Мхи: строение и размножение. Торф

Водоросли: строение, жизнедеятельность, размножение,
значение
Водоросли - сборная группа низших, обычно водных растений, для которых
характерны наличие хлорофилла и способность к фотосинтезу. В настоящее время эта
группа объединяет примерно 35-40 тысяч видов.
В пресноводных водоемах водоросли чаще всего имеют микроскопические
размеры, а в морях встречаются достигающие десятков метров в длину. Одни из них
свободно (активно или пассивно) перемещаются в толще воды, другие ведут
прикрепленный образ жизни. Некоторые водоросли приспособились к жизни на
суше: в почве и на ее поверхности, на камнях и скалах, стволах деревьев.
Тело водорослей — таллом, или сдоевище, не имеющее многоклеточных
вегетативных органов. Для водорослей характерны одноклеточные органы
размножения (спороношения и полового размножения).
По строению тела различают водоросли одноклеточные, колониальные и
многоклеточные. В клетках многих водорослей имеются клеточная стенка, вакуоль с
клеточным соком и хлоропласты, называемые хроматофорами. В хроматофорах
находятся пигментные системы, в состав которых входят хлорофиллы, каротиноиды
и фикобилины. Комбинации этих пигментов обусловливают окраску талломов
водорослей. Некоторые водоросли утратили способность к фотосинтезу и
полностью перешли на гетеротрофный тип питания.
Размножение у водорослей может происходить следующими способами:
• вегетативным — делением клетки пополам, фрагментами колонии и нитей;
• спорами — подвижными зооспорами и неподвижными апланоспорами;
• половым — с участием гамет (женских и мужских). Половой процесс у
водорослей бывает трех типов:
• изогамия — слияние подвижных гамет, одинаковых по величине и форме;
•гетерогамия — слияние подвижных гамет, имеющих одинаковую форму, но
различающихся по величине;
•оогамия — слияние неподвижной крупной женской гаметы — яйцеклетки с
мелким подвижным сперматозоидом. Отдельным типом полового процесса у
водорослей является конъюгация, при которой сливается содержимое двух
гаплоидных безжгутиковых клеток и образуется диплоидная зигота.
Хламидомонада — одноклеточная зеленая водоросль, которая обитает в лужах
и других мелких водоемах. Снаружи клетка хламидомонады покрыта клеточной
стенкой, состоящей из пектина. Водоросль передвигается в воде с помощью двух
одинаковых жгутиков, расположенных на переднем конце клетки. Большую часть
клетки занимает хроматофор, где происходит фотосинтез и откладывается запасной
крахмал. Ближе к переднему концу тела расположен красный глазок, который
воспринимает свет. В цитоплазме клетки расположено гаплоидное ядро и две
сократительные вакуоли. Вакуоль с клеточным соком у хламидомонады отсутствует
(рис. 1.11). Через оболочку хламидомонада поглощает из воды минеральные
вещества и углекислый газ. На свету в хроматофоре в процессе фотосинтеза
образуется сахар (из него – крахмал) и выделяется кислород. Но хламидомонада
может поглощать из окружающей среды и готовые органические вещества,
растворенные в воде. Поэтому хламидомонаду вместе с другими одноклеточными
1
зелеными водорослями используют в очистных сооружениях. Здесь воду очищают
от вредных примесей.
Размножение у хламидомонады бесполое и половое.
Бесполое размножение осуществляется с помощью зооспор, которые
образуются внутри родительской клетки. Чаще всего формируются четыре, а иногда
восемь двужгутиковых зооспор, каждая из которых после выхода в воду дорастает
до размеров взрослой особи.
При половом размножении под оболочкой материнской клетки образуются
двужгутиковые гаметы, которые попарно сливаются и образуют зиготу. Зигота
покрывается толстой оболочкой и зимует. Весной ядро в ней мейотически делится, в
результате чего формируются четыре молодые гаплоидные хламидомонады. Таким
образом, почти весь жизненный цикл хламидомонады протекает в гаплоидной
стадии, а диплоидной у нее является только зигота (рис. 1. 12).
В пресных и соленых водоемах, а также в почве и на ее поверхности
встречается одноклеточная Зеленая водоросль хлорелла. Ее клетка имеет
шаровидную форму и покрыта плотной целлюлозной оболочкой. В цитоплазме
находится ядро и крупный хроматофор. Хлорелла размножается только бесполым
путем с помощью округлых неподвижных апланоспор.
2
Рис. 1.12. Размножение хламидомонады: А-бесполое размножение, Б - половое размножение
'"
Нитчатая
многоклеточная
зеленая
водоросль
улотрикс
обитает
преимущественно в пресных водоемах и образует зеленый налет на подводных
предметах. К субстрату нить улотрикса прикрепляется с помощью одной
бесцветной базальной клетки (ризоида). Нити улотрикса не ветвятся и состоят из
коротких одинаковых клеток. В цитоплазме клетки расположены ядро и
хроматофор. Большая часть клетки занята вакуолью с клеточным соком.
Размножается улотрикс вегетативно зооспорами и половым путем.
Четырехжгутиковые зооспоры образуются внутри клеток улотрикса, выходят в
воду, плавают, затем прикрепляются к подводным предметам и начинают делиться,
формируя новые нити. В результате первого деления получаются две
разнокачественные клетки: одна бесцветная (ризоид), другая зеленая. При делении
зеленой клетки происходит нарастание нити водоросли. При половом размножении
в клетках образуются двужгутиковые гаметы. Выйдя из материнской клетки, гаметы
сливаются в воде, образуя четырехжгутиковую зиготу, которая впоследствии
одевается оболочкой. После периода покоя в зиготе в результате мейоза
формируются 4 гаплоидные зооспоры, которые после выхода в воду прорастают в
новые нити. Как и хламидомонада, большую часть жизненного цикла улотрикс проводит в гаплоидной стадии, а диплоидная у него только зигота.
Другая широко распространенная зеленая нитчатая водоросль — спирогира,
образующая скопления зеленой тины в пресных водоемах. Нити ее не ветвятся,
состоят из крупных цилиндрических клеток, одетых целлюлозной оболочкой и
слизью. В центре клетки расположена крупная вакуоль с клеточным соком, в
которой на цитоплазматических нитях подвешено ядро. Хроматофор или один, или
в одной клетке несколько хроматофоров. Размножается спирогира вегетативным
(при разрывах нитей) и половым способами. Половой процесс у спирогиры
протекает по типу конъюгации. При этом сливается содержимое вегетативных
клеток из двух рядом расположенных нитей. Образующаяся диплоидная зигота
одевается оболочками и превращается в зимующую стадию. Весной ядро
претерпевает мейотическое деление, а три гаплоидных ядра отмирают, и вырастает
только одна новая гаплоидная нить спирогиры.
3
Водоросли, которые обитают в морях, могут быть одноклеточными,
колониальными и многоклеточными. Наиболее крупные талломы имеют
представители Бурых, Красных и Зеленых водорослей.
Бурые водоросли — многоклеточные организмы с желто-бурой окраской,
которая обусловлена наличием большого количества желтых и бурых пигментов.
Наиболее густые заросли Бурые водоросли образуют на глубине до 15м, хотя могут
заходить до 100 м. В северных и умеренных широтах произрастает одна .из самых
распространенных Бурых водорослей — ламинария, или морская капуста, таллом
которой может достигать в длину 20 м. В ее талломе содержится много
аминокислоты метионина, йода, углеводов, минеральных веществ и витаминов, по
содержанию которых она превосходит многие овощи и кормовые травы. В
жизненном цикле ламинарии происходит чередование бесполого и полового
поколений. Эту водоросль культивируют в северных морях России и странах ЮгоВосточной Азии.
Красные водоросли, или багрянки, в основном обитают в морях. Их называют
так за окраску таллома, которая меняется в зависимости от соотношения пигментов
от темно-малинового, розового до голубовато-зеленого или желтого цвета. Наличие
красного пигмента позволяет Красным водорослям обитать на больших глубинах
(до 200 м). Это самые глубоководные водоросли.
Их многоклеточные слоевища имеют вид красивых, сложно рассеченных
пластинок, иногда кустиков, напоминающих кораллы. Однако некоторые
представители могут состоять из единственной клетки или образовывать колонии. В
состав клеточной стенки Красных водорослей помимо целлюлозы входит агар.
Многие багрянки съедобны.
Значение водорослей в природе и хозяйстве человека многообразно:
•являются основными продуцентами в водных экосистемах, синтезируя
органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза, то есть несут ту
же функцию, что и зеленые растения на суше;
•в процессе фотосинтеза выделяют большое количество кислорода, который
растворяется в воде и необходим для дыхания других водных организмов;
•служат местом обитания, укрытия и размножения многих животных, то есть
формируют разнообразные водные биотопы;
•участвуют в формировании структуры почвы, частично обеспечивают ее
плодородие, насыщают почву кислородом, принимают участие в формировании
ряда горных и осадочных пород (почвенные);
•являются внутриклеточными симбионтами (сожителями) некоторых
беспозвоночных (простейших, губок, кишечно-полостных) и грибов в организме
лишайников;
•культивируют и употребляют в пищу: порфиру, ламинарию, ундарию;
•используют для получения агара (Красные) и соединений альгиновой
кислоты (Бурые);
Альгинаты и агар, который обладает желирующими свойствами, используют в пищевой
промышленности при изготовлении желе, пастилы, суфле, конфет, в микробиологии - для приготовления
сред, на который выращивают микроорганизмы.
•используют на корм скоту и для получения удобрений;
4
•применяют в медицине для выведения радионуклидов;
•используют в качестве индикаторных организмов при определении степени
загрязнения водоемов и для очистки сточных вод;
•служат хорошими модельными объектами для научных исследований;
С помощью хлореллы активно изучают многие процессы, происходящие в фотосинтезирующих клетках. Ее
также используют на космических кораблях для регенерации воздуха и утилизации органических остатков в
замкнутых системах жизнеобеспечения.
•при благоприятных внешних условиях вызывают цветение воды;
Зеленое цветение воды в канавах, лужах и ямах чаще всего обусловлено размножением эвгленовых
водорослей либо хламидомонады. Большой урон рыболовству наносят «красные приливы» - цветение
морей, вызванное рядом микроскопических одноклеточных водорослей (отсюда название - Красное море).
Водоросли, вызывающие «красные приливы», выделяют вещества, токсичные для животных и человека.
•могут паразитировать
беспозвоночных животных.
на
других
водорослях,
высших
Мхи: строение и размножение. Торф
растениях,
Мхи - вечнозеленые многолетние высшие растения, насчитывающие около 25 тысяч
видов. Распространены повсеместно, преимущественно в областях с умеренным и холодным
климатом. У мхов развиты стебель и листья, но нет корней. Вместо корней ризоиды, которые
служат для всасывания воды и прикрепления к почве. Проводящие, запасающие и
механические ткани выражены слабо.
Листостебельное фотосинтезирующее тело мха представляет собой
гаметофит. На нем развиваются антеридии (мужские половые органы) и архегонии
(женские половые органы). В антеридиях образуются двужгутиковые
сперматозоиды, в архегониях - крупные яйцеклетки. При помощи воды (в сырую
погоду) сперматозоиды выходят из антеридиев. Один из них проникает в архегонии
и оплодотворяет яйцеклетку. Из образовавшейся зиготы вырастает бесполое
поколение — спорофит. Он представлен коробочкой на ножке, которая вырастает
на гаметофите. Спорофит не способен к фотосинтезу и питается за счет гаметофита.
В коробочке образуются гаплоидные споры. При прорастании споры формируется
протонема — тонкая разветвленная нить, на которой образуются почки, дающие
начало новым гаметофитам (рис. 1.13).
Сфагнум — многолетний мох с прямостоячими, сильно ветвящимися
стеблями, часто образующий сплошной покров на болотах и во влажных лесах.
Листья расположены мутовчато, однослойные, состоят из клеток двух типов: живых
зеленых, которые содержат хлоропласты, и бесцветных мертвых. Оболочки мертвых
клеток имеют крупные отверстия, через которых в сфагнум проникает и
накапливается в нем вода.
Сфагнум не имеет ризоидов, он впитывает воду всей поверхностью тела,
вызывая быстрое заболачивание почв. Нижняя часть стебля сфагнума погружена в
воду и постепенно отмирает Отмершие части стебля опускаются на дно водоема, где
медленно разлагаются и спрессовываются практически без доступа кислорода. В
результате образуется торф. Процесс торфообразования протекает очень медленно
— до 1 см за 10 лет. Клетки сфагнума содержат карболовую кислоту, обладающую
бактерицидными свойствами, поэтому в торфяных отложениях хорошо сохраняются
останки животных, споры и пыльца растений.
5
Торф — ценное удобрение, а также сырье для химической промышленности
(получение лаков, красок, пластмасс, воска, парафина, метилового спирта и
карболовой кислоты) и топливо.
Кукушкин лен в отличие от сфагнума — растение двудомное. Произрастает во
влажных, затененных местах и на болотах. Его зеленые неветвящиеся стебли, густо
покрытые узкими листьями, образуют подушки.
6