Водоросли являются наиболее древней группой растений. Они прошли длительный эволюционный путь, приспосабливаясь к различным сменявшимся условиям на Земле.
Водоросли относятся к низшим растениям, так как не имеют тканей и органов. Тело водорослей называется талломом , или слоевищем. У некоторых водорослей есть ризоиды - нитевидные выросты, в основном предназначенные для прикрепления к субстрату. Могут выполнять функцию всасывания воды и минеральных веществ.
Обитая в водной среде, они поглощают питательные вещества всей поверхностью. Вода поглощает и рассеивает свет, поэтому по мере погружения освещенность падает. Волны красной части спектра практически не проникают на глубину свыше 12 м. А именно в этой области спектра "работает" хлорофилл. Поэтому для лучшего обеспечения фотосинтеза у многих групп водорослей появились дополнительные пигменты, поглощающие свет в синей области спектра. Для каждого отдела водорослей характерен свой набор пигментов, что отражается в их названиях.
отдел зеленые водоросли
Зеленые водоросли не имеют дополнительных пигментов, поэтому их окраску определяет хлорофилл. Именно эта группа водорослей дала начало высшим растениям. Они широко распространены в пресных и морских водах, встречаются также на суше в увлажненных местах: в почве, на коре деревьев, на камнях. Размеры их варьируют от нескольких микрометров до метров. Они представлены различными жизненными формами: одноклеточными, колониальными, нитчатыми и многоклеточными. Представителями одноклеточных водорослей являются хламидомонада и хлорелла.
строение хламидомонады
Хламидомонада представляет собой округлую клетку, вытянутую с переднего конца (рис. 1). На этом конце находится пара жгутиков, за счет которых она довольно быстро передвигается. Снаружи клетка покрыта клеточной стенкой. В центре клетки находится гаплоидное ядро (содержит одинарный набор хромосом - n). Единственная крупная пластида, или хроматофор , имеет чашевидную форму и располагается по периферии клетки, делая всю ее окрашенной. В клетке имеется обычный набор эукариотических органелл. Кроме того, на переднем конце располагается пара сократительных вакуолей, выводящих из клетки избыток воды.
В условиях неравномерного освещения хламидомонада всегда плывет на свет. Это явление называется положительным фототаксисом . Для его осуществления у хламидомонады есть специальный органоид, видимый как маленькая красная точка в основании жгутиков. Он называется стигма , или глазок.
Размножение и жизненный цикл хламидомонады
Жизненный цикл хламидомонады идет с чередованием гаплоидной и диплоидной форм (рис. 2). В благоприятных условиях хламидомонада быстро размножается бесполым путем. Достигнув определенных размеров, клетка отбрасывает жгутики и округляется. Происходит, в зависимости от вида, 1, 2 или 3 митотических деления ядра. Под оболочкой материнской клетки образуется 2, 4 или 8 мелких клеток, имеющих пару жгутиков. Оболочка материнской клетки разрывается, и мелкие клетки, называемые зооспорами, выходят в среду. Они растут и превращаются во взрослых хламидомонад.
Рис. 2. Жизненный цикл хламидомонады
В неблагоприятных условиях у хламидомонады начинается половой процесс. Внутри родительских клеток формируются подвижные гаметы, которые выходят в воду. Гаметы, происходящие из разных родительских клеток, соединяются попарно и образуют зиготу. Она покрывается плотной оболочкой и превращается в зигоцисту, способную переживать неблагоприятные условия. При наступлении благоприятных условий в зигоцисте происходит мейоз, и из нее выходят 4 зооспоры, вырастающие во взрослую хламидомонаду.
хлорелла
В отличие от хламидомонады, хлорелла не имеет жгутиков и удерживается в верхних слоях воды за счет низкой плотности. Выглядит она как зеленая муть в воде - вода «цветет» (рис. 3).
Размножается она только бесполым путем (рис. 4), а неблагоприятные условия переживает в форме цисты, в которые превращаются обычные клетки. Для хлореллы характерна высокая скорость фотосинтеза, она богата белками и липидами, благодаря чему ее выращивают на корм скоту и применяют для регенерации кислорода в космических аппаратах.
Представителями нитчатых зеленых водорослей являются улотрикс и спирогира.
улотрикс
Улотрикс растет в прикрепленном состоянии (рис. 5). Нижняя клетка нити, называемая прикрепительной (ризоидальной) клеткой , плотно врастает в поверхность какого-либо подводного предмета, образует толстую клеточную стенку, ее цитоплазма отмирает. Остальные клетки имеют одинаковое строение и способны к делению и фотосинтезу. За счет их деления водоросль растет в длину.
Улотрикс размножается половым и бесполым путем (рис. 6).
Бесполое размножение улотрикса осуществляется с помощью подвижных 4-жгутиковых зооспор. Они образуются путем митотического деления из клеток средней части нити. Прикрепившись к какой-нибудь поверхности, они сбрасывают жгутики и делятся митозом в плоскости, параллельной поверхности. Нижняя клетка превращается в прикрепительную, а верхняя продолжает делиться, образуя нить. Нити улотрикса могут размножаться фрагментацией.
В неблагоприятных условиях улотрикс размножается половым путем. В клетках нити формируются подвижные гаметы. Они, соединяясь попарно, образуют зиготу, которая превращается с зигоцисту, переживающую неблагоприятные условия. В благоприятных условиях в ней происходит мейоз, и образовавшиеся гаплоидные клетки дают начало новым нитям улотрикса.
спирогира
Спирогира представляет собой длинные плавающие в толще воды нити, состоящие из крупных клеток (рис. 7). Центр клетки занимает крупная центральная вакуоль, цитоплазма находится в пристенном слое и пронизывает вакуоль отдельными тяжами. Особенность спирогиры: один или несколько лентовидных хроматофоров , закрученных в спираль, и гаплоидное ядро.
Нить растет за счет деления всех клеток.
При фрагментации нити каждый ее кусочек может дать начало новой нити. Так происходит вегетативное размножение спирогиры. Часто в водоемах спирогира образует густые сплетения, похожие на зеленую вату.
Половой процесс - конъюгация - у спирогиры происходит между обычными клетками двух разных нитей (рис. 8).
При сближении нитей между ними образуется конъюгационная трубка. Содержимое одной клетки, принадлежащей к «+»-нити, перетекает в другую, принадлежащую «–»-нити.
Происходит слияние клеток, а затем и ядер. Формируется диплоидная зигота, которая окружается плотной оболочкой - образуется зигоспора . Зигота делится мейозом, образуя 4 гаплоидные клетки.
В дальнейшем 3 из 4 клеток погибают. Оставшаяся прорастает в гаплоидную нить спирогиры.
сифоновые водоросли
Одной из самых древних групп зеленых водорослей являются сифоновые водоросли. У них таллом образован, как правило, одной гигантской клеткой. В цитоплазме кроме одного или нескольких ядер содержится также один или несколько хлоропластов. Многочисленные хлоропласты обладают дисковидной или веретеновидной формой; когда хлоропласт один, он имеет сетчатое строение. Примерами таких водорослей являются каулерпа (рис. 9) и ацетабулярия (рис. 10).
Рис. 9 Рис. 10
Ацетабулярия
Нижняя часть одноклеточного слоевища (ризоид) находится в грунте. В ризоиде расположено ядро. Вверх растет ножка, достигающая в длину нескольких сантиметров. На ее конце формируется шляпка. Для размножения по периферии шляпки образуются споры, из которых вырастают новые растения.
отдел Бурые водоросли
С помощью дополнительных пигментов они могут осуществлять фотосинтез на глубине до 30 метров. Они встречаются только в морях и представляют собой крупные растения (до 30 метров в длину), состоящие из диплоидных клеток. Таллом образует ризоиды для прикрепления к субстрату(рис. 11). Многие из них растут в приливно-отливной зоне (литорали ) и во время отлива оказываются на суше. Для защиты от высыхания бурые водоросли образуют много слизистых веществ. Представителями бурых водорослей является фукус (рис. 12) и ламинария (рис. 13). Таллом фукуса содержит многочисленные пузырьки воздуха для увеличения плавучести.
Рис. 11 Рис. 12 Рис. 13
В жизненном цикле бурых водорослей наблюдается чередования гаплоидного гаметофита и диплоидного спорофита с преобладанием спорофита.
Размножаются бурые водоросли половым и бесполым путем. Диплоидные растения посредством мейоза образуют гаплоидные клетки. У одних (род фукус) они становятся гаметами, при слиянии которых образуется зигота, дающая начало новому растению. У большинства же продуктами мейоза являются споры, которые дают начало гаплоидной стадии (рис. 14).
Рис. 14. Жизненный цикл ламинарии
Гаплоидная стадия представляет собой мелкие нитевидные образования, которые недолго живут на дне моря. Они раздельнополы. На них формируются многоклеточные (!) половые органы , в которых образуются гаметы: яйцеклетки и сперматозоиды. Они, сливаясь, образуют зиготу, из которой вырастают крупные диплоидные растения.
Отдел красные водоросли (багрянки)
На глубинах более 30 метров света не хватает и для бурых водорослей. Там обитают красные водоросли, пигменты которых способны использовать синий свет. Основные пигменты: хлорофилл, каротиноиды (желто-оранжевые), фикобилины (красно-синие). Встречаются они и на более мелких участках дна, вплоть до границы воды и суши. В основном это морские растения средних размеров (десятки сантиметров в длину), но среди них есть и обитатели пресных вод, и одноклеточные представители. Представители: порфира (рис. 15) и филлофора (рис. 16).
Рис. 15 Рис. 16
В пресных водоемах (ручьях и болотах) распространен батрахоспермум ("жабья икра") в виде разветвленных сине-зеленых кустиков, окутанных бесцветной студенистой слизью, придающей ему отдаленное сходство с икрой лягушек или жаб (рис. 17).
У красных водорослей в жизненном цикле одинаково представлены гаплоидная и диплоидная стадии, часто они образуют единый таллом. Полностью отсутствуют жгутиковые стадии жизненного цикла.
Многие виды красных водорослей употребляются в пищу, используются для получения агар-агара и медицинских препаратов.
значение водорослей
Одни из основных поставщиков кислорода наряду с таежными и тропическими лесами.
В морях они являются основными продуцентами органических веществ.
Начальное звено пищевых цепей водных экосистем.
Являются местом обитания и размножения водных организмов.
Пищевой продукт для человека.
Корм для скота.
Сырье для получения лекарственных веществ, микроэлементов (йода и др.), красителей, агар-агара и т. п.
Бурые водоросли (Phaeophyta ) - отдел водорослей, характерной особенностью которых является многоклеточная строение и пластинчатая форма слоевища. Эта группа водорослей имеет сложное строение среди других водорослей. Отдел Бурые водоросли насчитывает около 1,5 тыс. Видов.
Общие признаки. По количеству клеток бурые водоросли - это исключительно многоклеточные организмы. А по размерам они бывают от нескольких сантиметров до десятков метров. Пластинчатая слоевище бурых водорослей имеет сложное строение. У некоторых видов группы клеток располагаются в несколько рядов, приобретают признаки отличий от других клеток, чем становятся похожими на ткани. Клеточные покровы представлены двухслойными оболочками. Внешний слой слизистый, поскольку состоит из пектиновых веществ и растворимых солей - альгинатов, а внутренний - из целлюлозы. Бурые водоросли имеют зеленые, коричневые и желтые пигменты, которые в своем сочетании и определяют их ярко-желтое или бурую окраску. Основными веществами, которые запасают эти растения, является ламинарин и масло, откладываются вне хлоропластов. Крахмал запасается редко. В отделе Бурые водоросли встречаются все типы размножения:
вегетативное - частями слоевища, бесполое - с помощью зооспор и выводковых почек, и половое - с помощью гамет, которые образуются в органах-гаметангиях. Для бурых водорослей свойственно четкое чередование поколений, размножающихся половым и Неполовой.
Распространение и разнообразие. Бурые водоросли являются исключительно морскими растениями больших размеров, их можно встретить во всех морях Земли. Приспособленные к жизни на средних глубинах - 20-30 м, где поглощают зеленые и голубые лучи света. Но более распространены бурые водоросли на каменистых прибрежных участках в морях умеренных и холодных районов земного шара. В этих местах водоросли испытывают сильных механических ударов во время прибоя, но волны не повреждают их, потому что клетки слоевища покрытые защитным слоем слизи. Вблизи верхушки во многих видов бурых водорослей являются воздушные пузырьки, которые удерживают их на плаву. Благодаря прибоя и течениям в местах их существования происходит постоянное поступление питательных элементов, поэтому они имеют разветвленную слоевище, которая часто достигает больших размеров. Все бурые водоросли, за исключением некоторых видов Саргассовом водорослей, ведут прикрепленный образ жизни. Органами прикрепления у них есть ризоиды или подошвы.
Самыми известными бурыми водорослями является ламинария, фукус, макро- цистис, саргассум, пельвеция, лесония. Род Ламинария, или морская капуста, объединяет многолетние растения, которые встречаются почти во всех морях Северного полушария. Слоевище этих водорослей может достигать длины до 20 м и состоит из пластины и ризоиды, которые прикрепляют водоросль к подводному каменистого дна. Наибольшее промышленное значение имеют ламинария сахаристая, ламинария северная, ламинария японская и др.
Фукус - род бурых многолетних водорослей. В холодных северных морях дно, что обнажается во время отливов, часто покрыто сплошным ковром из этих водорослей. Их Талом достигают 30-100 см высотой, имеют дискообразную подошву и разветвленные пластины, расширяются до верхушки. На концах этих пластин являются воздушные пузырьки, благодаря которым водоросль содержит в воде свое вытянутое тело в вертикальном положении. Саргассум - это бурые водоросли, тело которых вроде кустиков, усеянных воздушными пузырьками, позволяющие этим организмам держаться на поверхности воды.
Название Саргассовом водорослей дала название Саргассовом морю, расположенный к востоку от Флориды и южнее Бермудских островов, между 25 ° и 35 ° градусами северной широты и между 30 ° и 70 ° западной долготы. У этого моря отсутствуют берега, их роль выполняют большие океанические течения.
Значение в природе. Бурые водоросли создают органическое вещество в прибрежной зоне, используется в пищу животными морей умеренных и приполярных широт. Там их количество может достигать десятков килограммов на 1 м2. Вымершие бурые водоросли образуют водорослевое угля. Бурые водоросли формируют вдоль берегов подводные заросли, которые можно приравнять по протяженности и плотности в наземных лесов. Большое количество различных морских животных (рыбы, моллюски, ракообразные) находят в этих местах и добычу и тайник. В процессе фотосинтеза бурые водоросли обогащают водоем кислородом.
Значение для человека. Бурые водоросли собираются человеком для использования в пищу в сыром и вареном виде. Например, ламинария - известная съедобная водоросль, которую сегодня выращивают во многих странах на специальных морских фермах. Она содержит много питательных веществ, витаминов и минеральных соединений. Большое количество бурых водорослей собирается и используется как калийное удобрение. В медицине из бурых водорослей добывают йод, бром, заменители крови и тому подобное. Бурые водоросли являются основным источником получения альгинатов - соединений альгиновой кислоты. Они используются в пищевой промышленности для улучшения качества мороженого, фруктовых соков, в бумажно-целлюлозной промышленности для проклейки бумаги. В медицине из них изготавливают растворимые хирургические нити, а в химической промышленности - красители для цветной печати. В текстильной промышленности покраска такими красителями делает натуральные ткани непромокаемыми и невигораючимы. Бурые водоросли способны накапливать в своих клетках минеральных солей в 500-1000 раз больше, чем их концентрация в воде. Современные ученые используют метод, который позволяет им по месту скопления бурых водорослей отыскивать морские месторождения цветных металлов. Так, оказалось, что водоросли, которые растут на золотосодержащих породах, содержащих драгоценного металла в 6-7 раз больше, чем сама порода.
Итак, самыми общими признаками бурых водорослей является багатоклитиннисть, бурую окраску слоевища, обусловлено наличием большого количества желтых и коричневых пигментов, и четкое чередование полового и бесполого поколений.
Если вы заметили на стенках аквариума бурую слизь, пора бить тревогу – у вас в водоеме завелась вредоносная водоросль. Оставляет она свои отметки и на дне, и на листьях водных растений. Если с бурой водорослью не бороться, она очень быстро засорит водоем, ухудшив режим обитания для рыбок.
Что собой представляет бурая водоросль
Бурые водоросли – это микроскопические живые организмы, которые могут существовать как одноклеточно, так и принимать форму колоний. Относят их к диатомовым водорослям, что значит «разделенные пополам».
Такова их структура: 2 половинки единого целого – эпитека (верхняя) и гипотека (нижняя). Все это обличено в единый твердый панцирь. Через его пористые стенки и происходит обмен веществ бурой водоросли.
Как любое простейшее, бурая водоросль размножается делением. При разделе дочерней клетке достается кусочек материнского панциря. И эти половинки оболочки способны воссоздавать себя, облекая и «мать», и «дочь» в новую броню.
Так как панцири имеют кремнеземную пропитку, то они не способны увеличиваться в размерах. Из-за этого каждое следующее поколение диатомовых мельче своих предков. Но и они умудряются оставить бурые налеты на любой поверхности аквариума.
Есть среди этих водорослей и особи, которые собираются в трубчатые колонии, имеющие форму кустов бурого цвета. Они очень быстро разрастаются, досягая порой 20-тисантиметровой высоты. Но в большей степени они выглядят плоскими образованиями, которые мы воспринимаем как налет.
Бурые водоросли предпочитают затененные уголки водоемов с обилием органики. Это как раз и стимулирует их на активное развитие. Заполоняя собой весь аквариум, эта водоросль лишает других обитателей права на нормальное существование.
Причины появления диатомовых
Если водоем новый, то появление через пару недель на стенках аквариума или поверхности воды бурых вкраплений считается нормой. Причиной является еще необжитая среда обитания – достаточно высокое содержание углерода и органики в воде. Видимо, в водоеме еще малое количество рыбок и зеленой растительности, которые бы поглощали все это обилие.
Но если «бурая хунта» стала захватывать пространство старого аквариума, то здесь уже следует призадуматься, где был нарушен режим.
- Возможно, аквариум недостаточно освещен – «буровики» очень любят полутень.
- Повышенное содержание йода также является причиной возникновения бурой водоросли.
- Получают подпитку бурые водоросли и от силикатов, содержащихся в водоеме. Источником их могут стать субстраты, содержащие кремний, или песок на дне водоема.
Но какая бы из причин, влияющих на появления бурой водоросли, ни была, борьбу с ней начинать необходимо сразу же, как только заметили первые признаки проблемы.
Средства борьбы с бурой водорослью
Чтобы обитатели вашего домашнего водоема чувствовали себя достаточно комфортно, избавляйтесь от бурой водоросли всеми доступными средствами. Не позволяйте этим «амебам» размножаться в вашем аквариуме.
- В молодом аквариуме будет достаточно проделать механическую работу, поудаляв весь налет с поверхностей. Для этого можно приобрести специальный скребок или взять обычное лезвие.
- С листьев водных растений придется бурые налеты счищать просто руками. Ни в коем случае не пользуйтесь для удаления водоросли поролоновым или губчатым материалом. И делайте уборку осторожно, чтобы не повредить растениям.
- Не забывайте и о скапливающейся грязи на дне водоема – ее удалять лучше с помощью предназначенной для этого шланги.
- Извлеките из аквариума камушки, ракушки, гальку (при смене воды) и хорошо их промойте. То же проделайте и с элементами декора (искусственными замками, декоративными корягами и т.п.).
- Промыть также следует под проточной водой и фильтра, а также компрессорные шланги.
- Заведите в аквариуме «биологическое оружие» — рыбок, которые питаются бурыми водорослями: гиринохейлус, сомик анциструс, водорослеед сиамский и др. Моллюски (неритовая оливковая улитка, рогатая улитка) тоже являются хорошими чистильщиками.
А вот различные химикаты для борьбы с коричневой «нечистью» применять не следует — навредите другим жителям водоема. Но можно использовать некоторые антибиотики (например, пенициллин). И обязательно поставьте аквариум как можно ближе к свету.
Профилактические меры
Чтобы не пришлось больше сталкиваться с такой напастью, как бурые водоросли, соблюдайте элементарные правила по уходу за домашними водоемами.
- В первую очередь обеспечьте достаточное освещение каждого уголка в аквариуме. Если световой день слишком короток, используйте дополнительно осветительные приборы. Лучше применить лампы, дающие красный спектральный свет.
- Всегда держите температуру в водоеме на уровне оптимальной (+22-28 0 С) – бурые водоросли любят как раз наоборот, попрохладнее.
- Регулярно меняйте в аквариуме воду, следите за ее техническими показателями (уровнем рН, йода, нитратов, фосфатов, силикатов). Никогда не используйте воду сразу из-под крана – нужна только очищенная.
- Установите в водоеме фильтра, способные поглощать силикаты
- Засадите аквариум большим количеством водных растений – они «отберут» у бурой водоросли часть питания, тем самым замедлив ее рост.
- Аквариумисты с опытом рекомендуют положить на дно водоема изделия из цинка и меди. Эти металлы способны уничтожить бурую водоросль.
Каждый раз, проводя замену воды или чистку аквариума от бурой водоросли, обеспечьте жителям водоема круглосуточное освещение на протяжении нескольких дней.
Как избавиться от бурых водорослей:
Содержатся хлоропласты. Водоросли имеют разные форму и размеры. Они живут преимуществен-но в воде до глубин, куда проникает свет.
Среди водорослей встречаются как микроскопически ма-лые, так и гигантские, достигающие длины свыше 100 м (на-пример, длина бурой водоросли макроцистиса грушевидного 60-200 м).
В клетках водорослей содержатся специальные органо-иды — хлоропласты, которые осуществляют фотосинтез. У разных видов они имеют различную форму и размеры. Не-обходимые для фотосинтеза минеральные соли и углекислый газ водоросли поглощают из воды всей поверхностью тела и выделяют в окружающую среду кислород.
В пресноводных и морских водоемах широко распростра-нены многоклеточные водоросли. Тело мно-гоклеточных водорослей называется слоевищем. Отличи-тельная черта слоевища — сходство строения клеток и от-сутствие органов. Все клетки слоевища устроены поч-ти одинаково, и все части тела выполняют одинаковые функции.
Размножаются водоросли бесполым и половым способа-ми.
Бесполое размножение
Одноклеточные водоросли размножаются, как правило, делением. Бесполое размножение водорослей осуществляется также посредством специальных клеток — спор, покры-тых оболочкой. Споры многих видов имеют жгутики и спо-собны самостоятельно передвигаться.
Половое размножение
Для водорослей характерно и половое размножение . В процессе полового размножения участвуют две особи, каждая из которых передает свои хромосомы потомку. У одних видов эта передача осуществляет-ся при слиянии содержимо-го обычных клеток, у дру-гих слипаются специальные половые клетки — гаметы.
Водоросли живут преимущественно в воде, заселяя мно-гочисленные морские и пресноводные водоемы, как крупные, так и небольшие, временные, как глубокие, так и мелкие.
Водоросли населяют водоемы лишь на тех глубинах, на которые проникает солнечный свет. Немногие виды водорос-лей обитают на камнях, коре деревьев, почве. Для обитания в воде водоросли имеют ряд при-способлений.
Приспособление к среде обитания
Для орга-низмов, обитающих в океанах, морях, реках и других водо-емах, вода является средой обитания . Условия этой среды заметно отличаются от наземных условий. Для водоемов ха-рактерны постепенное ослабление освещенности по мере по-гружения на глубину, колебания температуры и солености, низкое содержание кислорода в воде — в 30-35 раз меньше, чем в воздухе. Кроме того, для морских водорослей большую опасность представляет движение воды, особенно в прибреж-ной (приливно-отливной) зоне. Здесь водоросли подвергают-ся воздействию таких мощных факторов, как прибой и уда-ры волн, отливы, приливы (рис. 39).
Выживание водорослей в таких жестких условиях водной среды возможно благодаря специальным приспособлениям.
- При недостатке влаги оболочки клеток водорослей зна-чительно утолщаются и пропитываются неорганическими и органическими веществами. Это защищает организм водорос-лей от высыхания в период отлива.
- Тело морских водорослей прочно прикреплено к грун-ту, поэтому во время прибоя и ударов волн они сравнитель-но редко отрываются от грунта.
- У глубоководных водорос-лей имеются более крупные хлоропласты с высоким содержа-нием хлорофилла и других фо-тосинтезирующих пигментов.
- У некоторых водорослей есть специальные пузыри, запол-ненные воздухом. Они, как по-плавки, удерживают водоросль у поверхности воды, где есть возможность улавливать макси-мальное количество света для фотосинтеза.
- Выход спор и гамет у морских водорослей совпадает с приливом. Развитие зиготы происходит сразу после ее обра-зования, что не позволяет отливу унести ее в океан.
Представители водорослей
Бурые водоросли
Ламинария
В морях обитают водоросли, имеющие желто-бурую окраску. Это бурые водорос-ли. Их окраска обусловлена высоким со-держанием в клетках особых пигментов.
Тело бурых водорослей имеет вид ни-тей или пластин. Типичный предста-витель бурых водорослей — ламинария (рис. 38). Она имеет пластинча-тое тело длиной до 10-15 м, которое с помощью ризоидов прикрепляет-ся к субстрату. Размножается лами-нария бесполым и половым спо-собами.
Фукус
На мелководье густые заросли обра-зует фукус. Его тело более расчленен-ное, чем у ламинарии. В верхней ча-сти слоевища имеются специальные пузырьки с воздухом, благодаря чему тело фукуса удерживается на поверх-ности воды.
На этой странице материал по темам:
бурые водоросли тип питания
водоросли особенность приспособления к водной среде
у водорослей имеются
среда обитания водорорслоб
к+водорослями+относиться
Вопросы к этой статье:
Какие организмы относятся к водорослям?
Известно, что во-доросли населяют моря, реки и озера лишь на тех глубинах, на которые проникает солнечный свет. Как это можно объяснить?
Что общего и отличительного в строении одно-клеточных и многоклеточных водорослей?
В чем заключается основное отличие бурых водорослей от других водорослей?
-
- Бурые водоросли распространены в морях и океанах всего мира, обитают преимущественно в прибрежных мелководьях, но также и вдали от берега, например, в Саргассовом море. Они являются важным компонентом бентоса.
- Бурая окраска слоевища обусловлена смесью разных пигментов: хлорофилла, каротиноидов, фукоксантина. Набор пигментов обеспечивает возможность фотосинтетических процессов, поскольку хлорофилл не улавливает те длины волн света, которые проникают на глубину.
- У низкоорганизованных нитчатых бурых водорослей таллом состоит из одного ряда клеток, а у высокоорганизованных клетки не только делятся в разных плоскостях, но отчасти дифференцируются, как бы образуя "черешки", "листочки" и ризоиды, с помощью которых растение закрепляется в субстрате.
- Клетки бурых водорослей одноядерные, хроматофоры зернистые, многочисленные. Запасные продукты содержатся в них в виде полисахарида и масла. Пектиново-целлюлозные стенки легко ослизняются, рост верхушечный или интеркалярный.
- Бесполое размножение (отсутствует лишь у фукуса) обеспечивают многочисленные двужгутиковые зооспоры, образующиеся в одноклеточных, реже многоклеточных зооспорангиях.
- Бесполое вегетативное размножение осуществляется частями таллома.
- Формы полового процесса: изогамия, гетерогамия и оогамия.
- У всех бурых водорослей, кроме фукусовых, выражена смена фаз развития. Редукционное деление происходит в зооспорангиях или в спорангиях, они дают начало гаплоидному гаметофиту, который бывает обоеполым или раздельнополым. Зигота без периода покоя прорастает в диплоидный спорофит. У одних видов спорофит и гаметофит внешне не различаются, а у других (например, у ламинарии) спорофит более мощный и более долговечен. У фукуса наблюдается редукция гаметофита, поскольку гаметы сливаются вне материнского растения, в воде. Зигота же без периода покоя развивается в диплоидный спорофит.
Среди бурых водорослей есть как микроскопические, так и макроводоросли. Последние могут достигать гигантских размеров: например, водоросль макроцистис может достигать 30-50 м длины. Растет это растение очень быстро, давая большое количество добываемой биомассы, за сутки слоевище водоросли вырастает на 0,5 метра. В слоевище макроцистиса в ходе эволюции появились ситовидные трубки, сходные с имеющимися у сосудистых растений. Из видов макроцистис добывают особую группу веществ – альгинаты – слизистые межклеточные вещества. Они широко используются как загущающие агенты или стабилизаторы коллоидов в пищевой, текстильной, косметической, фармацевтической, целлюлозно-бумажной промышленности, а также при сварке. Макроцистис может давать несколько урожаев в год. Сейчас предпринимаются попытки его культивировать в промышленных масштабах. В зарослях макроцистиса находят защиту, пищу, место для размножения сотни видов животных. Ч. Дарвин сравнивал его заросли с наземными тропическими лесами: «Если бы в какой-нибудь стране уничтожить леса, то не думаю, чтобы при этом погибло бы приблизительно такое количество видов животных, как с уничтожением зарослей этой водоросли».
Фукус – это дихотомически ветвящаяся бурая водоросль с воздушными пузырями на концах пластин. Талломы достигают 0,5-1,2 м длины и 1-5 см ширины. Эти водоросли густо покрывают многие каменистые участки, обнажающиеся во время отлива. Когда водоросли заливает вода, заполненные воздухом пузыри выносят их к свету. Скорость фотосинтеза у часто оказывающихся на воздухе морских водорослей может быть в семь раз больше в воздушной среде, чем в воде. Поэтому водоросли и занимают прибрежную зону. У фукуса нет чередования поколений, а есть лишь смена ядерных фаз: вся водоросль диплоидна, гаплоидны только гаметы. Размножение спорами отсутствует.
Два вида рода саргассум , не размножающиеся половым путем, образуют огромные, свободно плавающие массы в Атлантическом океане, это место называется Саргассовым морем. Саргассумы плавают, образуя у поверхности воды сплошные заросли. Эти заросли тянутся на многие километры. Растения удерживаются на плаву благодаря воздушным пузырькам в слоевище.
Ламинариевые («комбу») в Китае и Японии регулярно используют как овощи; иногда их разводят, но, главным образом, добывают из естественных популяций. Наибольшее хозяйственное значение имеет морская капуста (ламинария), назначается при склерозе, нарушении деятельности щитовидной железы, как легкое слабительное. Раньше ее сжигали, золу промывали, выпаривали раствор, таким путем получали соду. Сода шла на производство мыла и стекла. Еще в начале 19 века в Шотландии в год сжигали 100 тысяч т сухих водорослей. С 1811г благодаря французскому промышленнику Бернару Куртуа из ламинарии стали получать иод. В 1916 г в Японии из морской капусты было добыто 300 т иода. Ламинария – крупная бурая водоросль длиной 0,5-6 м, состоит из листоподобных пластинок, ножки (ствола) и структуры для прикрепления к субстрату (ризоиды). Зона меристемы находится между пластиной и ножкой, что очень важно для промышленного использования. Когда промысловики срезают отросшие пластины этой водоросли, ее остающиеся глубже части регенерируют. Ствол и ризоиды многолетние, а пластина меняется ежегодно. Такое строение характерно для зрелого спорофита. На пластине образуются одногнездные зооспорангии, в которых созревают подвижные зооспоры, прорастающие в гаметофиты. Они представлены микроскопическими, состоящими из нескольких клеток нитчатыми заростками, которые несут половые органы. Таким образом, ламинария имеет гетероморфный цикл с обязательным чередованием поколений.
Отдел Красные водоросли. Общая характеристика
- Красные водоросли распространены в морях тропических и субтропических стран и частично в области умеренного климата (побережья Черного моря и берегов Норвегии). Некоторые виды встречаются в пресных водах и на почве.
- Строение таллома красных водорослей сходно со строением талломов наиболее высокоорганизованных бурых водорослей. Таллом имеет вид кустиков, составленных из многоклеточных ветвящихся нитей, реже пластинчатый или листовидный, до 2 м длины.
- Их окраска обусловлена такими пигментами, как хлорофилл, фикоэритрин, фикоциан. Они обитают в более глубоких водах, чем бурые, для улавливания света им требуются дополнительные пигменты. За счет наличия фикоэритрина и фикоцианина они и получили свое название - красные водоросли.
- Хроматофоры у красных водорослей имеют вид дисков, пиреноидов нет. Запасные продукты содержатся в них в виде масла и специфического для красных водорослей багрянкового крахмала, окрашивающегося от иода в красный цвет. Пектиново-целлюлозные клеточные стенки у некоторых видов ослизняются настолько сильно, что весь таллом приобретает слизистую консистенцию. Поэтому некоторые виды применяются для получения агар-агара, широко используемого в пищевой промышленности для приготовления питательных сред при культивировании бактерий и грибов. Клеточные стенки некоторых красных водорослей могут быть инкрустированы углекислым кальцием и углекислым магнием, что придает им твердость камня. Такие водоросли участвуют в образовании коралловых рифов.
- У красных водорослей отсутствуют подвижные стадии в цикле развития. Они характеризуются совершенно особой структурой органов полового размножения и формой полового процесса. Большинство багрянок - двудомные растения. Зрелые спермации (одна неподвижная гамета) выходят из антеридиев в водную среду и токами воды переносятся к карпогону (женский орган полового размножения). Содержимое спермация проникает в брюшко карпогона и сливается там с яйцеклеткой. Зигота без периода покоя делится митозом и прорастает в нитевидные талломы разной длины. Таллом диплоидный. В верхней части этих нитей формируются споры полового размножения (карпоспоры). При бесполом размножении на талломе образуются спорангии, которые содержат по одной споре - моноспору, или по четыре - тетраспоры. Перед образованием тетраспор происходит редукционное деление. У моноспоровых водорослей на одном и том же моноплоидном растении образуются гаметангии и спорангии, диплоидна только зигота. Для тетраспоровых характерно чередование фаз развития: гаплоидные тетраспоры прорастают в гаплоидный гаметофит с гаметангиями; диплоидные карпоспоры прорастают в диплоидные растения со спорангиями (диплоидный спорофит). Гаметофит и спорофит по внешнему виду неразличимы. У порфиры и порфиридиума бесполое размножение осуществляется моноплоидными моноспорами. Весь цикл развития они проходят в состоянии гаплоида; у них диплоидна только зигота (как у многих водорослей).
Красная водоросль порфира служит пищей многим жителям северной части Тихого океана и столетиями культивируется в Японии и Китае. В производстве этого вида занято более 30 000 человек только в Японии, причем получаемая продукция оценивается примерно в 20 млн. долларов ежегодно. Из нее готовят салаты, приправы, варят супы. Едят сушеными или засахаренными. Известное блюдо - «нори» - рис или рыба, завернутая в высушенные водоросли. В Норвегии во время морского отлива на прибрежную часть, богатую красными водорослями, выпускают овец, как на пастбище. Это один из типичных представителей багрянок. Листовидный пурпурный таллом видов этого рода прикрепляется к субстрату своим основанием и достигает 0,5 м в длину.
Обитает в Черном море. Половину получаемого в России агара производят из этой багрянки.
Распространение водорослей в воде и на суше. Значение водорослей в природе и хозяйстве.
Большинство настоящих водорослей живет в пресноводных водоемах и морях. Однако существуют экологические группы наземных, почвенных водорослей, водорослей снега и льда. Водоросли, обитающие в воде, делятся на две большие экологические группы: планктонные и бентосные. Планктоном называют совокупность свободно плавающих в толще воды мелких, преимущественно микроскопических организмов. Растительная часть планктона, образуемая настоящими водорослями, и некоторыми багрянками, составляет фитопланктон. Значение фитопланктона для всех обитателей водоемов огромно, так как планктоном производится основная масса органических веществ, за счет которых прямо или косвенно (через цепи питания) существует весь остальной живой мир воды. Важную роль в образовании фитопланктона играют диатомовые водоросли.
К бентосным водорослям относятся макроскопические организмы, прикрепленные ко дну водоемов или к предметам и живым организмам, находящимся в воде. Большинство бентосных водорослей обитает на глубине до 30 –50 м. Лишь некоторые виды, относящиеся преимущественно к багрянкам, достигают глубины 200 м и более. Бентосные водоросли – важный корм для пресноводных и морских рыб.
Наземные водоросли также довольно многочисленны, но обычно не замечаются из-за микроскопически малых размеров. Однако позеленение тротуаров, порошковатые зеленые налета на стволах толстых деревьев указывают на скопления почвенных водорослей. Эти организмы встречаются в почвах большинства климатических зон. Многие из них способствуют накопления в почвах органического вещества.
Водоросли льда и снега микроскопически малы и обнаруживаются только при скоплении большого количества особей. Наибольшую известность с давних пор получило явление так называемого «красного снега». Главным организмом, вызывающим покраснение снега, является один из видов одноклеточной водоросли – хламидомонада снежная. Кроме свободноживущих водорослей важную роль в природе играют водоросли – симбионты, являющиеся фотосинтезирующей частью лишайников.
Благодаря широкому распространению водоросли имеют большое значение в жизни отдельных биоценозов и в круговороте веществ в природе. Геохимическая роль водорослей связана, прежде всего, с круговоротом кальция и кремния. Составляя основную часть растительной, водной среды и участвуя в фотосинтезе, они служат одним из главных источников органического вещества в водоёмах. В Мировом океане водоросли ежегодно создают около 550 млрд. т (около ¼) всех органических веществ планеты. Урожайность их здесь оценивается в 1,3 – 2,0 т сухого вещества на 1 г поверхности воды за год. Огромна их роль в питании гидробионтов, особенно рыб, а также в обогащении гидросферы и атмосферы Земли кислородом.
Некоторые водоросли вместе с гетеротрофными организмами осуществляют процессы естественного самоочищения сточных и загрязненных вод. Они особенно полезны в открытых «окислительных прудах», используемых в тропических и субтропических странах. Открытые пруды глубиной от 1 до 1,5 м заливают неочищенными стоками. В процессе фотосинтеза водоросли выделяют кислород и обеспечивают жизнедеятельность других аэробных микроорганизмов. Многие из водорослей – индикаторы загрязнения и засоления местообитаний. Почвенные водоросли активно участвуют в почвообразовании.
Хозяйственное значение водорослей заключается в непосредственном использовании их в качестве пищевых продуктов или как сырья для получения различных веществ, ценных для человека. С этой целью применяют особенно те виды, зола которых богата солями натрия и калия. Некоторые бурые водоросли применяются как удобрения и для кормления домашних животных. Водоросли не особо питательны, т.к. у человека нет ферментов, позволяющих расщеплять и переваривать вещества клеточных стенок, но они богаты витаминами, солями йода и брома, микроэлементами.
Морские водоросли – сырье для некоторых отраслей промышленности. Наиболее важные продукты, получаемые из них, - агар-агар, альгин и карраген. Агар – полисахарид, который получают из красных водорослей. Он образует гели и широко применяется в пищевой, бумажной, фармацевтической, текстильной и других отраслях промышленности. Незаменим агар в микробиологической практике при культивировании микроорганизмов. Из него изготавливают капсулы для витаминов и лекарств, применяют для получения отпечатков зубов, в косметике. Кроме того, его вводят в состав хлебобулочных изделий, чтобы те не черствели, в рецептуры быстрозастывающих желе и кондитерских изделий, а так же используют как временную оболочку для мяса и рыбы в тропических странах. Агар получают из анфельции, добываемой в Белом и дальневосточных морях. Альгин и альгинаты , извлекаемые из бурых водорослей (ламинария, макроцистис), обладают прекрасными клеящими свойствами, нетоксичны, образуют гели. Их добавляют в пищевые продукты, в таблетки при изготовлении лекарственных препаратов, используют при выделке кож, при производстве бумаги и тканей. Из альгинатов делают и растворимые нити, используемые в хирургии. Карраген похож на агар. Его предпочитают агару при стабилизации эмульсии, косметических средств и молочных продуктов. Возможности практического использования водорослей далеко не исчерпаны.
В определенных условиях водоросли «цветут», т.е. в больших количествах скапливаются в воде. «Цветение» наблюдается при достаточно теплой погоде, когда в воде наблюдается эвтрофикация , т.е. много питательных веществ (промышленные стоки, удобрения с полей). В результате начинается взрывоподобное размножение первичных продуцентов – водорослей, и они начинают отмирать раньше, чем их успевают съесть. В свою очередь это вызывает интенсивное размножение аэробных бактерий, и вода полностью лишается кислорода. Гибнут рыбы и другие животные и растения. Токсины, образующиеся при цветении воды, усиливают гибель животных, они могут накапливаться в теле моллюсков и ракообразных, питающихся водорослями, и затем, попадая в организм человека, вызывают у него отравления и паралич.