Интересные факты о водорослях. То, чего вы не знали о водных растениях

Подводный мир всегда манил человека своей яркостью, небывалой красотой, разнообразием и неизведанными тайнами. Удивительные животные, потрясающие растения самых разных размеров - все эти необычные организмы не оставляют равнодушным никого. Помимо видимых глазу крупных представителей флоры, существуют еще и мельчайшие, обозримые только под микроскопом, но от этого не теряющие своей важности и значимости в общей биомассе океана. Это одноклеточные водоросли. Если взять общую продукцию вырабатываемую подводными растениями, то большую часть производят именно они, эти крошечные и удивительные существа.

Водоросли: общая характеристика

В целом водоросли - это подцарство Низшие растения. Относятся они к данной группе по той причине, что их тело не дифференцировано на органы, а представлено сплошным (иногда рассеченным) талломом или слоевищем. Вместо корневой системы они имеют приспособления для прикрепления к субстрату в виде ризоидов.

Данная группа организмов очень многочисленна, разнообразна по форме и строению, образу жизни и местам обитания. Выделяют следующие отделы этого семейства:

красные;
бурые;
зеленые;
золотистые;
диатомовые;
криптофитовые;
желто-зеленые;
эвгленовые;
динофитовые.

Каждый из этих отделов может включать в свой состав одноклеточные водоросли и представителей с многоклеточным слоевищем. Также встречаются следующие формы организмов:

колониальные;
нитчатые;
свободноплавающие;
прикрепленные и другие.

Изучим более подробно строение, жизнедеятельность и размножение представителей именно одноклеточных организмов, принадлежащих к разным классам водорослей. Оценим их роль в природе и жизни человека.

Особенности строения одноклеточных водорослей

В чем же заключаются специфические особенности, позволяющие этим крошечным организмам существовать? Во-первых, хоть они и имеют всего одну клетку, но она выполняет все жизненно важные функции целого организма:

рост;
развитие;
питание;
дыхание;
размножение;
движение;
выделение.

Также этим одноклеточным организмам присуща функция раздражимости.

В своем внутреннем строении одноклеточные водоросли особенности, способной удивить заинтересованного исследователя, не имеют. Все те же структуры и органеллы, что и в клетках более высокоразвитых организмов. Клеточная оболочка обладает способностью впитывать в себя окружающую влагу, таким образом, организм может погружаться под воду. Это позволяет водорослям более широко расселяться не только в морях, океанах и других водоемах, но и на суше.

Ядро с генетическим материалом имеют все представители, кроме сине-зеленых водорослей, которые являются прокариотическими организмами. Также в состав клетки входят стандартные обязательные органеллы:

митохондрии;
цитоплазма;
эндоплазматический ретикулум;
аппарат Гольджи;
лизосомы;
рибосомы;
клеточный центр.

Особенностью можно назвать наличие пластид, содержащих тот или иной пигмент (хлорофилл, ксантофилл, фикоэритрин и прочие). Также интересен тот факт, что одноклеточные водоросли могут свободно передвигаться в толще воды при помощи одного или нескольких жгутиков. Однако не все виды. Есть и прикрепленные к субстрату формы.

Распространение и места обитания

Благодаря мелким размерам и некоторым особенностям строения, одноклеточные водоросли сумели распространиться по всему земному шару. Они населяют:

пресные водоемы;
моря и океаны;
болота;
поверхности скал, деревьев, камней;
полярные равнины, покрытые снегом и льдом;
аквариумы.

Где их только не встретишь! Так, ностоковые одноклеточные водоросли, примеры сине-зеленых или цианобактерий - обитатели вечной мерзлоты Антарктиды. Имея в составе разные пигменты, эти организмы удивительным образом украшают собой белоснежный пейзаж. Они окрашивают снега в розовые, сиреневые, зеленые, фиолетовые и голубые тона, что, конечно, смотрится очень красиво.

Зеленые одноклеточные водоросли, примеры которых можно привести такие: хлорелла, трентеполия, хлорококк, плеврококк - обитают на поверхности деревьев, покрывая их кору зеленым налетом. Они заставляют приобретать этот же цвет поверхности камней, верхний слой воды, участки земли, отвесные скалы и прочие места. Они относятся к группе наземных или воздушных водорослей.

Вообще, представители одноклеточных водорослей окружают нас повсюду, просто заметить их возможно лишь при помощи микроскопа. В воде, воздухе, на поверхностях изделий, земле, растениях и животных живут красные, зеленые и а также цианобактерии.

Размножение и образ жизни

Об образе жизни той или иной водоросли следует говорить в каждом конкретном случае. Кто-то предпочитает свободно плавать в толще воды, образуя фитобентос. Другие виды помещаются внутри организмов животных, вступая с ними в симбиотические взаимоотношения. Третьи просто прикрепляются к субстрату и формируют колонии и нити.

А вот размножение одноклеточных водорослей - процесс, сходный у всех представителей. Это обычное вегетативное деление надвое, митоз. Половой процесс встречается крайне редко и только при наступлении неблагоприятных условий существования.

Бесполое размножение сводится к следующим стадиям.

Подготовительная. Клетка растет и развивается, накапливает питательные вещества.
Редуцируются органоиды движения (жгутики).
Затем начинается процесс репликации ДНК и одновременное формирование поперечной перетяжки.
Центромеры растягивают генетический материал по разным полюсам.
Перетяжка смыкается, и клетка делится пополам.
Цитокинез происходит одновременно со всеми этими процессами.

Результат - новые дочерние клетки, идентичные материнской. Они достраивают недостающие участки тела и начинают самостоятельную жизнь, рост и развитие. Таким образом, жизненный цикл одноклеточной особи начинается с деления и заканчивается им же.

Особенности строения зеленых одноклеточных водорослей

Главная особенность - это насыщенный зеленый цвет, который имеет клетка. Объясняется он тем, что в составе пластид преобладает пигмент хлорофилл. Именно поэтому данные организмы способны осуществлять продуцируя для себя органическое вещество самостоятельно. Это во многом роднит их с высшими наземными представителями флоры.

Также особенности строения зеленых одноклеточных водорослей заключаются в следующих общих закономерностях.

Запасное питательное вещество - крахмал.
Такой органоид, как хлоропласт, окружен двойной мембраной, что встречается у высших растений.
Для передвижения используют жгутики, покрытые волосками или чешуйками. Их может быть от одного до 6-8.

Очевидно, что строение зеленых одноклеточных водорослей делает их особенными и приближает к высокоорганизованным представителям наземных видов.

Кто же относится к этому отделу? Самые известные представители:

хламидомонада;
вольвокс;
хлорелла;
плеврококк;
эвглена зеленая;
акросифония и другие.

Рассмотрим подробнее несколько таких организмов.

Хламидомонада

Данный представитель относится к такому отделу, как зеленые одноклеточные водоросли. Хламидомонада - это преимущественно пресноводный организм, имеющий некоторые особенности строения. Для нее характерен положительный фототаксис (движение в сторону источника света), благодаря наличию на переднем конце клетки светочувствительного глазка.

Биологическая роль хламидомонады заключается в том, что она является продуцентом кислорода в процессе фотосинтеза, ценным источником корма для скота. Также именно эта водоросль вызывает «цветение» водоемов. Клетки ее легко культивируются в искусственных условиях, поэтому генетики выбрали хламидомонаду как объект лабораторных исследований и опытов.

Хлорелла

Одноклеточная водоросль хлорелла также относится к отделу зеленых. Ее основное отличие от всех других в том, что живет она только в а ее клетка лишена жгутиков. Способность к фотосинтезу позволяет использовать хлореллу как источник кислорода в космосе (на кораблях, ракетах).

Внутри клетки содержится уникальный комплекс и витаминов, благодаря которым эта водоросль высоко ценится как кормовая база для скота. Даже для человека употребление ее в пищу было бы весьма выгодным, ведь 50 % белка в ее составе превосходят по энергетической ценности многие зерновые культуры. Однако в качестве пищи для людей она все же не прижилась.

Зато успешно используется хлорелла для биологической очистки воды. Наблюдать этот организм можно в стеклянной посуде с застоявшейся водой. На стенках образуется скользкий налет зеленого цвета. Это и есть хлорелла.

Эвглена зеленая

Одноклеточной водорослью является которая относится к отделу эвгленовых. Необычная, удлиненная с заостренным концом форма тела делает ее отличной от других. Имеет она также светочувствительный глазок и жгутик для активного передвижения. Интересен тот факт, что эвглена - миксотроф. Она может питаться гетерогенно, однако в большинстве случаев осуществляет процесс фотосинтеза.

Долгое время шли споры о принадлежности этого организма к какому-либо царству. По одним признакам это животное, по другим - растение. Обитает она в загрязненных органическими остатками водоемах.

Плеврококк

Это округлые зеленые организмы, обитающие на скалах, земле, камнях, деревьях. Образуют сизо-зеленый налет на поверхностях. Относятся к семейству Хетофоровые водоросли отдела зеленые.

Именно по плеврококку можно ориентироваться в лесу, так как он поселяется только с северной стороны деревьев.

Диатомовые водоросли

Одноклеточной водорослью является диатомея и все сопутствующие ей виды. Все вместе они формируют диатомовые водоросли, которые отличаются одной интересной особенностью. Сверху их клетка покрыта красивым узорчатым панцирем, на который нанесен природный рисунок из солей кремния и его оксида. Иногда эти узоры настолько невероятны, что кажется, будто это какое-то архитектурное сооружение или замысловатый рисунок художника.

С течением времени отмершие представители диатомовых образуют ценные залежи пород, которые используются человеком. В составе клетки преобладают ксантофиллы, поэтому окраска этих водорослей золотистая. Являются ценным кормом для морских животных, так как образуют значительную часть планктона.

Красные водоросли

Это такие виды, окраска которых варьирует от светло-красной до оранжевой и темно-бордовой. В составе клетки преобладают иные пигменты, подавляющие хлорофилл. Нас интересуют именно одноклеточные формы.

К этой группе относится класс бангиевых водорослей, который включает в себя примерно 100 видов. Из них значительную часть составляют одноклеточные. Основным отличием является преобладание каротинов и ксантофиллов, фикобилинов над хлорофиллом. Это объясняет окраску представителей отдела. Можно выделить несколько самых распространенных организмов среди одноклеточных красных водорослей:

порфиридиум.
хроотеце.
геотрихум.
астероцитис.

Основные места обитания - океанские и морские воды умеренных широт. В тропиках встречаются значительно реже.

Порфиридиум

Наблюдать, где обитают одноклеточные водоросли данного вида, может каждый. Они формируют кроваво-красные пленки на земле, стенах, других влажных поверхностях. Одиночно существуют редко, в основном собираются в колонии, окруженные слизью.

Используются человеком для изучения таких процессов, как фотосинтез у одноклеточных и образование молекул полисахаридов внутри организмов.

Хроотеце

Данная водоросль также является одноклеточной и относится к отделу красных, классу бангиевых. Ее основная отличительная особенность - это формирование слизистой «ножки» для прикрепления к субстрату. Интересно, что эта «ножка» может превышать размеры самого тела почти в 50 раз. Слизь вырабатывается самой клеткой в процессе жизнедеятельности.

Поселяется этот организм на почвах, также образуя заметный красный налет, скользкий на ощупь.

Сине-зеленые водоросли были первыми организмами, начавшими выделять кислород в атмосферу, которая до того была в основном бескислородной. Понятно, что эти прокариотические водоросли были также первыми организмами, сумевшими выработать систему защиты от такого агрессивного элемента, каким является кислород, и стать толерантными к нему. Если первобытный океан содержал много ионов двухвалентного железа то эти ионы могли быстро соединяться с высвобожденным кислородом, предоставляя, таким образом, водорослям длительное время для того, чтобы они привыкли к этому яду.

Можно думать, что ранние «протоводоросли» еще не были способны к дыханию, а могли только переносить присутствие кислорода. По-видимому, такие организмы вымерли. В настоящее время не известны такие сине-зеленые водоросли другие растения), которые не были бы способны получать энергию путем дыхания, хотя, насколько известно, цикл лимонной кислоты у сине-зеленых водорослей неполон . Более того, редко наблюдался настоящий рост растений без кислорода. Даже зеленые водоросли , адаптированные к водороду и не высвобождающие кислород не могут расти без кислорода. Но быть может, кислород нужен не для дыхания, а для биосинтеза. Некоторое растения предпочитают пониженные давления кислорода . Но, как бы там ни было, прокариотические и эукариотические растения могут утрачивать фотосинтез и хлорофилл и жить только на дыхании (12, Е, 14, Е); .

Рассматривая дыхание, надо прежде всего сосредоточить внимание на сине-зеленых водорослях. К сожалению, о них не так много известно . Интересен результат, полученный, правда, пока только на немногих организмах: оказывается, что метаболический водород, поступающий в дыхательную цепь, образуется не в полном цикле лимонной кислоты а в пентозофосфатном пути и, кроме

того, водород поступает в дыхательную цепь в виде НАДФ-Н.

Напомним, что по крайней мере у многих из современных фотосинтезирующих бактерий в различных условиях цикл лимонной кислоты осуществляется в его полном виде Можно предположить, что общие предки этих бактерий и сине-зеленых водорослей, которые должны были быть анаэробными, были не способны проводить полный цикл и бактерии начали использовать его только после того, как стали аэробами. Не ясно, однако, почему сине-зеленые водоросли не приобрели полного цикла лимонной кислоты, или, если они его приобрели, то почему позже вновь утратили.

Поскольку реакции, протекающие с участием кислорода у бактерий, изучены гораздо лучше, чем реакции у сине-зеленых водорослей, и поскольку эти реакции у эукариотов произошли от бактериальных реакций, то, если верна симбиотическая гипотеза мы будем чаще ссылаться на дыхание бактерий, чем на дыхание сине-зеленых водорослей.

Какое строение имеет растительная клетка?
Что такое пластиды?
Какие пластиды вы знаете?
Что такое пигменты?
Что называют растительной тканью?

Водоросли - самые древние растения на Земле. Они в основном живут в воде, но встречаются виды, обитающие на сырых участках почвы, коре деревьев и в других местах с повышенной влажностью.

Среди водорослей есть одноклеточные и многоклеточные растения. Водоросли относятся к низшим растениям, они не имеют ни корней, ни стеблей, ни листьев. Водоросли размножаются бесполым путём (простым делением клеток или спорами) и половым путём.

Несмотря на сравнительно простое строение, различные группы водорослей имеют свои особенности и происходят от различных предков.

Зелёные водоросли обитают в солёной и пресной воде, на суше, на поверхности деревьев, камней или зданий, в сырых, затенённых местах. Виды, живущие вне воды, в период засухи находятся в состоянии покоя. Простейшие зелёные водоросли - одноклеточные (рис. 58).

Рис. 58. Одноклеточные водоросли

Вы, очевидно, наблюдали летом «цветение» воды в лужах и прудах, а при сильном освещении и в аквариумах. «Цветущая» вода имеет изумрудный оттенок. Если зачерпнуть немного этой воды, то она окажется прозрачной, но содержащей маленькие взвешенные «частички». В капле такой воды под микроскопом хорошо видно множество различных одноклеточных зелёных водорослей, которые и придают ей изумрудный оттенок.

Во время «цветения» мелких луж или водоёмов в воде чаще всего встречается одноклеточная водоросль хламидомонада (в переводе с греческого - «простейший организм, покрытый одеждой» - оболочкой). Хламидомонада - одноклеточная зелёная водоросль грушевидной формы. Она движется в воде при помощи двух жгутиков, находящихся на переднем, более узком конце клетки (рис. 59).

Рис. 59. Хламидомонада и хлорелла

Снаружи хламидомонада покрыта прозрачной оболочкой, под которой расположены цитоплазма с ядром, красный «глазок» (светочувствительное тельце красного цвета), крупная вакуоль, заполненная клеточным соком, и две маленькие пульсирующие вакуоли. Хлорофилл и другие пигменты у хламидомонады находятся в крупной чашеобразной пластиде, которая у водорослей называется хроматофор (в переводе с греческого - «несущий свет»). Хлорофилл, содержащийся в хроматофоре, придаёт зелёную окраску всей клетке.

Ещё одна одноклеточная зелёная водоросль - хлорелла - широко распространена в пресных водоёмах и на влажных почвах (см. рис. 59). Её мелкие шаровидные клетки видны только с помощью микроскопа. Снаружи клетка хлореллы покрыта оболочкой, под которой находится цитоплазма с ядром, а в цитоплазме - зелёный хроматофор.

Строение зелёных одноклеточных водорослей

Поместите на предметное стекло микроскопа каплю «цветущей» воды, накройте покровным стеклом.
Рассмотрите при малом увеличении одноклеточные водоросли. Найдите хламидомонаду (тело грушевидной формы с заострённым передним концом) или хлореллу (тело шаровидной формы).
Оттяните часть воды из-под покровного стекла полоской фильтровальной бумаги и рассмотрите клетку водоросли при большом увеличении.
Найдите в клетке водоросли оболочку, цитоплазму, ядро, хромато-фор. Обратите внимание на форму и окраску хроматофора.
Зарисуйте клетку и подпишите названия её частей. Правильность выполнения рисунка проверьте по рисункам учебника.

Вы, наверное, обращали внимание на зелёные налеты в нижней части деревьев, на заборах и т. п. Их образуют приспособившиеся к наземной жизни различные одноклеточные зелёные водоросли (рис. 60). Под микроскопом видны одиночные клетки или группы клеток зелёных водорослей. Единственный источник влаги для этих водорослей - атмосферные осадки (дожди и роса). При недостатке воды или при низких температурах плеврококк и другие наземные водоросли могут проводить часть жизни в состоянии покоя.

Рис. 60. Зелёные водоросли на стволе дерева

У многоклеточных представителей зелёных водорослей тело (слоевище) имеет форму нитей или плоских листовидных образований. В проточных водоёмах часто можно заметить ярко-зелёные скопления шелковистых нитей, прикреплённых к подводным камням и корягам. Это многоклеточная нитчатая зелёная водоросль улотрикс (рис. 61). Его нити состоят из ряда коротких клеток. В цитоплазме каждой из них расположены ядро и хроматофор в виде незамкнутого кольца. Клетки делятся, и нить растёт.

Рис. 61. Многоклеточные зелёные водоросли

В стоячих и медленно текущих водах часто плавают или оседают на дно скользкие ярко-зелёные комки. Они похожи на вату и образованы скоплениями нитчатой водоросли спирогиры (см. рис. 61). Вытянутые цилиндрические клетки спирогиры покрыты слизью. Внутри клеток - хроматофоры в виде спирально закрученных лент.

Многоклеточные зелёные водоросли живут также в водах морей и океанов. Примером таких водорослей может служить ульва, или морской салат, длиной около 30 см и толщиной всего две клетки (см. рис. 61).

Наиболее сложное строение в этой группе растений имеют харовые водоросли, обитающие в пресноводных водоёмах. Эти многочисленные зелёные водоросли по внешнему виду напоминают хвощи. Харовую водоросль нителлу, или блестянку гибкую, часто выращивают в аквариумах (см. рис. 61).

У харовых имеются образования, которые по форме и по выполняемым функциям напоминают корни, стебли, листья, но по строению они не имеют ничего общего с этими органами высших растений. Например, к грунту они прикрепляются с помощью бесцветных ветвистых нитевидных клеток, которые называют ризоидами (от греческих слов «риза» - корень и «эйдос» - вид).

Бурые водоросли в основном морские растения. Общий внешний признак этих водорослей - желтовато-бурая окраска слоевищ.

Бурые водоросли - многоклеточные растения. Их длина колеблется от микроскопической до гигантской (несколько десятков метров). Слоевища этих водорослей могут быть нитевидными, шаровидными, пластинчатыми, кустообразными. Иногда они содержат воздушные пузыри, удерживающие растение в воде в вертикальном положении. К грунту бурые водоросли прикрепляются ризоидами или дисковидно разросшимся основанием слоевища.

У некоторых бурых водорослей появляются группы клеток, которые можно назвать тканями.

В наших дальневосточных морях и морях Северного Ледовитого океана растёт крупная бурая водоросль ламинария, или морская капуста (рис. 62). В прибрежной полосе Чёрного моря часто встречается бурая водоросль цистозейра (см. рис. 62).

Рис. 62. Бурые водоросли

Красные водоросли, или багрянки, - в основном многоклеточные морские растения (рис. 63). Лишь некоторые виды багрянок встречаются в пресных водоёмах. Очень немногие из красных водорослей одноклеточные.

Рис. 63. Красные водоросли

Размеры багрянок обычно колеблются от нескольких сантиметров до метра в длину. Но среди них есть и микроскопические формы. В клетках красных водорослей, кроме хлорофилла, содержатся красные и синие пигменты. В зависимости от их сочетания окраска багрянок меняется от ярко-красной до голубовато-зелёной и жёлтой.

Внешне красные водоросли весьма разнообразны: нитевидные, цилиндрические, пластинчатые и кораллопо-добные, в разной мере рассечённые и разветвлённые. Часто они очень красивы и причудливы.

В море красные водоросли встречаются повсеместно в самых разных условиях. Обычно они прикрепляются к скалам, валунам, искусственным сооружениям, а иногда и к другим водорослям. Благодаря тому что красные пигменты способны улавливать даже очень небольшое количество света, багрянки могут расти на значительных глубинах. Их можно встретить даже на глубине 100-200 м. В морях нашей страны широко распространены филлофора, порфира и др.

Значение водорослей в природе и жизни человека . Водорослями питаются рыбы и другие водные животные. Водоросли поглощают из воды углекислый газ и, как все зелёные растения, выделяют кислород, которым дышат живые организмы, обитающие в воде. Водоросли вырабатывают огромное количество кислорода, который не только растворяется в воде, но и выделяется в атмосферу.

Человек использует морские водоросли в химической промышленности (рис. 64). Из них получают йод, калийные соли, целлюлозу, спирт, уксусную кислоту и другие продукты. Водоросли используют как удобрения и употребляют на корм скоту. Из некоторых видов красных водорослей добывают студенистое вещество агар-агар, необходимое в кондитерской, хлебопекарной, бумажной и текстильной промышленности. На агар-агаре выращивают микроорганизмы для использования их в лабораторных исследованиях.

Рис. 64. Значение и использование водорослей

Во многих странах водоросли используют для приготовления разнообразных блюд. Они очень полезны, так как содержат много углеводов, витаминов, богаты иодом.

Особенно часто употребляют в пищу ламинарию (морскую капусту), ульву (морской салат), порфиру и др.

Хламидомонаду, хлореллу и другие одноклеточные зелёные водоросли применяют при биологической очистке сточных вод.

Чрезмерное размножение водорослей, например в оросительных каналах или рыборазводных прудах, может принести вред. Поэтому каналы и водоёмы приходится периодически очищать от этих растений.

Наличие водорослей - необходимое условие для нормальной жизни водоёмов. Если в них сбрасывают нечистоты, химические отходы, металлический лом, гниющую древесину и другие материалы, то это неизбежно ведёт к гибели водорослей, других растений и животных, появлению мёртвых и заражённых водоёмов.

Новые понятия

Водоросли. Хроматофор. Ризоиды. Хламидомонада. Хлорелла. Ламинария

Вопросы

Почему водоросли относят к низшим растениям?
Где обитают зелёные одноклеточные водоросли?
Какое строение имеет хламидомонада?
Где обитают и какое строение имеют зелёные многоклеточные водоросли?
Где обитают и какое строение имеют бурые водоросли?
Где обитают и какое строение имеют красные водоросли?
Что такое слоевище?
Что такое хроматофор?
Что такое ризоиды? Почему их нельзя называть корнями?
Какое значение имеют водоросли в природе?
Как человек использует водоросли?

Подумайте

Почему даже у многоклеточных водорослей, имеющих большие размеры, отсутствует сосудистая система?

Задания для любознательных

Осторожно снимите зелёный налёт с коры нескольких деревьев. Приготовьте микропрепараты и изучите их под микроскопом. Рассмотрите клетки водорослей, образующих зелёный налёт. Постарайтесь установить, одним или несколькими видами водорослей он образован.

Знаете ли вы, что...

Во многих местах земного шара наблюдается так называемый «красный снег». У нас в стране это явление встречается на Кавказе, Северном Урале, в некоторых районах Сибири и Арктики. Необычную окраску снега вызывает так называемая хламидомонада снежная. Её клетки содержат красный пигмент. При оттаивании верхних слоев снега клетки этой водоросли начинают очень быстро размножаться, окрашивая снег во все оттенки красного цвета: от бледно-розового до кровяно-красного и тёмно-малинового. Иногда площадь, покрытая «красным снегом», достигает нескольких квадратных километров.
Гигантская тихоокеанская бурая водоросль за сутки вырастает на 45 см и достигает в длину 60 м.
В районе Багамских островов на глубине 269 м найдены красные водоросли, несмотря на то что на такой глубине вода поглощает 99,9995% солнечного света.

Изучение водорослей является одним из самых важных этапов при подготовке специалистов в области марикультуры , рыбоводства и морской экологии .

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.). Они сами по себе не имеют органов, тканей и лишены покровной оболочки.

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) . 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 синезелёные водоросли или цианобактерии , являющиеся прокариотами . Традиционно водоросли причисляются к растениям.

Цитология

Клетки водорослей (за исключением амёбоидного типа) покрыты клеточной стенкой или клеточной оболочкой. Стенка находится снаружи мембраны клетки , обычно содержит структурный компонент (например, целлюлозу) и аморфный матрикс (например, пектиновые или агаровые вещества); также в ней могут быть дополнительные слои (например, спорополлениновый слой у хлореллы). Клеточная оболочка представляет собой или внешний кремнийорганический панцирь (у диатомей и некоторых других охрофитовых), или уплотнённый верхний слой цитоплазмы (плазмалемму), в котором могут быть дополнительные структуры, например, пузырьки, пустые или с целлюлозными пластинками (своеобразный панцирь, тека , у динофлагеллятов). Если клеточная оболочка пластичная, клетка может быть способна к так называемому метаболическому движению - скольжению за счёт небольшого изменения формы тела.

Фотосинтезирующие (и «маскирующие» их) пигменты находятся в особых пластидах - хлоропластах . Хлоропласт имеет две (красные , зелёные , харовые водоросли), три (эвглены, динофлагелляты) или четыре (охрофитовые водоросли) мембраны. Также он имеет собственный сильно редуцированный генетический аппарат, что позволяет предположить его симбиогенез (происхождение от захваченной прокариотной или, у гетероконтных водорослей, эукариотной клетки). Внутренняя мембрана выпячивается внутрь, образуя складки - тилакоиды , собранные в стопки - граны: монотилакоидные у красных и синезелёных, двух- и больше у зелёных и харовых, трёхтилакоидные у остальных. На тилакоидах, собственно, и расположены пигменты. Хлоропласты у водорослей имеют различную форму (мелкие дисковидные, спиралевидные, чашевидные, звёздчатые и т. д.).

У многих в хлоропласте имеются плотные образования - пиреноиды .

Продукты фотосинтеза, в данный момент излишние, сохраняются в форме различных запасных веществ: крахмала , гликогена , других полисахаридов , липидов . Помимо прочего липиды, будучи легче воды, позволяют держаться на плаву планктонным диатомовым с их тяжёлым панцирем. В некоторых водорослях образуются газовые пузыри, также обеспечивающие водоросли подъёмную силу.

Морфологическая организация таллома

У водорослей выделяют несколько основных типов организации таллома:

Амёбоидный (ризоподиальный)

Одноклеточные организмы, лишённые твёрдой клеточной оболочки, и вследствие этого, не способные сохранять постоянную форму тела. Благодаря отсутствию клеточной стенки и наличию особых внутриклеточных структур клетка способна к ползающему движению посредством псевдоподий или ризоподий . Для некоторых видов характерно образование синцития путём слияния нескольких амёбоидных клеток. Амёбоидное строение могут вторично приобретать некоторые монадные формы путём отбрасывания или втягивания жгутиков .

Монадный

Одноклеточные водоросли, имеющие постоянную форму тела, жгутик(и), часто стигму , а пресноводные - сократительную вакуоль . Клетки активно двигаются в вегетативном состоянии. Часто встречается объединение нескольких монадных клеток в колонию, окружённую общей слизью, в некоторых случаях они даже соединяются между собой посредством плазмодесм . У высокоорганизованных форм с многоклеточным талломом часто имеются расселительные стадии - зооспоры и гаметы , имеющие монадную структуру.

Коккоидный

Одноклеточные, лишённые каких-либо органоидов передвижения и сохраняющие постоянную форму тела в вегетативном состоянии клетки. Чаще всего имеется утолщённая клеточная стенка или панцирь, могут быть различные выросты, поры и пр. для облегчения парения в толще воды. Многим водорослям с данной структурой свойственно образование колоний. Некоторые диатомеи и десмидиевые способны к активному передвижению путём выделения слизи.

Пальмеллоидный (капсальный)

Постоянное, достаточно крупное, как правило, прикреплённое к субстрату, образование из нескольких коккоидных клеток, погружённых в общую слизистую массу. Клетки непосредственно между собой не объединяются - отсутствуют плазмодесмы. Временную стадию жизненного цикла с аналогичной морфологией называют пальмеллевидным состоянием . В такое состояние могут переходить многие монадные и коккоидные водоросли при наступлении неблагоприятных условий, образующиеся при этом пальмеллевидные образования, как правило, мелкие и не имеют постоянной формы.

Нитчатый (трихальный)

Клетки соединены в нить, простую или разветвлённую. Нити могут свободно плавать в толще воды, прикрепляться к субстрату, либо объединяться в колонию. Вегетативно нитчатые водоросли размножаются обычно распадом нити на отдельные фрагменты. Рост нитей может идти четырьмя путями: диффузным - делятся все клетки нити, интеркалярным - зона роста расположена в середине нити, апикальным - делением конечных клеток, и базальным - делением клеток у основания таллома. Клетки в нити не имеют жгутиков и могут быть связаны между собой плазмодесмами .

Разнонитчатый (гетеротрихальный)

Есть две системы нитей: стелющиеся по субстрату горизонтальные и отходящие от них вертикальные. Горизонтальные нити тесно смыкаются, либо могут сливаться в псевдопаренхиматозную пластинку и выполняют, в основном, опорную функцию и функцию вегетативного размножения, вертикальные нити - преимущественно ассимиляторную функцию. Иногда может наблюдаться редукция, либо чрезмерное развитие тех или иных нитей, приводящее к вторичной утрате или нарушению характерных черт гетеротрихального строения (при редукции вертикальных нитей, например, таллом может представлять собой простую однослойную пластинку, полностью прикреплённую к субстрату).

Пластинчатый

Многоклеточные талломы в форме пластинок из одного, двух или нескольких слоёв клеток. Возникают при продольном делении клеток, составляющих нить. Число слоёв зависит от характера образования перегородок при делении клеток. Иногда слои могут расходиться, и таллом тогда приобретает трубчатую форму (полый внутри), стенки при этом становятся однослойными.

Сифональный (неклеточный, сифоновый)

Отсутствуют клеточные перегородки, в результате чего таллом, часто крупный и внешне дифференцированный, формально представляет собой одну клетку с большим количеством ядер.

Сифонокладальный

Таллом представлен многоядерными клетками, соединёнными в нитчатые или иной формы многоклеточные талломы (Siphonocladales ).

Харофитный (членисто-мутовчатый)

Свойственна только харовым водорослям . Таллом крупный, многоклеточный, состоит из главного побега с ветвями и отходящими от него, иногда ветвящимися, членистыми боковыми побегами . Боковые побеги отходят от главного в области узлов , часть побега между узлами состоит, как правило, из одной крупной клетки и называется междоузлием .

Сарциноидный

Колонии, представляющие собой группы (пачки или нитеобразные образования), которые возникают в результате деления одной исходной клетки и заключены в растягивающуюся оболочку этой клетки.

Псевдопаренхиматозный (ложнотканевый)

Представлен слоевищами, которые образовались в результате срастания разветвлённых нитей, нередко сопровождаемого морфофункциональной дифференциацией получающихся ложных тканей.

У части синезелёных, зелёных и красных водорослей в слоевище откладываются соединения кальция , и оно становится твёрдым. Водоросли лишены корней и поглощают нужные им вещества из воды всей поверхностью. Крупные донные водоросли имеют органы прикрепления - подошву (уплощённое расширение в основании) или ризоиды (разветвлённые выросты). У некоторых водорослей побеги стелются по дну и дают новые слоевища.

Размножение и циклы развития

У водорослей встречается вегетативное, бесполое и половое размножение.

Экологические группы водорослей

Классификация

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 [ ] :

Прокариоты (Procaryota )
- Царство Бактерии (Bacteria )
  - Подцарство Negibacteria
    - Отдел Синезелёные водоросли (Cyanobacteria )
Домен Эукариоты (Eucaryota)
- Царство Растения (Plantae )
  - Подцарство Biliphyta
    - Отдел Глаукофитовые водоросли (Glaucophyta )
    - Отдел Красные водоросли (Rhodophyta )
  - Подцарство Зелёные растения (Viridiplantae )
    - Отдел Зелёные водоросли (Chlorophyta )
    - Отдел Харовые водоросли (Charophyta )
- Царство Хромисты (Chromista )
  - Подцарство SAR или Harosa
    - Надотдел (надтип) Страменопилы (Stramenopiles ) или Гетероконты (Heterokonta )
      - Отдел Охрофитовые водоросли (Ochrophyta )
        Класс Бурые водоросли (Phaeophyceae )
        
        Класс Жёлто-зелёные водоросли (Xanthophyceae )
        
        Класс Золотистые водоросли (Chrysophyceae )
      - Отдел Диатомовые водоросли (Bacillariophyta )
    - Надтип (надотдел) Альвеоляты (Alveolata)
      - Тип (отдел) Miozoa
        Надкласс Динофлагелляты (Dinoflagellata)
    - Надтип (надотдел) Ризарии (Rhizaria)
      - Тип (отдел) Церкозои (Cercozoa)
        Класс Хлорарахниофитовые водоросли (Chlorarachnea =Chlorarachniophyceae )
  - Подцарство Hacrobia

Отдел Криптофитовые водоросли (Cryptophyta )
Отдел Гаптофитовые водоросли (Haptophyta )

Царство Простейшие (Protozoa)
- Подцарство Eozoa
  - Тип Эвгленозои (Euglenozoa)
    - Класс Эвгленовые (Euglenoidea =Euglenophyceae )

Происхождение, родственные связи и эволюция

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 водоросли, 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.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Водоросли. Видеоурок по биологии 5 класс

✪ Химические водоросли или коллоидный сад - опыты

✪ Ученые ЕС разобрали водоросли

✪ Многоклеточные водоросли | Биология 6 класс #14 | Инфоурок

✪ Водоросли. Одноклеточные водоросли | Биология 6 класс #13 | Инфоурок

Субтитры

Общие сведения

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.

Цитология

Фотосинтезирующие (и «маскирующие» их) пигменты находятся в особых пластидах - хлоропластах . Хлоропласт имеет две (красные , зелёные , харовые водоросли), три (эвглены, динофлагелляты) или четыре (охрофитовые водоросли) мембраны. Также он имеет собственный сильно редуцированный генетический аппарат, что позволяет предположить его симбиогенез (происхождение от захваченной прокариотной или, у гетероконтных водорослей, эукариотной клетки). Внутренняя мембрана выпячивается внутрь, образуя складки - тилакоиды , собранные в стопки - граны: монотилакоидные у красных и сине-зелёных, двух- и больше у зелёных и харовых, трёхтилакоидные у остальных. На тилакоидах, собственно, и расположены пигменты. Хлоропласты у водорослей имеют различную форму (мелкие дисковидные, спиралевидные, чашевидные, звёздчатые и т. д.).

У многих в хлоропласте имеются плотные образования - пиреноиды .

Морфологическая организация таллома

У водорослей выделяют несколько основных типов организации таллома:

Амёбоидный (ризоподиальный)

Одноклеточные организмы, лишённые твёрдой клеточной оболочки, и вследствие этого, не способные сохранять постоянную форму тела. Благодаря отсутствию клеточной стенки и наличию особых внутриклеточных структур клетка способна к ползающему движению посредством псевдоподий или ризоподий . Для некоторых видов характерно образование многоядерного плазмодия путём слияния нескольких амёбоидных клеток. Амёбоидное строение могут вторично приобретать некоторые монадные формы путём отбрасывания или втягивания жгутиков .

Монадный

Коккоидный

Пальмеллоидный (капсальный)

Нитчатый (трихальный)

Разнонитчатый (гетеротрихальный)

Пластинчатый

Сифональный (неклеточный, сифоновый)

Сифонокладальный

Харофитный (членисто-мутовчатый)

Сарциноидный

Псевдопаренхиматозный (ложнотканевый)

У части сине-зелёных, зелёных и красных водорослей в слоевище откладываются соединения кальция , и оно становится твёрдым. Водоросли лишены корней и поглощают нужные им вещества из воды всей поверхностью. Крупные донные водоросли имеют органы прикрепления - подошву (уплощённое расширение в основании) или ризоиды (разветвлённые выросты). У некоторых водорослей побеги стелются по дну и дают новые слоевища.

Размножение и циклы развития

У водорослей встречается вегетативное, бесполое и половое размножение.

Экологические группы водорослей

Прокариоты, или Доядерные (лат. Procaryota ) Царство Бактерии (Bacteria ) Подцарство Цианобактерии (Cyanobionta ) Отдел Сине-зелёные водоросли (Cyanobacteria ) Эукариоты, или Ядерные (Eucaryota ) Надцарство Архепластиды (Archaeplastida) Царство Глаукофиты (Glaucophyta) Царство Красные водоросли (Rhodophyta) Царство Зеленые водоросли (Chlorophyta) Царство Харовые водоросли (Charophyta) Надцарство Экскаваты (Excavata) Царство Дискобы (Discoba) Тип Эвгленозои (Euglenozoa) Класс Эвгленовые (Euglenida) Надцарство Ризарии (Rhizaria) Царство Церкозои (Cercozoa) Тип Хлорарахниофитовые водоросли (Chlorarachniophyta) Надцарство Страменопилы (Stramenopila) Царство Охрофитовые водоросли (Ochrophyta) Тип Диатомовые водоросли (Bacilliariophyta) Тип Желто-зеленые водоросли (Xantophyta) Тип Бурые водоросли (Phaeophyta) Тип Золотистые водоросли (Chrysophyta) Надцарство Альвеоляты (Alveolata) Царство Динофлагелляты (Dinoflagellata) Система Хакробии (Hacrobia) Царство Криптофитовые водоросл и (Cryptophyta) Царство Гаптофитовые водоросли (Gaptophyta)