Мир дикой природы на wwlife.ru

Понедельник, 08 Июль 2013 16:33

Водоросли (Algae)

Автор 


Водоросли (Algae)Подцарство
: Водоросли

Оглавление

1.

Общие характеристики водорослей 

2.

Происхождение представителей подцарства Водоросли (Algae)

3.

Систематика водорослей

4.

Цитология водорослей

5.

Экологические групы водорослей

6.

Роль водорослей в природе и жизни человека

 

1. Общие характеристики водорослей

Водоросли (Algae) – обширная и неоднородная группа низших растений, определяемая сейчас многими исследователями в царство Protista. Водоросли – самые многочисленные и одни из самых важных для планеты фотосинтезирующих организмов (рис. 1). Они встречаются повсюду: в морях и океанах, в пресных водоёмах, на влажной почве и на коре деревьев.

Представители подцарства:  Водоросли (Algae)Рис. 1. Представители подцарства: Водоросли (Algae)Среди водорослей встречаются одноклеточные, многоклеточные (рис. 2) и колониальные организмы. Клетки некоторых водорослей содержат много ядер, другие не содержат межклеточных перегородок. Клеточные оболочки состоят, как правило, из целлюлозы. Клетки (похожие на растительные) могут соединяться торцами, образуя цепочки или нити, иногда ветвистые. Проводящая система и корни отсутствуют; неподвижные формы прикрепляются ко дну разветвлёнными выростами – ризоидами. Размеры водорослей изменяются от долей микрона (кокколитофориды и некоторые диатомеи) до гигантских как например макроцистис достигающий до 40 метров в длину.

StroenMnogVodrРис. 2. Строение многоклеточных водорослей. Слева клетка нитчатой спирогиры, справа – фукус пузырчатыйМногие одиночные и колониальные водоросли способны к движению. Некоторые из водорослей для передвижения используют 1 или 2 жгутика (рис. 3). Другие ползают, как амёбы, то сжимая, то растягивая части своего тела. Движение третьих обусловлено токами воды, создаваемыми цитоплазмой.

 Водоросли по способу питания являются автотрофами и содержат зелёный пигмент хлорофилл, но некоторые из них способны к гетеротрофии (питанию готовой органикой), как осмотрофной (поверхностью клетки), напр. Жгутиконосцы, так и путём заглатывания через клеточный рот (эвгленовые, динофитовые). Водоросли бывают не только зелёного цвета: среди них можно найти экземпляры бурых, красных, жёлтых и многих других тонов. Пигмент находится в клетке водоросли в специальной органелле ленточной или звёздчатой формы, называемой хроматофором.

Водоросли не образуют цветков и семян; большинство из них размножаются спорами. Споры и гаметы образуются либо в обычных клетках, либо в специальных органах – гаметангиях (мужские – в антеридиях, женские в оогониях или архегониях); у некоторых из них споры и гаметы обладают жгутиками. Половые процессы самые разнообразные: это изогамия (мужская и женская гаметы одинаковы), анизогамия (обе гаметы подвижны, но различаются по размерам) либо оогамия (женская гамета неподвижна и значительно крупнее, чем мужская). Зигота развивается сразу или после некоторого периода покоя. У примитивных водорослей и споры, и гаметы даёт одна и та же особь; у более высокоразвитых функции полового и бесполого размножения выполняют разные особи – спорофиты и гаметофиты. Последние могут прорастать одновременно и в одинаковых условиях, в разных местах либо в разные сезоны. У высших водорослей происходит чередование поколений; при этом либо гаметофит прорастает на спорофите, либо наоборот. Помимо этого распространено бесполое размножение – делением надвое (одноклеточные водоросли), либо вегетативно – частями слоевища или почками.

Строение одноклеточных водорослей.  Слева эвглена зелёная, справа – хламидомонадаРис. 3. Строение одноклеточных водорослей. Слева эвглена зелёная, справа – хламидомонадаВодоросли – преимущественно водные существа, обитающие как в морской, так и в пресной воде. Мелкие свободноплавающие водоросли входят в состав планктона; другие прикрепляются ко дну, иногда образуя целые заросли. Большинство из них обитает на глубине до 40 м; при хорошей прозрачности воды их можно встретить и на глубине до 200 м. В стоячих водоёмах, хорошо прогреваемых солнцем, наблюдается цветение воды. Водоросли живут в почве, на деревьях и скалах. Некоторые зелёные водоросли симбиотируют с грибами, образуя лишайники.

Водоросли являются главным источник органики на Земле (более 80 % от общей биомассы, создающейся в год); с них начинаются практически все водные экологические цепи. Они выделяют в атмосферу более половины всего количества кислорода, освобождаемого растениями в год и являются основной пищей для многих морских животных; некоторые употребляются в пищу человеком. В прибрежных районах водоросли идут на удобрения и корм скоту.[1]

Водоросли являются также одними из самых долгоживущих обитателями, нак например найденная у Алеутских берегов водоросль Clathromorphum compactum была возрастом около 800 лет.[2]

2. Происхождение представителей подцарства Водоросли (Algae)

        В следствие отсутствия у большинства водорослей твердых частей изучение их эволюции затруднено и многое из их происхождения до конца еще не ясно. Ископаемые формы основных групп водорослей известны с палеозоя. Косвенное доказательство их существования – наличие морских животных, которые должны были питаться органикой. Крупных колебаний численности и видового разнообразия у водорослей, по-видимому, не было. Предполагается существование в докембрии минимум трех групп фото-трофных прокариот, использовавших в качестве донора электронов воду:

      • Цианобактерии, содержащие, как и хлоропласты, хлорофилл А и выделяющие при фотосинтезе кислород. 
  • Зеленые прокариоты, обладающие хлорофиллом Б. Предполагается, что они дали начало пластидам зеленых водорослей и эвгленовых.
  • Желтые прокариоты, обладавшие хлорофиллом С, дали начало пластидам дино-флагеллат, золотистых, диатомовых, бурых водорослей.

Подводный мир архея и раннего протерозояРис. 4. Подводный мир архея и раннего протерозояВозникновение эукариотических водорослей представляют как результат ряда эндосимбиозов между прокариотами. Пластиды зеленых и красных водорослей появились в результате симбиоза фаготрофных эукариот и фототрофных прокариот. Поэтому их пластиды имеют внутреннюю оболочку (прокариотическую клеточную мембрану) и внешнюю (мембрану вакуоли).

Зеленые и красные водоросли появились около 3 млрд. лет назад (рис. 4). Первоночально появились одноклеточные, а затем - колониальные водоросли. Около миллиарда лет назад появились многоклеточные водоросли. Среди зеленых водорослей сохранились формы, ряд которых дает представление об усложнении организации при возникновении многоклеточности у растений: хламидомонада (1-клеточная), гониум (4-клеточная), стефаносфера (8-клеточная), пандорина (16-клеточная), эудорина (32-клеточная), вольвокс (40 тыс. клеток соматических и генеративных).

Основные черты эволюции водорослей:

  • Дифференциация тела на специализированные части.
  • Появление тканей.
  • Появление у бурых водорослей проводящих тканей, но настоящей ксилемы и флоэмы у них нет.
  • Усложнение полового процесса: появление гаметангиев — органов, в которых формируются гаметы.
  • Возникновение основных типов жизненного цикла: гаплоидного, гаплодиплоидного и диплоидного.[3]

3. Систематика водорослей

 В настоящее время известно более 100 тысяч видов водорослей. Сине-зелёные водоросли относятся к прокариотам. Скорее всего, они не являются предками настоящих водорослей, однако, возможно, вошли в растительную клетку в качестве симбионтов, превратившись в хлоропласты. Остальные водоросли разделяются на десять отделов. Разделение водорослей на группы в основном совпадает с характером их окраски, что, в свою очередь, связано с набором пигментов, а также основано на общих особенностях строения. При таком подходе выделяется 10 групп водорослей: синезеленые (Cyanophita), пирофитовые (Pyrrophyta), золотистые (Chrysophyta), диатомовые (Bacillariophyta), желто-зеленые (Xanthophyta), бурые (Phaeophyta), рис. 5, красные (Rhodophyta), эвгленовые (Euglenophyta), зеленые (Chlorophyta) и харовые (Charophyta).

4. Цитология

Как упомяналось выше, клетки водорослей — вполне типичные для эукариот (рис. 2, 3). Очень похожи на клетки наземных растений (мхов, плаунов, папоротникообразных, голосеменных и цветковых). Основные отличия — на биохимическом уровне (различные фотосинтезирующие и маскирующие пигменты, запасающие вещества, основы клеточной стенки и т. д.) и в цитокинезе (процессе деления клетки).

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

Своеобразный «остров» из бурых водорослей в Саргассовом море Рис. 5. Своеобразный «остров» из бурых водорослей в Саргассовом море У многих в хлоропласте имеются плотные образования — пиреноиды.

Продукты фотосинтеза, в данный момент излишние, сохраняются в форме различных запасных веществ: крахмала, гликогена, других полисахаридов, липидов. Запасание липидов больше свойственно морским формам (особенно планктонным диатомовым, которые за счёт масла держатся на плаву со своим тяжёлым панцирем), а запасание полисахаридов (включая крахмал и гликоген) больше свойственно пресноводным.

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

4. Экологические группы водорослей

Красные водорослиРис. 6. Красные водорослиМелкие свободноплавающие водоросли входят в состав планктона и, развиваясь в больших количествах, вызывают «цветение» (окрашивание) воды. Бентосные водоросли прикрепляются ко дну водоёма или к другим водорослям. Есть водоросли, внедряющиеся в раковины и известняк (сверлящие); встречаются (среди красных) и паразитические. Крупные морские водоросли, главным образом бурые, образуют нередко целые подводные леса. Большинство водорослей обитает от поверхности воды до глубины 20—40 м, единичные виды (из красных и бурых) при хорошей прозрачности воды опускаются до 200 м. В 1984 г кораллиновая красная водоросль была найдена на глубине 268 м, что является рекордом для фотосинтезирующих организмов. Водоросли нередко в большом количестве живут на поверхности (рис. 6) и в верхних слоях почвы, одни из них усваивают атмосферный азот, другие приспособились к жизни на коре деревьев, заборах, стенах домов, скалах. Микроскопические водоросли вызывают красное или жёлтое «окрашивание» снега высоко в горах и в полярных районах. Некоторые водоросли вступают в симбиотические отношения с грибами (лишайники) и животными.

5. Роль водорослей в природе и жизни человека

Роль в биогеоценозах

Водоросли — главные производители органических веществ в водной среде. Около 80 % всех органических веществ, ежегодно создающихся на земле, приходится на долю водорослей и других водных растений. Водоросли прямо или косвенно служат источником пищи для всех водных животных. Известны горные породы (диатомиты, горючие сланцы, часть известняков), возникшие в результате жизнедеятельности водорослей в прошлые геологические эпохи. Водоросли участвуют в образовании лечебных грязей.

Пищевое применение

Заросли ламинарии или морской капустыРис. 7. Заросли ламинарии или морской капустыНекоторые, в основном морские, употребляются в пищу (морская капуста (рис. 7), порфира, ульва). В приморских районах водоросли идут на корм скоту и удобрение. В ряде стран водоросли культивируют для получения большого количества биомассы, идущей на корм скоту и используемой в пищевой промышленности.

Съедобные водоросли — богаты минеральными веществами, особенно йодом, продукт — используется в восточноазиатских кухнях. Одно из самых популярных блюд с водорослями — суши.

Водоочистка

Многие водоросли — важный компонент процесса биологической очистки сточных вод. Если любые из них поместить в реку или в любую другую воду, то в скором времени она станет чистейшей.

Биотестирование

Водоросли являются одним из наиболее широко применяемых биообъектов при биотестировании химических веществ и образцов природных и загрязненных вод.

В фармацевтической промышленности

Из водорослей получают: студне- и слизеобразующие вещества — агар-агар (анфельция, гелидиум), агароиды (филлофора, грацилярия), карраген (хондрус, гигартина, фурцелярия), альгинаты (ламинариевые и фукусовые), кормовую муку, содержащую микроэлементы и иод.

Химическая промышленность

ХлореллаРис. 8. ХлореллаЧеловек использует морские водоросли в химической промышленности. Из них получают калийные соли, целлюлозу, спирт, уксусную кислоту.

Биотопливо

Из-за высокой скорости размножения водоросли нашли применение для получения биомассы на топливо.

В исследовательских работах

Водоросли широко применяют в экспериментальных исследованиях для решения проблем фотосинтеза и выяснения роли ядра и других компонентов клетки.

Экодом

Предпринимаются попытки использовать некоторые быстро размножающиеся и неприхотливые водоросли (например, хлореллу (рис. 8), которая быстро и в большом количестве синтезирует белки, жиры, углеводы, витамины и достаточно полно поглощает вещества, выделяемые человеком и животными) для создания круговорота веществ в обитаемых отсеках космического корабля. [4]

 


 

А.С.Антоненко


 

  

Источники: 1. Открытая биология
2. Мир дикой природы
3. Современная теория эволюции
4.  Википедия

Дополнительная информация

  • Империя: Живые организмы
  • Подимперия: Клеточные организмы
  • Надцарство: Эукариоты (лат. Eucaryota)
  • Царство: Протисты (лат. Protista)
  • Подцарство: Водоросли (Algae)
Прочитано 27017 раз Последнее изменение Понедельник, 08 Июль 2013 17:32

Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии

Случайные статьи

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Предыдущая Следующая

Ученые выяснили, когда денисовцы и неандертальцы "разорвали отношения"

08-08-2017 Просмотров:1708 Новости Антропологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Ученые выяснили, когда денисовцы и неандертальцы "разорвали отношения"

Денисовцы и неандертальцы происходят от одной небольшой группы древних людей, покинувших Африку примерно 740 тысяч лет назад и быстро разделившихся на множество мелких племен, говорится в статье, опубликованной в журнале PNAS. "Наша идея противоречит общепринятым представлениям об эволюции...

Ученые: "татуины"-земли могут часто встречаться в нашей Галактике

30-03-2015 Просмотров:5045 Новости Астрономии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Ученые: "татуины"-земли могут часто встречаться в нашей Галактике

Планеты, вращающиеся вокруг двух светил, могут быть не только газовыми гигантами, непригодными к жизни, но и двойниками, уменьшенными или увеличенными копиями Земли, которых должно быть достаточно много в Млечном Пути, заявляют планетологи в статье, опубликованной в Astrophysical...

Вскрытие озера Восток: подробности и комментарии

12-02-2012 Просмотров:10958 Новости Окенологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Вскрытие озера Восток: подробности и комментарии

Через несколько дней после того как об этом узнал и заговорил весь мир, пресс-служба ФГБУ «Арктический и антарктический научно-исследовательский институт» изволила опубликовать официальное заявление начальника Российской антарктической экспедиции Валерия Лукина...

Бургесские сланцы

24-02-2013 Просмотров:10245 Животные (Animalia) Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Бургесские сланцы

В 1909 г. американский палеонтолог Чарлз Дулиттл Уолкотт сделал одно из "открытий века". В Канадских Скалистых горах, на высоте около 2400 м, он обнаружил небольшую линзу глинистого сланца с невероятным...

Кольцевым РНК нашли применение

28-02-2013 Просмотров:9531 Новости Генетики Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Кольцевым РНК нашли применение

Давно известно, что РНК в клетке не просто служит посредником между ДНК и белок-синтезирующей машинерией, но и выполняет массу других, регуляторных функций. Достаточно вспомнить про класс микрорегуляторных РНК, которые, сами...

top-iconВверх

© 2009-2018 Мир дикой природы на wwlife.ru. При использование материала, рабочая ссылка на него обязательна.