Дыхание водорослей как происходит. Одноклеточные водоросли

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

Общие сведения

Водоросли - группа организмов различного происхождения, объединённых следующими признаками: наличие хлорофилла и фотоавтотрофного питания; у многоклеточных - отсутствие чёткой дифференцировки тела (называемого слоевищем, или талломом) на органы; отсутствие ярко выраженной проводящей системы; обитание в водной среде или во влажных условиях (в почве, сырых местах и т. п.). Они сами по себе не имеют органов, тканей и лишены покровной оболочки.

Некоторые водоросли способны к гетеротрофии (питанию готовой органикой), как осмотрофной (поверхностью клетки), например жгутиконосцы , так и путём заглатывания через клеточный рот (эвгленовые , динофитовые). Размеры водорослей колеблются от долей микрона (кокколитофориды и некоторые диатомеи) до 30-50 м (бурые водоросли - ламинария , макроцистис , саргассум) . Таллом бывает как одноклеточным, так и многоклеточным. Среди многоклеточных водорослей наряду с крупными есть микроскопические (например, спорофит ламинариевых). Среди одноклеточных есть колониальные формы , когда отдельные клетки тесно связаны между собой (соединены через плазмодесмы или погружены в общую слизь).

К водорослям относят различное число (в зависимости от классификации) отделов эукариот , многие из которых не связаны общим происхождением. Также к водорослям часто относят синезелёные водоросли или цианобактерии , являющиеся прокариотами . Традиционно водоросли причисляются к растениям.

Цитология

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

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

У многих в хлоропласте имеются плотные образования - пиреноиды .

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

Морфологическая организация таллома

У водорослей выделяют несколько основных типов организации таллома:

• Амёбоидный (ризоподиальный)

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

• Монадный

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

• Коккоидный

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

• Пальмеллоидный (капсальный)

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

• Нитчатый (трихальный)

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

• Разнонитчатый (гетеротрихальный)

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

• Пластинчатый

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

• Сифональный (неклеточный, сифоновый)

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

• Сифонокладальный

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

• Харофитный (членисто-мутовчатый)

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

• Сарциноидный

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

• Псевдопаренхиматозный (ложнотканевый)

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

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

Размножение и циклы развития

У водорослей встречается вегетативное, бесполое и половое размножение.

Экологические группы водорослей

Классификация

Водоросли - крайне гетерогенная группа организмов, насчитывающая около 100 тысяч (а по некоторым данным до 100 тыс. видов только в составе отдела диатомовых) видов. На основании различий в наборе пигментов, структуре хроматофора , особенностей морфологии и биохимии (состав клеточных оболочек, типы запасных питательных веществ) большинством отечественных систематиков выделяется 11 отделов водорослей [ ] :

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

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

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

Происхождение, родственные связи и эволюция

Роль в природе и жизни человека

Роль в биогеоценозах

Водоросли - главные производители органических веществ в водной среде. Около 80 % всех органических веществ, ежегодно создающихся на Земле, приходится на долю водорослей и других водных растений. Водоросли прямо или косвенно служат источником пищи для всех водных животных. Известны горные породы (диатомиты, горючие сланцы, часть известняков), возникшие в результате жизнедеятельности водорослей в прошлые геологические эпохи. Кстати, именно по диатомовым водорослям определяется возраст этих пород.

Пищевое применение

Некоторые водоросли, в основном морские, употребляются в пищу (морская капуста , порфира , ульва). В приморских районах водоросли идут на корм скоту и удобрение . В ряде стран водоросли культивируют для получения большого количества биомассы, идущей на корм скоту и используемой в пищевой промышленности.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Водоросли. Видеоурок по биологии 5 класс

✪ Химические водоросли или коллоидный сад - опыты

✪ Ученые ЕС разобрали водоросли

✪ Многоклеточные водоросли | Биология 6 класс #14 | Инфоурок

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

Субтитры

Общие сведения

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.

Каждый не раз наблюдал, как «цветет» вода в лужах и прудах. Вода становится ярко-зеленого цвета. Если набрать эту воду в стакан и посмотреть на свет, то можно увидеть в ней множество мелких организмов. Некоторых из них мы не можем рассмотреть невооруженным глазом. Они видны только под микроскопом. Тогда вы будете созерцать удивительный мир различных животных, которые отличаются по форме и строению и представляют собой зеленые шарики, нити, пластинки. Такие растения имеют простое строение и называются водорослями. Средой обитания водорослей является вода: пруды, реки, моря, озера, океаны. Только малая часть представителей этой группы растений могут обитать на суше в местах с повышенной влажностью.

В лужах часто обитает одноклеточная зеленая водоросль хламидомонада . Название этого организма состоит из двух иностранных слов. В переводе на русский язык «монада» означает простейший организм, «хламида» - одежда, то есть дословно – простейший организм, покрытый оболочкой (одеждой). Если рассматривать эту водоросль под микроскопом, то хламидомонада выглядит как небольшой шарик зеленого цвета. Эта водоросль передвигается с большой скоростью с помощью двух жгутиков, расположенных у нее на переднем конце.

Все хламидомонады состоят из единственной клетки. Снаружи она имеет прозрачную оболочку, под которой находится протоплазма с заключенным в нем ядром. Хламидомонада имеет формц чаши и окрашена в зеленый цвет, так как в ней находится зеленое тело – хроматофора. В связи с наличием хлорофилла хламидомонада питается и образует органические вещества, как и все зеленые растения. Эта водоросль всей поверхностью оболочки поглощает растворы минеральных солей и углекислый газ из атмосферного воздуха. При реакциях преобразования углекислого газа и воды на свету в хроматофоре хламидомонады образуется крахмал и другие органические вещества. Дыхание водоросли, так же, как и других живых организмов, осуществляется при поглощении кислорода, растворенного в воде.

Размножение хламидомонады происходит двумя способами. Более простой способ - деление организма хламидомонады вначале на две клетки. Затем каждая из вновь образованных клеток делится еще на две, возможно еще деление. Так, одна хламидомонада дает начало четырем или восьми клеткам. Все они начинают самостоятельную жизнь и увеличиваются вскоре до размеров взрослой водоросли. Этот тип размножения способом простого деления клетки носит название бесполого размножения.

Второй способ размножения сложнее описанного выше. Вначале хламидомонада делится на множество небольших подвижных клеток, каждая из которых имеет жгутик. Такие клетки соединяются парами в области передних краев – «носиками», затем их протоплазмы сливаются. Каждые из этих двух клеток образуют новый организм, который покрывается прочной оболочкой. Это дает возможность хламидомонаде выживать в неблагоприятных условиях (при низкой температуре и пониженной влажности). После окончания периода покоя при наступления благоприятных условий для жизни из такой покоящейся клетки (споры) появляется несколько клеток. Появившиеся юные хламидомонады, оставив оболочку материнской клетки, превращаются во взрослых хламидомонад. Этот тип размножения, когда две клетки соединяются, а образовавшаяся новая клетка снова делится на несколько клеток, именуется половым размножением.

Многие замечали в прудах, озерах, реках возле берега зеленую тину. Если отобрать часть такой тины, отмыть ее под проточной водой и разложить на светлой матовой поверхности, то можно увидеть, что тину образуют множество тонких зеленых нитей. Это многоклеточные водоросли зеленого цвета. Среди них часто встречается спирогира, также имеющая форму нитей. Если рассмотреть эту водоросль под микроскопом, заметно, что спирогира является длинной неветвящейся нитью, состоящей из одного ряда крупных клеток. Структура каждой клетки такова: ядро, протоплазма и хроматофор, заключенные в оболочку. Хроматофор, содержащий хлорофилл, выглядит как извитая зеленая лента.

Если поставить банку со спирогирой в воде на солнечный свет, через некоторое время станут заметны пузырьки воздуха, накапливающиеся на нитях спирогиры и стенках банки. Это объясняется тем, что спирогира, как и остальные зеленые растения, преобразует поглощенный углекислый газ в кислород. Кроме того, это растение образует крахмал – органическое вещество.

Размножение спирогиры происходит двумя способами. Более простой – путем разрыва нити на несколько частей. Также водоросль может размножаться посредством слияния двух клеток нити с формированием споры. Спора может длительно сохраняться в неблагоприятных условиях, а при прорастании из нее развивается новое растение.

Водоросли имеют огромное значение в существовании водоемов. Благодаря жизнедеятельности водорослей, из воды поглощается углекислый газ и выделяется кислород. Вследствие этого процесса обеспечиваются благоприятные условия для дыхания и жизни обитателей озер, рек, прудов, в том числе рыб. Также водоросли служат кормом мелким животным водоемов, которых, в свою очередь, поедают рыбы. А некоторые рыбы питаются водорослями. Этот факт учитывают при разведении рыбы в водоеме. Потому стараются создать благоприятную среду обитания и для водорослей. С этой целью применяют минеральные соли как удобрение для водоемов.

В большом количестве многоклеточные водоросли встречаются в океанах и морях. Морские водоросли имеют бурый или красный цвет. Бурые водоросли могут достигать в длину 100 метров, то есть имеют большую длину, чем высота самых высоких деревьев.

Практическое значение водорослей невозможно переоценить. Огромная масса этих водорослей после бури оказывается на берегу. Среди этих груд водорослей можно найти ламинарию, тело которой выглядит как длинные пластины, напоминающие листья. Ламинария используется как кормовое растение для сельскохозяйственных животных.

Китайцы называют некоторые виды водорослей «морской капустой» и употребляют их в пищу, изготавливают их водорослей разнообразные блюда местной кухни. Золу многих водорослей перерабатывают для получения йода. А перегнивающие остатки водорослей применяют в качестве удобрения на полях.

Таким образом, большая часть водорослей живет в водоемах. Среди них есть как одноклеточные, так и многоклеточные. В состав клеток водорослей, как и других зеленых растений, входит хлорофилл. В этом их отличие от бактерий. Главное отличие водорослей от цветковых растений состоит в том, что у них нет стеблей, корней и листьев. Соответственно, они не цветут и не плодоносят.

Водоросли чрезвычайно важны в окружающей среде. Ими выделяется кислород, так необходимый для дыхания животных, обитающих в водоемах. Водоросли являются кормом для некоторых видов рыб. В сельском хозяйстве морские водоросли используют как корм для скота, для удобрения полей. Из водорослей добывают йод, а также некоторые виды используют в пищу.

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

Водоросли: общая характеристика

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

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

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

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

• колониальные;
• нитчатые;
• свободноплавающие;
• прикрепленные и другие.

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

Особенности строения одноклеточных водорослей

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

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

Также этим одноклеточным организмам присуща функция раздражимости.

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

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

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

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

Распространение и места обитания

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

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

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

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

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

Размножение и образ жизни

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

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

Бесполое размножение сводится к следующим стадиям.

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

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

Особенности строения зеленых одноклеточных водорослей

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

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

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

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

Кто же относится к этому отделу? Самые известные представители:

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

Рассмотрим подробнее несколько таких организмов.

Хламидомонада

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

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

Хлорелла

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

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

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

Эвглена зеленая

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

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

Плеврококк

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

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

Диатомовые водоросли

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

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

Красные водоросли

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

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

• порфиридиум.
• хроотеце.
• геотрихум.
• астероцитис.

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

Порфиридиум

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

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

Хроотеце

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

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

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 водоросли Класс: Вольвоксовые. Порядок: Хламидомонадовые. 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: Зеленые водоросли. Класс: Протококковые. Порядок: Хлорококковые. 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 водоросли. Класс: Улотриксовые. Порядок: 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 водоросли. Класс: Конъюгаты. Порядок: Зигнемовые. 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] .

  Вегетативное - деление особей надвое. Иногда делению предшествует отмирание отдельных клеток (у синезеленых), иногда для вегетативного размножения служат специальные образования: почки на слоевищах сфацелярии из бурых водорослей; одно- или многоклеточные клубеньки у харовых водорослей; акинеты (иногда их называют спорами) - клетки, способные переживать неблагоприятные условия у нитчатых синезеленых. Вегетативное размножение - одна из форм бесполого размножения.

• бесполое [показать] .

  Бесполое размножение сопровождается делением протопласта клетки на части и выходом продуктов деления из оболочки материнской клетки. Бесполое размножение происходит посредством спор или зооспор (спор со жгутиками). Они образуются в клетках, не отличающихся по форме от других клеток, или в особых клетках - спорангиях, которые могут иметь другую форму и размеры, чем вегетативные. Главное отличие спорангиев от других клеток заключается в том, что они возникают как выросты обычных клеток и выполняют только функцию образования спор.

  Типы спор:

  1. апланоспоры - споры, одевающиеся оболочкой внутри материнской клетки;
  2. автоспоры - апланоспоры, которые в материнской клетке приобретают подобную ей форму.

  По количеству их в спорангиях различают тетраспоры (многие красные и диктиотовые из бурых), биоспоры (кораллиновые из красных) и моноспоры (некоторые красные).

  Споры и зооспоры обычно выходят в воду через отверстие в стенке спорангия целой группой, окруженные слизистой оболочкой, которая вскоре расплывается.

• половое [показать] .

  Половое размножение заключается в слиянии двух клеток (гамет), в результате чего образуется зигота, вырастающая в новую особь или дающая зооспоры.

  Типы полового размножения:

  1. соединение содержимого двух вегетативных клеток (гологамия - слияние двух особей у вольвоксовых; конъюгация - слияние содержимого двух безжгутиковых вегетативных клеток у конъюгатов из зеленых водорослей);
  2. образование внутри клеток специализированных половых клеток-гамет (мужские гаметы имеют жгутики, женские - не всегда). Вместилища гамет называются гаметангиями.

  В зависимости от относительных размеров гамет различают:

  • изогамию - гаметы одинаковой величины и формы;
  • гетерогамию (анизогамию) - женская гамета крупнее мужской, но сходна с нею;
  • оогамию - женская гамета (яйцеклетка) лишена жгутиков, неподвижна, значительно крупнее мужской, которую называют сперматозоидом или антерозоидом; гаметангии, содержащие яйцеклетку, называются оогониями, мужскую гамету - сперматангиями или антеридиями;
  • автогамию - особый тип полового процесса (у части диатомовых), заключающийся в том, что ядро клетки предварительно делится с мейозом на 4 ядра, два из них разрушаются, а оставшиеся два сливаются, вновь образуя диплоидное ядро. Автогамия не сопровождается увеличением числа особей, а лишь их омоложением.

  В результате слияния гамет образуется зигота, жгутики отпадают, появляется оболочка (если жгутики некоторое время сохраняются, зигота называется планозиготой). В зиготе происходит слияние двух ядер - она диплоидна. В дальнейшем зиготы различных водорослей ведут себя по-разному: одни покрываются толстой оболочкой и впадают в период покоя, длящийся до несколььих месяцев; другие прорастают без периода покоя. В одних случаях из зиготы вырастают новые слоевища, в других - из зиготы образуются зооспоры.

  Есть водоросли, у которых органы бесполого и полового размножения развиваются на разных особях; тогда растения, образующие споры, называют спорофитами, а растения, производящие гаметы, - гаметофитами. У других водорослей споры и гаметы образуются на одних и тех же растениях.

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] .

   Синезеленые водоросли окрашены в синевато-зеленый, иногда почти черно-зеленый или оливково-зеленый цвет. Пигменты: хлорофилл а, каротиноиды, синий фикоцианин, в небольшом количестве красный фикоэритрин. Формы преимущественно многоклеточные, колониальные или нитчатые, есть одноклеточные. Оболочки состоят из муреина, пектиновых веществ, иногда целлюлозы, ослизняются. Характерное строение клеток: нет дифференцированного ядра, хлоропластов, вакуолей, в цитоплазме расположены фотосинтетические мембраны, пигменты и нуклеопротеиды - главная составная часть ядер других растений. У многих синезеленых водорослей в цитоплазме сеть газовые вакуоли, у значительного количества нитчатых образуются так называемые гетероцисты - клетки со специфической структурой.

   Размножение у одноклеточных происходит делением клеток, у колониальных и нитчатых - распадом колоний и нитей, есть половой процесс. У многих синезеленых образуются споры для перенесения неблагоприятных условий и для размножения.

2. пирофитовые [показать] .

   Пирофитовые водоросли - одноклеточные, существенным признаком является спинно-брюшное (дорсовентральное) строение их клеток (отчетливо выражены спинная, брюшная и боковые стороны, передний и задний концы). Характерно наличие бороздок, их может быть две (продольная и поперечная) или одна (продольная). Имеются два разных по длине жгутика, глотка (имеющая вид мешка, трубы, внутреннего кармана или треугольного резервуара), сильно преломляющие свет тельца - трихоцисты (располагаются в периферическом слое цитоплазмы, на внутренней поверхности глотки или внутри протопласта). Окрашены обычно в оливковый, бурый или коричневый цвет, нередко желтый, золотистый, красный, реже голубой, синий. Пигменты: хлорофиллы а и с, ксантофиллы, перидинины. Бывают бесцветные формы. Питание автотрофное, реже гетеротрофное. Размножение в основном вегетативное, реже бесполое (зоо- и автоспорами). Половой процесс неизвестен.

   Широко распространены в водоемах нашей планеты (пресных, солоноватых водах, в морях).

3. золотистые [показать] .

   Золотистые водоросли - преимущественно микроскопические, одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы. Окрашены в золотисто-желтый цвет. Пигменты: хлорофиллы а и с, каротиноиды, особенно много фукоксантина. Живут преимущественно в чистых пресных водах, характерны для кислых вод сфагновых болот. Некоторые виды обитают в морях. Развиваются обычно ранней весной, поздней осенью и зимой.

   Строение клетки однотипно: в протопласте находится один или два постенных корытовидных хлоропласта с пиреноидом, ядро небольшое, у некоторых видов на передней части клетки имеется одна или две пульсирующие вакуоли. Оболочка: у простейших представителей - нежный перипласт; у большинства золотистых - перипласт плотный, клетка имеет постоянную форму; у высокоорганизованных представителей - настоящая целлюлозная, обычно двухконтурная оболочка. У многих видов клетки покрыты панцирем с шипами и иглами.

   Размножаются простым делением клетки или распадом таллома на части. Наблюдается бесполое размножение с помощью зооспор, реже автоспор. Известен половой процесс в виде типичной изогамии, автогамии.

4. диатомовые [показать] .

   Диатомовые водоросли - микроскопические одноклеточные, колониальные или нитчатые водоросли буровато-желтого цвета. Пигменты: хлорофиллы а и с, каротин, фукоксантин и другие ксантофиллы. Форма клеток разнообразна. Оболочка представлена панцирем из кремнезема, выстланным изнутри пектиновой прослойкой. В кремневом панцире находятся поры - ареолы. В зависимости от конфигурации клеток и структуры створок различают диатомовые с радиальной и двусторонней симметрией.

   У многих диатомовых в створках есть продольная щель (так называемый шов). На его концах и посредине находятся утолщения оболочки, которые называются узелками. Благодаря шву и узелкам клетка движется. Водоросли, которые не имеют шва, не двигаются.

   Протоплазма расположена в клетках тонким слоем. В клетке находятся ядро, вакуоль с клеточным соком. Хлоропласты имеют различную форму, их бывает один или несколько.

   Размножаются диатомовые делением. Есть у них и половой процесс, обычно связанный с образованием ауксоспор, т. е. "растущих спор", которые сильно разрастаются и затем прорастают в клетки, значительно отличающиеся по размерам от исходных. Ауксоспоры свойственны только диатомовым. Диатомовые могут образовывать покоящиеся споры.

   Живут повсюду: в водоемах (пресных и соленых), в болотах, на камнях и скалах, в почвах и на их поверхности, на снегу и льду.

5. желтозеленые [показать] .

   Желтозеленые водоросли - одноклеточные, колониальные, многоклеточные и неклеточные формы. Большинство неподвижных, но есть подвижные формы.

   Этот отдел недавно выделен из зеленых водорослей. Желтозеленые водоросли отличаются тем, что два жгутика их зооспор неодинаковы по расположению и строению: один - более длинный, направленный вперед, на оси имеет отростки, второй - гладкий, короткий, направленный назад. Оболочка клеток содержит много пектиновых веществ, не дает реакции на целлюлозу.

   Строение клеток желтозеленых водорослей однотипно. В протопласте несколько хлоропластов, имеющих дисковидную, корытовидную, пластинчатую, реже лентовидную, звездчатую форму. Основные пигменты: хлорофиллы а, е, каротины и ксантофиллы. У подвижных форм на переднем конце хлоропласта расположен красный глазок. Ядро одно. У немногих видов имеется пиреноид и в передней части клетки одна или две пульсирующие вакуоли.

   Вегетативное размножение происходит делением клеток, распадом колоний или нитей, бесполое размножение - зоо- и автоспорами. Половой процесс известен для небольшого количества родов: изо-, оогамия.

   Распространены в планктоне, бентосе пресных водоемов, в морях, почве, в местах с повышенной влажностью.

6. бурые [показать] .

   Бурые водоросли - в большинстве случаев это морские формы. Они многоклеточные, прикрепляются к субстрату. Размеры их варьируют от нескольких миллиметров до нескольких метров, есть виды, достигающие 60 м.

   По внешнему виду это разветвленные кустики, пластинки, шнуры, ленточки, некоторые как будто имеют стебель и листья. В клетке одно ядро, хлоропласты бурого цвета, зернистые, чаще их много. Пигменты: хлорофиллы а и с, каротины, много фукоксантинов.

   В многорядных слоевищах наблюдается специализация клеток с образованием тканей. В простейшем случае различают кору (интенсивно окрашенные клетки, содержащие хлоропласты) и сердцевину (бесцветные крупные клетки одинаковой формы). У более сложно организованных (ламинариевых и фукусовых) различают еще поверхностный слой делящихся клеток, способных производить органы размножения и называемых меристодермой, и промежуточный слой между сердцевиной и корой. Сердцевина служит для транспорта продуктов фотосинтеза и выполняет механическую функцию.

7. красные [показать] .

   Красные водоросли (багрянки) - обширная группа среди донных морских водорослей. Очень редко встречаются в пресных водоемах (виды батрахоспермума), в наземных обрастаниях (порфиридиум). Окрашены в различные оттенки красного цвета, некоторые имеют желтоватую, оливковую или синевато-зеленую окраску.

   Пигменты: хлорофиллы a и d (последний встречается только у красных водорослей), каротины, ксантофиллы, R-фикоэритрин, R-фикоцианин. Почти все красные водоросли многоклеточные, имеют форму нитей, разветвленных нитей, кустиков, у некоторых есть стеблеподобные и листообразные органы. Не бывают таких больших размеров, как бурые. Все прикреплены к субстрату. Клетки покрыты оболочкой, состоящей из двух слоев: внутреннего - целлюлозного и наружного - пектинового. У наиболее простоорганизованных клетки одноядерные, у высокоорганизованных - многоядерные. Имеется один или несколько хлоропластов. Особенностью красных водорослей является наличие у некоторых представителей особых железистых клеток. Клетки, слагающие слоевище, соединяются порами.

   Вегетативное размножение наблюдается редко. При бесполом процессе совершенно отсутствуют зооспоры. Половой процесс - оогамия.

   Багрянки имеют своеобразное строение оогония (карпогона) и сложные процессы развития зиготы. Подвижные стадии в цикле развития отсутствуют. Зигота, прежде чем дать начало спорофиту, претерпевает сложное развитие, в результате которого образуются споры (карпоспоры), дающие начало спорофиту.

8. эвгленовые [показать] .

   Эвгленовые водоросли - микроскопические организмы. Форма клеток в основном эллипсообразная, веретеновидная. Хлоропласты звездчатой, лентовидной, крупнопластинчатой формы.

   Пигменты: хлорофиллы а, b, каротин, ксантофиллы. У некоторых эвгленовых имеется красный пигмент - астаксантин, регулирующий количество света, попадающего на хлоропласты. В условиях интенсивного освещения пигмент скапливается в периферической части клетки и затеняет собой хлоропласты. Клетка при этом окрашивается в красный цвет. Целлюлозной оболочки нет, ее роль играет уплотненный слой цитоплазмы; у некоторых имеется панцирь, не связанный плотно с протопластом. На переднем конце тела - углубление (глотка), от дна которого отходит один или два жгутика. Двигаются эвгленовые за счет изменения формы тела и с помощью жгутика, поворачиваясь одновременно вокруг продольной оси. У живых эвгленовых в передней части клетки находится красное пятно - стигма, выполняющее роль светочувствительного органа. Размножаются продольным делением. Наличие полового процесса не установлено. Обитают главным образом в небольших пресных водоемах, некоторые - в солоноватых.

9. зеленые [показать] .

   Зеленые водоросли - это самый многочисленный отдел (до 20 000 видов). Отличаются чисто зеленым цветом своих слоевищ.

   Пигменты: хлорофиллы а и b, каротины и много ксантофиллов. У некоторых видов и на некоторых стадиях развития зеленая окраска может маскироваться красным пигментом гематохромом. Одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы. Размеры: от мельчайших одиночных клеток диаметром 1-2 мкм до макроскопических растений, измеряемых в длину десятками сантиметров. У зеленых водорослей встречаются все основные типы бесполого и полового размножения и все основные типы смены форм развития.

10. харовые [показать] .

    Харовые водоросли - своеобразная группа водорослей, по внешнему виду напоминающая высшие растения. Широко распространены в пресноводных прудах и озерах, особенно в жесткой известковой воде; встречаются в морских заливах и в солоноватых континентальных водах. Образуют заросли. Высота их слоевищ обычно составляет 20-30 см, но может достигать 1 и даже 2 м. Имеют вид кустистых нитевидных или стеблевидных зеленых побегов членисто-мутовчатого строения: на основных побегах, условно называемых стеблями, на некотором расстоянии друг от друга располагаются мутовки боковых побегов - условно листья - тоже членистого строения. Места расположения мутовок называются узлами, а участки стебля между ними - междоузлиями. Клетки узлов и междоузлий отличаются: междоузлие - это гигантская вытянутая клетка, не способная к делению; узел состоит из собранных в диск нескольких мелких одноядерных клеток, дифференцирующихся в процессе деления и образующих боковые ответвления и мутовку.

    Хлоропласты многочисленны, имеют форму мелких дисковидных телец (напоминают хлорофилловые зерна).

    Пигменты: хлорофиллы а и b, каротины, ксантофиллы (подобны зеленым водорослям). Своеобразно строение органов полового размножения, образующихся на вершине большинства члеников - листьев. Женские органы - оогонии - и мужские - антеридии - многоклеточны, развиваются обычно на одном растении (редко бывают двудомные).

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.