пузырьки, содержащие водоросли в вертикальном положении. В многих видов бурых водорослей слоевище состоит из нескольких групп клеток, которые плотно соединенные между собой по всей длине и напоминают паренхиму высших растений. В многорядных сланях можно различить кору с интенсивно окрашенных клеток, что содержат большое количество хлоропластов, и сердцевину, состоящую из бесцветных клеток. Сердцевина служит для транспортировки продуктов фотосинтеза и выполняет механическую функцию. Таким образом, в бурых водорослей намечается разделение клеток слоевища на ткани.

  Клетки бурых водорослей имеют одно ядро, покрытые слизью стенки, что состоят из внутреннего целлюлозного слоя и наружного пектинового слоя. Запасные питательные вещества - полисахарид ламинарии и шестиатомным спирт маннит. Бурые водоросли всегда прикреплены к грунту или других растений. Прикрепления осуществляется с помощью выростов - ризоїдів. Распространены они во всех водах - от тропических до приполярных. Наиболее часто их заросли встречаются на глубинах до 6-15 м., но известны случаи роста бурых водорослей на глубине 100 и даже 200 м.

 

Рис. 14. Бурые водоросли.

 

  У бурых водорослей встречаются все формы размножения. Вегетативное размножение происходит при случайном отделении частей слоевища, только в некоторых видов для этого существуют специальные пупки. Спорове размножения осуществляется путем образования гаплоїдних спор, которые развиваются в гаплоидные растения полового поколения - гаметофіти. Половой процесс представлен тремя формами: ізогамною, гетерогамною и оогамною. Зигота прорастает в диплоїдну растение - спорофит. Спорофит образует подвижные зооспоры. В ламінарій гаметофіт существует недолго, тогда как спорофит - многолетний.

  Бурые водоросли используются человеком более широко в сравнении с другими представителями этой группы. Они - единственный источник такого ценного продукта, как альгинаты, которые широко используются при приготовлении консервов, фруктовых соков, красящих и клеящих веществ. Применение альгінатів повышает качество печати книг, делает натуральные ткани и невицвітаючими непромокаемыми, повышает устойчивость лакокрасочных покрытий и строительных материалов. С их помощью получают высококачественные смазочные материалы для машин, мази и пасты для фармацевтической и парфюмерной промышленности.

  Широко используется также шестиатомным спирт маннит, который извлекают из бурых водорослей. В медицине он применяется как кровезаменитель при хирургических операциях, в промышленности - для производства синтетических смол, красок, взрывчатых веществ. В сельском хозяйстве бурые водоросли употребляются как кормовая добавка. Не потеряли своего значения бурые водоросли и как сырье для получение йода.

  Отдел зеленые водоросли. Зеленые водоросли - самый многочисленный из всех отделов водорослей. Он насчитывает от 13 до 20 тыс. видов и включает одноклеточные, колониальные и многоклеточные организмы. Все они отличаются чистым зеленым цветом своих сланей, что похож на окраску высших растений и обусловлен преобладанием хлорофиллов над другими пигментами.

  Вследствие разнообразия строения зеленые водоросли делят на пять классов, в том числе вольвоксові (основная форма вегетативного тела - подвижные жгутиковые клетки и колонии таких клеток), протококові (основная форма вегетативного тела - неподвижные клетки с плотной оболочкой и колонии таких клеток), улотриксові (многоклеточные нитчатые и пластинчатые формы). К зеленых водорослей присоединяются наиболее сложные по строению харові водоросли, происходят от зеленых и сейчас выделяются в самостоятельный отдел.

  К классу вольвоксових относятся самые примитивные представители отдела, которые имеют жгутики и сохраняют подвижность в течение всей жизни. Большинство вольвоксових - одноклеточные организмы, однако некоторые виды являются колонией. Клетки одноклеточных и колониальных форм содержат одно ядро. Размножение - бесполым и половым путем. При половом размножении в результате слияния гамет образуется диплоїдна зигота. Зигота делится путем митоза. Дальнейшие разделения приводят к образованию шаровидного тела вольвоксу, состоящий из гаплоїдних клеток.

Вследствие широкого распространения и способности к быстрому размножению вольвоксові играют существенную роль в круговороте веществ в природе. Они принимают активное участие в очистке загрязненных и стоячих вод, в формировании озерного ила - сапропеля, являются источником пищи для многих видов мелких беспозвоночных животных.

  Происходят от примитивных вольвоксові амебоїдних форм. Большое значение имеют два направления эволюции вольвоксових. Первый - усложнение строения слоевища путем дифференциации клеток на вегетативные и репродуктивные. Это один из возможных путей возникновения многоклеточных организмов.

 

Рис. 15. Вольвокс.

  Второй - потеря подвижности в вегетативной фазе жизненного цикла. Эта линия эволюции привела к формированию протококових водорослей, а от них - через нитчатые и пластинчатые многоклеточные водоросли - до наземных зеленых растений.

  Класс протококові представлен как одноклеточными (хлорелла), так и багатоклітинними видами. У всех представителей класса в вегетативной фазе жизненного цикла отсутствуют жгутики. В процессе эволюции этот класс считается переходным при формировании типично растительной структуры тела, характеризуется развитием слоевища из неподвижных клеток, одетых плотной оболочкой и в дальнейшем способных к функциональной и морфологической дифференциации. Протококові широко распространенные, отдают предпочтение загрязненным водоемам и интенсивно очищают сточные воды. Некоторые виды прикрепляются преимущественно к ракообразных, покрывая их сплошным налетом. В результате нетребовательности к условиям проживания хлорелу выращивают промышленным путем как дополнительный источник белков на корм скоту.

  Класс улотриксових объединяет большое количество разнообразных зеленых водорослей, общим признаком которых является нитчаста или пластинчата строение слойовища. Как и другие зеленые водоросли размножаются половым и бесполым путем: отдельные клетки или участки нитей легко отрываются и переходят к самостоятельного роста. Самые известные представители класса: род улотрикс, который обитает в пресных водах, и род ульва, что живет в морских водах и известный под названием «морской салат». Во львове, в отличие от улотрикса, имеют паренхімну строение.

  Эволюция зеленых водорослей в водной среде не привела к образование сложных по строению и крупных сланей с дифференциацией их на ткани. Это произошло при освоении зелеными водорослями суши и развития высших наземных растений.