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

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 сине-зелёные 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 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 .

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 многоядерного плазмодия 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 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

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, 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)

Происхождение, родственные связи и эволюция

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.

Водоросли относят к низшим растениям. Их более 30 тысяч видов. Среди них есть как одноклеточные, так и многоклеточные формы. Некоторые водоросли имеют очень большие размеры (несколько метров в длину).

Название «водоросль» говорит о том, что эти растения обитают в воде (в пресной и морской). Однако водоросли можно встретить во многих влажных местах. Например, в почве и на коре деревьев. Некоторые виды водорослей способны, как и ряд бактерий, обитать на ледниках и в горячих источниках.

Водорослей относят к низшим растениям, так как у них нет настоящих тканей. У одноклеточных водорослей тело состоит из одной клетки, некоторые водоросли образуют колонии клеток. У многоклеточных водорослей тело представлено слоевищем (другое название - таллом ).

Поскольку водоросли относят к растениям, то все они являются автотрофами. Кроме хлорофилла клетки многих водорослей содержат красные, синие, бурые, оранжевые пигменты. Пигменты находятся в хроматофорах , которые имеют мембранную структуру и выглядят как ленты или пластинки и т. п. В хроматофорах нередко откладывается запасное питательное вещество (крахмал).

Размножение водорослей

Водоросли размножаются как бесполым, так и половым путем. Среди типов бесполого размножения преобладает вегетативное . Так, одноклеточные водоросли размножаются делением их клетки надвое. У многоклеточных форм происходит фрагментация слоевища.

Однако бесполое размножение у водорослей может быть не только вегетативным, но и с помощью зооспор , которые образуются в зооспорангиях. Зооспоры представляют собой подвижные клетки с жгутиками. Они способны активно плавать. Через какое то время зооспоры отбрасывают жгутики, покрываются оболочкой и дают начало водоросли.

У ряда водорослей наблюдается половой процесс , или конъюгация. При этом между клетками разных особей происходит обмен ДНК.

При половом размножении у многоклеточных водорослей образуются мужские и женские гаметы. Они образуются в специальных клетках. При этом на одном растении могут образовываться гаметы обоих типов или только одного (только мужские, или только женские. После выхода гаметы сливаются с образованием зиготы. Чаще всего зигота превращается в спору, которая какое-то время находится в стадии покоя, переживая таким образом неблагоприятные условия. Обычно после зимовки споры водорослей дают начало новым растениям.

Одноклеточные водоросли

Хламидомонада

Хламидомонада обитает в загрязненных органикой мелких водоемах, лужах. Хламидомонада является одноклеточной водорослью. Ее клетка имеет овальную форму, но один из концов слегка заострен и на нем находится пара жгутиков. Жгутики позволяют достаточно быстро передвигаться в воде ввинчиванием.

Название этой водоросли происходит от слов «хламида» (одежда древних греков) и «монада» (простейший организм). Клетка хламидомонады покрыта пектиновой оболочкой, которая прозрачна и неплотно прилегает к мембране.

В цитоплазме хламидомонады есть ядро, светочувствительный глазок (стигма), крупная вакуоль, содержащая клеточный сок, а также пара мелких пульсирующих вакуолей.

Хламидомонада обладает способностью двигаться по направлению к свету (благодаря стигме) и кислороду. Т.е. она обладает положительным фототаксисом и аэротаксисом. Поэтому хламидомонада обычно плавает в верхних слоях водоемов.

Хлорофилл находится в большом хроматофоре, который имеет вид чаши. Здесь протекает процесс фотосинтеза.

Несмотря на то, что хламидомонада как растение способна к фотосинтезу, она также может поглощать готовые органические вещества, присутствующие в воде. Это ее свойство используется человеком для очистки загрязненных вод.

В благоприятных условиях хламидомонада размножается бесполым способом. При этом ее клетка отбрасывает жгутики и делится, образуя 4 или 8 новых клеток. В результате хламидомонада достаточно быстро размножается, что приводит к так называемому цветению воды.

В неблагоприятных условиях (холод, засуха) хламидомонада под своей оболочкой образует гаметы в количестве 32 или 64 штук. Гаметы выходят в воду и сливаются попарно. В результате образуются зиготы, которые покрываются плотной оболочкой. В таком виде хламидомонада переносит неблагоприятные условия среды. Когда условия становятся благоприятными (весной, период дождей), зигота делится, образуя четыре клетки-хламидомонады.

Хлорелла

Одноклеточная водоросль хлорелла обитает в пресных водоемах и влажной почве. Хлорелла имеет шаровидную форму без жгутиков. Также у нее нет светочувствительного глазка. Таким образом, хлорелла неподвижна.

Оболочка хлореллы плотная, в ее состав входит целлюлоза.

В цитоплазме присутствует ядро и хроматофор с хлорофиллом. Фотосинтез протекает весьма интенсивно, поэтому хлорелла выделяет много кислорода и производит много органического вещества. Также как хламидомонада, хлорелла способна усваивать готовые органические вещества, присутствующие в воде.

Для хлореллы характерно бесполое размножение делением.

Плеврококк

Плеврококк образует зеленый налет на почве, коре деревьев, скалах. Представляет собой одноклеточную водоросль.

Клетка плеврококка имеет ядро, вакуоль, хроматофор в виде пластинки.

Плеврококк не образует подвижные споры. Размножается путем деления клетки надвое.

Клетки плеврококка могут образовывать небольшие группы (по 4-6 клеток).

Многоклеточные водоросли

Улотрикс

Улотрикс представляет собой зеленую многоклеточную нитчатую водоросль. Обычно обитает в реках на поверхностях расположенных недалеко от поверхности воды. Улотрикс имеет ярко-зеленый цвет.

Нити улотрикса не ветвятся, одним концом они прикрепляются к субстрату. Каждая нить состоит из ряда небольших клеток. Нити растут за счет поперечного деления клеток.

Хроматофор у улотрикса имеет вид незамкнутого кольца.

В благоприятных условиях некоторые клетки нити улотрикса образуют зооспоры. У спор по 2 или 4 жгутика. Когда плавающая зооспора прикрепляется к предмету, она начинает делится, образуя нить водоросли.

В неблагоприятных условиях улотрикс способен размножаться половым путем. В некоторых клетках его нити образуются гаметы, имеющие по два жгутика. После выхода из клеток они попарно сливаются, образуя зиготы. В последствие зигота разделится на 4 клетки, каждая из которых даст начало отдельной нити водоросли.

Спирогира

Спирогира, также как улотрикс, является зеленой нитчатой водорослью. В пресных водоемах именно спирогира встречается чаще всего. Скапливаясь, она образует тину.

Нити спирогиры не ветвятся, состоят из цилиндрических клеток. Клетки покрыты слизью и имеют плотные целлюлозные оболочки.

Хроматофор спирогиры выглядит как спирально закрученная лента.

Ядро спирогиры подвешено в цитоплазме на протоплазменных нитях. Также в клетках есть вакуоль с клеточным соком.

Бесполое размножение у спирогиры осуществляется вегетативным способом: путем деления нити на фрагменты.

У спирогиры наблюдается половой процесс в форме конъюгации. При этом две нити располагаются рядом, между их клетками образуется канал. По этому каналу содержимое из одной клетки переходит в другую. После этого образуется зигота, которая, покрывшись плотной оболочкой, перезимовывает. Весной из нее вырастает новая спирогира.

Значение водорослей

Водоросли активно участвуют в круговороте веществ в природе. В результате фотосинтеза они выделяют большое количество кислорода и связывают углерод в органические вещества, которыми питаются животные.

Водоросли участвуют в образовании почвы и формировании осадочных пород.

Многие виды водоросли используются человеком. Так из морских водорослей получают агар-агар, йод, бром, калийные соли, клеящие вещества.

В сельском хозяйстве водоросли используются как кормовая добавка в рацион животных, а также как калийное удобрение.

С помощью водорослей очищают загрязненные водоемы.

Некоторые виды водорослей используются человеком в пищу (ламинария, порфира).

Водоросли характеризуются большим разнообразием строе-­
ния. Они бывают одноклеточны­ми, колониальными и многокле­точными.

В условиях Беларуси широко распространены такие автотрофные и автогетеротрофные одно­клеточные водоросли, как хло­релла, эвглена зеленая и др.

Хлорелла часто встречается в пресных водоемах, на сырой зем­ле, коре деревьев. Хлорел­ла - одноклеточный организм шаровидной формы. Клетка ее покрыта плотной гладкой оболоч­кой. В цитоплазме содержатся ядро, чашевидный хлоропласт и другие органеллы.

Размножается хлорелла бес­полым путем, образуя множество спор. Споры еще внутри ма­теринской клетки покрываются собственной оболочкой и затем выходят наружу. В дальнейшем спора вырастает во взрослую особь.

Эвглена зеленая обитает в не­больших пресных водоемах со сто­ячей водой - лужах, озерах, боло­тах, а так лее на влажной почве. В летнее время молено наблюдать, как в небольшом пруду или луже вода становится зеленой - «цве­тет». Причиной этого «цветения» может быть массовое развитие эвг­лены. Под микроскопом в капле воды, взятой из такого водоема, можно рассмотреть ее строение.

Строение эвглены зеленой: 1 - глазок; 2 - хлоропласту; 3 - ядро; 4 - запасные питательные вещества; 5 - сократительная вакуоль; 6 - жгутик.

Тело эвглены зеленой дли­ной около 0,05 мм имеет вытя­нутую обтекаемую форму, хо­рошо приспособленную к дви­жению в воде. На­ружный слой цитоплазмы у эв­глены уплотнен и называется пелликулой, которая придает клетке форму. На переднем конце тела эвглены находится углубление. Оно является вы­водным каналом сократитель­ной вакуоли, а из отверстия углубления выходит жгутик - органоид движения. По­стоянно вращая жгутиком, эвг­лена как бы ввинчивается в воду и за счет этого плывет вперед. В цитоплазме эвглены располага­ются ядро, ярко-красный свето­чувствительный глазок и около 20 хлоропластов, содержащих хлорофилл.

Питание. Особенностью эвг­лены является способность ме­нять характер питания и обмена веществ в зависимости от усло­вий среды обитания. На свету ей присущ автотрофный тип пита­ния. Эвглены всегда находятся в освещенной части водоема, где более благоприятные условия для фотосинтеза. Находить осве­щенные места эвглене помогает светочувствительный глазок, расположенный на переднем конце тела.

Если эвглену поместить на длительное время в темноту, она теряет хлорофилл и становится бесцветной. В отсутствие хлоро­филла фотосинтез прекращает­ся, эвглена начинает усваивать готовые органические вещества, т.е. переходит от автотрофного к гетеротрофному (сапротрофно му) способу питания. Вот почему в водах, обогащенных органичес­кими веществами, эвглена раз­вивается в массовых количе­ствах.

Гетеротрофное питание у эвг­лены осуществляется путем вса­сывания органических веществ всей поверхностью тела.

Часто, развиваясь в загряз­ненных водоемах, где имеется большое количество растворен­ных органических веществ, эвг­лена сочетает оба типа питания - и автотрофный, и гетеротрофный. Способность эвглены изменять характер питания обеспечивает возможность выживания в раз­личных условиях существова­ния. Таким образом, эвглена зе­леная является автогетеротроф­ным протистом.

Отличительной особенностью ав­тогетеротрофных протистов яв­ляется их способность питаться двумя способами: на свету - как растения, а в темноте - как животные. Это значит, что на свету они осуществляют процесс фо­тосинтеза и создают органические веще­ства. При недостаточном для фотосинтеза освещении и при обилии органических ве­ществ в воде они усваивают готовые органические вещества, которые образуются в во­доеме при расщеплении отмерших частей живых организмов.

Дыхание и выделение у эв­глены зеленой происходит так нее, как и у других пресновод­ных протистов.

Сократительная вакуоль, в которой скапливается избыток воды с растворенными продук­тами обмена веществ, при со­кращении выводит свое содер­жимое наружу. Этот процесс происходит ритмично через каждые 20-30 с.

Размножение. Бесполое размножение эвглены начина­ется с деления ядра, хлоропластов, светочувствительного глазка и образования второго жгутика. Затем на переднем конце клетки между жгутика­ми появляется разделительная щель, которая постепенно уве­личивается. В конце продоль­ного деления дочерние клетки, связанные между собой своими задними концами, расходятся. При благоприятных условиях процесс деления клетки про­должается 2-4 ч.

Половое размножение у эвг­лены научно не установлено.

Неблагоприятные условия среды обитания эвглена, как и амеба, переносит в состоянии цисты.

Хламидомонада часто встре­чается в тех лее загрязненных органическими веществами во­доемах, что и эвглена. В прош шлом году вы познакомились с ее строением, питанием, раз­множением. К этому следует до­бавить еще одну очень важную особенность хламидомонады. Оказывается, что наряду с ав-тотрофным способом питания она способна поглощать через оболочку растворенные в воде органические вещества и таким образом участвовать в очище­нии загрязненной воды.

Хламидомонада размножа­ется бесполым и половым путя­ми. В благоприятных условиях хламидомонада размножается бесполым способом. При этом хламидомонада утрачивает жгутики, перестает двигаться. Ее ядро делится дважды: обра­зуется четыре дочерних ядра. Затем протопласт делится на че­тыре части. Таким образом внутри материнской клетки об­разуется четыре, а иногда во­семь зооспор. Каждая из них по­крывается оболочкой, а на пе­реднем конце образуется два жгутика. Оболочка материнс­кой клетки разрывается, и зоо­споры развиваются в дочерние хламидомонады, которые начи­нают самостоятельное суще­ствование. Они быстро растут и через сутки способны к новому делению.

В неблагоприятных услови­ях (например, при подсыхании водоема) у хламидомонады про­исходит половое размножение. При этом ее содержимое делится на 6, 32, 64 мелкие подвижные

половые клетки - гаметы. Они выплывают в воду и сливаются с гаметами другой особи. Так происходит оплодотворение, в результате которого образуется одна клетка - зигота. Она не имеет жгутиков, покрыта тол­стой оболочкой и устойчива к не­благоприятным условиям. При наступлении благоприятных ус­ловий из зиготы развивается не­сколько хламидомонад.

Диатомовые водоросли. В морях и пресных водах всех климатичес­ких зон встречаются диатомовые водоросли. Под микроскопом можно уви­деть, что форма этих одноклеточных орга­низмов бывает очень разнообразной. Общим для всех диатомовых во­дорослей является наличие прочного крем­неземного панциря. Этот панцирь состоит из двух половин, которые подогнаны одна к другой, как коробка с крышкой. Желто-бурый цвет придают диатомовым водорос­лям пигменты, маскирующие хлорофилл. Размножение диатомовых водорослей происходит половым и бесполым путем посред­ством деления клеток. В результате увели­чения объема цитоплазмы половинки пан­циря расходятся, и ядро и цитоплазма де­лятся. Каждая дочерняя клетка заново об­разует недостающую половинку панциря.

В пресных водах диатомовые водорос­ли в основном находятся на дне водоемов. Морские диатомовые водоросли живут в воде во взвешенном состоянии. Капелька жира, содержащаяся в клетке водоросли, позволяет ей легко поддерживать такое состояние. Диатомовые водоросли состав­ляют важную кормовую базу для живот­ных, живущих на отмелях, например для моллюсков. На одном квадратном санти­метре земли, заливаемой приливом, часто живет свыше миллиона диатомовых водо­рослей, образующих там бурый налет. На диатомовых водорослях «пасутся» мол­люски, а ими, в свою очередь, питаются другие животные, например серебристая чайка и гага.

Диатомовые водоросли находятся в са­мом начале пищевой цепи: диатомовые во­доросли → моллюски → птицы.

Почти неразлагающиеся панцири диа-

Диатомовые водоросли морских и пресных водоемов: 1 - табеллярия; 2- пиннулярия; 3 - табеллярия; 4 - ризосоления; 5 - фрагилярия; 6 - стефанодискус; 7 - навикула; 8 - астерионелла; 9 - циклотелла.

томовых водорослей образовали на протя­жении геологических эпох мощные слои осадочной породы диатомит. Сегодня эти отложения разрабатываются. Благодаря тонкой структуре и твердости раковин диа­томит используется как шлифовальный и полировальный материал, а также для из­готовления фильтров. В аптеках кремнезем предлагается в качестве средства для ухода за кожей, волосами и ногтями. Структура панцирей диатомовых водорослей настоль­ко тонка и правильна, что их можно ис­пользовать для проверки качества микро­скопов.

Колониальные водоросли. Вольвокс. В небольших пресно­водных водоемах (прудах, озе­рах) встречаются плавающие зе­леные шарики диаметром 1-2 мм. Это вольвокс. При рассмотрении под микроско­пом видно, что он образован мно­жеством отдельных клеток, рас­положенных по периферии ша­рика в один слой. Число их колеб­лется от 500 до 60 000.

Колония вольвокса с дочерними коло­ниями внутри материнской.

Клетки - это отдельные организмы, объединенные в ко­лонию. Клетки вольвокса похо­жи на хламидомонаду. Они имеют по два жгутика. Согласо­ванная работа жгутиков обеспе­чивает вращательное (волчко-образное) движение колонии (отсюда и название этого орга­низма: «вольвокс» означает «волчок»).

Основная масса колонии со­стоит из полужидкого студенис­того вещества, которое образо­валось в результате ослизнения клеточных стенок. Наружный слой студенистого вещества бо­лее плотный, что придает всей колонии определенную форму.

В колонии вольвокса отдель­ные особи не полностью изоли­рованы одна от другой. Они сра­щены своими боковыми стенка­ми и соединены между собой тон­кими цитоплазматическими мо­стиками.

Для вольвокса характерна дифференцировка, или специа­лизация, клеток в колонии. Одни из них - вегетативные, не способные к размножению, другие - клетки бесполого и по­лового размножения. В коло­нии вольвокса клеток размно­жения немного - от 4 до 10. В летнее время эти клетки много­кратно делятся и образуют не­сколько новых дочерних коло­ний внутри материнской. Когда размеры дочерних колоний уве­личиваются настолько, что они не могут поместиться внутри материнской, последняя раз­рывается и погибает, а дочер­ние колонии выходят наружу.

При половом размножении в специализированных клет­ках колонии развиваются га­меты, в результате слияния ко­торых образуется зигота. После периода покоя из зиготы после ряда последовательных делений развивается новая колония.

Наличие таких организмов, как вольвокс со специализиро­ванными клетками, выполняю­щими разные функции, дает ос­нование предполагать, что разви­тие многоклеточных организмов от одноклеточных могло идти че­рез колониальные формы.

К водорослям относятся одноклеточные, колониальные и многоклеточные организмы, способные осуществлять фото­синтез. Способность к фотосин­тезу обеспечивается наличием в их клетках хлоропластов. Во­доросли имеют разные форму и размеры. Они живут преиму­щественно в воде и заселяют те водные глубины, куда прони­кает свет. Эвглена зеленая и хламидомонада - типичные представители автогетеротроф­ных протистов(водорослей).

В пресноводных и морских водоемах широко распростране­ны многоклеточные водоросли. Тело многоклеточных водорос­лей называется слоевищем. От личительная черта слоевища - сходство клеток и отсутствие тка­ней и органов. Все клетки слоеви­ща устроены почти одинаково, и все части тела выполняют одина­ковые функции. В теле водоросли вещества передвигаются от клетки к клетке, причем происходит это очень медленно.

Клетки слоевища могут де­литься в одном направлении, об­разуя нити, или в двух направле­ниях - образуя пластинки. Среди водорослей встречаются виды не только микроскопически малых размеров, но и такие, которые до­стигают длины свыше 100 м (на­пример, бурая водоросль макроцистис грушеносный достигает длины 160 м).

Водоросли играют важную роль в природе, участвуя в образо­вании органических веществ и кислорода.

Многоклеточные водоросли бывают нитчатыми, пластинчатыми, кустистыми. Они, как правило, ведут при­крепленный образ жизни.

Улотрикс. Эта водоросль жи­вет преимущественно в пресных, реже в морских водоемах. Она прикрепляется к подводным предметам, формируя ярко-зеле­ные кустики высотой до 10 см.

Нити улотрикса состоят из од­ного ряда цилиндрических кле­ток с толстыми целлюлозными оболочками. Для улотрикса ха­рактерны хлоропласты в виде пластинки, образующей незамк­нутый поясок.

Бесполое размножение осуще­ствляется разрывом нити на корот­кие участки, каждый из которых развивается в новую нить, или 4-жгутиковыми зооспорами. Они выходят из материнской клетки, утрачивают жгутики, прикрепля­ются боком к субстрату и прораста­ют в новую нить. При половом размножении

Улотрикс: 1 - внешний вид; 2 - фраг­мент нити с зооспорами и гаметами; 3 - зооспора; 4, 5 - гаметы и их копуляция.

происходит слияние гамет с об­разованием зиготы. Зигота вна­чале плавает, затем оседает на дно, утрачивает жгутики, выра­батывает плотную оболочку и слизистую ножку, которой при­крепляется к субстрату. После периода покоя происходит деле­ние ядра и зигота прорастает зоо­спорами.

Смена поколений у водорос­лей. У некоторых видов водорос­лей и гаметы, и споры могут раз­виваться в клетках одной особи. При высокой температуре, на­пример, водоросль производит споры, а при низкой - гаметы.

У других водорослей особи одного вида могут быть двух сор­тов. Одни из них производят споры. Их называют спорофи­ты, и они имеют двойной набор хромосом в клетках своего тела. Другие производят гаметы. Их называют гаметофиты, и они имеют одинарный набор хромо­сом в клетках.

Гаметофит может быть внеш­не похожим на спорофит, а мо­жет отличаться по форме и раз­мерам. У улотрикса нитчатый многоклеточный гаметофит (по­коление, формирующее гаметы) сменяется одноклеточным споро­фитом - поколением, являю­щимся результатом полового процесса и формирующим споры.

У ламинарии, напротив, га­метофит микроскопический, а спорофит представляет собой ленту длиной до 15м.

Спирогира. В стоячих и мед­ленно текущих водоемах часто встречается спирогира. Она пред­ставляет собой тонкую нить, со­стоящую из цилиндрических, расположенных в один ряд од­ноядерных клеток с хорошо за­метной клеточной оболочкой. Снаружи нити по­крыты толстым слоем слизи, по­этому тина и слизистая на ощупь. Вместе с другими нитча­тыми зелеными водорослями спирогира образует большие мас­сы тины ярко-зеленого цвета.

Характерным признаком спирогиры является то, что хлоропласт имеет вид спирально закрученной ленты, расположен­ной в цитоплазме вдоль клеточ­ной стенки. Большая часть каж­дой клетки занята вакуолью с клеточным соком. В центре клетки расположено ядро, за­ключенное в цитоплазматиче-

Размножение улотрикса и чередование поколений: а - дочерние (новые) водоросли; б - водоросли, образующие гаметы (гаметофиты): 1 - прорастание зооспоры; 2 - гаметы; 3 - слияние гамет; 4 - зигота (спорофит); 5 - прорастание зиготы четырехжгутиковыми зооспорами.

ский мешочек, соединенный тя­жами с постенной цитоплазмой.

Бесполое размножение у спи­рогиры осуществляется путем разрыва нити на отдельные ко­роткие участки. Размножение

Спирогира: а - часть нити; б - поло­вой процесс (конъюгация): 1 - хлоро­пласт; 2 - ядро; 3 - зигота.

спорами отсутствует. Для спиро­гиры характерно также половое размножение.

При половом размножении обыч­но две нити располагаются рядом. В их клетках возникают вы­пячивания стенок, которые растут навстре­чу друг другу. В месте их соприкосновения стенки растворяются, и между клетками двух нитей образуется сквозной канал. Че­рез этот канал содержимое клетки одной нити перемещается в клетку другой нити и сливается с ее содержимым. В результате образуется зигота. Такой тип полового про­цесса называется конъюгацией. Образовавшиеся зиготы с толстой обо­лочкой после периода покоя прорастают. Этому предшествует двухкратное деление ядра: из четырех получившихся ядер три отмирают,

Морские водоросли: 1 - ульва; 2 - фукус.

а одно остается ядром единственного проростка, который выходит в месте разрыва оболочки зиготы и развива­ется во взрослую водоросль.

Ульва. Ульва известна под на­званием «морской салат», так как население многих примор­ских стран употребляет ее в пищу. На мелководье Черного и Японского морей ульва - одна из массовых водорослей. Ее легко узнать по широкому двухслойно­му пластинчатому слоевищу ярко-зеленого цвета.

Слоевище ульвы состоит из почти однотипных клеток. Лишь у основания они более крупные и снабжены отростками, с помо­щью которых растения прикреп­ляются к субстрату. Размножает­ся ульва бесполым (четырехжгутиковыми зооспорами) и поло­вым способами. Специализиро­ванных органов размножения у нее нет, зооспоры и гаметы обра­зуются в обычных клетках.

Ламинария. В морях обитают водоросли, имеющие желто-бу­рую окраску слоевища. Это так называемые бурые водоросли. Окраска их слоевища обусловле­на высоким содержанием в клет­ках особых пигментов. Тело бу­рых водорослей имеет вид нитей или пластин. Типичным предста­вителем этой группы водорослей является ламинария, которая из­вестна под названием «морская капуста». Она имеет пластинчатое слоевище длиной до 10 - 15 м. Ламинария при­крепляется к субстрату выроста­ми слоевища - ризоидами. Раз­множается зооспорами и поло­вым путем.

Ламинария используется в пищу, идет на корм скоту как пи­щевая добавка, содержащая мно­гие химические элементы и боль­шое количество йода. Использу­ется ламинария также для полу­чения йода и углеводов, приме­няемых в пищевой, медицинской и микробиологической промыш­ленности.

На мелководье густые заросли об­разует фукус . Его слоевище более расчлененное, чем у ламинарии. В верхней части слоевища имеются специальные пузыри с воздухом, благодаря чему тело фукуса удерживается в вертикальном положении.

Приспособления водорослей к условиям обитания. Для орга­низмов, обитающих в океанах, морях, реках и других водо­емах, вода является их средой обитания. Условия этой среды

Морские водоросли: 1 - ламинария; 2 - аллария; 3 - ундария; 4 - филлофора; 5 - гелидиум; 6 - анфельция.

заметно отличаются от назем­ных условий. Для водоемов ха­рактерны постепенное ослабле­ние освещенности по мере по­гружения 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 при­брежной (приливно-отливной) зоне. Здесь водоросли подверга­ются воздействию таких мощ­ных факторов, как прибой и удары волн, отливы, приливы и др.

Выживание водорослей в та­ких жестких условиях водной среды возможно за счет ряда особенностей строения.

1. При недостатке влаги обо­лочки клеток значительно утол­щаются, пропитываются неор­ганическими и органическими веществами, которые защища­ют организм от высыхания в пе­риод отлива.

2. Слоевище морских водорос­лей прочно прикреплено к грун­ту, поэтому в случае прибоя и

ударов волн они сравнительно редко отрываются от грунта.

3. Глубоководные водоросли содержат более крупные хло-ропласты с высоким содержани­ем хлорофилла и других фото-синтезирующих пигментов.

4. У некоторых водорослей имеются специальные пузыри, заполненные воздухом. Они, как поплавки, удерживают сло-евище у поверхности воды, где есть возможность улавливать максимальное количество света для фотосинтеза.

5. Выход спор и гамет у морс­ких водорослей совпадает с прили­вом. Развитие зиготы происходит сразу же после оплодотворения, что предотвращает ее унос в океан.

Значение водорослей. Повсе­местное распространение водо­рослей определяет их большое значение в биосфере и хозяй­ственной деятельности челове­ка. Благодаря способности к фо­тосинтезу они создают в водо­емах огромное количество орга­нических веществ, которые ис­пользуются водными животны­ми. Иными словами, водоросли являются кормильцами водных животных.

Водоросли являются источ­ником кислорода. Поглощая из воды углекислый газ, водорос­ли насыщают ее кислородом, не­обходимым для всех живых организмов.

Многие водоросли (эвглена, хламидомонада и др.) являются активными санитарами загряз­ненных водоемов, в том числе хозяйственных и бытовых сто­ков городской канализации.

В геологическом прошлом Земли водоросли играли важ­ную роль в образовании горных и меловых пород, известняков, рифов, особых разновидностей угля, были родоначальниками растений, заселивших сушу.

Водоросли чрезвычайно ши­роко используются в различных отраслях хозяйственной дея­тельности человека, в том числе в пищевой, фармацевтической и парфюмерной промышленно­сти. Их возделывают в больших количествах в установках под от­крытым небом с целью получе­ния белков, витаминов.

Большое значение в природе и хозяйственной деятельности человека имеет хлорелла. Быст­рое размножение и высокая ин­тенсивность фотосинтеза (при­мерно в 3-5 раз выше, чем у на­земных растений) приводят к тому, что за сутки масса хлорел­лы увеличивается более чем в 10 раз. При этом в клетках накап­ливаются белки (до 50 % сухой массы клетки), сахара, жиры, витамины и др.

Способность хлореллы в про­цессе фотосинтеза интенсивно поглощать углекислый газ и вы­делять кислород делает возмож­ным использование ее для восста­новления воздуха в замкнутых пространствах космических ко­раблей и подводных лодок.

Водоросли служат сырьем для получения ценных органи­ческих веществ: спиртов, лака, органических кислот, йода. Из водорослей получают также осо­бые вещества, на основе кото­рых изготавливают клей, обла­дающий клеящей силой, в 14 раз превосходящей таковую крахмала. Эти вещества ис­пользуются в текстильной и бу­мажной промышленности для придания бумаге плотности и глянца.

Из красных водорослей полу­чают агар-агар. Он применяется в качестве твердой среды, на ко­торой с добавлением определен­ных питательных веществ вы­ращивают грибы, бактерии. В больших количествах агар-агар используют в пищевой про­мышленности при изготовлении мармелада, пастилы, морожено­го и других изделий.

Человек использует водорос­ли в пищу. Так, на Гавайских ос­тровах из 115 имеющихся там видов водорослей местное насе­ление употребляет в пищу око­ло 60. Наибольшей известнос­тью как лечебное и профилакти­ческое средство пользуется «морская капуста» (некоторые виды бурой водоросли ламина­рии и красной порфиры). Она применяется против желудочно-кишечных расстройств, при за­болевании щитовидной железы, рахите и других болезнях. В сельском хозяйстве водо­росли применяют как органи­ческие удобрения под некото­рые растения и в качестве кор­мовой добавки в рационы до­машних животных.

В пресноводных и морских водоемах широко распростране­ны многоклеточные водоросли. Тело многоклеточных водорос­лей называется слоевищем. От­личительная черта слоевища - сходство строения клеток и от­сутствие тканей и органов. Все клетки слоевища устроены по­чти одинаково, и все части тела выполняют одинаковые функ­ции. Для обитания в воде водо­росли имеют ряд характерных черт. Водоросли играют важную роль в биосфере и хозяйственной деятельности человека.

1. Какое строение имеет растительная клетка?
2. Что такое пластиды?
3. Какие пластиды вы знаете?
4. Что такое пигменты?
5. 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

1. Поместите на предметное стекло микроскопа каплю «цветущей» воды, накройте покровным стеклом.
2. Рассмотрите при малом увеличении одноклеточные водоросли. Найдите хламидомонаду (тело грушевидной формы с заострённым передним концом) или хлореллу (тело шаровидной формы).
3. Оттяните часть воды из-под покровного стекла полоской фильтровальной бумаги и рассмотрите клетку водоросли при большом увеличении.
4. Найдите в клетке водоросли оболочку, цитоплазму, ядро, хромато-фор. Обратите внимание на форму и окраску хроматофора.
5. 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

1. Почему водоросли относят к низшим растениям?
2. Где обитают зелёные одноклеточные водоросли?
3. Какое строение имеет хламидомонада?
4. Где обитают и какое строение имеют зелёные многоклеточные водоросли?
5. Где обитают и какое строение имеют бурые водоросли?
6. Где обитают и какое строение имеют красные водоросли?
7. Что такое слоевище?
8. Что такое хроматофор?
9. Что такое ризоиды? Почему их нельзя называть корнями?
10. Какое значение имеют водоросли в природе?
11. 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.

---