Quello che non sapevi sulle piante acquatiche. Fatti interessanti sulle alghe

Le alghe sono le piante più antiche della Terra, vivono nell'acqua, nel suolo, sulla corteccia degli alberi e formano anche un organismo simbiotico: il lichene.

Costituiscono l'anello iniziale delle catene alimentari e rappresentano il cibo per gli animali, dai protozoi ai mammiferi. Inoltre, le alghe rilasciano ossigeno nell'acqua durante la fotosintesi, che consente agli animali di respirare l'acqua sia nei mari e negli oceani, sia in piccoli stagni e pozzanghere.

Molti animali invertebrati, novellame e anfibi trovano rifugio e habitat nei boschetti di alghe.

Per il normale stato delle biocenosi dei corpi idrici, tutto deve essere in equilibrio: sia le risorse vegetali che il numero di animali. Per mantenere questo equilibrio, è necessario che i serbatoi siano rispettosi dell'ambiente: liquami, rifiuti chimici, rottami metallici, legno in decomposizione e materiali sintetici non in decomposizione non devono essere scaricati al loro interno, poiché ciò porta ad una forte riduzione della quantità di ossigeno, aumento dell'acidità e aumento del numero di sostanze putrefattive e patogene. Ciò porta inevitabilmente alla morte di piante e animali, a malattie umane e alla comparsa sulla Terra di mari, laghi e stagni morti e contaminati.

Struttura

Le alghe sono piante con spore inferiori che contengono clorofilla nelle loro cellule e vivono principalmente nell'acqua. In termini morfologici la caratteristica più significativa per le alghe è l'assenza di un corpo suddiviso in fusti, foglie e radici. Il loro corpo è designato come tallo (o tallo). Si riproducono vegetativamente o con l'aiuto di spore, cioè appartengono a piante spore. Fisiologicamente, le alghe differiscono nettamente dagli altri gruppi di piante inferiori in presenza di clorofilla, grazie alla quale sono in grado di assimilare l'anidride carbonica, cioè di nutrirsi fotoautotroficamente. A differenza delle alghe, i batteri di colore verde contengono un pigmento simile, ma non identico, alla clorofilla.

Le alghe, anche le più semplici - blu-verdi, sono i primi organismi che, nel processo di evoluzione, hanno acquisito la capacità di effettuare la fotosintesi utilizzando l'acqua come fonte (donatore) di idrogeno e rilasciando ossigeno libero, ad es. un processo caratteristico delle piante superiori. La seconda caratteristica nutrizionale delle alghe e di altre piante fotosintetiche è la capacità di assimilare azoto, zolfo, fosforo, potassio e altri elementi minerali sotto forma di ioni di sali minerali e di utilizzarli per la sintesi di tali componenti importanti cellule viventi, come aminoacidi, proteine, acidi nucleici, composti ad alta energia, sostanze del metabolismo secondario. Tra le alghe vi sono specie strettamente fotosintetiche (tra le azzurre - anabens, alcuni ceppi di Nostoc; tra le verdi - alcuni tipi di Chlorococcum, Chlamydomonas).

Molte alghe, in determinate condizioni, possono facilmente passare dalla modalità di nutrizione fotoautotrofa all'assimilazione di vari composti organici, cioè effettuare tipi di nutrizione etero o fotoeterotrofa (una combinazione di eterotrofi e fotoautotrofi).

L'unità strutturale di base del corpo delle alghe è la cellula. Le alghe sifone costituiscono un gruppo unico: il loro tallo non è diviso in cellule, ma il loro ciclo di sviluppo ha stadi unicellulari.

Le forme multicellulari sono sorte dopo che la cellula ha attraversato un lungo e complesso percorso di sviluppo come organismo indipendente. La transizione dallo stato unicellulare a quello multicellulare è stata accompagnata da una perdita di individualità e da cambiamenti associati nella struttura e nelle funzioni della cellula. L'emergere della multicellularità è associata alla differenziazione e alla specializzazione delle cellule del tallo, che dovrebbe essere considerata come il primo passo verso la formazione di tessuti e organi.

Brevi caratteristiche dei singoli rappresentanti delle alghe

Esiste una grande varietà di forme (sferiche, piriformi, ovoidali, fusiformi, spiraliformi, cilindriche, ecc.) e dimensioni (da alcuni micrometri nelle blu-verdi a diversi centimetri nelle characeae) delle cellule algali.

Riproduzione

La riproduzione si distingue:

• vegetativo [spettacolo] .

  Vegetativo- dividere gli individui in due. A volte la divisione è preceduta dalla morte delle singole cellule (nei colori blu-verdi), a volte vengono utilizzate per la propagazione vegetativa educazione speciale: germogli sui talli di sphacellaria da alghe brune; noduli mono o multicellulari nelle alghe carofite; gli akineti (a volte chiamati spore) sono cellule che possono sopravvivere in condizioni sfavorevoli nei filamenti blu-verdi.

• La riproduzione vegetativa è una delle forme di riproduzione asessuata. [spettacolo] .

  asessuale Riproduzione asessuata

  è accompagnato dalla divisione del protoplasto cellulare in parti e dal rilascio dei prodotti di divisione dal guscio della cellula madre. La riproduzione asessuata avviene attraverso spore o zoospore (spore con flagelli). Si formano in cellule che non differiscono nella forma dalle altre cellule, o in cellule speciali - sporangi, che possono avere forma e dimensioni diverse da quelle vegetative. La differenza principale tra gli sporangi e le altre cellule è che nascono come escrescenze di cellule ordinarie e svolgono solo la funzione di formare spore.

  1. Tipi di spore:
  2. aplanospore: spore che si ricoprono con una membrana all'interno della cellula madre;

  In base al numero di essi negli sporangi, si distinguono in tetraspore (molte sono rosse e dittotacee dal marrone), biospore (coralline dal rosso) e monospore (alcune sono rosse).

  Le spore e le zoospore di solito entrano nell'acqua attraverso un foro nella parete dello sporangio in un intero gruppo, circondato da una membrana mucosa, che presto si offusca.

• sessuale [spettacolo] .

  Riproduzione sessuale consiste nella fusione di due cellule (gameti), con conseguente formazione di uno zigote che cresce in un nuovo individuo o produce zoospore.

  Tipi di riproduzione sessuale:

  1. la connessione del contenuto di due cellule vegetative (ologamia - la fusione di due individui in Volvoxidae; coniugazione - la fusione del contenuto di due cellule vegetative flagellate in coniugati di alghe verdi);
  2. la formazione all'interno delle cellule di cellule sessuali specializzate - gameti (i gameti maschili hanno flagelli, i gameti femminili non sempre lo fanno). I contenitori dei gameti si chiamano gametangi.

  A seconda delle dimensioni relative dei gameti, si distinguono:

  • isogamia: gameti della stessa dimensione e forma;
  • eterogamia (anisogamia) - il gamete femminile è più grande del gamete maschile, ma simile ad esso;
  • oogamia: il gamete femminile (uovo) è privo di flagelli, immobile, molto più grande di quello maschile, che è chiamato spermatozoo o anterozoide; i gametangi contenenti un uovo sono chiamati oogonia, il gamete maschile è chiamato spermatangi o anteridi;
  • l'autogamia è un tipo speciale di processo sessuale (in alcune diatomee), che consiste nel fatto che il nucleo cellulare viene prima diviso dalla meiosi in 4 nuclei, due di essi vengono distrutti e i restanti due si fondono, formando nuovamente un nucleo diploide. L'autogamia non è accompagnata da un aumento del numero degli individui, ma solo dal loro ringiovanimento.

  Come risultato della fusione dei gameti, si forma uno zigote, i flagelli scompaiono e appare un guscio (se i flagelli rimangono per qualche tempo, lo zigote è chiamato planozigote). Nello zigote avviene la fusione di due nuclei: è diploide. Successivamente, gli zigoti delle varie alghe si comportano diversamente: alcuni si ricoprono di uno spesso guscio ed entrano in un periodo di riposo, che può durare anche diversi mesi; altri germinano senza un periodo dormiente. In alcuni casi, dallo zigote crescono nuovi talli, in altri si formano zoospore.

  Esistono alghe in cui si sviluppano organi di riproduzione asessuata e sessuale su individui diversi; quindi le piante che producono spore sono chiamate sporofiti, e le piante che producono gameti sono chiamate gametofiti. In altre alghe spore e gameti si formano sulle stesse piante.

Distribuzione in natura

A seconda delle condizioni di esistenza, le alghe possono essere divise in due gruppi: quelle che vivono nell'acqua e quelle che vivono fuori dall'acqua.

Gli organismi acquatici sono divisi in planctonici (sospesi nell'acqua e presentano una serie di adattamenti a queste condizioni di vita), bentonici (che si trovano sul fondo dei bacini), periphytonici (ricoperti di rocce sottomarine, piante acquatiche superiori, oggetti sottomarini), neustonici (galleggianti in uno stato semisommerso sulla superficie dell'acqua all'interfaccia acqua-aria). Le alghe che vivono fuori dall'acqua si dividono in aerophyton (incrostazioni terrestri) e alghe del suolo.

Oltre ai gruppi nominati, ci sono alghe delle sorgenti termali (i loro abitanti tipici sono blu-verdi, ci sono poche forme specificamente termofile - mastigocladus, formidium); alghe della neve e del ghiaccio (il fenomeno della “neve rossa” è causato dalla Chlamydomonas snowy; 80 specie di diatomee “del ghiaccio”); alghe dei corpi idrici salati (Dunaliella salina delle Volvoxaceae, Chloroglea sarcinoides delle Cianofite); alghe in un substrato calcareo (alghe noiose e formatrici di tufo - Giella, Rivularia).

Dipartimenti di alghe

La divisione delle alghe in gruppi sistematici - divisioni - coincide sostanzialmente con la natura del loro colore, associato, ovviamente, alle caratteristiche strutturali. La divisione più diffusa delle alghe in 10 divisioni:

1. blu-verde [spettacolo] .

   Alghe verdi-azzurre colorato di verde-bluastro, talvolta quasi verde-nero o verde oliva verde. Pigmenti: clorofilla a, carotenoidi, ficocianina blu e una piccola quantità di ficoeritrina rossa. Le forme sono prevalentemente pluricellulari, coloniali o filamentose, alcune sono unicellulari. I gusci sono costituiti da mureina, sostanze pectiniche e talvolta cellulosa e muco. Struttura caratteristica delle cellule: non esiste un nucleo differenziato, cloroplasti, vacuoli, membrane fotosintetiche, pigmenti e nucleoproteine ​​si trovano nel citoplasma - principale componente noccioli di altre piante. Molte alghe blu-verdi hanno una rete di vacuoli gassosi nel citoplasma, un numero significativo di alghe filamentose formano le cosiddette eterocisti, cellule con una struttura specifica;

   La riproduzione negli organismi unicellulari avviene mediante divisione cellulare, negli organismi coloniali e filamentosi - mediante la disintegrazione di colonie e filamenti, e c'è un processo sessuale. Molte piante blu-verdi producono spore per sopravvivere a condizioni sfavorevoli e per la riproduzione.

2. pirofita [spettacolo] .

   Alghe pirofite- unicellulare, una caratteristica essenziale è la struttura dorsoventrale (dorsoventrale) delle loro cellule (i lati dorsale, addominale e laterale, le estremità anteriore e posteriore sono chiaramente espresse). Caratteristica è la presenza di solchi; possono essercene due (longitudinali e trasversali) o uno (longitudinale). Ci sono due flagelli di diversa lunghezza, una faringe (che assomiglia a una borsa, un tubo, una tasca interna o un serbatoio triangolare) e corpi luminosi fortemente rifrangenti - tricocisti (situati nello strato periferico del citoplasma, sulla superficie interna della faringe o all'interno del protoplasto). Di solito colorato oliva, marrone o marrone, spesso giallo, dorato, rosso, meno spesso blu, blu scuro.

   Pigmenti: clorofille aec, xantofille, peridinine. Ci sono forme incolori. La nutrizione è autotrofa, meno spesso eterotrofa. La riproduzione è prevalentemente vegetativa, meno spesso asessuata (zoo e autospore). Il processo riproduttivo è sconosciuto.

3. Ampiamente distribuito nei corpi idrici del nostro pianeta (acque dolci, salmastre, mari). [spettacolo] .

   d'oro alghe dorate - forme prevalentemente microscopiche, unicellulari, coloniali e multicellulari. Dipinto di giallo dorato. Pigmenti: clorofille aec, carotenoidi, soprattutto molta fucoxantina. Vivono principalmente in acque dolci e pulite, caratteristiche delle acque acide delle torbiere di sfagno. Alcune specie vivono nei mari. Di solito si sviluppano inizio primavera

   , tardo autunno e inverno.

   La struttura della cellula è la stessa: il protoplasto contiene uno o due cloroplasti a forma di depressione con un pirenoide, il nucleo è piccolo, in alcune specie ci sono uno o due vacuoli pulsanti nella parte anteriore della cellula. Conchiglia: nei rappresentanti più semplici - periplasto delicato; nella maggior parte dei dorati il ​​periplasto è denso, la cellula ha forma costante; i rappresentanti altamente organizzati hanno un vero guscio di cellulosa, solitamente a doppio circuito. In molte specie, le cellule sono ricoperte da un guscio con spine e spine.

4. Si riproducono mediante semplice divisione cellulare o disintegrazione del tallo in parti. La riproduzione asessuata è osservata con l'aiuto di zoospore, meno spesso autospore. [spettacolo] .

   Il processo sessuale è conosciuto sotto forma di tipica isogamia, autogamia.- alghe microscopiche unicellulari, coloniali o filamentose di colore giallo-brunastro.

   Pigmenti: clorofille aec, carotene, fucoxantina e altre xantofille. La forma delle cellule è varia. La conchiglia è rappresentata da un guscio di silice, rivestito dall'interno da uno strato di pectina. Il guscio di selce contiene pori - areole. A seconda della configurazione delle cellule e della struttura delle valvole si distinguono diatomee a simmetria radiale e bilaterale.

   Molte diatomee hanno una fessura longitudinale nelle loro valvole (la cosiddetta sutura). Alle sue estremità e al centro si trovano ispessimenti del guscio, chiamati noduli. Grazie alla cucitura e ai noduli, la cellula si muove. Le alghe che non hanno una cucitura non si muovono. Il protoplasma si trova nelle cellule in uno strato sottile. La cellula contiene un nucleo, un vacuolo con linfa cellulare. I cloroplasti hanno forma diversa

   , ce ne sono uno o più.

   Le diatomee si riproducono per divisione. Hanno anche un processo sessuale, solitamente associato alla formazione di auxospore, cioè "spore in crescita", che crescono notevolmente e poi si sviluppano in cellule di dimensioni significativamente diverse da quelle originali. Le auxospore sono caratteristiche solo delle diatomee. Le diatomee possono formare spore a riposo.

5. Vivono ovunque: negli specchi d'acqua (dolci e salati), nelle paludi, su pietre e rocce, nei terreni e sulla loro superficie, sulla neve e sul ghiaccio. [spettacolo] .

   giallo-verde Alghe verdi gialle

   - forme unicellulari, coloniali, multicellulari e non cellulari. La maggior parte sono immobili, ma esistono forme mobili.

   Questa divisione è stata recentemente isolata dalle alghe verdi. Le alghe giallo-verdi si distinguono per il fatto che i due flagelli delle loro zoospore non sono identici per posizione e struttura: uno è più lungo, diretto in avanti, ha processi sul suo asse, il secondo è liscio, corto, diretto all'indietro. La membrana cellulare contiene molte sostanze pectiniche e non reagisce alla cellulosa.

   La struttura cellulare delle alghe giallo-verdi è la stessa. Il protoplasto contiene diversi cloroplasti che hanno una forma stellata a forma di disco, a forma di trogolo, lamellare, meno spesso a forma di nastro. Principali pigmenti: clorofille a, e, caroteni e xantofille. Nelle forme mobili, un occhio rosso si trova all'estremità anteriore del cloroplasto. Un nucleo. Alcune specie hanno un pirenoide e uno o due vacuoli pulsanti nella parte anteriore della cellula.

   Distribuito nel plancton, nel benthos dei corpi d'acqua dolce, nei mari, nel suolo e in luoghi con elevata umidità.

6. marrone [spettacolo] .

   Alghe brune- nella maggior parte dei casi si tratta di forme marine. Sono multicellulari, attaccati al substrato. Le loro dimensioni variano da pochi millimetri a diversi metri; ci sono specie che raggiungono i 60 m.

   In apparenza si tratta di cespugli ramificati, piatti, corde, nastri, alcuni sembrano avere uno stelo e foglie. La cellula ha un nucleo, i cloroplasti sono marroni, granulari e spesso ce ne sono molti. Pigmenti: clorofille aec, caroteni, molte fucoxatine.

   Nei talli a più file si osserva la specializzazione delle cellule con la formazione di tessuti. Nel caso più semplice si distingue tra la corteccia (cellule intensamente colorate contenenti cloroplasti) e il midollo (grandi cellule incolori della stessa forma). In quelli organizzati in modo più complesso (kelp e fucus) è presente anche uno strato superficiale di cellule in divisione capaci di produrre organi riproduttivi e chiamato meristoderma, e uno strato intermedio tra il nucleo e la corteccia. Il nucleo serve per il trasporto di prodotti fotosintetici e svolge una funzione meccanica.

7. rosso [spettacolo] .

   Alghe rosse (alghe viola)- un vasto gruppo tra le alghe di fondo. Molto raramente presente nei corpi d'acqua dolce (specie Batrachospermum) e nelle incrostazioni terrestri (porfiridium). Colorati in varie tonalità di rosso, alcuni sono giallastri, olivastri o verde-bluastri.

   Pigmenti: clorofille a e d (quest'ultima si trova solo nelle alghe rosse), caroteni, xantofille, R-ficoeritrina, R-ficocianina. Quasi tutte le alghe rosse sono multicellulari, sotto forma di filamenti, filamenti ramificati, cespugli e alcune hanno organi simili a steli e foglie. Non sono disponibili in taglie grandi come quelle marroni. Tutti sono attaccati al substrato. Le cellule sono ricoperte da un guscio costituito da due strati: quello interno è di cellulosa e quello esterno è di pectina. Le cellule organizzate più semplicemente sono mononucleari, mentre quelle altamente organizzate sono multinucleate. Ci sono uno o più cloroplasti. Una caratteristica delle alghe rosse è la presenza di speciali cellule ghiandolari in alcuni rappresentanti. Le cellule che compongono il tallo sono collegate da pori.

   La propagazione vegetativa è rara. Nel processo asessuato le zoospore sono completamente assenti. Il processo sessuale è oogamia.

   Le purpuree hanno una struttura peculiare di oogonia (carpogon) e processi complessi sviluppo dello zigote. Non ci sono fasi mobili nel ciclo di sviluppo.

8. Lo zigote, prima di dare origine allo sporofito, subisce uno sviluppo complesso, in seguito al quale si formano delle spore (carpospore), che danno origine allo sporofito. [spettacolo] .

   Euglena - Alga Euglena organismi microscopici

   . La forma delle cellule è prevalentemente ellittica e fusiforme. I cloroplasti sono stellati, a forma di nastro, di forma lamellare grande.

9. Pigmenti: clorofille a, b, carotene, xantofille. Alcuni euglenoidi hanno un pigmento rosso, l'astaxantina, che regola la quantità di luce che raggiunge i cloroplasti. In condizioni di illuminazione intensa, il pigmento si accumula nella parte periferica della cellula e oscura i cloroplasti. [spettacolo] .

   La cella diventa rossa. Non esiste una membrana di cellulosa; il suo ruolo è svolto da uno strato compattato di citoplasma; alcuni hanno un guscio non strettamente connesso al protoplasto. All'estremità anteriore del corpo c'è una depressione (faringe), dal fondo della quale si estendono uno o due flagelli. Euglena si muove cambiando la forma del corpo e con l'aiuto di un flagello, girando contemporaneamente attorno all'asse longitudinale. Negli euglenoidi viventi, nella parte anteriore della cellula è presente una macchia rossa - lo stigma, che agisce come un organo sensibile alla luce. Si riproducono per divisione longitudinale. La presenza di processi sessuali non è stata stabilita. Vivono principalmente in piccoli corpi d'acqua dolce, alcuni in quelli salmastri. verde

   Alghe verdi

10. - questo è il dipartimento più numeroso (fino a 20.000 specie). Differire puramente [spettacolo] .

    verde i loro talli. Pigmenti: clorofille aeb, caroteni e molte xantofille. In alcune specie e in alcuni stadi di sviluppo il colore verde può essere mascherato dal pigmento rosso dell'ematocromo. Forme unicellulari, coloniali e multicellulari. Dimensioni: dalle più piccole cellule singole del diametro di 1-2 micron alle piante macroscopiche che misurano decine di centimetri di lunghezza. Nelle alghe verdi si ritrovano tutti i principali tipi di riproduzione asessuata e sessuale e tutti i principali tipi di cambiamenti nelle forme di sviluppo.. Formano boschetti. L'altezza dei talli è solitamente di 20-30 cm, ma può raggiungere 1 e anche 2 m. Hanno l'aspetto di germogli verdi cespugliosi, filiformi o steliformi, con struttura articolare-a spirale: sui germogli principali, convenzionalmente chiamati. steli, spirali di germogli laterali si trovano a una certa distanza l'uno dall'altro - condizionatamente anche le foglie sono segmentate nella struttura. Le posizioni delle spirali sono chiamate nodi e le sezioni dello stelo tra di loro sono chiamate internodi.

    Le cellule dei nodi e degli internodi sono diverse: un internodo è una cellula gigante allungata che non è capace di divisione; il nodo è costituito da numerose piccole cellule mononucleari raccolte in un disco, che si differenziano durante il processo di divisione e formano rami laterali e una spirale.

    I cloroplasti sono numerosi e hanno la forma di piccoli corpi discoidali (simili a granelli di clorofilla). Pigmenti: clorofille aeb, caroteni, xantofille (simili alle alghe verdi). La struttura degli organi riproduttivi sessuali formati nella parte superiore della maggior parte dei segmenti - foglie - è peculiare. Organi femminili

- oogonia - e maschio - antheridia - multicellulare, che di solito si sviluppa su una pianta (raramente dioico).

Il ruolo delle alghe in natura, la loro importanza economica Le alghe sono uno degli organismi più antichi che abitano il nostro pianeta. Nelle ere geologiche passate, come oggi, le alghe abitavano oceani, fiumi, laghi e altri corpi idrici. Arricchendo l'atmosfera con l'ossigeno, hanno dato vita mondo diversificato

animali e hanno contribuito allo sviluppo di batteri aerobici; erano gli antenati delle piante che popolavano il territorio e creavano potenti strati di rocce.

Le alghe, come le piante superiori sulla terraferma, sono una fonte di sostanze organiche e produttori di ossigeno nei corpi idrici. A causa dell'attività delle alghe (principalmente diatomee, azzurre e verdi), si formano rocce (diatomiti, depositi silicei, alcuni calcari). Alcune alghe (noiose alghe blu-verdi), distruggendo le rocce, partecipano alla formazione dei suoli primari.

In combinazione con altri organismi (batteri, funghi), le alghe prendono parte al processo di autodepurazione dell'acqua. Tuttavia, sviluppandosi in grandi quantità, le alghe (azzurre, alcune verdi, diatomee, pirofite) possono dar luogo a “fioriture acquatiche”, durante le quali gli organismi si depositano sul fondo, i processi di decadimento si intensificano, la quantità di ossigeno diminuisce drasticamente e aumenta la concentrazione di anidride carbonica. Ciò porta alle morie di pesci estivi. La "fioritura" influisce negativamente sull'approvvigionamento idrico (i filtri si intasano, l'acqua acquisisce un sapore e un odore sgradevoli).

IN agricoltura le alghe sono utilizzate come fertilizzanti organici (alghe blu-verdi che fissano l'azoto, alghe marine e anche la massa di alghe blu-verdi che viene raccolta durante la “fioritura” dei corpi idrici). Le alghe provocano la formazione di humus, migliorano l'aerazione del suolo e ne influenzano la struttura.

Le alghe sono materie prime per la produzione di preziose sostanze organiche: alcoli, ammoniaca, vernici, acidi organici, ecc. (sapropel); iodio, bromo (alghe brune); colla (alghe); agar-agar (alghe rosse, fillofore), carotene, sostanze biologicamente attive. Utilizzato nell'industria microbiologica e nella ricerca spaziale. Per la produzione di carta e cartone vengono utilizzati Cladophora e Rhizoclonium, che crescono in grandi quantità nei corpi idrici. Siberia occidentale. Le alghe vengono utilizzate nell'industria alimentare, nonché direttamente come alimento ( alghe, insalata di mare, nostok).

In idrobiologia sanitaria le alghe vengono utilizzate come indicatori del grado di contaminazione dell'acqua da parte di sostanze organiche. Le alghe vengono utilizzate per purificare le acque industriali.

Le piante acquatiche si dividono in superiori (Cormobionta) ed inferiori (Thallobionta). Quest'ultimo comprende tutti i tipi di alghe. Sono uno dei più antichi rappresentanti della flora. La loro caratteristica principale è la riproduzione delle spore, e la loro particolarità risiede nella capacità di adattamento condizioni diverse. Esistono tipi di alghe che possono vivere in qualsiasi acqua: salata, fresca, sporca, pulita. Ma per gli acquariofili diventano un grosso problema, soprattutto se crescono allo stato selvatico.

Esistono tipi di alghe che possono vivere in qualsiasi acqua: salata, fresca, sporca, pulita.

Caratteristiche principali

A seconda della specie di alghe, alcune si attaccano alle superfici sottomarine, mentre altre vivono liberamente nell'acqua. Le colture possono contenere solo pigmento verde, ma esistono specie con pigmenti diversi. Colorano le alghe rosa, blu, viola, rosse e quasi nere.

I processi biologici che si verificano nell'acquario sono la base per la comparsa indipendente delle alghe. Vengono introdotti quando i pesci nutrono cibo vivo o piante acquatiche appena acquisite.

Alcune alghe sembrano un soffice ciuffo, altre assomigliano a un tappeto steso e altre ancora assomigliano a un rivestimento viscido. Esistono culture piatte, tallose, ramificate e filamentose. A differenza delle piante superiori, non hanno radici, steli o foglie. La loro forma, struttura e dimensioni sono varie. Ci sono specie che possono essere viste solo al microscopio. IN ambiente naturale le piante raggiungono diversi metri di lunghezza.

Classificazione delle alghe

Ogni specie ha i propri requisiti per l'ambiente in cui cresce: temperatura del liquido, intensità e durata dell'illuminazione. Un fattore importante è composizione chimica acqua.

Uno squilibrio delle alghe nell'acquario indica il verificarsi di condizioni sfavorevoli al suo interno. Un aumento eccessivo di essi nel serbatoio peggiora la qualità dell'acqua, influenzando negativamente la salute degli abitanti dell'acquario. Un'epidemia di alghe può essere causata da:

1. Modalità di illuminazione dell'acquario non regolata. Questa è una mancanza di luce del giorno o il suo eccesso.
2. Eccesso di materia organica nel contenitore. Possono presentarsi sotto forma di avanzi di cibo, piante d'acquario morte o scarti di pesce.
3. Decomposizione organica. La comparsa di nitriti e ammoniaca nell'acquario.

Individuato quale fattore provoca la comparsa dei raccolti, è necessario eliminarlo o minimizzarlo il più possibile.

Uno squilibrio delle alghe nell'acquario indica la presenza di condizioni sfavorevoli al suo interno.

Le alghe sono divise in 12 tipi. Un acquario è molto spesso caratterizzato dalla presenza di tre tipologie principali di colture.

La loro presenza è prevedibile dove sono disponibili acqua, luce e sostanze nutritive.

Gruppo verde

Questo è il gruppo di piante più diffuso e diversificato per struttura e forma, che conta circa 7mila specie. Sono disponibili in forme non cellulari, unicellulari e multicellulari. Le alghe formano colonie sul vetro o sul terreno.

La loro particolarità è che quasi tutte le colture appaiono come risultato di un'illuminazione eccessiva. Sono di colore verde, nonostante contengano pigmento giallo oltre alla clorofilla verde. Le alghe colorano il liquido verde o verde mattone.

Ci sono specie marine e d'acqua dolce. Nomi delle alghe che si trovano nell'acquario:

Il motivo principale della comparsa della maggior parte dei tipi di alghe verdi è l'illuminazione eccessiva, quindi una volta ripristinato l'equilibrio biologico, questo problema può scomparire rapidamente.

Piante di diatomee (marroni).

Se il liquido nel contenitore deve essere cambiato frequentemente perché diventa torbido rapidamente, - ci sono alghe brune dentro. Non solo rovina l'interno dell'acquario, ma provoca anche disagi ai suoi abitanti. Si tratta di organismi microscopici unicellulari che si moltiplicano rapidamente e creano uno strato viscido sulle foglie delle piante dell'acquario e sul vetro della vasca. Vivono da soli o in colonie sotto forma di nastro, filo, catena, pellicola, cespuglio.

Nella fase iniziale della comparsa della placca nel contenitore, viene facilmente rimossa, ma nei casi avanzati diventa multistrato e può essere difficile liberarsene. Le piante marroni non danneggiano gli animali dell'acquario, ma sono pericolose per le piante dell'acquario. La placca sulle colture interferisce con la fotosintesi, che porta alla loro morte.

La riproduzione delle diatomee viene effettuata per divisione. Le cellule vegetali hanno guscio della dura con composizione di silice. Le loro dimensioni sono minimo 0,75 micron, massimo 1500 micron. Questa cultura si distingue facilmente per il suo guscio sotto forma di punti, camere, tratti, nervature posizionate con regolarità geometrica.

Le Navicole vivono quasi ovunque e compaiono in primavera e in autunno.

In natura esistono circa 25mila varietà di colture brune. Nei contenitori si trovano più spesso:

1. Navicola. Questo genere conta circa 1 mila specie di alghe. I contenitori vengono avviati in primavera e autunno. Il metodo di riproduzione è la divisione cellulare. Le cellule variano per forma, struttura del guscio e struttura. Servono da cibo per gli abitanti dell'acquario e loro stessi si nutrono fototroficamente.
2. Pinnularia. Inizio autunno e l'estate è il periodo in cui appare questo genere. Come risultato della divisione cellulare, ogni cellula riceve un volantino dalla cellula madre. Le singole celle sono raramente collegate in nastri. Si conoscono circa 80 specie di queste alghe.
3. Cymbella. Il genere è costituito da singole cellule a vita libera, talvolta attaccate al substrato tramite un peduncolo mucoso. Inoltre, possono essere racchiusi in tubi gelatinosi.

Le alghe brune si sviluppano in vasche dove l'acqua non viene cambiata tempestivamente o l'illuminazione è scarsa. La loro distribuzione è influenzata dalla densa popolazione dell'acquario, gran numero sostanze organiche, filtro intasato.

Rosso o “viola”

Le alghe rosse, o alghe scarlatte, sono una piccola specie di colture, la stragrande maggioranza è multicellulare e conta fino a 200 varietà. Tutti gli scarlatti sono divisi in 2 classi, ciascuna delle quali contiene 6 ordini. Si depositano sugli steli e sulle estremità delle foglie delle piante d'acquario, delle pietre, crescono rapidamente e si moltiplicano intensamente.

Il motivo della comparsa di questo tipo di pianta è un eccesso di materia organica nell'acqua, un'illuminazione installata in modo errato o un sovraffollamento nel contenitore. Queste colture rappresentano un pericolo per i suoi abitanti, quindi devono essere distrutte in modo tempestivo.

I pesci viola, a seconda della combinazione di pigmenti, cambiano colore dal rosso vivo al verde-bluastro e al giallo, mentre quelli d'acqua dolce sono solitamente verdi, blu o nero-brunastri. Una caratteristica delle piante è il loro complesso ciclo di sviluppo. Di norma, queste colture crescono attaccate ad altre piante, pietre e serbatoi. Le colonie di colture possono essere trovate sotto forma di rivestimenti mucosi.

Le alghe rosse, o alghe scarlatte, sono una piccola specie di colture, la stragrande maggioranza è multicellulare e conta fino a 200 varietà.

Per gli acquariofili esistono due tipi di disastro:

1. Barba nera. Nella fase iniziale appaiono come singoli cespugli neri concentrati in un unico punto oppure possono essere sparsi in tutta la vasca. Se non inizi a combatterlo, con l'aiuto dei rizoidi la cultura si aggrappa al substrato, come se crescesse al suo interno. Molto spesso queste alghe compaiono dopo l'acquisto di nuove piante d'acquario o se si trascurano le regole per la cura dell'acquario.
2. Vietnamita. Tali alghe d'acquario appartengono a specie filamentose. In base al loro aspetto gli acquariofili li chiamano cespuglio, barba o spazzola. Le piante hanno colori diversi e si riproducono molto rapidamente tramite spore. La cultura preferisce essere posizionata sulle punte delle piante dell'acquario o sull'arredamento del serbatoio.

La comparsa di qualsiasi tipo di alghe indica problemi con il microclima nella vasca. Ci vogliono mesi per combattere alcune piante, mentre altre possono essere eliminate rapidamente e facilmente.

Le alghe sono abitanti dell'acqua. Vivono sia in corpi d'acqua dolce che in acque salate di mari e oceani. Le alghe sono molto diverse. Cominciamo a conoscerli con le alghe verdi unicellulari.

Viviamo nell’era dell’esplorazione spaziale. Verrà presto il momento in cui i cosmonauti sovietici si precipiteranno su pianeti lontani. I percorsi spaziali sono lunghi. I futuri cosmonauti dovranno trascorrere mesi e anni su navi che sfrecciano attraverso le distese dell'universo. Una persona consuma fino a 700 litri di ossigeno al giorno ed espira molta anidride carbonica. Come può essere? Ricerca scientifica ha dimostrato che le alghe verdi possono fornire ossigeno agli astronauti. Alla luce, quando si formano i nutrienti organici, assorbono l'anidride carbonica e rilasciano ossigeno, ricostituendo continuamente le sue riserve nell'aria.

Maggior parte pianta utileÈ probabile che i viaggi nello spazio portino con sé una minuscola alga unicellulare chiamata clorella. Perché la clorella è più interessante di altre piante verdi per i ricercatori spaziali? Perché quest'alga è capace di moltiplicarsi rapidamente. Contiene una grande quantità di proteine ​​equivalenti alle proteine ​​del latte vaccino in polvere.

Clorella- unicellulare alghe verdi, diffuso nei corpi d'acqua dolce, nei mari e nei suoli. (Le sue cellule sono piccole, sferiche, chiaramente visibili solo al microscopio. All'esterno, la cellula della clorella è ricoperta da una membrana. Sotto la membrana ci sono citoplasma e nucleo. All'interno del citoplasma c'è un cromatoforo verde, in cui sostanze organiche si formano alla luce. La clorella assorbe anidride carbonica, acqua e sali minerali su tutta la superficie del corpo attraverso il guscio.

Durante il processo di fotosintesi, cioè la creazione di sostanze organiche alla luce, la clorella rilascia una quantità di ossigeno che supera notevolmente la sua massa. Allo stesso tempo, la clorella assorbe molto di più energia solare rispetto alle piante da fiore.

La capacità della clorella di produrre grandi quantità di materia organica e di rilasciare molto ossigeno consente agli scienziati di suggerire che la clorella possa essere utilizzata nelle serre delle astronavi come fonte di ossigeno e cibo per gli astronauti. La ricerca degli scienziati non è ancora finita, ma prove preliminari ha dimostrato che sono le alghe che possono accompagnare gli astronauti durante il volo per fornire loro ossigeno e, possibilmente, nutrimento.

La clorella è solo un tipo di alghe unicellulari.

Probabilmente hai visto la superficie verde di uno stagno o il tranquillo ristagno color smeraldo di un fiume in estate. Si dice che tale acqua verde brillante “fiorisca”. Prova a raccogliere l'acqua "in fiore" con il palmo della mano. Si scopre che è trasparente. Questa moltitudine di piccole palline e piattini verdi che galleggiano nell'acqua gli conferisce una tonalità smeraldo. Le palline e i piatti verdi più piccoli sono alghe verdi unicellulari che vivono nell'acqua. Durante la "fioritura" di piccole pozzanghere o stagni, si trova spesso un'alga unicellulare chlamydomonas. Diamo un'occhiata a questa piccola pianta.

Le alghe hanno preso il loro nome un po' strano dalle parole: clamide - vestiti degli antichi greci e monade - l'organismo più semplice. Tradotto letteralmente, "Chlamydomonas" significa: l'organismo più semplice, coperto da un "vestito" - una conchiglia. La Chlamydomonas è un'alga verde rotonda unicellulare. È chiaramente visibile solo al microscopio. Chlamydomonas si muove rapidamente nell'acqua con l'aiuto di due flagelli situati all'estremità anteriore e più stretta della cellula.

Riso. 153. Aspetto e proliferazione delle alghe:
1 - clorella; 2 - clamidomonas.

Dall'alto, Chlamydomonas è ricoperta da una membrana trasparente, sotto la quale si trovano il citoplasma e il nucleo. C'è anche un piccolo "occhio" rosso: un corpo rosso, un grande vacuolo pieno di linfa cellulare e due piccoli vacuoli pulsanti. La clorofilla e le altre sostanze coloranti della Chlamydomonas si trovano nel cloroplasto, il cromatoforo.

Chlamydomonas ha un cromatoforo a forma di coppa. È colorato di verde dalla clorofilla, motivo per cui l'intera cellula appare verde. Tradotto in russo, la parola "cromatoforo" significa "portatore di colore".

La Chlamydomonas unicellulare si nutre, come piante da fiore verdi. Chlamydomonas assorbe soluzioni di sali minerali e anidride carbonica con tutta la sua superficie. Alla luce, durante la fotosintesi nel cromatoforo si forma una sostanza organica - l'amido - e viene rilasciato ossigeno. Ma Chlamydomonas può anche assorbire sostanze organiche già pronte dall'ambiente.

Come tutti gli altri organismi viventi, Chlamydomonas respira l'ossigeno disciolto nell'acqua.

In estate la Chlamydomonas si riproduce per semplice divisione. Prima di dividersi smette di muoversi e perde i flagelli, quindi il suo nucleo e il citoplasma si dividono a metà. Le nuove cellule a loro volta si dividono a metà. Ecco come compaiono quattro, e talvolta otto, piccole cellule mobili sotto il guscio della madre. Si chiamano zoospore.

Le zoospore si ricoprono delle loro membrane e formano flagelli. Presto nuotano fuori dal guscio materno rotto nell'acqua, iniziano a vivere in modo indipendente e si trasformano in Chlamydomonas adulte.

La riproduzione delle alghe mediante la formazione di zoospore è chiamata riproduzione asessuata.

Quando si verificano condizioni sfavorevoli, la riproduzione di Chlamydomonas diventa più difficile. Innanzitutto, Chlamydomonas si divide in un gran numero di piccole cellule mobili dotate di flagelli. Quindi piccole cellule mobili di diversi individui di Chlamydomonas vengono collegate a coppie. In questo caso, il citoplasma e il nucleo di una cellula si fondono con il citoplasma e il nucleo di un'altra cellula. Quindi da due cellule se ne forma una nuova, ricoperta da una membrana spessa e densa. In questa forma il corpo sverna. In primavera, da una cellula dal guscio spesso si formano diversi giovani chlamydomonas. Lasciano il guscio della cellula madre, crescono e presto diventano adulti.

Tecnico dello Stato dell'Estremo Oriente

università della pesca

Istituto di Biologia Marina intitolato a. AV. Zhirmunsky Ramo dell'Estremo Oriente dell'Accademia russa delle scienze

LL. Arbuzova

IR Levenets

Alghe

Revisori:

– V.G. Chavtur, Dottore in Scienze Biologiche, Professore del Dipartimento di Biologia Marina e Acquacoltura, Università statale dell'Estremo Oriente

– S.V. Nesterova, Ph.D., ricercatrice senior presso il Laboratorio della Flora dell'Estremo Oriente, Istituto dei Giardini Botanici, Sezione dell'Estremo Oriente dell'Accademia Russa delle Scienze

Arbuzova L.L., Levenets I.R. Alghe: studio. villaggio Vladivostok: Dalrybvtuz, IBM FEB RAS, 2010. 177 p.

Il manuale fornisce informazioni moderne sull'anatomia, la morfologia, la tassonomia, lo stile di vita e il significato pratico delle alghe.

Il libro di testo è destinato agli studenti di laurea triennale nelle aree di " Risorse biologiche acquatiche e acquacoltura" e corsi a tempo pieno e part-time di "Ecologia e gestione ambientale", master di ecologia, biologia, ittiologia e piscicoltura.

©Stato dell'Estremo Oriente

pesca tecnica

università, 2010

©Istituto di Biologia Marina dal nome. AV. Zhirmunsky Ramo dell'Estremo Oriente dell'Accademia russa delle scienze, 2010

ISBN …………..

Introduzione…………………………………………………………………………………

1. Struttura delle cellule delle alghe……………

2. Caratteristiche generali delle alghe……………

2.1. Tipi di cibo …………………..

2.2. Tipi di talli……………………..

2.3. Riproduzione delle alghe……………..

2.4. Cicli vitali delle alghe…………….

3. Gruppi ecologici di alghe…………….

3.1. Alghe degli habitat acquatici……………..

3.1.1. Fitoplancton………………….

3.1.2. Fitobentos..................................................................

3.1.3. Alghe di ecosistemi acquatici estremi……………

3.2. Alghe di habitat non acquatici……….

3.2.1. Alghe aerofile…………….

3.2.2. Alghe edafile……………….

3.2.3. Alghe litofile……………..

4. Il ruolo delle alghe in natura e il significato pratico………

5. Tassonomia moderna delle alghe………..

5.1. Alghe procariotiche…………..

5.1.1. Dipartimento Alghe azzurre ……………

5.2. Alghe eucariotiche…………….

5.2.1. Dipartimento Alghe rosse…………….

5.2.2. Divisione Diatomee………..

5.2.3. Dipartimento Alghe Heterokont…………………….

Classe Alghe brune …………….

Classe Alghe dorate ……………..

Alghe di classe Sinura…………..

Classe Alghe Pheotamnia……….

Classe Alghe rafidi …………….

Classe alghe Eustigma …………

Classe Alghe gialle-verdi………

5.2.4. Dipartimento Alghe Prymnesiophyte……………….

5.2.5. Dipartimento Alghe criptofite…………

5.2.6. Dipartimento Alghe verdi…………….

5.2.7. Divisione delle Characeae…………….

5.2.8. Dipartimento Alghe dinofite………

5.2.9. Sezione Alga Euglena …………

Letteratura………………………………………………………………………………

Glossario dei termini.................................................................

Domanda …………………..

INTRODUZIONE

Le alghe comprendono tradizionalmente un gruppo eterogeneo di organismi avascolari, fotosintetici, portatori di spore. Come tutte le piante inferiori, gli organi riproduttivi delle alghe sono privi di tegumento, il corpo non è diviso in organi e non esistono tessuti. Tra le alghe esistono sia forme eucariotiche che procariotiche. Questi ultimi, a differenza dei clorobatteri, rilasciano ossigeno libero nell'ambiente durante la fotosintesi.

Le alghe occupano una posizione dominante sia nei corpi d'acqua dolce che in quella marina. Essendo i principali produttori, determinano in gran parte la produttività ittica degli ecosistemi acquatici. Grazie all'attività fotosintetica, le alghe arricchiscono l'acqua di ossigeno e riducono la quantità di anidride carbonica. Hanno una capacità unica di accumulare varie sostanze nocive dall'ambiente acquatico circostante, nonché di rilasciare metaboliti nell'ambiente che sopprimono la crescita di microrganismi patogeni. Le alghe, modificando la composizione chimica dell'acqua, spesso contribuiscono alla sua depurazione. La composizione qualitativa e quantitativa dei gruppi di alghe è un indicatore importante dello stato ecologico dei corpi idrici. Numerose specie vengono utilizzate come indicatori dell'inquinamento acquatico.

Lo studio delle alghe è una tappa importante nella formazione di specialisti nel campo della maricoltura, della piscicoltura e dell'ecologia marina. La conoscenza della struttura, dell'ecologia e della sistematica delle alghe è fondamentale per lo studio dell'igrobiologia, dell'ittiologia, dell'ecologia, dell'ittiotossicologia; sono inoltre necessari per valutare la base di materie prime dei bacini artificiali e per elaborare previsioni di pesca.

Recentemente, grazie alle moderne tecniche metodologiche, sono state ottenute nuove informazioni in merito struttura sottile, fisiologia e biochimica delle alghe, che ha causato una revisione delle idee tradizionali. La tassonomia delle piante inferiori, tra cui le alghe, ha subito i maggiori cambiamenti. Allo stesso tempo, le informazioni moderne sulla sistematica e sulla struttura delle alghe non si riflettono nella letteratura educativa sulla botanica e la letteratura speciale sulla psicologia non è disponibile per un vasto pubblico di studenti.

In questo libro di testo Vengono fornite le informazioni più recenti sulla struttura, la morfologia, la tassonomia, l'ecologia e il significato pratico delle alghe. Viene fornita una descrizione dei taxa di alghe più significativi.

Il libro di testo è destinato agli studenti di laurea triennale nelle aree "Biorisorse acquatiche e acquacoltura" e "Ecologia e gestione ambientale" di forme di studio a tempo pieno e part-time, master nel campo dell'ecologia, ittiologia, piscicoltura e acquacoltura.

Alla preparazione dei materiali per questo manuale hanno preso parte insegnanti di Dalrybvtuz e specialisti nel campo dell'idrobiologia e della psicologia del ramo dell'Estremo Oriente dell'Accademia delle scienze russa.

1. STRUTTURA DELLE CELLULE DELLE ALGHE

Le alghe procariotiche sono simili nella struttura cellulare ai batteri: mancano di organelli di membrana, come un nucleo, cloroplasti, mitocondri, reticolo endoplasmatico e apparato di Golgi.

Le alghe eucariotiche contengono elementi strutturali caratteristici delle cellule vegetali superiori (Fig. 1).

Riso. 1. Una cellula vegetale adulta senza ispessimento della parete secondaria (schematizzata) al massimo ingrandimento di un microscopio ottico (per: 1 – parete cellulare, 2 – placca mediana, 3 – spazio intercellulare, 4 – plasmodesmi, 5 – plasmalemma, 6 – tonoplasto, 7 - vacuolo centrale, 9 - nucleo, 10 - involucro nucleare, 11 - poro nell'involucro nucleare, 12 - nucleolo, 13 - cromatina, 14 - cloroplasto, 15 - grana nel cloroplasto, 16 - grano di amido nel cloroplasto, 17 - mitocondrio, 18 - dictiosoma, 19 - reticolo endoplasmatico granulare, 20 - gocciolina di grasso di riserva (lipide) nel citoplasma, 21 - microcorpo, 22 - citoplasma (ialoplasma)

Lo schema sopra di una cellula vegetale riflette generalmente la struttura delle cellule di alghe, tuttavia, molte alghe, insieme ai tipici organelli vegetali (plastidi, vacuolo con linfa cellulare), contengono strutture caratteristiche delle cellule animali (flagelli, stigma, membrane atipiche per le cellule vegetali ).

Coperture delle celle

Le coperture cellulari garantiscono la resistenza del contenuto interno delle cellule agli influssi esterni e conferiscono alle cellule una certa forma. Le coperture sono permeabili all'acqua e alle sostanze a basso peso molecolare in essa disciolte e trasmettono facilmente la luce solare. Le coperture cellulari delle alghe sono caratterizzate da una grande diversità morfologica e chimica. Includono polisaccaridi, proteine, glicoproteine, sali minerali, pigmenti, lipidi e acqua. A differenza delle piante superiori, nei gusci delle alghe non è presente lignina.

La struttura delle membrane cellulari si basa sul plasmalemma, o membrana citoplasmatica. In molti rappresentanti flagellari e ameboidi, le cellule all'esterno sono ricoperte solo da plasmalemma, che non è in grado di fornire una forma corporea costante. Tali cellule possono formare pseudopodi. In base alla morfologia si distinguono diversi tipi di pseudopodi. Si trova più spesso nelle alghe rizopodi, che sono proiezioni citoplasmatiche filiformi lunghe, sottili, ramificate, talvolta anastomizzate. All'interno dei rizopodi sono presenti microfilamenti. Lobopodia– ampie sporgenze arrotondate del citoplasma. Si trovano nelle alghe con differenziazione del tallo di tipo ameboide e monadico. Meno comune nelle alghe filopodia- sottili formazioni mobili simili a tentacoli che possono essere ritirati nella cellula.

Molti dinoflagellati hanno corpi ricoperti di scaglie situate sulla superficie della cellula. Le squame possono essere singole o chiuse in una copertura continua - fluente. Possono essere organici o inorganici. Le scaglie organiche si trovano sulla superficie delle alghe verdi, dorate e criptofite. La composizione dei fiocchi inorganici può includere carbonato di calcio o silice. Scaglie di carbonato di calcio – coccoliti– presente prevalentemente nelle alghe primnesiofite marine.

Spesso le cellule delle alghe flagellate e ameboidi si trovano in abitazioni prevalentemente di origine organica. Le loro pareti possono essere sottili e trasparenti (genere Dinobrion) o più durevoli e colorati per la deposizione in essi di sali di ferro e manganese (genere Trachelomonas). Le case di solito hanno un foro per l'uscita del flagello, a volte possono esserci più fori. Quando le alghe si moltiplicano, la casa non viene distrutta, molto spesso una delle cellule risultanti la lascia e costruisce una nuova casa.

Il rivestimento cellulare delle alghe euglenoidi è chiamato pellicola. La pellicola è un insieme della membrana citoplasmatica e delle bande proteiche, dei microtubuli e delle cisterne del reticolo endoplasmatico situate sotto di essa.

Nelle alghe dinofite le coperture cellulari sono rappresentate dall'anfiesma. Anfiesmaè costituito da un plasmalemma e da un insieme di vescicole appiattite poste sotto di esso, sotto le quali si trova uno strato di microtubuli. Le vescicole di numerosi dinofiti possono contenere placche di cellulosa; questo è chiamato anfiesma attuale, O conchiglia(nascita Ceratio, Peridinio).

Nelle diatomee, sopra il plasmalemma si forma una speciale copertura cellulare - conchiglia, costituito principalmente da silice amorfa. Oltre alla silice, il guscio contiene una miscela di composti organici e alcuni metalli (ferro, alluminio, magnesio).

Nelle pareti cellulari delle alghe verdi, giallo-verdi, rosse e brune, il principale componente strutturale è la cellulosa, che forma un'ossatura (base strutturale) immersa in una matrice (mezzo semiliquido) costituita da pectina, emicellulosa, acido alginico e altre sostanze organiche.

Flagelli

Le cellule vegetative monadiche e gli stadi monadici del ciclo vitale (zoospore e gameti) delle alghe sono dotati di flagelli: escrescenze cellulari lunghe e piuttosto spesse, ricoperte esternamente da plasmalemma. Il loro numero, lunghezza, morfologia, luogo di attacco e modello di movimento sono piuttosto diversi nelle alghe, ma sono costanti all'interno di gruppi correlati.

I flagelli possono essere attaccati all'estremità anteriore della cellula (apicale) o possono essere leggermente spostati lateralmente (subapicale); possono essere attaccati al lato della cellula (lateralmente) e sul lato ventrale della cellula (ventralmente). Vengono chiamati flagelli identici nella morfologia isomorfo, se differiscono - eteromorfo. Isocont- questi sono flagelli della stessa lunghezza, heterokontnye- lunghezze diverse.

I flagelli hanno un unico piano strutturale. Si distinguono la parte libera (undulipodio), la zona di transizione ed il corpo basale (cinetosoma). Diverse parti del flagello differiscono nel numero e nella disposizione dei microtubuli che formano lo scheletro (Fig. 2).

Riso. 2. Schema della struttura dei flagelli delle alghe (secondo: L.L. Velikanov et al., 1981): 1 – sezione longitudinale dei flagelli; 2, 3 – sezione trasversale della punta del flagello; 4 – sezione trasversale dell'undulipodio; 5 – zona di transizione; 6 – sezione trasversale attraverso la base del flagello – cinetosoma

Undulipodio(tradotto dal latino come "wavepod") è in grado di eseguire movimenti ritmici simili a onde. Un undulipodium è un assonema rivestito di membrana. Assonemaè costituito da nove coppie di microtubuli disposti in cerchio e una coppia di microtubuli al centro (Fig. 2). I flagelli possono essere lisci o ricoperti di scaglie o mastigonemi (peli), e nei dinofiti e criptofiti sono ricoperti sia di scaglie che di peli. I flagelli delle primnesiofite, delle criptofite e delle alghe verdi possono essere ricoperti da scaglie di varia forma e dimensione.

Zona di transizione. Funzionalmente, svolge un ruolo nel rafforzamento del flagello nel punto in cui esce dalla cellula. Nelle alghe si distinguono diversi tipi di strutture della zona di transizione: placca trasversale (dinofite), struttura a forma di stella (verde), spirale di transizione (eterocontina), cilindro di transizione (primnesiofite e dinofite).

Corpo basale o cinetosoma. Questa parte del flagello ha una struttura a forma di cilindro cavo, la cui parete è formata da nove triplette di microtubuli. La funzione del cinetosoma è la connessione del flagello con il plasmalemma della cellula. I corpi basali di numerose alghe possono prendere parte alla divisione nucleare e diventare centri di organizzazione dei microtubuli.

Mitocondri

I mitocondri si trovano nelle cellule delle alghe eucariotiche. La forma e la struttura dei mitocondri nelle cellule delle alghe sono più diversificate rispetto ai mitocondri delle piante superiori. Possono essere rotondi, filiformi, reticolari o di forma irregolare. La loro forma può variare nella stessa cellula nelle diverse fasi del ciclo di vita. I mitocondri sono ricoperti da un guscio di due membrane. La matrice mitocondriale contiene ribosomi e DNA mitocondriale. La membrana interna forma delle pieghe - cristas(Fig. 3).

Riso. 3. Struttura dei mitocondri vegetali (secondo:): A – immagine volumetrica;

B-sezione longitudinale; B – parte della cresta con sporgenze a forma di fungo: 1 – membrana esterna, 2 – membrana interna, 3 – cresta, 4 – matrice, 5 – spazio intermembrana, 6 – ribosomi mitocondriali, 7 – granulo, 8 – DNA mitocondriale, 9 – Alcuni ATP

Le creste delle alghe sono di varia forma: discoidale (alghe euglenoidi), tubolare (alghe dinosaurofite), lamellare (alghe verdi, rosse, criptomonadi) (Fig. 4). Riso. 4. Vari tipi

Creste mitocondriali (da:): A – lamellare; B – tubolare; B – a forma di disco; k - cristae

Le creste a forma di disco sono considerate le più primitive.

Pigmenti

Il pigmento principale di tutte le alghe è il pigmento verde clorofilla. Esistono quattro tipi conosciuti di clorofilla, che differiscono nella loro struttura: clorofillaUN– presente in tutte le alghe e nelle piante superiori; clorofilla B– presente nelle alghe verdi, carofite, euglenoidi e nelle piante superiori: le piante contenenti questa clorofilla hanno sempre un colore verde brillante; clorofilla c– si trova nelle alghe heterokont; clorofilla d– una forma rara, presente nelle alghe rosse e blu-verdi. La maggior parte delle piante fotosintetiche contengono due diverse clorofille, una delle quali è sempre la clorofilla UN. In alcuni casi, al posto della seconda clorofilla, è presente biliproteine. Esistono due tipi di biliproteine ​​presenti nelle alghe blu-verdi e rosse: ficocianina– pigmento blu, ficoeritrina- pigmento rosso.

I pigmenti obbligatori inclusi nelle membrane fotosintetiche sono i pigmenti gialli - carotenoidi. Differiscono dalle clorofille nello spettro della luce assorbita e si ritiene che svolgano una funzione protettiva, proteggendo le molecole di clorofilla dagli effetti distruttivi dell'ossigeno molecolare.

Oltre ai pigmenti elencati, le alghe contengono: fucoxantina– pigmento dorato; xantofilla- pigmento marrone.

Plastidi

I pigmenti nelle cellule delle alghe eucariotiche si trovano nei plastidi, come in tutte le piante. Esistono due tipi di plastidi nelle alghe: cloroplasti colorati (cromatofori) e leucoplasti incolori (amiloplasti). I cloroplasti delle alghe, a differenza di quelli delle piante superiori, sono molto più diversificati per forma e struttura (Fig. 5).

Riso. 5. Schema della struttura dei cloroplasti nelle alghe eucariotiche (di:): 1 – ribosomi; 2 – guscio di cloroplasto; 3 – cintura tilacoide; 4 – DNA; 5 – ficobilisomi; 6 – amido; 7 – due membrane di cloroplasto EPS; 8 – due membrane del guscio dei cloroplasti; 9 – lamella; 10 – prodotto di ricambio; 11 – nucleo; 12 – una membrana di cloroplasto EPS; 13 – lipide; 14 – grano; 15 – pirenoide. A – i tilacoidi si trovano uno alla volta, non esiste CES - reticolo endoplasmatico dei cloroplasti (Rhodophyta); B – lamelle a due tilacoidi, due membrane CES (Cryptophyta); B – lamelle tritilacoidi, una membrana CES (Dinophyta. Euglenophyta); D – lamelle tritilacoidi, due membrane CES (Heterokontophyta, Prymnesiophyta); D - lamelle a due, sei tilacoidi, senza CES (Chlorophyta)

L'unità strutturale fotosintetica degli eucarioti e dei procarioti è tilacoide- sacco a membrana piatta. Le membrane tilacoidi contengono sistemi di pigmenti e trasportatori di elettroni. La fase leggera della fotosintesi è associata ai tilacoidi. La fase oscura della fotosintesi avviene nello stroma del cloroplasto. Il guscio delle alghe verdi e rosse è costituito da due membrane. In altre alghe, il cloroplasto è circondato da uno o due ulteriori membrane del reticolo endoplasmatico dei cloroplasti(SEI). Nelle euglenaceae e nella maggior parte delle dinofite, il cloroplasto è circondato da tre membrane, e nelle eterokontaceae e nelle criptofite - da quattro (Fig. 5).

Nucleo e apparato mitotico

Il nucleo delle alghe ha una struttura tipica degli eucarioti. Il numero di nuclei in una cellula può variare da uno a più. All'esterno il nucleo è ricoperto da un guscio costituito da due membrane; la membrana esterna è ricoperta da ribosomi. Si chiama lo spazio tra le membrane nucleari perinucleare. Può contenere cloroplasti o leucoplasti, come negli eteroconti e nelle criptofite. La matrice nucleare contiene cromatina, che rappresenta il DNA in complesso con le principali proteine: gli istoni. L'eccezione sono i dinofiti, in cui il numero di istoni è piccolo e non esiste un'organizzazione della cromatina nucleosomiale. I filamenti di cromatina di queste alghe sono disposti a forma di otto. Il nucleo contiene da uno a più nucleoli, che scompaiono o persistono durante la mitosi.

Mitosi - la divisione indiretta delle alghe può avvenire in diversi modi, ma in generale viene preservato lo schema di questo processo in 4 fasi (Fig. 6).

Riso. 6. Fasi consecutive della mitosi: 1 – interfase; 2-4 – profase; 5 – metafase; 6– anafase; 7-9–telofase; 10– citocinesi

Profase– la fase più lunga della mitosi. In esso avvengono le trasformazioni più importanti: il nucleo aumenta di volume, invece di una rete cromatinica appena percettibile, i cromosomi appaiono in esso sotto forma di fili sottili, lunghi, curvi e debolmente a spirale, formando una specie di palla. Fin dall'inizio della profase, è chiaro che i cromosomi sono costituiti da 2 filamenti (il risultato della loro replicazione in interfase). Le metà dei cromosomi (cromatidi) si trovano parallele tra loro. Man mano che si sviluppa la profase, i fili diventano sempre più spiralizzati e i cromosomi risultanti diventano sempre più accorciati e compattati.

Alla fine della profase vengono rivelate le caratteristiche morfologiche individuali dei cromosomi. Quindi i nucleoli scompaiono, la membrana nucleare si frammenta in brevi cisterne separate, indistinguibili dagli elementi dell'EPS, a seguito delle quali il nucleoplasma si mescola con lo ialoplasma e si forma il mixoplasma; I filamenti di acromatina, il fuso di fissione, sono formati dalla sostanza del nucleo e del citoplasma.

Il fuso di fissione è bipolare ed è costituito da fasci di microtubuli che si estendono da un polo all'altro. Dopo la distruzione della membrana nucleare, ciascun cromosoma è attaccato ai fili del fuso utilizzando il proprio centromero. Dopo che i cromosomi si sono attaccati al fuso, si allineano sul piano equatoriale della cellula in modo che tutti i centromeri siano alla stessa distanza dai poli.

Metafase. In questa fase della mitosi, i cromosomi raggiungono la massima compattazione e acquisiscono una forma caratteristica caratteristica di ciascuna specie vegetale. Di solito sono a doppio braccio e in questi casi, nel punto di flesso, chiamati centromero, i cromosomi sono collegati al filamento di acromatina del fuso. Nella metafase è chiaramente visibile che ciascun cromosoma è costituito da due cromatidi figli. Si trovano più o meno paralleli nel piano equatoriale della cellula. Alla fine della fase, ciascun cromosoma è diviso in due cromatidi, che rimangono collegati solo al centromero. Successivamente, anche i centromeri si dividono in due fratelli; mentre i centromeri fratelli e i cromatidi sono rivolti verso poli opposti.

Anafase. La fase più breve della mitosi. I cromosomi figli - i cromatidi - divergono ai poli opposti della cellula. Ora le estremità libere dei cromatidi sono dirette verso l'equatore e i cinetocori verso i poli. Si ritiene che i cromatidi si separino a causa della contrazione dei filamenti del fuso dell'acromatina, che si chiudono al centromero. I cromosomi diventano meno evidenti a causa dello svolgimento e dell'allungamento. Al centro della cellula (lungo l'equatore), a volte già in questa fase compaiono frammenti della parete cellulare - fragmoplasto.

Telofase. Il processo di svolgimento continua: despiralizzazione e allungamento dei cromosomi. Infine si perdono nel campo visivo del microscopio ottico. La membrana nucleare e il nucleolo vengono ripristinati. Lo stesso processo avviene come in profase, solo in ordine inverso. I cromosomi ora hanno un cromatide ciascuno. La struttura del nucleo interfase viene ripristinata, il fuso cambia da a forma di botte a cono.

Ecco come finisce cariotomia– Poi arriva la fissione nucleare plasmatomia. Gli organelli citoplasmatici sono distribuiti tra le cellule figlie e alcuni di essi (dictiosomi, mitocondri e plastidi) subiscono modifiche significative. Alla fine succede citocinesi– formazione di una parete cellulare tra i nuclei figli. Dalla cella precedente si formarono due nuove; ciascuno di essi ha un nucleo contenente un numero diploide di cromosomi.

A seconda del comportamento della membrana nucleare nelle alghe, ci sono Chiuso, semichiuso E aprire mitosi. Nella mitosi chiusa, la segregazione cromosomica avviene senza distruzione della membrana nucleare. Nella mitosi semichiusa, l'involucro nucleare viene mantenuto per tutta la mitosi, ad eccezione delle zone polari. Nella mitosi aperta, la membrana nucleare scompare durante la profase. A seconda della forma del fuso si distinguono le divisioni pleuromitosi E ortomitosi.

Nella pleuromitosi, in metafase non si forma una placca metafasica e il fuso è rappresentato da due semifusi posizionati ad angolo tra loro all'esterno o all'interno del nucleo. Durante l'ortomitosi in metafase, i cromosomi si allineano con l'equatore del fuso bipolare. A seconda della combinazione di queste proprietà, nelle alghe si distinguono i seguenti tipi di mitosi (Fig. 7, 8):

Mitosi extranucleare chiusa

Mitosi intranucleare chiusa

Mitosi semichiusa

Mitosi aperta

Riso. 7. Schema dei principali tipi di mitosi nelle alghe (secondo: S.A. Karpov, anno). Linee all'interno o all'esterno del nucleo: microtubuli del fuso

I centri per l'organizzazione dei microtubuli del fuso mitotico nell'ortomitosi semichiusa possono essere i cinetosomi e altre strutture:

– ortomitosi aperta, riscontrata nelle criptofite, goldensea, characeae;

– ortomitosi semichiusa, riscontrabile nel verde, nel rosso, nel marrone, ecc.;

– ortomitosi chiusa, presente negli euglenoidi;

– la pleuromitosi chiusa, intranucleare o extranucleare, si verifica in alcuni dinofiti;

– mitosi semichiusa, durante la metafase i centrioli non sono ai poli, ma nella regione della placca metafasica; può essere osservato nelle trebuxiaceae verdi.

Riso. 8. Diagramma che confronta le mitosi (A) chiuse, (B) metacentriche e (C) aperte (secondo: L.E. Graham, L.W. Wilcox, 2000)

Durante la mitosi variano anche la forma del fuso e la forma dei poli del fuso, così come la durata di esistenza del fuso interzonale. Il picco delle mitosi si verifica durante il periodo buio della giornata. Nelle cellule multinucleate la divisione nucleare può avvenire in modo sincrono. in modo asincrono, a ondate.

Domande di sicurezza

1. Nomina i principali elementi strutturali delle cellule vegetali.

2. La differenza tra la struttura delle cellule delle alghe e le cellule delle piante superiori.

3. Coperture cellulari di alghe.

4. Cos'è la teca? In quali alghe si trova?

5. Principali pigmenti delle alghe. Posizione dei pigmenti nelle cellule delle alghe.

6. Struttura dei plastidi.

7. Caratteristiche strutturali dei plastidi delle alghe.

8. La struttura dei mitocondri.

9. Caratteristiche della struttura dei mitocondri delle alghe.

10. Struttura del nucleo e delle membrane nucleari. Caratteristiche delle membrane nucleari nelle cellule delle alghe.

11. Schema della mitosi. Caratteristiche delle fasi della mitosi.

12. Tipi di mitosi nelle cellule delle alghe.

13. Qual è la differenza tra pleuromitosi e ortomitosi?

14. Tipi di pseudopodi di alghe.

2. CARATTERISTICHE GENERALI DELLE ALGHE

2.1. Tipi di potenza

Il principale tipo di nutrimento nelle alghe è fototrofico tipo. In tutti i dipartimenti delle alghe ci sono rappresentanti che sono fototrofi rigorosi (obbligati). Tuttavia, molte alghe passano abbastanza facilmente da un tipo di alimentazione fototrofica all'assimilazione di sostanze organiche, oppure eterotrofo tipo di cibo. Tuttavia, molto spesso il passaggio alla nutrizione eterotrofa nelle alghe non porta alla completa cessazione della fotosintesi, cioè in questi casi possiamo parlare di mixotrofico, o tipo misto di alimentazione.

Per molte piante blu-verdi, verdi, giallo-verdi, diatomee, ecc. è stata dimostrata la capacità di crescere su terreni organici al buio o alla luce in assenza di anidride carbonica. È stato notato che nelle alghe la crescita eterotrofa è più lenta rispetto alla crescita autotrofa alla luce.

La diversità e la plasticità dei metodi di alimentazione delle alghe consente loro di avere un'ampia distribuzione e di occupare varie nicchie ecologiche.

2.2. Tipi di talli

È rappresentato il corpo vegetativo delle alghe tallo, O tallo, non differenziato in organi: radice, fusto, foglia. All'interno della struttura del tallo, le alghe si distinguono per una diversità morfologica molto ampia (Fig. 9). Sono rappresentati da organismi unicellulari, pluricellulari e non cellulari. Le loro dimensioni variano ampiamente: dai più piccoli organismi unicellulari agli organismi giganti multimetro. Anche la forma del corpo delle alghe è diversa: dalle forme sferiche più semplici a quelle sezionate in modo complesso che ricordano le piante superiori.

L'enorme varietà di alghe può essere ridotta a diversi tipi di struttura morfologica: monadico, rizopodiale, palmelloide, coccoide, tricale, eterotricale, parenchimatoso, sifonale, sifonocladale.

Struttura del tallo di tipo monadico (flagellare).

La caratteristica più caratteristica che definisce questo tipo di struttura è la presenza di flagelli, con l'aiuto dei quali gli organismi monadici si muovono attivamente nell'ambiente acquatico (Fig. 9, UN). Nelle alghe sono diffuse forme flagellari mobili. Tra molti gruppi di alghe dominano le forme flagellate: euglenofite, dinofite, criptofite, rafidi, alghe dorate e si trovano nelle alghe giallo-verdi e verdi. Le alghe brune non hanno una struttura di tipo monadico nello stato vegetativo, ma durante la riproduzione (riproduzione) si formano stadi monadici. Il numero dei flagelli, la loro lunghezza, la natura del posizionamento e del movimento sono vari e hanno un importante significato sistematico.

Riso. 9. Tipi morfologici della struttura dei talli nelle alghe (secondo:): UN– monadico ( Chlamydomonas); B– ameboide ( Rizocrisi); IN– palmelloide ( Idrurus); G– coccoide ( Pediastro); D– sarcinoide ( Clorosarcina); E– filamentoso ( Ulotrix); E– multifilamentosi ( Fritchiela); Z, I- tessuto ( Furcellaria, Laminaria); A– sifonale ( Caulerpa); l– sifonocladale ( Cladofora)

La mobilità delle alghe monade determina la polarità della struttura delle loro cellule e colonie. I flagelli sono solitamente attaccati al polo anteriore della cellula o vicino ad esso. La forma base della cellula è a goccia con polo flagellare anteriore più o meno ristretto. Tuttavia, gli organismi monadici spesso si discostano da questa forma base e possono essere asimmetrici, a forma di spirale, avere un'estremità posteriore affusolata, ecc.

La forma della cellula dipende in gran parte dalle coperture cellulari, che sono molto diverse (plasmalemma; pellicola; teca; costituita da scaglie organiche, silicee o calcaree; casa; parete cellulare). I contorni bizzarri delle cellule di alcune alghe dorate formano una sorta di scheletro intracellulare, costituito da tubi cavi di silice. La membrana cellulare è generalmente liscia, a volte reca varie sporgenze oppure è incrostata di sali di ferro o di calcio e quindi ricorda una casa. Nel guscio si formano solo piccoli fori per l'uscita dei flagelli.

La polarità degli organismi monadici si manifesta anche nella disposizione delle strutture intracellulari. All'estremità anteriore della cellula vi è spesso una disposizione variabile faringe, svolgendo solitamente una funzione escretoria. Solo pochi flagellati fagotrofici hanno una faringe che funziona come bocca cellulare - citostoma.

Organelli peculiari caratteristici delle alghe a struttura monade sono vacuoli contrattili, svolgendo una funzione osmoregolatrice, corpi mucosi E strutture urticanti. Le capsule urticanti si trovano nelle alghe dinofite, euglenoidi, dorate, rafidofite, criptofite e svolgono una funzione protettiva. Il singolo nucleo occupa una posizione centrale nelle cellule. I cloroplasti, vari per forma e colore, possono essere assiali o parietali.

La tendenza ad aumentare le dimensioni corporee si manifesta nella formazione di varie colonie. Nei casi più semplici, le colonie si formano a causa della mancata giunzione delle cellule in divisione. Si osservano colonie di forma anulare, cespugliosa, arborea e sferica. Gli organismi monadici verdi sono per lo più caratterizzati da colonie del tipo cenobi con un numero costante di celle per ciascun tipo.

In condizioni sfavorevoli, gli organismi monadici perdono o ritraggono i loro flagelli, perdendo mobilità, e si circondano di abbondante muco.

La struttura di tipo monadico si è rivelata promettente. Sulla sua base si svilupparono altre strutture più complesse.

Struttura di tipo rizopodiale (ameboide).

Le caratteristiche più significative della struttura di tipo ameboide sono l'assenza di robuste coperture cellulari e la capacità di farlo ameboide movimento, con l'aiuto di escrescenze citoplasmatiche temporaneamente formate sulla superficie cellulare - pseudopodio. Esistono diversi tipi di pseudopodi, di cui le alghe sono più spesso osservate rizopodi E lodopodia, meno spesso assopodi(Fig. 9, B).

Non ci sono differenze fondamentali nella struttura e nel meccanismo d'azione dei sistemi contrattili che determinano la mobilità degli organismi monadici e ameboidi a livello molecolare. Il movimento ameboide è probabilmente il risultato dell'adattamento delle cellule flagellari a condizioni di vita semplificate, che hanno portato ad una semplificazione della struttura corporea.

Le cellule delle alghe ameboidi contengono nuclei, plastidi, mitocondri e altri organelli caratteristici degli eucarioti: si osservano spesso vacuoli contrattili, stigma e corpi basali capaci di formare flagelli.

Molti organismi ameboidi conducono uno stile di vita attaccato. Possono costruire case di varie forme e strutture: sottili, delicate o ruvide, con pareti spesse.

Il tipo corporeo ameboide non è diffuso quanto il tipo corporeo monadico. Si osserva solo nelle alghe dorate e giallo-verdi.

Struttura di tipo palmelloide (emimonadale).

Caratteristica di questo tipo di struttura è la combinazione di uno stile di vita vegetale stazionario con la presenza di organelli cellulari caratteristici degli organismi monadici: vacuoli contrattili, stigma, flagelli. Pertanto, le cellule vegetative possono avere flagelli, con l'aiuto dei quali si muovono in misura limitata all'interno del muco coloniale, oppure i flagelli possono essere conservati in cellule immobili in forma notevolmente ridotta.

Le cellule di tipo palmelloide (emimonade) sono caratterizzate da una struttura polare. A volte le gabbie si trovano nelle case.

Le alghe Hemimonad spesso formano colonie. Nel caso più semplice, il muco è privo di struttura e le cellule si trovano al suo interno senza un ordine particolare. Un'ulteriore complessità di tali colonie si manifesta sia nella differenziazione del muco che in una disposizione più ordinata delle cellule all'interno del muco. Colonie di tipo dendritico (genere Idrurus) (Fig. 9, IN).

La struttura di tipo palmelloide (emimonade) ha rappresentato una tappa importante nell'evoluzione morfologica delle alghe nella direzione dalle forme monadiche mobili alle forme immobili tipicamente vegetali.

Tipo di struttura coccoide

Questa tipologia unisce alghe unicellulari e coloniali, immobili nello stato vegetativo. Le cellule di tipo coccoide sono ricoperte da una membrana e hanno un protoplasto di tipo vegetale (tonoplasto senza vacuoli contrattili, stimmi, flagelli). La perdita dei segni della struttura monadica nella struttura cellulare negli organismi che conducono uno stile di vita sedentario a base vegetale e l'acquisizione di nuove strutture caratteristiche delle cellule vegetali è il prossimo passo importante nell'evoluzione delle alghe in base al tipo di pianta.

L'enorme varietà di alghe con struttura di tipo coccoide è associata alla presenza di coperture cellulari. Il tegumento determina la presenza di varie cellule: sferiche, ovoidali, fusiformi, ellissoidali, cilindriche, stellato-lobate, spirali, piriformi, ecc. La varietà delle forme è moltiplicata anche grazie alle decorazioni scultoree del tegumento cellulare - spine, aculei, setole, processi cornei.

Le alghe coccoidi formano colonie di varia forma, in cui le cellule sono unite con o senza muco.

La struttura di tipo coccoide è diffusa in quasi tutte le divisioni delle alghe eucariotiche (ad eccezione delle Euglenaceae).

In termini evolutivi, la struttura cocoide può essere considerata come quella iniziale per l'emergere dei talli multicellulari, così come le strutture di tipo sifonale e sifonocladale (Fig. 9, G, D).

Tipo di struttura tricale (filamentosa).

Una caratteristica della struttura di tipo filamentoso è la disposizione filamentosa delle cellule immobili, che si formano vegetativamente a seguito della divisione cellulare che avviene prevalentemente su un piano. Le cellule filamentose hanno una struttura polare e possono crescere solo in una direzione, coincidente con l'asse del fuso nucleare.

Nei casi più semplici i talli a struttura filamentosa sono composti da cellule morfologicamente simili tra loro. Allo stesso tempo, in molte alghe, nelle zone dei filamenti che si assottigliano o si allargano verso le estremità, le cellule differiscono per forma dal resto. In questo caso, spesso la cellula inferiore, priva di cloroplasti, si trasforma in un rizoide o piede incolore. I fili possono essere semplici o ramificati, singoli o multifilari, liberi o attaccati.

La struttura di tipo filamentoso è rappresentata tra le alghe verdi, rosse, giallo-verdi e dorate (Fig. 9, E).

Tipo di struttura eterotricale (non filamentosa).

Il tipo eterofilamentoso è nato sulla base del tipo filamentoso. Il tallo eterofilamentoso è costituito principalmente da fili orizzontali che strisciano lungo il substrato, svolgendo la funzione di attacco, e fili verticali che si innalzano sopra il substrato, svolgendo la funzione di assimilazione. Questi ultimi portano gli organi riproduttivi.

In alcune alghe i filamenti verticali si differenziano in internodi E nodi, da cui si dipartono spirali di rami laterali, anch'essi a struttura segmentata. Inoltre, dai nodi possono crescere ulteriori fili, formando una copertura crostale degli internodi. La funzione di attaccamento al substrato è eseguita da rizoidi incolori. Questa struttura si trova nelle carofite, alghe verdi, brune, rosse, in alcune alghe giallo-verdi e dorate (Fig. 9, E).

Tipo di struttura parenchimale (tessuto).

Una delle direzioni nell'evoluzione del tallo eterofilamentoso era associata all'emergere dei talli parenchimatici. La capacità di crescita illimitata e divisione cellulare in diverse direzioni ha portato alla formazione di voluminosi talli macroscopici con differenziazione morfofunzionale delle cellule a seconda della loro posizione nel tallo (corteccia, strato intermedio, midollo).

All'interno di questo tipo, c'è una graduale complicazione dei talli da semplici placche a complessi talli differenziati con tessuti e organi primitivi. Il tipo di struttura parenchimale è il più alto stadio evolutivo della differenziazione morfologica del corpo delle alghe. È ampiamente rappresentato nelle grandi alghe: marroni, rosse e verdi - le cosiddette alghe macrofite (Fig. 10).

Riso. 10. Sezione trasversale del tallo dell'alga bruna (di:): 1 – corteccia esterna; 2 – corteccia interna; 3 – nucleo

Tipo di struttura sifonale

Il tipo di struttura sifonale (non cellulare) è caratterizzato dall'assenza di partizioni cellulari all'interno del tallo, che raggiunge dimensioni relativamente grandi, solitamente macroscopiche e un certo grado di differenziazione, in presenza di un gran numero di organelli. Le partizioni in un tale tallo possono apparire solo accidentalmente, quando è danneggiato o durante la formazione degli organi riproduttivi. In entrambi i casi, il processo di formazione delle partizioni differisce dalla formazione di un organismo multicellulare.

La struttura di tipo sifonale è presente in alcune alghe verdi e giallo-verdi. Tuttavia, questa direzione dell'evoluzione morfologica si è rivelata un vicolo cieco.

Tipo di struttura sifonocladale

La caratteristica principale del tipo di struttura sifonocladale è la capacità di formare talli disposti in modo complesso, costituiti principalmente da segmenti multinucleati, dal tallo primario non cellulare. La formazione di un tale tallo si basa su divisione di segregazione, in cui la mitosi non sempre termina con la citocinesi.

Il tipo di struttura sifonocladale è noto solo in un piccolo gruppo di alghe verdi marine.

2.3. Propagazione delle alghe

La riproduzione è la proprietà principale degli esseri viventi. La sua essenza sta nel riprodurre la propria specie. Nelle alghe, la riproduzione può essere effettuata asessualmente, vegetativamente e sessualmente.

Riproduzione asessuata

La riproduzione asessuata delle alghe viene effettuata utilizzando cellule specializzate - controversia. La sporulazione è solitamente accompagnata dalla divisione del protoplasto in parti e dal rilascio dei prodotti della divisione dal guscio della cellula madre. Inoltre, prima della divisione del protoplasto, si verificano processi che portano al suo ringiovanimento. Il rilascio dei prodotti della divisione dal guscio della cellula madre è la differenza più significativa tra la vera riproduzione asessuata e la riproduzione vegetativa. A volte in una cellula si forma solo una spora, ma anche in questo caso lascia il guscio madre.

Le spore sono solitamente prodotte in cellule speciali chiamate sporangi, che differiscono dalle normali cellule vegetative per dimensione e forma. Nascono come escrescenze di cellule ordinarie e svolgono solo la funzione di formare spore. A volte le spore si formano in cellule che non differiscono per forma e dimensione dalle normali cellule vegetative. Le spore differiscono dalle cellule vegetative anche per forma e dimensioni più piccole. Il numero di spore in uno sporangio varia da una a diverse centinaia. Le spore rappresentano una fase di dispersione nel ciclo vitale delle alghe.

A seconda della struttura ci sono:

zoospore– spore mobili di alghe verdi e brune, possono avere uno, due, quattro o molti flagelli, in quest'ultimo caso i flagelli si trovano in una corolla all'estremità anteriore della spora o in coppie su tutta la superficie;

emizoospore– zoospore che hanno perso flagelli ma conservano vacuoli contrattili e stigma;

aplanospore– spore non mobili che si ricoprono di una membrana all'interno della cellula madre;

sport motoristici– aplanospore, aventi la forma di cellula madre;

ipnospore– spore non mobili con gusci ispessiti, progettate per sopravvivere a condizioni ambientali sfavorevoli.

Nelle alghe rosse, la riproduzione asessuata avviene utilizzando monospora, bisporo, tetraspora O polispora. Le monospore non hanno flagello né membrana. Dopo aver lasciato la cellula madre, sono capaci di movimento ameboide. Le monospore differiscono dalle cellule vegetative per essere di forma ovoidale o sferica, ricche di sostanze nutritive e intensamente colorate.

La struttura delle spore e i tipi di sporulazione hanno grande valore per la sistematica delle alghe, poiché riflettono le differenze nell'organizzazione delle forme ancestrali dei vari gruppi di alghe.

Propagazione vegetativa

La propagazione vegetativa nelle alghe può avvenire in diversi modi: divisione semplice in due, divisione multipla, gemmazione, frammentazione del tallo, stoloni, germogli di covata, paraspore, noduli, acineti.

Divisione semplice.

Questo metodo di riproduzione si trova solo nelle forme unicellulari di alghe. La divisione avviene più semplicemente nelle cellule che hanno una struttura corporea di tipo ameboide.

Divisione delle forme ameboidi. La divisione ameboide è possibile in qualsiasi direzione. Si comincia con l'allungamento del corpo dell'ameba, poi all'equatore si delinea una partizione che divide il corpo in due parti più o meno uguali. La divisione del citoplasma è accompagnata dalla divisione del nucleo. A volte la divisione è preceduta da una transizione verso uno stato stazionario dovuta alla retrazione delle gambe e la cellula acquisisce una forma sferica. Allo stesso tempo, il protoplasma perde la sua trasparenza e il vacuolo contrattile scompare. Verso la fine della divisione, la cellula viene allungata, allacciata e compaiono gli pseudopodi.

Divisione delle forme flagellate. Nelle forme flagellate si verificano i tipi più complessi di propagazione vegetativa. I tipi di riproduzione sono determinati dal livello di organizzazione e dal grado di polarità cellulare. In alcune alghe criptofite, dorate e verdi, la riproduzione per semplice divisione in due avviene in uno stato mobile solo lungo l'asse longitudinale e inizia dal polo anteriore della cellula. In questo caso, il flagello può andare in una sola cellula o essere equamente diviso tra nuove cellule. Una cellula che non ha un flagello ne forma uno essa stessa. Nella maggior parte delle alghe Volvox ed Euglena, durante la riproduzione, la membrana cellulare diventa muco e la divisione avviene in uno stato stazionario. In tutte le forme flagellate che hanno una conchiglia, le cellule sono divise in due parti uguali o disuguali. Dopo la separazione, il vecchio guscio si stacca e se ne forma uno nuovo.

Divisione delle forme coccoidi. Nelle alghe con struttura cellulare di tipo coccoide, la riproduzione vegetativa acquisisce le caratteristiche tipiche della divisione di una cellula vegetale stazionaria con una parete cellulare ben definita. Nella sua semplicità si avvicina alla riproduzione vegetativa di tipo ameboide e si effettua mediante la semplice divisione della cellula in due.

In erba.

Le cellule di alghe filamentose ramificate sono caratterizzate da due modi di riproduzione vegetativa: semplice divisione in due e gemmazione. La combinazione di questi metodi di riproduzione provoca la ramificazione laterale delle alghe filamentose.

Frammentazione.

La frammentazione è inerente a tutti i gruppi di alghe multicellulari e si manifesta in diverse forme: formazione di hormogonium, rigenerazione di parti staccate del tallo, perdita spontanea di rami, ricrescita di rizoidi. La causa della frammentazione può essere dovuta a fattori meccanici (onde, correnti, rosicchiamento di animali) o alla morte di alcune cellule. Un esempio di quest'ultimo metodo di frammentazione è la formazione di ormogoni nelle alghe blu-verdi. Ogni ormone può dare origine ad un nuovo individuo. La riproduzione per parti di talli, caratteristica delle alghe rosse e brune, non sempre porta alla ripresa della vegetazione normale. Le alghe che crescono su rocce e rocce vengono spesso parzialmente o completamente distrutte dall'azione delle onde. I loro frammenti staccati o interi talli non sono in grado di riattaccarsi a terreni solidi a causa del costante movimento dell'acqua. Inoltre, gli organi di attaccamento non si formano nuovamente. Se tali talli si trovano in luoghi tranquilli con fondo fangoso o sabbioso, continuano a crescere mentre giacciono a terra. Col tempo, le parti più vecchie muoiono e i rami che si estendono da esse si trasformano in talli indipendenti, in questi casi si parla di forme staccate o a vita libera della specie corrispondente; Le alghe cambiano notevolmente: i loro rami diventano più sottili, più stretti e si ramificano più deboli. Le forme di alghe non attaccate non formano organi di riproduzione sessuale e asessuata e possono riprodursi solo vegetativamente.

Riproduzione tramite germogli, stoloni, germogli di covata, noduli, acineti.

Nelle forme tissutali delle alghe verdi, brune e rosse la riproduzione vegetativa assume la sua forma completa, che differisce poco dalla riproduzione vegetativa delle piante superiori. Pur mantenendo la capacità di rigenerare parti del tallo, le forme tissutali acquisiscono formazioni specializzate che svolgono la funzione di propagazione vegetativa. Molte specie di alghe marroni, rosse, verdi e chara hanno germogli su cui crescono nuovi talli. Sui talli di alcune alghe brune e rosse si sviluppano germogli di covata (propaguli), che cadono e si trasformano in nuovi talli.

Con l'aiuto di noduli svernanti unicellulari o multicellulari, si verifica il rinnovamento stagionale delle alghe cariofite. Alcune alghe filamentose (ad esempio l'alga verde ulothrix) si riproducono mediante acineti, cellule specializzate con un guscio ispessito e una grande quantità di nutrienti di riserva. Sono in grado di sopravvivere a condizioni avverse.

Riproduzione sessuale

La riproduzione sessuale nelle alghe è associata al processo sessuale, che consiste nella fusione di due cellule, con conseguente formazione di uno zigote che cresce in un nuovo individuo o produce zoospore.

Esistono diversi tipi di riproduzione sessuale nelle alghe:

ologamia(coniugazione) – senza la formazione di cellule specializzate;

gametogamy– con l’aiuto di cellule specializzate – gameti.

Ologamia. Nel caso più semplice il processo avviene mediante la fusione di due cellule vegetative immobili e prive di membrane cellulari. Nelle forme flagellate unicellulari di alghe, il processo sessuale viene effettuato dalla fusione di due individui.

Quando il contenuto di due cellule vegetative flagellate si unisce, viene chiamato il processo sessuale coniugazione. Durante la coniugazione, avviene la fusione di due cellule che svolgono la funzione delle cellule germinali: i gameti. La fusione del contenuto cellulare avviene attraverso un canale di coniugazione appositamente formato, dando origine a uno zigote, che viene successivamente ricoperto da una spessa membrana e si trasforma in una zigospora. Se la velocità del flusso del contenuto cellulare è la stessa, nel canale di coniugazione si forma uno zigote. In questo caso, la divisione delle cellule in maschi e femmine è condizionata.

Gametogamia. La riproduzione sessuale nelle alghe, comprese le alghe unicellulari, avviene molto spesso dividendo il contenuto delle cellule e formando in esse cellule germinali specializzate: i gameti. In tutte le alghe verdi e brune, i gameti maschili hanno flagelli, ma i gameti femminili non sempre li hanno. Nelle alghe primitive, i gameti si formano nelle cellule vegetative. Nelle forme più altamente organizzate, i gameti si trovano in cellule speciali chiamate gametangi. Una cellula vegetativa o gametangio può contenere da una a diverse centinaia di gameti. A seconda delle dimensioni dei gameti uniti, si distinguono diversi tipi di gametogamia: isogamia, eterogamia, oogamia.

Se i gameti che si uniscono hanno la stessa forma e dimensione, si chiama questo processo sessuale isogamia.

Se i gameti che si uniscono hanno la stessa forma, ma dimensioni diverse (il gamete femminile è più grande di quello maschile), allora si parla di eterogamia.

Un processo sessuale in cui si fonde una grande cellula immobile - uovo e una piccola cellula maschile mobile - sperma, chiamato oogamia. Si chiamano gametangi con le uova archegonia O oogonia, e con gli spermatozoi – anteridi. I gameti maschili e femminili possono svilupparsi sullo stesso individuo (monoici) o su individui diversi (dioici). Lo zigote formatosi a seguito della fusione dei gameti, dopo alcune modifiche, si trasforma in una zigospora. Quest'ultimo è solitamente ricoperto da un guscio denso. Potrebbe esserlo la zigospora a lungo dormienti (fino a diversi mesi) o germinano senza un periodo dormiente.

Autogamia. Un tipo speciale di processo sessuale. Consiste nel fatto che il nucleo cellulare si divide meioticamente, dei quattro nuclei formati, due vengono distrutti e i restanti due nuclei si fondono formando uno zigote che, senza periodo di riposo, aumenta di dimensioni e si trasforma in un auxospore. Questo è il modo in cui gli individui ringiovaniscono.

2.4. Cicli vitali delle alghe

Ciclo di vita, o ciclo di sviluppo, è un insieme di tutte le fasi di sviluppo degli organismi, a seguito dei quali, da determinati individui o dai loro rudimenti, si formano nuovi individui e rudimenti simili a loro. La fase di invecchiamento, che porta alla morte dell'individuo, e i periodi di riposo si estendono oltre il ciclo di vita. Il ciclo di sviluppo può essere semplice o complesso, che è associato al rapporto tra diploide e aploide fasi nucleari, O forme di sviluppo(Fig. 11).

Riso. 11. Cicli vitali delle alghe (secondo:): I – aplobionte con riduzione zigotica; II – aplodiplobionte con riduzione sporica; III – diplobionte con riduzione gametica; IV – aplodiplobionte con riduzione somatica. La fase dominante nei casi I e III è multicellulare; se è unicellulare, allora è longevo e capace di riproduzione mitotica; 1 – fase aploide; 2 – fase diploide

Il concetto di ciclo vitale è associato all’alternanza delle generazioni. Sotto generazione comprendere la totalità degli individui considerati in relazione agli antenati e ai discendenti viventi in un'epoca vicina e geneticamente imparentati con essa.

Un ciclo di vita semplice è caratteristico dei cianobatteri, in cui non si trova la riproduzione sessuale. I loro cicli vitali sono completi ( grande) E piccolo. Il piccolo ciclo vitale corrisponde ad alcuni rami del grande ciclo e porta alla formazione ripetuta di stati di età intermedia degli individui cianobatterici . Il ciclo di sviluppo dei cianobatteri, quindi, comprende alcuni segmenti dello sviluppo di una o più generazioni successive di una specifica forma sistematica: dal primordio di un individuo all'emergere di nuovi primordia dello stesso tipo.

Nella maggior parte delle alghe con processo sessuale, a seconda del periodo dell'anno e delle condizioni esterne, si osservano diverse forme di riproduzione (sessuale e asessuata), con un cambiamento nelle fasi nucleari aploidi e diploidi. I cambiamenti subiti da un individuo tra le stesse fasi di sviluppo costituiscono il suo ciclo di vita.

Gli organi della riproduzione sessuale e asessuata possono svilupparsi sullo stesso individuo o su individui diversi. Si chiamano piante che producono spore sporofiti, e i gameti in formazione lo sono gametofiti. Vengono chiamate piante che possono produrre sia spore che gameti gametosporofiti. I gametosporofiti sono caratteristici di molte alghe: verdi (Ulvacaceae), marroni (Ectocarpaceae) e rosse (Bangieaceae). Lo sviluppo degli organi riproduttivi di un tipo o dell'altro è determinato dalla temperatura dell'ambiente. Ad esempio sui talli lamellari delle alghe rosse Porfira Tenera a temperature inferiori a 15–17 °C si formano gli organi della riproduzione sessuale e a temperature più elevate si formano gli organi della riproduzione asessuata. In generale, in molte alghe, i gameti si sviluppano a una temperatura inferiore rispetto alle spore. Lo sviluppo di alcuni organi riproduttivi è influenzato anche da altri fattori: intensità della luce, durata del giorno, composizione chimica dell'acqua, compresa la sua salinità.

Gametofiti, gametosporofiti e sporofiti delle alghe possono non differire nell'aspetto o presentare differenze morfologiche ben definite. Distinguere isomorfo(simile) e eteromorfo(diversi) cambiamenti nelle forme di sviluppo, che si identificano con l'alternanza delle generazioni. Nella maggior parte dei gametosporofiti non si verifica l'alternanza delle generazioni. Talvolta gametofiti e sporofiti, senza differire morfologicamente, esistono in condizioni ambientali diverse; in alcuni casi differiscono morfologicamente. Ad esempio, nelle alghe rosse Porfira Tenera gli sporofiti hanno la forma di filamenti ramificati a fila singola che sono incorporati nel substrato calcareo (gusci di molluschi, rocce). Crescono preferibilmente in condizioni di scarsa illuminazione e penetrano nel substrato a grandi profondità. I gametofiti di queste alghe hanno la forma di placche e crescono a buona illuminazione vicino al bordo dell'acqua e nella zona di marea.

Con l'alternanza eteromorfa delle generazioni, la struttura degli sporofiti e dei gametofiti differisce in alcuni casi in modo abbastanza significativo. Quindi, nelle alghe verdi dei generi Acrosifonia E Spongomorfi il gametofito è multicellulare, alto diversi centimetri, e lo sporofito è unicellulare, microscopico. Sono possibili anche altri rapporti tra le dimensioni del gametofito e dello sporofito. Nelle alghe brune Zuccheri il gametofito è microscopico e lo sporofito è lungo fino a 12 m. Nella maggior parte delle alghe, gametofiti e sporofiti sono piante indipendenti. In un certo numero di specie di alghe rosse, gli sporofiti crescono sui gametofiti e in alcune alghe brune i gametofiti si sviluppano all'interno del tallo sporofitico.

Un cambiamento eteromorfo nelle forme di sviluppo, quando si osserva una separazione chiaramente definita dello sporofito dal gametofito, è caratteristico dei gruppi di alghe più altamente organizzati. In questo caso, una delle forme, molto spesso il gametofito, è microscopica. Si ritiene che il ciclo di sviluppo eteromorfo delle alghe derivi da uno isomorfo. Le modalità di sviluppo del gametofito e dello sporofito sono di grande importanza nella tassonomia delle alghe. I cicli di sviluppo più complessi e diversificati, non riscontrabili in altre alghe, sono caratteristici delle alghe rosse.

Cambiamento delle fasi nucleari.

Durante il processo sessuale, a seguito della fusione dei gameti e dei loro nuclei, il numero di cromosomi nel nucleo raddoppia. Ad un certo stadio del ciclo di sviluppo, durante la meiosi, il numero di cromosomi diminuisce, a seguito della quale i nuclei risultanti ricevono un unico set di cromosomi. Gli sporofiti di molte alghe sono diploidi, e la meiosi nel loro ciclo di sviluppo coincide con la formazione di spore, da cui si sviluppano gametosporofiti o gametofiti aploidi. Questa meiosi si chiama riduzione sporica. Sporofiti di alghe rosse più primitive (generi Cladofora, ectocarpo e molti altri) insieme alle spore aploidi formano spore diploidi, che si sviluppano nuovamente in sporofiti. Le spore che compaiono sui gametosporofiti servono per l'autorinnovamento delle piante madri. Sporofiti e gametofiti delle alghe ai più alti stadi di evoluzione si alternano rigorosamente senza autorinnovamento.

In un certo numero di alghe, la meiosi avviene nello zigote. Questa meiosi si chiama riduzione zigotica e si trova in numerose specie di alghe verdi e carofite. Nelle alghe volvox e ulothrix d'acqua dolce, lo sporofito è rappresentato da uno zigote unicellulare, che produce fino a 32 zoospore, la cui massa è molte volte maggiore dei gameti genitori, cioè essenzialmente si osserva una riduzione sporica.

Alcuni gruppi di alghe ce l'hanno riduzione gametica, che è caratteristico degli animali e non degli organismi vegetali. In queste alghe la meiosi avviene durante la formazione dei gameti, mentre le restanti cellule del tallo rimangono diploidi. Un tale cambiamento nelle fasi nucleari è caratteristico delle diatomee e delle alghe brune fucus, diffuse in tutto il mondo (che comprendono le specie più diffuse di alghe marine), e delle alghe verdi - un genere di grandi dimensioni Cladofora. Si ritiene che lo sviluppo con riduzione gametica del nucleo dia a queste alghe alcuni vantaggi rispetto ad altre.

Se la divisione di riduzione avviene negli sporangi prima della formazione di spore di riproduzione asessuata (riduzione sporica), allora c'è un'alternanza di generazioni: uno sporofito diploide e un gametofito aploide. Questo tipo di ciclo di vita si chiama aplobionte con sporico riduzione. È caratteristico di alcune alghe verdi, di molte alghe brune e rosse.

Infine, in alcune alghe, la meiosi avviene nelle cellule vegetative del tallo diploide (riduzione somatica), da cui poi si sviluppano i talli aploidi. Come ciclo di vita con riduzione somatica noto dalle alghe rosse e verdi.

Domande di sicurezza

Tipi di nutrizione delle alghe.

Tipi di tallo di alghe.

Caratteristiche della struttura morfologica monadica.

Caratteristiche della struttura morfologica rizopodiale. Tipi di processi citoplasmatici.

Caratteristiche della struttura morfologica palmelloide.

Caratteristiche della struttura morfologica coccoide.

Caratteristiche della struttura morfologica tricale.

Caratteristiche della struttura morfologica eterotrico.

Caratteristiche della struttura morfologica del parenchima.

Caratteristiche della struttura morfologica sifonale.

Caratteristiche della struttura morfologica sifonocladale.

12. Riproduzione asessuata. Tipi di controversie.

13. Tipi di propagazione vegetativa delle alghe.

14. Tipi di riproduzione sessuale delle alghe.

15. In cosa differiscono gli sporofiti e i gametofiti?

16. Cos'è il cambiamento eteromorfo e isomorfo delle generazioni?

17. Cambiamento delle fasi nucleari in ciclo vitale alghe Riduzione sporica, zigotica e gametica.

3. GRUPPI ECOLOGICI DI ALGHE

Le alghe sono distribuite in tutto il mondo e si trovano in vari biotopi acquatici, terrestri e del suolo. Sono noti diversi gruppi ecologici: alghe degli ambienti acquatici, alghe terrestri, alghe del suolo, alghe delle sorgenti termali, alghe della neve e del ghiaccio, alghe delle sorgenti ipersaline.

3.1. Alghe degli habitat acquatici

3.1.1. Fitoplancton

Con il termine "fitoplancton" si intende un insieme di organismi vegetali che galleggiano nella colonna d'acqua. Le alghe planctoniche sono il principale, e in alcuni casi l'unico, produttore di materia organica primaria, sulla base della quale esiste tutta la vita in un corpo idrico. La produttività del fitoplancton dipende da un complesso di vari fattori.

Le alghe planctoniche vivono in una varietà di corpi idrici, dall'oceano a una pozzanghera. Inoltre, la maggiore diversità delle condizioni ambientali nei corpi idrici interni rispetto ai mari determina anche una diversità significativamente maggiore nella composizione delle specie e dei complessi ecologici del plancton di acqua dolce.

Fitoplancton degli ecosistemi d'acqua dolce caratterizzato da una stagionalità ben definita. In ogni stagione, uno o più gruppi di alghe predominano in un bacino, e durante i periodi di sviluppo intenso, spesso predomina solo una specie. Quindi in inverno, sotto il ghiaccio (soprattutto quando il ghiaccio è ricoperto di neve), il fitoplancton è molto scarso o quasi assente per mancanza di luce. Lo sviluppo vegetativo delle alghe planctoniche come comunità inizia tra marzo e aprile, quando il livello di luce solare diventa sufficiente per la fotosintesi delle alghe anche sotto il ghiaccio. In questo momento compaiono numerosi piccoli flagellati: euglenofiti, dinofiti, dorati e diatomee amanti del freddo. Durante il periodo di rottura del ghiaccio prima che si stabilisca la stratificazione della temperatura, che di solito avviene quando lo strato superiore dell'acqua viene riscaldato a 10–12°C, inizia il rapido sviluppo del complesso amante del freddo delle diatomee. In estate, quando la temperatura dell'acqua è superiore ai 15°C, si osserva la massima produttività delle alghe azzurre, euglenoidi e verdi. A seconda della tipologia trofica e limnologica dell'invaso, in questo periodo si può verificare una “fioritura” dell'acqua, causata dallo sviluppo di alghe azzurre e verdi.

Una delle caratteristiche significative del fitoplancton d'acqua dolce è l'abbondanza di alghe planctoniche temporanee al suo interno. Un certo numero di specie, generalmente considerate tipicamente planctoniche, negli stagni e nei laghi hanno una fase di fondo o periphyton (attaccata a qualche oggetto) nel loro sviluppo.

Fitoplancton marino è costituito principalmente da diatomee e dinofite. Tra le diatomee, i rappresentanti dei generi sono particolarmente numerosi Chaetoceros, Rhizosolenia, Thalassiosira e alcuni altri assenti dal plancton d'acqua dolce. La composizione delle forme flagellari delle alghe dinofite nel fitoplancton marino è molto varia. I rappresentanti dei primnesiofiti sono molto numerosi nel fitoplancton marino, nelle acque dolci sono rappresentati solo da poche specie; Sebbene l’ambiente marino sia relativamente omogeneo su vaste aree, non si osserva una simile omogeneità nella distribuzione del fitoplancton marino. Le differenze nella composizione e nell'abbondanza delle specie sono spesso pronunciate anche in aree relativamente piccole di acqua di mare, ma si riflettono in modo particolarmente chiaro nella zonalità geografica della distribuzione su larga scala. Qui si manifesta l'effetto ecologico dei principali fattori ambientali: salinità dell'acqua, temperatura, luce e contenuto di nutrienti.

Le alghe planctoniche di solito hanno adattamenti speciali per vivere in sospensione. Alcuni hanno vari tipi di escrescenze e appendici corporee: spine, setole, escrescenze cornee, membrane. Altri formano colonie che secernono abbondantemente muco. Altri ancora accumulano sostanze nel loro corpo che ne aumentano la galleggiabilità (goccioline di grasso nelle diatomee, vacuoli di gas nelle verdure blu). Queste formazioni sono molto più sviluppate nei fitoplank marini che in quelli d'acqua dolce. Uno degli adattamenti all'esistenza sospesa nella colonna d'acqua è la piccola dimensione corporea delle alghe planctoniche.

3.1.2. Fitobentos

Il fitobenthos si riferisce a un insieme di organismi vegetali adattati a esistere in uno stato attaccato o distaccato sul fondo dei serbatoi e su vari oggetti, organismi vivi e morti nell'acqua.

La possibilità che le alghe bentoniche crescano in habitat specifici è determinata sia da fattori abiotici che biotici. Tra i fattori biotici giocano un ruolo significativo la competizione con altre alghe e la presenza di consumatori. Ciò porta al fatto che alcuni tipi di alghe bentoniche non crescono a tutte le profondità e non in tutti i corpi idrici con condizioni di luce e idrochimiche adeguate. La luce è particolarmente importante per la crescita delle alghe bentoniche come organismi fotosintetici. Ma il grado del suo utilizzo è influenzato da altri fattori ambientali: temperatura, contenuto di sostanze biogene e biologicamente attive, fonti di ossigeno e carbonio inorganico e, soprattutto, la velocità di ingresso di queste sostanze nel tallo, che dipende dalla concentrazione di sostanze e la velocità del movimento dell'acqua. Di norma, i luoghi con intenso movimento dell'acqua sono caratterizzati da uno sviluppo rigoglioso di alghe bentoniche.

Alghe bentoniche che crescono in condizioni attive movimento dell'acqua, ottengono vantaggi rispetto alle alghe che crescono in acque sedentarie. Lo stesso livello di fotosintesi può essere raggiunto dagli organismi fitobentonici in condizioni di flusso con meno luce, il che favorisce la crescita di talli più grandi. Il movimento dell'acqua, inoltre, impedisce la sedimentazione di particelle di limo su rocce e sassi, che interferiscono con la fissazione dei germogli algali, favoriscono la crescita delle alghe di fondo, dilavando gli animali alghivori dalla superficie del suolo. Infine, anche se durante forti correnti o forti marosi i talli delle alghe vengono danneggiati o strappati dal terreno, il movimento dell'acqua non impedisce comunque l'insediamento di specie microscopiche di alghe o stadi microscopici di alghe macrofite.

L'influenza del movimento dell'acqua sullo sviluppo delle alghe bentoniche è particolarmente evidente nei fiumi, ruscelli e torrenti di montagna. In questi bacini si trova un gruppo di organismi bentonici che preferiscono luoghi con forti correnti. Nei laghi dove non sono presenti forti correnti il ​​moto ondoso diventa di primaria importanza. Nei mari, le onde hanno un impatto significativo anche sulla vita delle alghe bentoniche, in particolare sulla loro distribuzione verticale.

Nei mari settentrionali, la distribuzione e l'abbondanza delle alghe bentoniche sono influenzate da ghiaccio. A seconda dello spessore, del movimento e del cumulo, i boschetti di alghe possono essere distrutti (cancellati) fino a una profondità di diversi metri. Pertanto, ad esempio, nell'Artico, le alghe brune perenni ( Fucus, Laminaria) è più facile trovarlo vicino alla riva tra massi e sporgenze rocciose che impediscono il movimento del ghiaccio.

La vita delle alghe bentoniche ha un impatto diverso temperatura. Insieme ad altri fattori, determina il loro tasso di crescita, il ritmo e la direzione dello sviluppo, il momento della formazione dei loro organi riproduttivi e la zonalità geografica della distribuzione.

Lo sviluppo intensivo delle alghe è facilitato anche dal contenuto moderato di acqua. nutrienti. Nelle acque dolci, tali condizioni si creano in stagni poco profondi, nella zona costiera dei laghi, negli stagni dei fiumi, nei mari - in piccole baie.

Se in tali luoghi c'è illuminazione sufficiente, terreno duro e debole movimento dell'acqua, vengono create condizioni ottimali per la vita del fitobenthos. In assenza di movimento dell'acqua e del suo insufficiente arricchimento di sostanze nutritive, le alghe bentoniche crescono male. Tali condizioni esistono nelle baie rocciose con un'ampia pendenza del fondale e profondità significative al centro, poiché i nutrienti provenienti dai sedimenti del fondale non vengono trasportati negli orizzonti superiori. Inoltre, le alghe macroscopiche, che fungono da substrati per molte piccole forme di alghe bentoniche, potrebbero essere assenti in tali habitat.

Le fonti di nutrienti nell'acqua sono il deflusso costiero e i sedimenti del fondo. Il ruolo di questi ultimi è particolarmente importante come accumulatori di residui organici. Nei sedimenti di fondo, a seguito dell'attività vitale di batteri e funghi, avviene la mineralizzazione dei residui organici; le sostanze organiche complesse vengono convertite in semplici composti inorganici utilizzabili dalle piante fotosintetiche.

Oltre alla luce, al movimento dell'acqua, alla temperatura e al contenuto di sostanze nutritive, dipende la crescita delle alghe bentoniche presenza di animali acquatici erbivori – ricci di mare, gasteropodi, crostacei, pesci. Ciò è particolarmente evidente nei boschetti di alghe alghe, che sono di grandi dimensioni. Nei mari tropicali, in alcuni luoghi, i pesci mangiano completamente alghe verdi, brune e rosse con un tallo morbido. I gasteropodi, strisciando lungo il fondo, mangiano alghe microscopiche e piccole piantine di specie macroscopiche.

Le alghe di fondo predominanti dei corpi idrici continentali sono le diatomee, alghe filamentose verdi, blu-verdi e giallo-verdi, attaccate o non attaccate al substrato.

Le principali alghe bentoniche dei mari e degli oceani sono forme di tallo attaccate macroscopiche marroni e rosse, talvolta verdi. Tutti possono essere ricoperti da piccole diatomee, alghe blu-verdi e altre.

A seconda del luogo di crescita, tra le alghe bentoniche si distinguono i seguenti gruppi ecologici:

epiliti– crescono sulla superficie di un terreno duro (rocce, sassi);

epiliti– abitano la superficie di terreni sciolti (sabbia, limo);

epifite– epizoiti– vivono sulla superficie di piante/animali;

endofiti– endozoiti o endosimbionti– vivono all’interno del corpo di piante/animali, ma si nutrono in modo autonomo (hanno cloroplasti e fotosintesi);

endoliti– vivono in substrati calcarei (rocce, gusci di molluschi, gusci di crostacei).

A volte un gruppo di organismi viene isolato incrostazione, O periphyton. Gli organismi inclusi in questo gruppo vivono su oggetti che si muovono per lo più o trasportati dall'acqua. Inoltre, vengono rimossi dal fondo e si trovano in condizioni di luce, cibo e temperatura diversi rispetto agli organismi che vivono veramente sul fondo.

La composizione del fouling comprende microalghe e alghe macrofite. Le alghe microscopiche (azzurre e diatomee) formano una pellicola mucosa batterica-algale-detritale su un substrato introdotto nell'ambiente acquatico. Successivamente le macroalghe (rosse, brune e verdi) si depositano sul microfilm primario insieme agli animali. Ciò crea gravi interferenze nell’attività economica umana. A causa delle incrostazioni, la velocità delle navi e l'efficienza dei dispositivi idroacustici diminuiscono, il consumo di carburante aumenta e le strutture sottomarine diventano più pesanti e si corrodono. Inoltre, la pellicola viscida formata dalle incrostazioni può disturbare il funzionamento delle condutture dell'acqua, intasare le aperture delle prese d'acqua e delle condutture e interrompere i processi di scambio termico nelle unità di refrigerazione.

Gli organismi incrostanti attaccati che vivono sulle strutture sottomarine nella zona intercotidale e a profondità fino a 1 m vengono solitamente eliminati in inverno mediante essiccazione prolungata e abrasione da parte del ghiaccio. Pertanto, ogni anno nel periodo primaverile-estivo, qui si formano comunità fouling, caratteristiche della fase pioniera della successione biologica. Le specie dominanti di tali comunità, insieme ai cirripedi e ai molluschi, sono spesso le alghe macrofite. Nella zona sublitorale delle strutture sottomarine - da una profondità di 0,7-0,9 m fino alla base (6-12 m) - si sviluppa incrostazione perenne. La sua composizione è dominata dalle alghe brune del genere Saccarina E Costaria. La biomassa di queste grandi alghe alle latitudini temperate può essere molto significativa, pari a decine di chilogrammi per metro quadrato.

Nell'aria possono essere presenti anche alghe incrostanti ( aerophyton). Di queste predominano le alghe verdi e blu-verdi. In determinate condizioni, le alghe aerophyton possono danneggiare materiali industriali e da costruzione, monumenti architettonici, dipinti, ecc., se non sono protetti da rivestimenti tossici. La causa del danno sono i prodotti metabolici degli agenti incrostanti, principalmente acidi organici. Le alghe Aerophyton sono particolarmente comuni nei tropici umidi, dove c'è abbastanza calore, umidità e polvere di origine organica, che costituisce un terreno fertile per il loro sviluppo. Il danno biologico derivante da essi può essere significativo.

Epiliti. Questo gruppo comprende le alghe attaccate. Popolano la superficie delle pietre, formando coperture simili a croste o cuscinetti piatti, oppure hanno organi di attaccamento speciali: i rizoidi. Lo sviluppo intensivo degli epiliti si osserva nei bacini con fondo duro e acqua che scorre velocemente. Gli epiliti tipici sono rappresentanti delle alghe dorate del genere Idrurus, alghe brune del genere Saccarina, Kelp, Costaria ecc.

Epipieliti. Alghe sciolte che si diffondono sul fondo, legando e rinforzando il substrato. Sono spesso rappresentati da diatomee, aurei, euglenoidi, criptofite e dinofite che strisciano liberamente sul substrato. Gli organi di attacco delle epipipeliti sono talvolta brevi rizoidi che non possono mettere radici profonde. Sui fondali fangosi si sviluppano bene solo le alghe carofite, dotate di lunghi rizoidi.

Di solito, gli organi di attaccamento di epiliti ed epiliti sono formazioni speciali: suola, gamba, piede, cordone mucoso o cuscinetto mucoso, cuscino, ecc.

Epifite/epizoiti. Le alghe utilizzano organismi viventi come substrato. Gli epizoiti sono alghe che si depositano sugli animali. Sulla superficie dei gusci dei molluschi sono presenti piccoli esemplari verdi ( Edogonio, Cladophora, Ulva) e rosso ( Gelidio, Palmaria,) alghe; sulle spugne: verde, blu-verde e diatomee. Gli epizoiti vivono su crostacei, rotiferi, meno comunemente su non insetti acquatici o larve, vermi e animali anche più grandi. Gli epizoiti comprendono specie di alghe verdi e carofite dei generi Clorangiella, Charatiocloris, Korzhikoviella, Chlorangiopsis ecc. La maggior parte degli epizoiti non può esistere isolatamente dal substrato. Le alghe di solito muoiono sugli animali morti o sui loro gusci persi durante la muta.

Le epifite sono alghe che vivono sulle piante. Si creano collegamenti a breve termine tra la pianta substrato (basifita) e la pianta epifita. Il complesso e interessante fenomeno dell'epifitismo è ancora poco compreso. Sono frequenti i casi di epifitismo doppio o addirittura triplo, quando alcune alghe depositandosi su altre forme più grandi costituiscono esse stesse un substrato per altre specie più piccole o microscopiche. A volte lo stato fisiologico della pianta substrato è importante per lo sviluppo delle epifite. Il numero di epifite, di regola, aumenta con l'invecchiamento delle alghe basifite. Ad esempio, la maggiore ricchezza di specie di alghe epifite Aedogonia si osserva sui morti piante acquatiche (Manna, Canna, Carice).

Endofiti/endozoiti o endosimbionti

Endosimbionti o simbionti intracellulari - alghe che vivono nei tessuti o nelle cellule di altri organismi (animali invertebrati o alghe). Formano una sorta di gruppo ecologico. I simbionti intracellulari non perdono la capacità di fotosintetizzare e riprodursi all'interno delle cellule ospiti. Una varietà di alghe può essere endosimbionte, ma le più numerose sono endosimbiosi di alghe verdi e giallo-verdi unicellulari con animali unicellulari. Le alghe che partecipano a tali simbiosi vengono rispettivamente chiamate zooclorella E zooxantelle. Le alghe verdi e giallo-verdi formano endosimbiosi con organismi multicellulari: spugne, idre, ecc. Le endosimbiosi delle alghe blu-verdi con protozoi sono chiamate sincianosi. Spesso altri tipi di cianobatteri possono depositarsi nel muco di alcune specie blu-verdi. Di solito utilizzano composti organici già pronti, che si formano in abbondanza durante la decomposizione del muco della colonia della pianta ospite e si moltiplicano intensamente.

Gli endofiti più comuni sono rappresentanti dei dorati (specie dei generi Cromulina, Mixocloris) e verde (genere Chlorochitrium, Chlamydomyx) alghe che si depositano nel corpo della lenticchia d'acqua e dei muschi di sfagno. Genere di alghe verdi Carteria si deposita nelle cellule epidermiche del verme ciliato Contorto, una specie del genere Clorella– nei vacuoli dei protozoi, e specie del genere Clorococco– nelle cellule delle alghe criptofite Cianofora.

3.1.3. Alghe di ecosistemi acquatici estremi

Alghe termali. Vengono chiamate alghe che crescono a temperature di 35–85 °C termofilo. Spesso alta temperatura l'ambiente è combinato con un alto contenuto di sali minerali o sostanze organiche (acque reflue calde fortemente inquinate provenienti da fabbriche, stabilimenti, centrali elettriche o centrali nucleari). Tipici abitanti delle acque calde sono le alghe blu-verdi e, in misura minore, le diatomee e le alghe verdi.

Alghe di neve e ghiaccio. Vengono chiamate alghe che crescono sulla superficie del ghiaccio e della neve criofilo. Quando si sviluppano in gran numero, possono causare la “fioritura” di neve o ghiaccio verde, giallo, blu, rosso, marrone o nero. Tra le alghe criofile predominano le alghe verdi, blu-verdi e diatomee. Solo poche di queste alghe hanno uno stadio dormiente; la maggior parte non ha particolari adattamenti morfologici per tollerare le basse temperature.

Alghe provenienti da corpi d'acqua salata ho preso il nome alofilo O alobionti. Tali alghe crescono ad elevate concentrazioni di sali nell'acqua, raggiungendo 285 g/l nei laghi con predominanza di sale da cucina e 347 g/l nei laghi glauberiani. All’aumentare della salinità, il numero delle specie di alghe diminuisce; Solo pochi di loro possono tollerare una salinità molto elevata. Nei corpi idrici sovrasalini (iperalini), predominano le alghe verdi mobili unicellulari - iperalobi, le cui cellule sono prive di membrana e sono circondate da plasmalemma ( Asteromonas, Pedinomonas). Si distinguono per un aumento del contenuto di cloruro di sodio nel protoplasma, un'elevata pressione osmotica intracellulare e un accumulo di carotenoidi e glicerolo nelle cellule. In alcuni bacini stabilizzati, tali alghe possono causare la "fioritura" rossa o verde dell'acqua. Il fondo dei serbatoi iperalini è talvolta completamente ricoperto di alghe blu-verdi; Tra questi predominano le specie dei generi Oscillatorio, Spirulina ecc. Con una diminuzione della salinità, si osserva un aumento della diversità delle specie di alghe: oltre alle alghe blu-verdi compaiono diatomee (specie dei generi Navicola, Nietzsche).

3.2. Alghe di habitat non acquatici

Sebbene l'ambiente di vita principale per la maggior parte delle alghe sia l'acqua, a causa della natura euritopica di questo gruppo di organismi, esse colonizzano con successo una varietà di habitat extraacquatici. In presenza di umidità almeno periodica, molti di essi si sviluppano su vari oggetti del terreno: rocce, corteccia di alberi, recinzioni, ecc. Un habitat favorevole per le alghe è il suolo. Inoltre, sono note comunità di alghe endolitiche il cui ambiente di vita principale è il substrato calcareo circostante.

Le comunità formate da alghe in ambienti extraacquatici si dividono in aerofile, edafile e litofile.

3.2.1. Alghe aerofile

Il principale ambiente di vita delle alghe aerofile è l'aria che le circonda. Habitat tipici sono la superficie di vari substrati duri extra-terreno (rocce, pietre, corteccia di alberi, muri di case, ecc.). A seconda del grado di umidità si dividono in due gruppi: aria e acqua-aria. Alghe aeree Vivono in condizioni di sola umidità atmosferica e sperimentano un costante cambiamento di umidità e essiccazione. Alghe acqua-aria sono esposti ad una costante irrigazione con acqua (sotto gli spruzzi delle cascate, nella zona della risacca, ecc.).

Le condizioni di vita di queste alghe sono molto peculiari e sono caratterizzate, innanzitutto, dal frequente cambiamento di due fattori: umidità e temperatura. Le alghe che vivono in condizioni di umidità esclusivamente atmosferica sono costrette a passare frequentemente da uno stato di umidità eccessiva (ad esempio dopo un temporale) a uno stato di umidità minima durante i periodi di siccità, quando si seccano così tanto da poter essere macinate polvere. Le alghe acquatiche vivono in condizioni di umidità relativamente costante, tuttavia sperimentano anche fluttuazioni significative in questo fattore. Ad esempio, le alghe che vivono sulle rocce irrigate dagli spruzzi delle cascate, in ora legale Quando il flusso diminuisce in modo significativo, sperimentano un deficit di umidità. Le comunità aerofile sono anche suscettibili a fluttuazioni costanti di temperatura. Diventano molto caldi durante il giorno, si rinfrescano di notte e gelano in inverno. È vero, alcune alghe aerofile vivono in condizioni abbastanza costanti (sulle pareti delle serre). Ma in generale, relativamente poche alghe, rappresentate da microscopiche forme unicellulari, coloniali e filamentose di alghe blu-verdi e verdi e, in misura molto minore, diatomee, si sono adattate alle condizioni sfavorevoli di esistenza di questo gruppo. Tra le alghe rosse del genere sono note anche forme aerofile Porfiridio ecc.; si trovano su pietre e vecchi muri di serre. Il numero delle specie presenti nei gruppi aerofili si avvicina a 300. Quando le alghe aerofile si sviluppano in grandi quantità, assumono solitamente la forma di depositi polverosi o viscidi, masse feltrose, pellicole morbide o dure e croste.

Sulla corteccia degli alberi, i coloni abituali sono le onnipresenti alghe verdi dei generi Pleurococco, Clorella, Clorococco. Le alghe blu-verdi e le diatomee si trovano molto meno frequentemente sugli alberi. Esistono prove che sulle gimnosperme crescono prevalentemente alghe verdi.

La composizione sistematica dei gruppi di alghe che vivono sulla superficie delle rocce esposte è diversa. Qui si sviluppano diatomee e alcune alghe verdi, per lo più unicellulari, ma in questi habitat sono più comuni i rappresentanti delle alghe blu-verdi. Le alghe e i batteri che li accompagnano formano l'"abbronzatura" (pellicole e croste rocciose) sulle rocce cristalline di varie catene montuose. I detriti che si accumulano nelle cavità rocciose sono solitamente abitati da alghe verdi unicellulari e alghe blu-verdi. La crescita delle alghe è particolarmente abbondante sulla superficie delle rocce bagnate. Formano film e escrescenze colori diversi. Di norma qui vivono specie dotate di mucose spesse. A seconda dell'intensità della luce, il muco può colorarsi più o meno intensamente, determinando il colore delle escrescenze. Possono essere di colore verde brillante, dorato, marrone, viola, quasi nero, a seconda della specie che li forma. Particolarmente caratteristici delle rocce irrigate sono i rappresentanti delle alghe blu-verdi, come le specie dei generi Gleocapsa, Tolipotrix, Spirogira ecc. Nelle crescite su rocce umide si possono trovare anche diatomee dei generi Frustulia, Ahnantes ecc.

Pertanto, le comunità algali aerofile sono molto diverse e sorgono sia in condizioni completamente favorevoli che condizioni estreme. Gli adattamenti esterni ed interni a questo stile di vita sono vari e simili agli adattamenti delle alghe del suolo, in particolare quelle che si sviluppano sulla superficie del suolo.

3.2.2. Alghe edafile

Il principale ambiente di vita delle alghe edafofile è il suolo. Gli habitat tipici sono la superficie e lo spessore dello strato di suolo, che ha un effetto fisico e chimico sui bionti. A seconda della posizione delle alghe e del loro stile di vita, all'interno di questa tipologia si distinguono tre gruppi: alghe terrestri, sviluppandosi massicciamente sulla superficie del suolo in condizioni di umidità atmosferica; acqua-terrestre alghe, che si sviluppano in massa sulla superficie del terreno, costantemente saturo d'acqua; alghe del terreno, abitando lo spessore dello strato di terreno.

Il suolo come biotopo è simile sia agli habitat acquatici che a quelli aerei: contiene aria, ma è saturo di vapore acqueo, il che garantisce la respirazione con l'aria atmosferica senza il rischio di seccarsi. Proprietà. Ciò che distingue fondamentalmente il suolo dai biotopi sopra citati è la sua opacità. Questo fattore ha un'influenza decisiva sullo sviluppo delle alghe. Tuttavia, nello spessore del suolo, dove la luce non penetra, si trovano alghe vitali fino a una profondità di 2 m nei terreni vergini e fino a 2,7 m nei terreni arabili. Ciò è spiegato dalla capacità di alcune alghe di passare alla nutrizione eterotrofa al buio.

Un piccolo numero di alghe si trova negli strati profondi del terreno. Per mantenere la loro vitalità, le alghe del suolo devono avere la capacità di tollerare l'umidità instabile, gli sbalzi di temperatura improvvisi e la forte insolazione. Queste proprietà sono assicurate da una serie di caratteristiche morfologiche e fisiologiche. Ad esempio, si è notato che le alghe del suolo hanno dimensioni relativamente piccole rispetto alle corrispondenti forme acquatiche della stessa specie. Man mano che le dimensioni delle cellule diminuiscono, aumentano la loro capacità di trattenere l’acqua e la resistenza alla siccità. Ruolo importante La resistenza alla siccità delle alghe del suolo è influenzata dalla capacità di produrre abbondante muco: colonie viscide, coperture e involucri costituiti da polisaccaridi idrofili. A causa della presenza di muco, le alghe assorbono rapidamente l'acqua quando sono inumidite e la immagazzinano, rallentando l'essiccazione. Le alghe del suolo conservate allo stato secco nei campioni di terreno dimostrano una vitalità sorprendente. Se dopo decenni tale terreno viene posto su un mezzo nutritivo, sarà possibile osservare lo sviluppo delle alghe.

Una caratteristica delle alghe del suolo è l '"effimerità" della stagione di crescita: la capacità di passare rapidamente dallo stato di dormienza alla vita attiva e viceversa. Sono inoltre in grado di sopportare sbalzi di temperatura in un intervallo molto ampio: da -200 a +84°C. Le alghe del suolo (per lo più blu-verdi) sono resistenti alle radiazioni ultraviolette e radioattive.

La stragrande maggioranza delle alghe del suolo sono forme microscopiche, ma spesso possono essere viste sulla superficie del suolo ad occhio nudo. Lo sviluppo massiccio di tali alghe può provocare un rinverdimento dei pendii dei burroni e dei bordi delle strade forestali.

In termini di composizione sistematica, le alghe del suolo sono piuttosto diverse. Tra questi, le alghe blu-verdi e verdi sono rappresentate in proporzioni approssimativamente uguali. Le alghe giallo-verdi e le diatomee sono meno diversificate nei suoli.

3.2.3. Alghe litofile

Il principale ambiente di vita delle alghe litofile è il substrato calcareo denso e opaco che le circonda. Gli habitat tipici si trovano nelle profondità delle rocce dure di una certa composizione chimica, circondate dall'aria o immerse nell'acqua. Esistono due gruppi di alghe litofile: alghe di perforazione, che penetrano attivamente nel substrato calcareo; alghe che formano il tufo, depositando calce attorno al proprio corpo e vivendo negli strati periferici dell'ambiente che depositano, nei limiti accessibili all'acqua e alla luce. Man mano che i sedimenti si accumulano, muoiono.

Domande di sicurezza

1. Descrivere i principali gruppi ecologici di alghe negli habitat acquatici: fitoplancton e fitobenthos.

2. Differenze tra fitoplacton d'acqua dolce e marino. Rappresentanti del fitoplancton marino e d'acqua dolce.

3. Adattamenti morfologici delle alghe allo stile di vita planctonico.

4. Cambiamenti stagionali negli indicatori qualitativi e quantitativi del fitoplancton di acqua dolce.

5. Differenze tra fitobenthos di acqua dolce e marino. Composizione sistematica dei fitobentos marini e d'acqua dolce.

6. Gruppi ecologici dei fitobenthos in relazione al substrato (epiliti, epipieliti, epifiti, endofiti).

7. Cos'è il fouling? Quali alghe possono costituire questo gruppo ecologico?

8. Alghe aerofile. Adattamenti a condizioni ambientali estreme. Composizione sistematica delle alghe aeree.

9. Alghe edafile. Adattamenti alle condizioni ambientali. Composizione sistematica delle alghe del suolo.

10. Alghe litofile.

4. RUOLO DELLE ALGHE NELLA NATURA E IMPORTANZA PRATICA

Il ruolo delle alghe negli ecosistemi naturali. Nelle biocenosi acquatiche, le alghe svolgono il ruolo di produttrici. Usando l'energia luminosa, sono in grado di sintetizzare sostanze organiche da quelle inorganiche. Secondo la datazione al radiocarbonio, la produzione primaria media degli oceani dovuta all’attività vitale delle alghe è di 550 kg di carbonio per 1 ettaro all’anno. Il suo valore totale produzione primariaè di 550,2 miliardi di tonnellate (in biomassa umida) all’anno e, secondo gli scienziati, il contributo delle alghe alla produzione totale di carbonio organico del nostro pianeta varia dal 26 al 90%. Le alghe svolgono un ruolo importante nel ciclo dell’azoto. Sono in grado di utilizzare fonti di azoto sia organiche (urea, aminoacidi, ammidi) che inorganiche (ioni ammonio e nitrato). Un gruppo unico è rappresentato dalle alghe blu-verdi, che sono in grado di fissare l'azoto gassoso, convertendolo in composti disponibili ad altre piante.

Alghe: produttrici di ossigeno. Le alghe, nel corso della loro attività vitale, rilasciano l'ossigeno necessario per la respirazione degli organismi acquatici. Nell'ambiente acquatico (soprattutto nei mari e negli oceani), le alghe sono praticamente gli unici produttori di ossigeno libero. Inoltre, svolgono un ruolo importante nel bilancio complessivo dell'ossigeno sulla Terra, poiché gli oceani fungono da principale regolatore del bilancio dell'ossigeno nell'atmosfera terrestre.

Le alghe sono un mezzo per altri organismi acquatici. Formando foreste sottomarine, le alghe macrofite creano ecosistemi altamente produttivi che forniscono cibo, riparo e protezione a molti altri organismi viventi. È stato accertato che una colonna d'acqua del volume di 5 litri contiene un esemplare di alghe brune Cystoseira contiene fino a 60mila individui di vari animali invertebrati, tra cui molluschi, acari e crostacei.

Alghe: pioniere della vegetazione. Le alghe terrestri possono depositarsi su rocce nude, sabbia e altri luoghi sterili. Dopo la loro morte, si forma il primo strato del futuro terreno. Le alghe del suolo partecipano ai processi di formazione della struttura e della fertilità del suolo.

Le alghe come fattore geologico. Lo sviluppo delle alghe nelle epoche geologiche passate ha portato alla formazione di numerose rocce. Insieme agli animali, le alghe hanno preso parte alla formazione delle barriere coralline negli oceani. Sistemati più vicino alla superficie dell'acqua, formavano le creste di queste scogliere. Le strutture coralline di alghe rosse sono conosciute in Crimea come i picchi di Yayla e altre. Le alghe blu-verdi hanno partecipato alla formazione di calcari stromatolitici, alghe carofite - alla formazione di calcari carofiti (depositi simili sono stati trovati a Tuva). I cocolitofori partecipano alla formazione delle rocce del Cretaceo (le rocce del Cretaceo sono composte per il 95% dai resti dei gusci di queste alghe). Il massiccio accumulo di gusci di diatomee ha portato alla formazione di diatomite (farina di montagna), grandi depositi della quale sono stati trovati nel territorio di Primorsky, negli Urali e a Sakhalin. Le alghe erano il materiale di partenza per composti liquidi e solidi simili al petrolio: sapropel, scisto caldo, carbone.

Attualmente in alcune regioni è stata notata l'attività attiva delle alghe nella formazione delle rocce. Assorbono il carbonato di calcio e formano prodotti mineralizzati. Questi processi sono particolarmente attivi nelle acque tropicali con alte temperature e bassa pressione parziale.

Nella distruzione delle rocce valore più alto hanno alghe noiose. Allentano lentamente e persistentemente i substrati calcarei rendendoli disponibili agli agenti atmosferici, allo sgretolamento e all'erosione.

Rapporti simbiotici con altri organismi. Le alghe formano diverse importanti simbiosi. In primo luogo, formano licheni con funghi e, in secondo luogo, come zooxanti convivono con alcuni animali invertebrati, come spugne, ascidie e coralli di barriera. Numerose cianofite formano associazioni con piante superiori.

Le alghe hanno una grande significato pratico nella vita quotidiana e nell’attività economica umana, apportando sia benefici che danni. Grandi alghe, principalmente marine, sono conosciute fin dall'antichità e sono state utilizzate per molto tempo nell'agricoltura umana.

Le alghe come prodotto alimentare. Gli esseri umani mangiano principalmente alghe, che sono particolarmente utilizzate dai residenti del sud-est asiatico e delle isole. l'oceano Pacifico. In Cina l’uso delle alghe nella dieta è noto fin dal IX secolo a.C. e. Tra le alghe macrofite (verdi multicellulari, marroni e rosse) non esistono specie velenose, perché non contengono alcaloidi - sostanze con effetto narcotico e velenoso. Circa 160 specie di alghe diverse vengono utilizzate per l'alimentazione. In termini di qualità nutrizionali, le alghe non sono inferiori a molte colture agricole. Contengono una grande percentuale di proteine, carboidrati e grassi. Le alghe sono un'ottima fonte di vitamine C, A, D, del gruppo B, riboflavina, acido pantotenico e folico e microelementi.

Delle alghe microscopiche, le specie terrestri blu-verdi del genere sono utilizzate come cibo. Nostok, che servono come cibo in Cina e in Sud America. In Giappone mangiano il pane d'orzo "tengu" - si tratta di spessi strati di densa massa gelatinosa sulle pendici di alcuni vulcani, costituiti da alghe blu-verdi dei generi Gleocapsa, Geoteke, Microcystis con una miscela di batteri. Spirulina utilizzato dagli Aztechi nel XVI secolo, per preparare torte con alghe essiccate, e la popolazione della regione del Lago Ciad, nel Nord America, prepara ancora un prodotto chiamato dihe con queste alghe. Spirulina contiene elevate quantità di proteine ​​ed è ampiamente coltivato in numerosi paesi.

Alghe come fertilizzante. Le alghe contengono una quantità sufficiente di sostanze organiche e minerali, quindi sono state utilizzate a lungo come fertilizzanti. I vantaggi di tali fertilizzanti sono che non contengono semi di piante infestanti e spore di funghi fitopatogeni e il loro contenuto di potassio è superiore a quasi tutti i tipi di fertilizzanti utilizzati. Le alghe blu-verdi che fissano l'azoto sono ampiamente utilizzate nelle risaie al posto dei fertilizzanti azotati. È stato dimostrato che i fertilizzanti a base di alghe possono aumentare la germinazione dei semi, la resa e la resistenza alle malattie.

Proprietà medicinali delle alghe. Le alghe sono ampiamente utilizzate nella medicina popolare come antielmintico e per il trattamento di numerose malattie, come gozzo, disturbi nervosi, sclerosi, reumatismi, rachitismo, ecc. È stato dimostrato che gli estratti di molti tipi di alghe contengono sostanze antibiotiche e può ridurre la pressione sanguigna. Estratti da Sargassum, Kelp e Saharina negli esperimenti sui topi, hanno soppresso la crescita del sarcoma e delle cellule leucemiche. Negli Stati Uniti e in Giappone sono stati ottenuti farmaci che aiutano a rimuovere i radionuclidi dal corpo. L'efficienza di tali assorbenti raggiunge il 90-95%.

Le alghe come fonte di materie prime industriali. Fin dal secolo scorso le alghe sono state utilizzate per produrre soda e iodio. Attualmente, l'acido alginico e i suoi sali - alginati, nonché carragenina e agar sono ottenuti dalle alghe.

L'alcol mannitolo è ottenuto dalle alghe brune, una materia prima necessaria per l'industria farmaceutica e alimentare nella produzione di medicinali e prodotti alimentari per diabetici.

Ruolo negativo delle alghe. Numerose alghe (azzurre, dinofite, dorate, verdi) producono tossine che possono causare varie malattie negli animali, nelle piante e nell'uomo, alcune delle quali possono essere fatali. Tra le alghe dinofite che provocano le “maree rosse” in vaste aree marine, specie del genere Gymnodinium, Noctiluca, Amphidinium ecc. Numero più grande specie tossiche sono state identificate tra le alghe blu-verdi. L'azione delle tossine delle alghe blu-verdi è molte volte maggiore di quella dei veleni come il curaro e il botulino. La tossicità delle alghe si manifesta nella morte di massa di organismi acquatici, uccelli acquatici, avvelenamento e altre malattie umane derivanti dall'inalazione, dall'uso dell'acqua, dal consumo di molluschi, pesci, ecc.

Con un forte sviluppo - "fioritura di corpi idrici", alcune alghe (dorate, giallo-verdi, blu-verdi) possono conferire all'acqua un odore e un sapore sgradevoli, rendendo l'acqua inadatta al consumo.

Una crescita eccessiva di alghe può impedire all'acqua di passare attraverso i filtri delle strutture di presa dell'acqua. È noto che l'incrostazione di alghe sulle navi aumenta significativamente i costi operativi. Le macrofite possono contribuire alla corrosione dei materiali sulle piattaforme petrolifere e su altre strutture marine sottomarine.

Il problema delle incrostazioni è forse il problema più antico nell’esplorazione oceanica. Qualsiasi oggetto che entra in contatto con l'ambiente marino viene presto ricoperto da una massa di organismi ad esso attaccati: animali e alghe. La superficie totale dei substrati sommersi è circa il 20% della superficie del ripiano superiore. La biomassa totale delle incrostazioni ammonta a milioni di tonnellate, il danno che ne deriva ammonta a miliardi di dollari (Zvyagintsev, 2005). Sotto l'aspetto biologico, questo è un processo naturale che costituisce parte integrante della vita dell'idrosfera. Allo stesso tempo, il fenomeno del fouling suggerì all’uomo l’idea di coltivare in ambienti marini scala industriale numerose specie pregiate di molluschi ( Ostriche, Cozze, Capesante, Perle) e alghe ( Saccarine, Porfido, Gracilaria, Euchema ecc.). Le alghe sono organismi pionieri che inquinano. Le microalghe, insieme ai batteri, formano un microfilm primario sulla superficie dei substrati artificiali aggiunti all'acqua, che funge da substrato per la sedimentazione di altri idrobionti. Le macroalghe, insieme a crostacei, molluschi, idroidi e altri animali, spesso costituiscono gli stadi iniziali delle comunità perenni di incrostazioni.

Domande di sicurezza

1. Il ruolo delle alghe nell'aumento della fertilità del terreno.

2. Il ruolo delle alghe negli ecosistemi acquatici.

3. Il ruolo delle alghe negli ecosistemi terrestri.

4. L'importanza delle alghe nei processi geologici.

5. Valore nutrizionale e biologico delle alghe. Quali alghe si possono mangiare?

6. Proprietà medicinali delle alghe.

7. Perché la crescita di alghe dorate e giallo-verdi è indesiderabile nei bacini artificiali? Cos'è la "fioritura" dei corpi idrici?

8. Alghe che causano avvelenamento di animali e esseri umani.

9. Fenomeno del fouling. Il ruolo delle alghe nelle comunità incrostanti.

5. SISTEMATICA MODERNA DELLE ALGHE

La classificazione degli organismi viventi ha occupato le menti delle persone sin dai tempi di Aristotele. Il botanico svedese Carlo Linneo fu il primo ad applicare il nome Alghe a uno dei gruppi di piante nel XVIII secolo e iniziò psicologia(dal greco phycos – alghe e loghi – insegnamento) come scienza. Tra le alghe Linneo distingueva solo quattro generi: Chara, Fucus, Ulva e Conferva. Nel 19° secolo fu descritta la maggior parte (diverse migliaia) dei generi di alghe moderne. Il gran numero di nuovi generi ha reso necessario il loro raggruppamento in taxa di rango superiore. I tentativi iniziali di classificazione si basavano esclusivamente sulle caratteristiche esterne del tallo. Il primo a proporre il colore del tallo delle alghe come carattere fondamentale per stabilire grandi gruppi tassonomici, o megataxa, fu lo scienziato inglese W. Harvey (1836). Ha identificato grandi serie: Chlorospermeae - alghe verdi, Melanospermeae - alghe brune e Rhodospermeae - alghe rosse. Successivamente furono ribattezzate rispettivamente Chlorophyceae, Phaeophyceae e Rhodophyceae.

Le basi della moderna tassonomia delle alghe furono gettate nella prima metà del XX secolo dallo scienziato ceco A. Pascher. Ha stabilito 10 classi di alghe: blu-verdi, rosse, verdi, dorate, giallo-verdi, diatomee, brune, dinofite, criptofite ed Euglenaceae. Ogni classe è caratterizzata da un insieme specifico di pigmenti, prodotti di riserva e struttura dei flagelli. Queste differenze costanti tra grandi taxa ci hanno spinto a considerarli come gruppi filogenetici indipendenti, non correlati, e ad abbandonare il concetto di alghe - Alghe come unità tassonomica specifica.

Pertanto, la parola “alghe” non è in realtà un concetto sistematico, ma ecologico e significa letteralmente “ciò che cresce nell’acqua”. Le alghe sono piante inferiori che contengono la stragrande maggioranza della clorofilla, sono capaci di nutrizione fototrofica e vivono principalmente nell'acqua. Tutte le alghe, ad eccezione delle carofite, a differenza delle piante superiori, non hanno organi riproduttivi multicellulari con coperture di cellule sterili.

I sistemi moderni differiscono principalmente nel numero e nel volume dei megataxa: divisioni e regni. Il numero dei dipartimenti varia da 4 a 10-12. Nella letteratura psicologica russa, quasi ciascuna delle classi sopra indicate corrisponde a un dipartimento. Nella letteratura straniera c'è una tendenza al consolidamento dei dipartimenti e, di conseguenza, a una diminuzione del loro numero.

Il più comune tra gli schemi di classificazione è lo schema di Parker (Parker, 1982). Riconosce la divisione tra forme procariotiche ed eucariotiche. Le forme procariotiche non hanno organelli circondati da membrana nelle loro cellule. I procarioti includono batteri e cianofiti (cianobatteri). Le forme eucariotiche includono tutte le altre alghe e piante. Divisione Alghe per molto tempoè oggetto di controversia. Harvey (1836) divise le alghe principalmente in base al colore. Sebbene oggi siano riconosciute molte più divisioni, viene data grande importanza alla composizione dei pigmenti e alle caratteristiche biochimiche e strutturali della struttura cellulare. P. Silva (1982) distingue 16 classi principali. Le classi differiscono per pigmentazione, prodotti di stoccaggio, caratteristiche della parete cellulare e ultrastruttura di flagelli, nucleo, cloroplasti, pirenoidi e ocelli.

Nuove informazioni sull'ultrastruttura delle alghe, ottenute negli ultimi decenni utilizzando metodi di microscopia elettronica, genetica e biologia molecolare, consentono di studiare i più piccoli dettagli della struttura cellulare. Le “esplosioni” di informazioni spingono periodicamente gli scienziati a riconsiderare le idee tradizionali consolidate sulla tassonomia delle alghe. Il flusso costante di nuove informazioni stimola nuovi approcci alla classificazione, e ogni schema proposto rimane inevitabilmente approssimativo. Secondo i dati moderni, gli organismi tradizionalmente considerati tra le piante inferiori vanno oltre l'ambito del Regno Vegetale. Sono inclusi in un gran numero di gruppi che si evolvono in modo indipendente. La tabella mostra i megataxa, che includono le alghe, in diverse interpretazioni. Come si può vedere, taxa algali diversi possono essere rinvenuti in phyla diversi; uno stesso phyla può unire diversi gruppi ecologici e trofici di organismi (tabella).

Più di 100 anni fa K.A. Timiryazev ha osservato con perspicacia che “non esistono né piante né animali, ma esiste un mondo organico inseparabile. Le piante e gli animali sono solo valori medi, solo idee tipiche che ci formiamo, astraendo dalle caratteristiche conosciute degli organismi, attribuendo ad alcuni un'importanza eccezionale, trascurandone altri. Ora non possiamo fare a meno di ammirare la sua straordinaria intuizione biologica.

Il moderno sistema di alghe delineato in questo libro di testo comprende 9 divisioni: blu-verdi, rosse, diatomee, eteroconti, aptofite, criptofite, dinofite, verdi, carofite ed euglenofite. La somiglianza nella composizione dei pigmenti, nella struttura dell'apparato fotosintetico e dei flagelli è servita come base per combinare classi di alghe con un colore bruno dorato in un unico grande gruppo: Heterokontae o alghe eteroflagellate (Ochrophyta).

Megasistema di organismi classificati come piante inferiori