Водоросли (низшие растения) Э К О Л О Г И Я В О Д О Р О С Л Е

Водоросли
(низшие растения)
ЭКОЛОГИЯ ВОДОРОСЛЕЙ
Водоросли самые древние растения на Земле, обитающие в воде, на почве, на коре деревьев, а также
образующие симбиотический организм -лишайник.
Являются начальным звеном в цепях питания, представляя собой пищу для животных, начиная от
простейших и кончая млекопитающими. Кроме того, водоросли в процессе фотосинтеза выделяют в воду
кислород, что дает возможность животным дышать в воде как в морях и океанах, так и в маленьких прудах и
лужах.
В зарослях водорослей находят приют и среду обитания многие беспозвоночные животные и молодь рыб и
земноводных.
Для нормального состояния биоценозов водоемов все должно находиться в равновесии - и ресурсы
растений, и количество животных. Для поддержания этого равновесия необходимо, чтобы водоемы были
экологически чистыми - в них не сбрасывали бы нечистоты, химические отходы, металлический лом,
гниющую древесину и негниющие синтетические материалы, так как это приводит к резкому сокращению
количества кислорода, повышению кислотности, увеличению численности гнилостных и болезнетворных
бактерий. Это неизбежно ведет к гибели растений и животных, болезням человека и появлению на Земле
мертвых и зараженных морей, озер, прудов.
Строение
Водоросли - это низшие споровые растения, содержащие в своих клетках хлорофилл и живущие
преимуществепно в воде. В морфологическом отношении для водорослей наиболее существенным
признаком является отсутствие тела, расчлененного на стебли, листья и корни. Их тело обозначают как
слоевище (или таллом). Размножаются они вегетативно или с помощью спор, т. е. относятся к споровым
растениям. В физиологическом отношении водоросли резко отличаются от других групп низших растений
наличием хлорофилла,благодаря которому они способны ассимилировать углекислый газ, т. е. питаться
фотоавтотрофно. В отличие от водорослей бактерии, имеющие зеленую окраску, содержат пигмент, близкий
к хлорофиллу, но не тождественный ему.
Водоросли, даже простейшие из них - сине-зеленые, являются первыми организмами, у которых в процессе
эволюции появилась способность осуществлять фотосинтез с использованием воды в качестве источника
(донора) водорода и выделением свободного кислорода, т.е. процесс, свойственный высшим растениям.
Второй особенностью питания водорослей и других фотосинтезирующих растений является способность
усваивать азот, серу, фосфор, калий и другие минеральные элементы в виде ионов минеральных солей и
использовать их для синтеза таких важных компонентов живой клетки, как аминокислоты, белки, нуклеиновые
кислоты, макроэргические соединения, вещества вторичного обмена. Среди водорослей есть виды, которые
являются строгими фотосинтетиками (из синезеленых - анабены, некоторые штаммы ностоков; из зеленых некоторые виды хлорококкум, хламидомоносов).
Многие водоросли в определенных условиях могут легко переключаться с фотоавтотрофного способа
питания на ассимиляцию различных органических соединений, т. е. осуществлять гетеро- или
фотогетеротрофный (сочетание гетеротрофного и фотоавтотрофного) типы питания.
Основная структурная единица тела водорослей - клетка. Уникальную группу составляют сифоновые
водоросли: у них таллом не разделен на клетки, однако в цикле развития имеются одноклеточные стадии.
Многоклеточные формы возникли после того, как клетка проделала длительный и сложный путь развития в
качестве самостоятельного организма. Переход от одноклеточного к многоклеточному состоянию
сопровождался потерей индивидуальности и связанными с этим, изменениями в структуре и функциях клетки.
С возникновением многоклеточности связаны дифференцировка и специализация клеток в талломе, что
следует рассматривать как первый шаг на пути становления тканей и органов.
Краткая характеристика отдельных представителей водорослей
Одноклеточные водоросли
Хламидомонада.
Отдел:
Зеленые
Класс:
Порядок: Хламидомонадовые.
водоросли
Вольвоксовые.
Подвижные формы (два жгутика на переднем конце). Клетка имеет пектиновую оболочку, которая плотно
прилегает к протопласту (у более старых особей слегка отстает от него в задней части клетки). Строение
протопласта типичное для вольвоксовых: имеется чашевидный хроматофор с одним пиреноидом (округлое
тело, богатое белками, нередко в середине находится белковый кристалл), окруженным крахмалом, ядро,
глазок, пульсирующие вакуоли.
Способ размножения бесполый - особь теряет жгутики, протопласт внутри материнской оболочки делится
последовательно на 2-4 (8) частей. Отрастают два жгутика и особи (зооспоры) выходят наружу. Половое
размножение связано с возникновением гамет, слияние которых приводит к образованию зиготы. Гаметы
сливаются парами. У большинства видов наблюдается изогамия, но встречаются гетерогамия и настоящая
оогамия.
Обитатель мелких, хорошо прогреваемых и сильно загрязненных водоемов. Активные санитары загрязненных
вод.
Хлорелла.
Отдел:
Класс:
Порядок: Хлорококковые.
Зеленые
водоросли.
Протококковые.
Клетки шарообразные, одноядерные, с чашевидным пристеночным хроматофором с пиреноидом. Клетка
покрыта твердой оболочкой целлюлозной природы. Химический состав: белки - 40 % (на сухую массу) и
больше, липиды - до 20 % (в среднем), углеводы - до 35 %, зольные вещества - 10 %. Есть витамины С, К и
группы В. Обнаружено вещество, имеющее антибиотическую активность, - хлореллин.
Размножение бесполое - в материнской клетке образуется около десятка апланоспор (автоспор), которые
освобождаются через разрыв ее оболочки. Апланоспоры не имеют жгутиков и еще внутри материнской клетки
покрываются целлюлозной оболочкой. Распространена в пресных водоемах, на влажной земле, стволах
деревьев, встречается как симбионт с животными (инфузориями, гидрами, червями) - Zoochlorella - и грибами,
как гонидий лишайников. Культивируется в искусственных условиях.
Нитчатые водоросли
Улотрикс.
Отдел:
Зеленые
Класс:
Порядок: Улотриксовые.
водоросли.
Улотриксовые.
Тело нитчатое, неразветвленное, прикреплено к субстрату с помощью клетки, вытягивающейся в короткий
бесцветный ризоид. Остальные клетки одинаковые, короткие, часто с толстыми набухающими оболочками.
Имеется одно ядро, пластинчатый хроматофор с пиреноидами. Размножение бесполое зооспорами с
четырьмя жгутиками. (Имеются макро- и микрозооспоры, отличающиеся только размерами.)
Половое воспроизведение изогамное. Гаметы образуются на тех же нитях, что и зооспоры, но их больше и
они имеют лишь два жгутика. Зигота переходит в состояние покоя и позже прорастает четырьмя зооспорами.
При этом происходит редукционное деление ядра и образуются гаплоидные особи.
Распространена в реках, где, прикрепляясь к подводным предметам, образует ярко-зеленые обрастания.
Спирогира.
Отдел:
Зеленые
Класс:
Порядок: Зигнемовые.
водоросли.
Конъюгаты.
Нити состоят из одинаковых цилиндрических клеток с лентообразным, спирально закрученным
хроматофором, пристенным слоем протоплазмы, пиреноидами, окруженными мелкими крахмальными
зернами, ядром и вакуолей. Клеточная оболочка целлюлозная, извне окружена слизистым чехлом. Клетки
способны к делению (вегетативное размножение), которое происходит ночью. Клетки после деления растут
только в длину. Нити могут разрываться на отдельные участки. Половое размножение - конъюгация. Нити
сближаются, склеиваются своей слизью. Образуются боковые отростки клеток, которые соединяются. На
концах отростков образуется канал, соединяющий две клетки. По этому каналу содержимое одной клетки
перетекает в другую, сливаясь в зиготу. Ее прорастание происходит после периода покоя.
Распространена в стоячих или медленно текущих пресных водоемах. Слизистые на ощупь нити лежат на дне
или поднимаются на поверхность в большом количестве. Образуют основную массу тины прудов.
Существует огромное разнообразие форм (шаровидные, грушевидные, яйцевидные, веретеновидные,
спиралевидные, цилиндрические и др.) и размеров (от нескольких микрометров у синезеленых до нескольких
сантиметров у харовых) водорослевой клетки.
Размножение
Различают размножение:
 вегетативное [показать] .
 бесполое [показать] .
 половое [показать] .
Распространение в природе
По условиям существования водоросли можно разделить на две группы: живущие в воде и живущие вне
воды.
Водные организмы делятся на планктонные (находятся во взвешенном состоянии в воде и имеют ряд
приспособлений к этим условиям жизни), бентические (находятся на дне водоемов), перифитонные
(обрастают подводные скалы, высшие водные растения, подводные предметы), нейстонные (плавают в
полупогруженном состоянии на поверхности воды на границе раздела вода - воздух). Водоросли, живущие
вне воды, разделяются на аэрофитон (наземные обрастания) и почвенные.
Кроме названных групп, различают водоросли горячих источников (типичными обитателями их являются
синезеленые, специфически термофильных форм мало - мастигокладус, формидиум); водоросли снега и
льда (явление "красного снега" вызывает хламидомонада снежная; 80 видов "ледовых" диатомей); водоросли
соленых водоемов (дуналиелла солевая из вольвоксовых, хлороглея сарциноидная из синезеленых);
водоросли в известняковом субстрате (сверлящие и туфообразующие водоросли - гиелла, ривулярия).
Отделы водорослей
Разделение водорослей на систематические группы - отделы - в основном совпадает с характером их
окраски, связанной, конечно, с особенностями строения. Наиболее широко распространено деление
водорослей на 10 отделов:
1. синезеленые [показать] .
2. пирофитовые [показать] .
3. золотистые [показать] .
4. диатомовые [показать] .
5. желтозеленые [показать] .
6. бурые [показать] .
7. красные [показать] .
8. эвгленовые [показать] .
9. зеленые [показать] .
10. харовые [показать] .
Роль водорослей в природе, их хозяйственное значение
Водоросли - один из древнейших организмов, населяющих нашу планету. В прошлые геологические эпохи,
как и в настоящее время, водоросли населяли океаны, реки, озера и другие водоемы. Обогатив атмосферу
кислородом, они вызвали к жизни разнообразный мир животных и способствовали развитию аэробных
бактерии; они явились родоначальниками растений, заселивших сушу, и создали мощные толщи горных
пород.
Водоросли, как и высшие растения на суше, - источник органических веществ, продуценты кислорода в
водоемах. Вследствие деятельности водорослей (в основном диатомовых, синезеленых и зеленых)
образуются горные породы (диатомиты, кремнистые залежи, некоторые известняки). Некоторые водоросли
(сверлящие синезеленые), разрушая горные породы, участвуют в образовании первичных почв.
В комплексе с другими организмами (бактериями, грибами) водоросли принимают участие в процессе
самоочищения воды.
Однако развиваясь в большом количестве, водоросли (синезеленые, некоторые зеленые, диатомовые,
пирофитовые) могут приводить к "цветению воды", во время которого значительное количество организмов
оседает на дно, усиливаются процессы гниения, резко уменьшается количество кислорода и повышается
концентрация углекислого газа. Это приводит к летнему замору рыб. "Цветение" отрицательно отражается на
водоснабжении (забиваются фильтры, вода приобретает неприятный вкус и запах).
В сельском хозяйстве водоросли используются как органические удобрения (азотфиксирующие синезеленые
водоросли, морские водоросли, а также масса синезеленых водорослей, которую собирают во время
"цветения" водоемов). Водоросли обусловливают образование гумуса, улучшают аэрацию почвы, влияют на
ее структуру.
Водоросли являются сырьем для получения ценных органических веществ: спиртов, аммиака, лаков,
органических кислот и т. п. (сапропели); йода, брома (бурые водоросли); клея (ламинариевые); агар-агара
(красные водоросли, филлофора), каротина, биологически активных веществ. Используются в
микробиологической промышленности, космических исследованиях. Для производства бумаги и картона
используют кладофору и ризоклоний, которые в большом количестве развиваются в водоемах Западной
Сибири. Морские водоросли используют в пищевой промышленности, а также непосредственно в пищу
(морская капуста, морской салат, ностоки).
В санитарной гидробиологии водоросли используются как индикаторы, показывающие степень
загрязненности воды органическими веществами. Водоросли применяют для очистки промышленных вод.