Водоросли. Общая характеристика. Особенности развития клетки и разнообразие талломов Размножение. Значение водорослей в биосфере и в жизни человека. Основные типы морфологической структуры тела водорослей Водоросли органы растения

Водоросли - это самые простоустроенные и древние растения на Земле. Их относят к низшим растениям, так как их тело не имеет корней, стеблей и листьев, а также образующих их тканей; тело водоросли однородно, то есть отсутствует дифференциация. Среди водорослей есть одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы. Понятно, что говорить об отсутствии дифференциации тела водорослей имеет смысл только по отношению к многоклеточным формам.

Тело многоклеточных водорослей называется слоевищем , или талломом .

При всем этом водоросли включают достаточно разные группы растений. Каждая имеет свои особенности и даже свое происхождение.

Судя по своему названию, водоросли обитают в воде. Это действительно так. Водоросли преимущественно растут в пресных и соленых водоемах. Однако одноклеточные формы кроме того могут обитать во влажных местах (коре деревьев, почве). В случае пересыхания одноклеточные водоросли могут переходить в стадию покоя.

Одноклеточные формы преимущественно имеют зеленый цвет, который определяется пигментом хлорофиллом, находящимся в хлоропластах. Хлорофилл участвует в процессе фотосинтеза.

Многоклеточные водоросли бывают зелеными, бурыми и красными. Все они содержат в своих клетках хлорофилл, необходимый для фотосинтеза. Однако в клетках бурых и красных водорослей содержатся и другие пигменты, определяющие их специфический цвет. Так бурые водоросли имеют желтовато-бурую окраску слоевищ. Цвет красных водорослей более разнообразный: от красного и желтого до голубоватого и зеленоватого. Красные водоросли содержат много красного и синего пигментов.

Представители зеленых водорослей обитают как в пресной, так и соленой воде. Бурые и красные водоросли преимущественно встречаются в морях и океанах.

У зеленых водорослей слоевище похоже на нити или плоские длинные ленты. Форма и размер слоевищ бурых водорослей очень разнообразны. Есть как микроскопические формы, так и гигантские. Форма тела бывает нитевидной, пластинчатой, кустистой, шарообразной.

В процессе эволюции некоторые зеленые водоросли вступили в тесный симбиоз с грибами и образовали лишайники. Лишайники можно рассматривать как отдельную особую группу организмов.

Водоросли - это в основном автотрофные организмы, то есть они получают органические вещества в результате фотосинтеза. Однако некоторые водоросли способны поглощать из внешней среды готовые органические вещества, то есть способны к гетеротрофному питанию.

Клетки большинства водорослей, как и у всех растений, имеют клеточную стенку. Однако среди водорослей есть амебоидные формы, не имеющие клеточной стенки.

Запасным веществом углеводного типа у растений является крахмал. Однако у водорослей кроме крахмала встречается гликоген (характерный для животных).

Как и все растения водоросли способны к бесполому и половому размножению. Бесполое размножение осуществляется как вегетативно, так и с помощью образования спор. Вегетативное размножение может происходить в результате разделения тела на части, с помощью образования специальных веточек и клубеньков.

В отличие от высших растений, целиком и полностью характеризующихся одним листостебельным типом строения (другая структура у них вызвана вторичным упрощением), водоросли в пределах слоевцового типа строения обнаруживают исключительное морфологическое разнообразие. Тело водорослей, как уже упоминалось, может быть всех четырех степеней сложности, вообще известных для организмов,- одноклеточным, колониальным, многоклеточным и неклеточным. Размеры их в пределах каждой из этих форм отличаются огромным диапазоном - от микроскопических до очень крупных. Так, некоторые виды одноклеточной сине-зеленой водоросли синехоцистис (Synechocystis) едва достигают 1 мкм, одноклеточные зеленые водоросли из рода хлорелла (Chlorella) могут быть в 2 мкм, а длина клеток, образующих междоузлия в стеблевидных талломах харовых водорослей, часто составляет 15-20 см.

Однако самыми крупными размерами отличаются многоклеточные морские бурые водоросли, слоевища которых у отдельных видов, например у макроцистиса (Macrocystis pyrifera), могут достигать в длину 30-45 м.

Водоросли поражают многообразием своего внешнего облика. Вместе с тем все это исключительное многообразие имеет в своей основе несколько хорошо обособленных типов морфологической структуры, являющихся выражением главнейших ступеней морфологической дифференциации тела водорослей в процессе эволюции. Важно отметить, что эти ступени то в большей, то в меньшей степени повторяются в разных отделах водорослей, что свидетельствует об известном параллелизме эволюционного развития в пределах этих отделов.

В настоящее время различают 9 основных типов морфологической структуры тела водорослей. Из них 4 относятся к одноклеточным формам, 1 - к неклеточным, остальные 4 - к многоклеточным (колониальные формы, будучи существенным этапом на пути усложнения организации водорослей, все же являются лишь разновидностью одноклеточного строения).

1. Амебоидная структура представлена одноклеточными организмами, лишенными твердой клеточной оболочки и постоянной формы тела (рис. 15). Такие организмы, выпуская псевдоподии, способны совершать ползающие движения, подобно простейшим животным - амебам. Псевдоподии часто бывают длинными и тонкими, и тогда их называют ризоподиями (отсюда другое название этой структуры - ризоподиальная). Иногда несколько клеток подобного строения соединяются своими ризоподиями или даже сливаются в плазмодии.

Амебоидное строение могут временно приобретать некоторые одноклеточные водоросли, обладающие жгутиками (монадная структура, см. ниже), путем сбрасывания их или втягивания внутрь. Амебоидная структура свойственна ряду представителей пирофитовых, золотистых и желто-зеленых водорослей.

Амебоидная структура является наипростейшим типом строения одноклеточного организма, и есть все основания считать, что в процессе эволюции она была самым первым этапом при возникновении клеточного уровня жизни. Это не исключает, однако, того, что в некоторых случаях у современных водорослей она может быть следствием вторичного упрощения строения монадных форм.

2. Монадная структура свойственна одноклеточным организмам с твердой клеточной оболочкой или достаточно прочным перипластом и характеризуется наличием у таких клеток одного, двух или нескольких жгутиков, с помощью которых они активно двигаются в воде (рис. 16). Некоторые монадные формы вторично лишены жгутиков, и тогда, как правило, их тело способно менять свою форму (метаболия).

Монадная структура очень широко распространена в мире водорослей - она свойственна многим представителям в отделах пирофитовых, золотистых, эвгленовых, желто-зеленых и зеленых водорослей, причем у первых трех она является преобладающей.

Среди водорослей этого уровня организации часто встречаются колониальные формы, представляющие собой собрание отдельных клеток монадного строения, объединенных слизью в одно целое. Форма таких колоний и строение слизи у разных водорослей могут существенно различаться; в некоторых случаях клетки бывают связаны друг с другом плазмодесм а м и.

У большинства колониальных форм монадного строения клетки внутри колоний не обнаруживают различий, только у немногих из них наблюдается разделение на вегетативные, отличающиеся меньшими размерами, и на более крупные, служащие для размножения (например, у вольвокса и плевдорины из отдела зеленых водорослей).

Наконец, у многих водорослей во всех отделах, за исключением сине-зеленых и красных, независимо от структуры талломов в вегетативном состоянии, монадным строением обладают подвижные воспроизводительные клетки, служащие для бесполого размножения (зооспоры), а при наличии полового процесса - и гаметы (мужские, а в некоторых случаях и женские).

Монадная структура многими альгологами принимается за первичную и исходную в филогенезе водорослей, однако имеется достаточно веских оснований считать ее вторичной, образовавшейся из амебоидной. Во всяком случае, несомненно, что монадная структура в процессе эволюции водорослей оказалась весьма прогрессивной и сохранилась у них на стадиях размножения вплоть до наиболее сложно организованных форм.

3. Коккоидная структура характеризуется отдельными клетками, снабженными твердой оболочкой и в вегетативном состоянии постоянно лишенными жгутиков или псевдоподиев (рис. 17). Вследствие такого устройства водоросли коккоидной структуры не способны к активному движению (исключение составляют только десмидиевые и диатомовые водоросли, но аппарат движения у них совершенно другой - выделение слизи), они или свободно живут и могут лишь пассивно переноситься водой, или прикрепляются к субстрату. Форма таких клеток необычайно разнообразна - от простой шаровидной до самой причудливой; оболочка у них гладкая или с различными выростами, цельная или пористая и т. д. Многим водорослям коккоидной структуры свойственно образование колоний различной формы, со слизью или без нее.

Коккоидная структура чрезвычайно широко распространена у водорослей и в большей или меньшей степени наблюдается во всех отделах, где имеются одноклеточные формы. В отделе диатомовых водорослей, очень многочисленных и широко распространенных, она является единственной.

В эволюционном отношении коккоидная структура интересна как такая ступень морфологической дифференциации водорослей, на основе которой стало возможно возникновение многоклеточных талломов.

4. Пальмеллоидная структура представляет собой усложненный вариант коккоидной структуры, выражающийся в образовании водорослями достаточно крупных, преимущественно прикрепленных к субстрату слизистых тел определенной формы, содержащих внутри множество коккоидных клеток (рис. 18). Клетки объединяются в этой слизи чисто механически и плазматических связей не имеют. Такое строение широко распространено среди водорослей, но о пальмеллоидной структуре говорят лишь тогда, когда оно является постоянной формой их вегетативного роста; если же только временной стадией, то тогда его называют пальмеллевидным состоянием.

В пальмеллевидное состояние могут переходить многие одноклеточные подвижные и неподвижные водоросли (преимущественно при наступлении неблагоприятных условий); в меньшей степени оно наблюдается у водорослей иной структуры. Образующиеся при этом слизистые тела не достигают крупных размеров и не имеют определенной формы.

5. Нитчатая структура , как следует из названия, представлена талломами, состоящими из нескольких, нередко очень многих клеток, расположенных в форме нити. Нити могут быть простыми и разнообразно ветвящимися, свободноживущими, прикрепленными и объединенными в слизистые колонии (рис. 19).

Нитчатая структура в мире водорослей является простейшей формой многоклеточного слоевища и свойственна огромному количеству представителей из разных отделов. Клетки в нитчатых слоевищах тесно связаны друг с другом, во многих случаях здесь доказано паличие пор и плазмодесм, проходящих через поперечные клеточные перегородки. Вместе с тем распадение нитей на участки и даже на отдельные клетки является обычным способом вегетативного размножения многих нитчатых водорослей.

В простейших случаях талломы нитчатой структуры слагаются из одного ряда клеток, вполне подобных друг другу. Наряду с этим многочисленны водоросли, у которых нити изменяются к концам - утончаются, или расширяются, или имеют конечные клетки, отличающиеся по форме от остальных. Различия в строении концов нитей бывают наиболее отчетливыми при прикрепленном образе жизни, определяющем полярность нити. При этом нередко нижняя клетка превращается в ризоид или с т о п у, а к вершине нити меняется форма клеток.

Рост нитчатых талломов происходит по-разному. Если способностью делиться обладают все клетки нити, то рост называют диффузным. В других случаях делятся не все клетки, а только часть их, и тогда рост нити происходит в определенных ее участках, называемых зоной роста или меристемальной зоной. В зависимости от положения меристемальной зоны на нити различают, кроме диффузного, еще три типа роста: интеркалярный, если зона роста расположена в средней части нити (обычно ближе к ее вершине), апикальный рост, осуществляемый делением преимущественно конечных клеток, и базальный рост, происходящий за счет деления клеток, расположенных у основания нити.

Нитчатая структура в эволюционном отношении интересна как исходная ступень для образования ряда более сложных многоклеточных структур, присущих многим водорослям, которые могут быть правильно поняты только как производное нити.

6. Разнонитчатая структура (иногда ее называют гетеротрихальной). Талломы данной структуры, будучи нитчатыми в своей основе, подразделяются на две части: стелющуюся по субстрату, горизонтальную, и прямо стоящую, вертикальную (рис. 20). В исходном варианте горизонтальная часть состоит из ветвящихся, обычно тесно расположенных нитей, которые или отчетливо различимы, или полностью смыкаются в сплошную псевдопаренхиматическую клеточную пластинку, нарастающую по периферии и уже не имеющую следов нитчатого строения. Вертикальную часть образует одна или многие, часто ветвящиеся нити, на которых обычно развиваются органы размножения.

В результате вторичных изменений - редукции или чрезмерного развития одной из этих частей - такое строение может резко нарушаться, что в некоторых случаях приводит к полной утрате характерных черт разнонитчатого строения. Так, при тесном соединении горизонтально расположенных нитей и более или менее полном исчезновении вертикальных нитей (иногда они сохраняются только в форме волосков) слоевище приобретает форму простого однослойного диска, целиком прикрепленного к субстрату.

В других случаях педоразвивается или полностью выпадает горизонтальная часть слоевища, тогда как вертикальные нити оказываются сильно развитыми и хорошо дифференцированными.

Разнонитчатая структура в том или ином выражении представлена в отделах сине-зеленых, зеленых, золотистых, бурых и красных водорослей, где она является или постоянной формой существования, или временным состоянием.

7. Пластинчатая структура характеризуется многоклеточными слоевищами в форме пластинок, состоящих из одного, двух или нескольких слоев клеток (рис. 21). Образование их всегда начинается с нити и происходит в результате продольного деления клеток, составляющих нить. Если возникающие продольные перегородки располагаются строго в одном направлении, то пластинка сохраняется однослойной; при возникновении перегородок, параллельных первоначальной пластинке, образуется два и более клеточных слоев. Двухслойные пластинчатые слоевища у некоторых водорослей еще на начальных стадиях их формирования превращаются в трубку или мешок вследствие расхождения слоев в середине при сохранении их связи по краям. В результате этого внутри образуется полость, а стенки становятся однослойными. Трубчатые слоевища по мере разрастания могут ветвиться.

Пластинчатые водоросли растут либо свободно распростертыми по субстрату, либо прикрепленными к нему в одном месте края пластинки. Они хорошо представлены в отделах зеленых, бурых и красных водорослей.

8. Сифональная структура представляет собой особый тип строения, свойственный только некоторым водорослям и нередко называемый неклеточным. Отличительной чертой его является отсутствие внутри слоевищ клеточных перегородок при наличии большого количества ядер. Такие слоевища иногда достигают довольно крупных размеров, а внешнее их расчленение может быть очень сложным (рис. 22).

Пресноводные водоросли сифональной структуры имеют вид или слабоветвящихся нитей, различимых простым глазом, или шаровидных телец размером с булавочную головку, снабженных разветвленными ризоидами. Сифональпые представители морских водорослей отличаются большим разнообразием внешнего облика и подчас очень сложным расчленением слоевищ, принимающих у некоторых видов подобие деления на стебли, листья и корни. У таких сложных форм внутри обычно образуются впячивания стенок, придающие всему сифону механическую прочность.

Сифональная структура хорошо выражена в отделах зеленых и желто-зеленых водорослей. Предположения о путях ее образования до сих пор еще различпы. Можно допустить независимое происхождение ее двумя путями: от водорослей коккоидной и нитчатой структуры, т. е. в результате усложнения одноклеточного и упрощения многоклеточного строения.

9. Харофитная структура , свойственная только харовым водорослям (отдел Charophyta), характеризуется крупными многоклеточными слоевищами линейно-членистого строения, состоящими из главного побега с ветвями и отходящими снизу ризоидами и сидящих на нем мутовками членистых боковых побегов, у некоторых форм ветвящихся (рис. 23). Места расположения мутовок на главном побеге называют узлами, части главного побега между узлами - междоузлиями. Междоузлия и членики боковых побегов всегда образованы только одной сильно вытянутой клеткой, но у многих видов рода хара (Chara) эти клетки снаружи обрастают еще одним слоем линейно расположенных дополнительных клеток, слагающих так называемую кору.

Харофитная структура настолько своеобразна, что пути ее возникновения до сих пор остаются неясными, а в эволюционном отношении она является, несомненно, тупиковой.

Большая советская энциклопедия

Фазы митоза Митоз (греч … Википедия

Земля - (Earth) Планета Земля Строение Земли, эволюция жизни на Земле, животный и растительный мир, Земля в солнечной системе Содержание Содержание Раздел 1. Общая о планете земля. Раздел 2. Земля как планета. Раздел 3. Строение Земли. Раздел 4.… … Энциклопедия инвестора

Водоросли (Algae ) - низшие споровые одноклеточные, колониальные и многоклеточные растения, содержащие в клетках разные фотосинтезирующие пигменты и живущие преимущественно в воде. Это древнейшие и самые простые представители растительного мира. Среди водорослей на сегодня описано более 60 тыс. Видов, вместе с тем ожидаемое многообразие, по оценкам различных ученых находится в пределах 500 тыс. - 10 млн. Видов. Наука о водорослях называется альгология .

Строение тела. Водоросли могут иметь совершенно простое строение и совсем незначительные размеры, как диатомовые, или наоборот, огромные размеры и тканевую строение, как бури. Водоросли являются низшими растениями, поскольку их тело не содержит тканей и не расчленено на органы. Эти организмы живут в водной среде с растворенными питательными веществами, которые поглощают всей поверхностью тела. Поэтому в водорослей форуме стебли, листьев и корня, отсутствует ведущая система тканей, которая осуществляет в наземных растений транспортную функцию. Такое тело представляет собой слоевище (или таллом ) и у водорослей оно имеет разнообразную строение, форму, размеры, окраска и т. По строению тела водоросли делятся на одноклеточные (хламидомонада, хлорелла), колониальные (вольвокс, пандорина, педиаструм) или многоклеточные (ламинария, спирогира) организмы.

Особенности строения клеток. Клетки водорослей является эукариотическими и построены из таких частей, как поверхностный аппарат, цитоплазма и ядро. К поверхностному аппарата входит клеточная оболочка, образованная клеточной стенкой из целлюлозы, и матрикса с пектиновых веществ. Часто она ослизняется или минерализируется различными солями. Клеточные оболочки многих водорослей имеют поры, через которые осуществляется связь со средой, и выросты, которые поддерживают их тело в толще воды. В цитоплазме имеется один или несколько хлоропластов очень разнообразной формы (звездчатая, веретенообразная, лентовидная, чашевидная и т.п.), у водорослей еще называют хроматофорами. Слово "хроматофор" в переводе с греческого звучит как "то, что приводит цвет". Они содержат пигменты и обеспечивают фотосинтез. В хроматофорах определенных видов водорослей располагаются пиреноиды - белковые тельца, в которых образуются и вокруг которых откладываются крахмальные зерна. Запасными веществами являются частью углеводы (крахмал, ламинарин, волютин, лейкозин) и жиры (масла), которые накапливаются и откладываются в виде включений в цитоплазме или пластидах. Есть одна большая или несколько маленьких вакуолей с клеточным соком. В пресноводных видов выполняют сократительную функцию и обеспечивают удаление избытка

Строение клетки хламидомонады: 1 - цитоплазма; 2 - клеточная стенка из целлюлозы; 3 - цитоплазматическая мембрана; 4 - хроматофор; 5 - пиреноиды; 6 - зерна крахмала; 7 - ядро; 8 - красный глазок (Стига ) ; 9 - сократительные вакуоли; 10 - жгутики.

воды. Во многих водорослей в хлоропласте (зеленые, золотистые, бурые) или за его пределами (евгленови) расположено красное или оранжевое глазок (стигма), которое улавливает и превращает свет, что необходимо для ориентации тела водоросли в пространстве. Общим признаком водорослей является наличие в хлоропластах фотосинтезирующих пигментов, которые обусловливают зеленый, красный, бурый, желто-зеленого цвета, маскируя при этом основной зеленый. Пигменты - это органические вещества, которые избирательно поглощают определенные лучи света. Важнейшее значение для фотосинтеза имеют зеленые пигменты - хлорофиллы. В водорослей является хлорофиллы a, b, с, d, е, которые определяют зеленый цвет, каротиноиды (каротин и ксантофиллы ) - желтый, оранжевый, фикобилины (фикоциан, фикоэритрин ) - синий, красный. Окраска водорослей является приспособлением к жизни на разной глубине в воде.

Водоросли сочетают в два подцарства в пределах царства Растения.

Отдела: пирофитовые, Золотистые, Диатомовые, Бури, эвглены, Зеленый, Харовые и др.

Итак, самыми общими для всех водорослей признаками строения является таломна телосложение, наличие фотосинтезирующих пигментов, среди которых обязательными и хлорофиллы, и ряда специфических органелл клетки: хроматофоров, пиреноиды, ячеек и др.

Экологического Центра "Экосистема" можно недорого (по себестоимости производства) купить (заказать по почте наложенным платежом, т.е. без предоплаты) наши авторские методические материалы по грибам, лишайникам и растениям:
10 компьютерных (электронных) определителей , в том числе: грибы России , древесные растения зимой , древесные растения летом и травянистые растения (дикорастущие цветы) ,
20 цветных ламинированных определительных таблиц , в том числе: по древесным растениям (деревья зимой , деревья летом , кустарники зимой и кустарники летом), по травянистым растениям (цветы лесов , лугов и полей , водоемов и болот и первоцветы), а также по грибам , водорослям , лишайникам и мхам ,
8 цветных определителей травянистых растений (дикорастущих цветов) средней полосы России (изд-во "Вентана-Граф"), а также
65 методических пособий и 40 учебно-методических фильмов по методикам проведения научно-исследовательских работ в природе (в полевых условиях).

СТРОЕНИЕ И РАЗМНОЖЕНИЕ ВОДОРОСЛЕЙ

Водоросли исключительно разнообразны по своему строению. Таллом их может быть представлен одной клеткой или многими, составляющими колонии и многоклеточные организмы. Среди последних имеются как крупные, часто напоминающие по внешним очертаниям высшие растения, так и микроскопические организмы.

Большое внешнее разнообразие водорослей можно свести к ряду типов (структур) , полностью или частично повторяющихся в разных отделах этих растений. Основные из них следующие:

1. Активно подвижные , передвигающиеся в воде с помощью жгутиков водоросли, одноклеточные и колониальные.

2. Неподвижные в вегетативной жизни водоросли, одноклеточные и колониальные разнообразной формы. Число клеток у колониальных представителей первого и второго типа строения постоянно на протяжении всей жизни; такие колонии называются ценобиями.

3. Нитчатые водоросли. Простые или разветвленные талломы этих растений состоят из неподвижных клеток, соединенных в нити. Для нитчатой организации характерно непрерывное нарастание таллома в длину благодаря делению клеток в поперечном направлении. Нитчатые талломы некоторых водорослей объединены выделяемой клетками слизью в шаровидные, пластинчатые, волосовидные и т. п. скопления, которые обычно тоже называются колониями.

4. Пластинчатые водоросли. Талломы в виде пластин или шнуров, формируются в результате деления клеток не только в поперечном, но и в продольном направлении.

5. Сифоновые водоросли. Талломы разнообразной формы, лишенные перегородок, представляют собой гигантские многоядерные клетки. Перегородки появляются только при повреждении слоевища или для отделения органов размножения.

Водоросли первых двух типов строения - в подавляющем большинстве микроскопические растения. В период своего массового развития они могут сильно уменьшать прозрачность воды в водоеме и изменять ее цвет, вызывая чаще всего побурение или позеленение («цветение ») водоема. Одноклеточные хламидомонада (подвижная) и хлорелла (неподвижная) из отдела зеленых водорослей - самые обычные примеры этих двух групп.

Среди нитчатых водорослей (нитчаток) есть и микро- и макроскопические формы (макрофиты ). В водоемах нитчатки часто образуют скопления так называемой тины , плавающей обычно ближе к поверхности воды. Слизистую тину ярко-зеленого цвета в пресных водоемах образуют чаще всего неветвящиеся нити спирогиры. Из ветвящихся зеленых нитчатых водорослей в пресной и морской воде распространена кладофора . Очень близки к ней по внешним очертаниям таллома бурая водоросль эктокарпус и красная каллитамнион , живущие исключительно в морях.

Пластинчатые и сифоновые водоросли достигают, как правило, значительных размеров и имеют сложное внешнее расчленение слоевища. Ульва (отдел Chlorophycophyta), порфира (отдел Rhodophycophyta), ламинария (отдел Phaeophycophyta) - типично пластинчатые формы. Сифоновый организацией обладают бриопсис , кодиум (отдел Chlorophycophyta), вошерия, ботридиум (отдел Xanthophycophyta) и др.

Неодинаковы водоросли и по своей окраске , что находит отражение в названиях большинства отделов этих организмов: зеленые, желто-зеленые, бурые, красные и т. д. У значительной их части наряду с зеленым пигментом - хлорофиллом имеются дополнительные пигменты. Набор пигментов - важный и достаточно стабильный признак отделов водорослей.

Так, у зеленых водорослей в набор пигментов входят хлорофилл , каротин и ксантофилл , в клетках сине-зеленых водорослей присутствуют кроме перечисленных пигментов фикоциан и фикоэритрин и т. д. Количественное же соотношение пигментов у разных представителей одной и той же группы водорослей сильно варьирует, обеспечивая тем самым разнообразие их цветов и оттенков.

Клетки большинства водорослей снаружи покрыты оболочкой , в состав которой входят целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества. Кроме этих соединений в слоях оболочек многих водорослей присутствуют карбонат кальция, железо, альгиновая кислота, фукоидин, хитиноподобные вещества и т. д. Под оболочкой обычно располагается тонким слоем цитоплазма с ядром и окрашенным телом - хроматофором , а в центре клетки у большинства водорослей - вакуоль с клеточным соком. Форма хроматофоров в отличие от хлоропластов высших растений чрезвычайно разнообразна. Клетки всех водорослей, кроме сине-зеленых, имеют одно или много ядер.

Очень разнообразны также способы размножения водорослей и циклы их развития. Основные способы размножения у водорослей - вегетативное, бесполое и половое. Вегетативное размножение - это размножение отдельными частями слоевища или делением клетки на две новысотой. Если при таком делении клетки остаются связанными с помощью слизи, то образуются колонии.

При бесполом размножении в слоевище формируются особые споры, которые прорастают в новые особи. Такие споры могут быть подвижными (зооспоры ) или неподвижными (апланоспоры ).

При половом воспроизведении образуются половые клетки (гаметы ), после попарного слияния которых формируется зигота, дающая начало новым особям. Основные типы полового процесса у водорослей: изогамия (слияние неразличимых по строению и подвижности гамет), гетерогамия (слияние подвижных гамет, отличающихся по размерам), оогамия (слияние крупной неподвижной яйцеклетки с мелким подвижным сперматозоидом) и конъюгация (слияние протопластов двух вегетативных клеток).

У одних водорослей одна и та же особь дает гаметы или споры в зависимости от возраста и условий окружающей среды. У других функции бесполого и полового размножения выполняют разные особи . В таком случае растения, на которых развиваются органы бесполого размножения, называются спорофитами , а те, на которых развиваются половые органы, - гаметофитами . Эти два поколения в цикле развития организма могут сильно отличаться по структуре или, наоборот, быть очень похожими друг на друга морфологически.

В экологическом Центре "Экосистема" можно приобрести цветную определительную таблицу "Водоросли пресных водоемов и морей России" , а также другие методические материалы по водной и околоводной флоре и фауне (подробнее см. ниже).

Водоросли — это многоклеточные, преимущественно водные, эукариотические фотосинтезирующие организмы, которые не имеют тканей или тело которых не дифференцировано на вегетативные органы (т.е. относящиеся к подцарству низших растений).

❖ Систематические отделы водорослей (различаются по струк туре таллома, набору фотосинтезирующих пигментов и запасных питательных веществ, особенностям размножения и циклов развития, местообитанию и т. п.):
■ Золотистые;
■ Зеленые (примеры: спирогира, улотрикс);
■ Красные (примеры: порфира, филлофора);
■ Бурые (примеры: лессония, фукус);
■ Харовые (примеры: хара, нителла);
■ Диатомовые (пример: ликмофора) и др.
Количество видов водорослей — более 40 тыс.

❖ Среда обитания водорослей: пресные и соленые водоемы, влажная почва, кора деревьев, горячие источники, ледники и т.д.

❖ Экологические группы водорослей: планктонные, бентосные (), наземные, почвенные и др.

Планктонные формы представлены зелеными, золотистыми и желто-зелеными водорослями, имеющими специальные приспособления для облегчения переноса водой: уменьшающие плотность организмов (газовые вакуоли, включения липидов, студенистую консистенцию) и увеличивающие их поверхность (разветвленные выросты, приплюснутую или вытянутую форму тела и др.).

Бентосные формы обитают на дне водоемов или обволакивают находящиеся в воде предметы; к субстрату прикрепляются ризоидами, базальными дисками и присосками. В морях и океанах они представлены преимущественно бурыми и красными водорослями, а в пресных водоемах — всеми отделами водорослей, кроме Бурых. Бентосные водоросли содержат крупные хло-ропласты с высоким содержанием хлорофилла.

Наземные , или воздушные , водоросли (это обычно Зеленые или Желто-зеленые водоросли) образуют налеты и пленки различного цвета на коре деревьев, влажных камнях и скалах, заборах, крышах домов, на поверхности снега и льда и т.п. При недостатке влаги наземные водоросли пропитываются органическими и неорганическими веществами.

Почвенные водоросли (в основном Желто-зеленые, Золотистые и Диатомовые) живут в толще почвенного слоя на глубине до 1-2 м.

Особенности строения водорослей

Тело водорослей не разделено на вегетативные органы и представлено прочным в упругим талломом (слоевищем) . Структура таллома — нитчатая (примеры: улотрикс, спирогира), пластинчатая {пример: ламинария), разветвленная или кустистая (пример: хара). Размеры — от 0,1 мм до нескольких десятков метров (у некоторых бурых и красных водорослей). Таллом разветвленных и кустистых водорослей — рассеченный и имеет линейно-членистое строение; в нем можно различить главную ось, «листья» и ризоиды.

У некоторых водорослей имеются специальные воздушные пузыри , которые удерживают слоевище у поверхности воды, где есть возможность максимального улавливания света для фотосинтеза.

Таллом многих водорослей выделяет слизь, которая заполняет их внутренние полости и частично выводится наружу, помогая лучше удерживать воду в препятствуя обезвоживанию.

Клетки таллома водорослей не дифференцированы и имеют проницаемою клеточную оболочку, внутренний слой которой состоит из целлюлозы, а наружный — из пектиновых веществ и (у многих видов) ряда добавочных компонентов: извести, лигнина, кутина (задерживающего ультрафиолетовые лучи и предохраняющего клетки от излишней потери воды в период отлива) и др. Оболочка выполняет защитную и опорную функции, обеспечивая при этом возможность роста. При дефиците влаги оболочки значительно утолщаются.

Цитоплазма клетки у большинства водорослей образует тонкий слой между большой центральной вакуолью и клеточной стенкой. В цитоплазме имеются органеллы: хроматофоры , эндоплазматический ретикулум, митохондрии, аппарат Гольджи, рибосомы, одно или несколько ядер.

Хроматофоры — это органеллы водорослей, содержащие фотосинтезирующие пигменты, рибосомы, ДНК, липидные гранулы и пиреноиды . В отличие от хлоропластов высших растений хроматофоры более разнообразны по форме (могут быть чашевидными, лентовидными, пластинчатыми, звездчатыми, дисковидными и др.), размерам, числу, строению, местоположению и набору фотосинтезирующих пигментов.

У мелководных (зеленых ) водорослей фотосинтезирующими пигментами являются в основном хлорофиллы а и b, поглощающие красный и желтый свет. У бурых водорослей, обитающих на средних глубинах, куда проникает зеленый и синий свет, фотосинтезирующими пигментами являются хлорофиллы а и с, а также каротин и фукоксантин , имеющие бурый цвет. У красных водорослей, обитающих на глубинах до 270 м, фотосинтезирующими пигментами являются хлорофилл d (характерный только для этой группы растений) и имеющие красноватую окраску фикобилины — фикоэритрин, фикоцианин и аллофикоцианин, хорошо поглощающие синие и фиолетовые лучи.

Пиреноиды — особые включения, входящие в состав матрикса хроматофор и являющиеся зоной синтеза и накопления запасных питательных веществ.

Запасные вещества водорослей: крахмал, гликоген, масла, полисахариды и др.

Размножение водорослей

Водоросли размножаются бесполым и половым путем.

❖ Органы размножения водорослей (одноклеточные):
■ спорангии (органы бесполого размножения);
■ гаметангии (органы полового размножения).

❖ Способы бесполого размножения водорослей: вегетативное (фрагментами таллома) или одноклеточными зооспорами.

❖ Формы полового процесса у водорослей:
■ изогамия — слияние одинаковых по строению и величине подвижных гамет,
■ гетерогамия — слияние подвижных гамет разных размеров (более крупную считают женской),
■ оогамия — слияние крупной неподвижной яйцеклетки со сперматозоидом,
■ конъюгация — слияние содержимого двух неспециализированных клеток.

Половой процесс завершается образованием диплоидной зиготы, из которой формируется новая особь или образуются подвижные жгутиковые зооспоры , служащие для расселения водоросли.

❖ Особенности размножения водорослей:
■ у некоторых видов водорослей каждая особь способна формировать (в зависимости от времени года или условий среды) и споры, и гаметы;
■ у отдельных видов водорослей функции бесполого и полового размножения выполняют разные особи — спорофиты (они образуют споры) и гаметофиты (они формируют гаметы);
■ в цикле развития многих видов водорослей (красных, бурых, некоторых зеленых) наблюдается строгое чередование поколений — спорофита и гаметофита ;
■ гаметы водорослей, как правило, обладают таксисами, определяющими направление их движения в зависимости от интенсивности света, температуры и т.п.;
■ безжгутиковые споры совершают амебоидное движение;
■ у морских водорослей выход спор или гамет совпадает с приливом; период покоя в развитии зиготы отсутствует (т.е. зигота начинает развиваться сразу же после оплодотворения, чтобы не быть унесенной в море).

Значение водорослей

❖ Значение водорослей:
■ они за счет фотосинтеза продуцируют органические вещества;
■ насыщают воду кислородом и поглощают из нее двуокись углерода;
■ являются пищей для водных животных;
■ являются родоначальниками растений, заселивших сушу;
■ участвовали в образовании горных известняковых и меловых пород, некоторых видов каменного угля и горючих сланцев;
■ зеленые водоросли очищают водоемы, загрязненные органическими отбросами;
■ используются человеком как органические удобрения и кормовые добавки в рацион животных;
■ используются в биохимической, пищевой и парфюмерной промышленности для получения белков, витаминов, спиртов, органических кислот, ацетона, йода, брома, агар-агара (необходим для изготовления мармелада, пастилы, суфле и т.п.), лаков, красителей, клея;
■ многие виды используются в пищу человеком (ламинария, некоторые зеленые и красные водоросли);
■ некоторые виды применяются при лечении рахита, зоба, желудочно-кишечных и других заболеваний;
■ ил из отмерших водорослей (сапропель) используется в грязелечении;
■ могут вызывать «цветение» воды.

Зеленые водоросли

❖ Спирогира

■ Местообитание: пресные стоячие и медленно текущие водоемы, где она образует тину ярко-зеленого цвета; распространена в Беларуси.

■ Форма тела: тонкая нитевидная; клетки расположены в один ряд.

■ Особенности строения клетки — цилиндрической формы с хорошо выраженной клеточной стенкой; покрыты пектиновой оболочкой и слизистым чехлом. Хроматофор лентовидный, спирально закрученный. Вакуоль занимает большую часть клетки. Ядро расположено в центре и соединяется тяжами с пристенной цитоплазмой; содержит гаплоидный набор хромосом.

■ Размножение: бесполое осуществляется путем разрыва нити на короткие участки; спорообразование отсутствует. Половой процесс — конъюгация. При этом две нити водорослей обычно располагаются параллельно друг другу и срастаются при помощи копуляционных выростов или мостиков. Затем оболочки клеток в местах соприкосновения нитей растворяются, образуя сквозной канал, через который содержимое одной из клеток перемещается в клетку другой нити и сливается с ее протопластом, образуя зиготу с плотной оболочкой. Зигота делится мей-озом; образуются 4 ядра, три из них погибают; из оставшейся клетки после периода покоя развивается взрослая особь.

❖ Улотрикс

■ Местообитание: пресные, реже морские и солоноватые водоемы, почва;