Водоросли низшие автотрофные растения

Строение водорослей

Водоросли относятся к низшим растениям, наиболее примитивным: у них отсутствует разделение организма на стебель, корень и листья. Спешу заметить, что термин «низшие растения» — отжившее понятие, использовавшееся в ботанике до второй половины XX века.

Современная биология не считает дифференциацию тканей определяющим различием, сейчас существенным считают фундаментальные различия в строение клеток, обмене веществ. Тем не менее, во многих устаревших пособиях этот термин используется, и я обязан предупредить вас о нем.

Наука о водорослях называется альгология (от лат. alga — морская трава, водоросль и греч. λόγος — учение).

Среди водорослей есть одноклеточные и многоклеточные, некоторые водоросли достигают в длину 100-200 метров. Способ питания водорослей автотрофный: они синтезируют органические вещества в процессе фотосинтеза. Солнечный свет, проходя через толщу воды, рассеивается, что делает фотосинтез с увеличением глубины все труднее и труднее. Поэтому кроме хлорофилла они часто имеют и другие пигменты.

Клетки водорослей характеризуются наличием клеточной стенки (из целлюлозы и гликопротеинов — от греч. glykys сладкий (углеводы) + греч. prōtos — первый, важнейший (белок)) Органоиды располагаются в цитоплазме (син. — внеядерной протоплазме), где также располагается(-ются) один или несколько хроматофоров. Размножение происходит бесполым, вегетативным или половым путем.

Тело водорослей представлено слоевищем (син. — талломом) — недифференцированным скоплением клеток. С помощью ризоидов (от др.-греч. ῥίζα — корень и εἶδος — вид) водоросли прикрепляются к субстрату (камням, коралловым полипам), функцию всасывания ризоиды не выполняют. У водорослей отсутствуют настоящие ткани, механических тканей нет, так как таллом водоросли поддерживается (парит) в толще воды. Нет проводящих тканей: каждая клетка имеет доступ к воде напрямую, так что в клетку из окружающей воды поступает кислород, а в воду удаляется углекислый газ.

Хроматофор (от греч. chroma — цвет и phoros — несущий) — органелла в клетке водоросли, аналогичная хлоропласту и осуществляющая фотосинтез. Отличается от хлоропласта упрощенным строением, меньшим размером и иным составом хлорофилла. Внешне отличаются между собой по форме, хроматофор может быть: чашевидный, спиралевидный, в виде незамкнутых колец, цилиндрические, лентовидные, дисковидные. В хроматофорах находятся пигменты, которые придают окраску растению.

Система вакуолей в клетках водорослей развита отлично, в подвижных клетках водорослей можно обнаружить пульсирующие (сократительные) вакуоли. Их основная функция — поддержание постоянного осмотического давления внутри клетки. Вообразите: в глубине пресного водоема (не моря — в море концентрация солей выше) находится клетка водоросли, в которую постоянно поступает много воды. Если бы не было таких сократительных вакуолей, то клетка просто лопнула бы, но их работа обеспечивает удаление избытка воды.

Также у многих подвижных водорослей в клетках присутствует светочувствительный глазок (стигма), что обуславливает их чувствительность к свету — фототаксис. Подвижные водоросли стремятся занять как можно более освещенное место, чтобы активно шел процесс фотосинтеза.

Жизненный цикл водорослей

Жизненные циклы водорослей разнообразны, обусловлены рядом экологических факторов. Мы разберем жизненный цикл на примере зеленой водоросли ульвы (морского салата).

Для начала отметим, что в целом жизненный цикл водорослей представляет собой чередование двух фаз: гаплоидной (гаметофита) и диплоидной (спорофита). Гаплоидной фазой называется фаза, при которой клеточные ядра содержат непарный (половинный) набор хромосом. К гаплоидной фазе всегда принадлежат гаметы: сперматозоиды, спермии (отличающиеся от сперматозоидов отсутствием жгутика), яйцеклетки.

При слиянии двух гамет: яйцеклетки (n) и спермия (n) образуется зигота (2n) из которой развивается спорофит (2n), таким образом, в спорофите восстанавливается диплоидный набор хромосом. В зооспорангии на спорофите в результате мейоза образуются зооспоры (n), которые делятся митозом, порастают и образуют мужские и женские гаметофиты (n). Клетки гаметофитов делятся митозом, образуются гаметы (n), которые сливаются в зиготу (2n), цикл замыкается.

Типы половых процессов

Изогамия — копулирующие элементы (гаметы) не отличаются друг от друга, подвижны
Анизогамия — от греч. anisos неравный и gamos брак (гетерогамия) — при таком типе копулирующие элементы различаются по размерам, форме, величине, поведению
Оогамия — от др. греч. ᾠόν яйцо и γάμος брак — копулирующие элементы резко отличаются друг от друга: крупная женская гамета без жгутиков обычно с мужской мелкой подвижной гаметой. Допустимо считать оогамию в некотором смысле подтипом анизогамии.

Особо стоит выделить тип полового процесса — конъюгацию. Конъюгация отличается тем, что сливаются не гаметы, а обычные вегетативные клетки, лишенные жгутиков. Клетки соединяются друг с другом с помощью боковых выростов, формируется копуляционный (конъюгационный) канал, по которому содержимое из одной клетки перетекает в другую — образуется зигоспора. В дальнейшем из зигоспоры развивается новая водоросль.

Отметим, что зооспора представляет собой подвижную клетку, которая способна двигаться в воде с помощью жгутиков. Образуется она в зооспорангии. Зооспора участвует в бесполом размножении у многих водорослей и простейших грибов. У некоторых водорослей имеются апланоспоры (гр. aplanes неподвижный + spora семя) — неподвижные безжгутиковые споры. Зооспоры и апланоспоры выходят в окружающую среду, разрывая стенки спорангия, в котором они находятся.

Значение водорослей

В Мировом океане водоросли составляют основную часть биомассы. Именно они являются главными продуцентами (производителями) органического вещества, преобразуя в ходе фотосинтеза энергию солнечного света в энергию химических связей. Значение водорослей для человека трудно переоценить: содержащиеся в них вещества необходимы для нормального роста и развития животных и человека (к примеру, морская капуста (ламинария) отличается большим содержанием йода.)

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

лекции биология / Водоросл

Водоросли – это группа фотосинтезирующих автотрофных эукариотических организмов, объединяющая несколько отделов низших растений. От высших их отличает более простая морфологическая организация (тело представлено слоевищем, или талломом, т.е. не расчленено на органы и ткани), отсутствие тканевой дифференцировки, специфические жизненные циклы с чередованием ядерных фаз, а также ряд физиологических и биохимических особенностей.

В царстве Растения выделяют три подцарства: багрянки, настоящие водоросли и высшие растения.

Размножение вегетативное, бесполое и половое.

Типы полового размножения:

Хологамия, или гологамия. Функции гамет выполняют вегетативные особи. Они одноклеточные, лишенные оболочки. Например, пиннулярия у диатомовых. Частный случай — конъюгация у нитчатых, например, спирогиры, когда функции гамет выполняют протопласты клеток.
Изогамия. Сливаются две гаметы. Обе подвижные и одинаковые по величине и строению. Например: Хламидомонас, золотистые, желто — зеленые, бурые и зеленые водоросли.
Гетерогамия (анизогамия). Сливаются подвижные гаметы, которые отличаются по размеру, строению. Гетерогамия характерна для зеленых, желто-зеленых, динофитовых, бурых, золотистых водорослей.
Оогамия имеет место, когда неподвижная яйцеклетка оплодотворяется подвижным сперматозоидом. Обычно гаметы у водорослей образуются в специальных половых органах — гаметангиях. При оогамии женский половой орган — оогоний, мужской — антеридии. Оогамный половой процесс характерен для диатомовых, бурых, зеленых водорослей.
У некоторых организмов наблюдается редуцированный тип полового процесса — автогамия. У Melosira наблюдается процесс самоомоложения. Мейоз осуществляется внутри материнской клетки. Гаметы формируются и сливаются также внутри материнской клетки.

Гаплоидный тип жизненного цикла называется в том случае, если гаплофазные (вегетативные) особи всегда гаплоидны. Диплоидна только зигота. Мейоз происходит в зиготе. Такой тип характерен для динофитовых, криптофитовых, золотистых, желто — зеленых водорослей, эвгленовых и зеленых водорослей.
Диплоидный цикл развития. Вегетативная особь диплоидна. Гаплоидны только гаметы. Бесполое размножение отсутствует. Характерен для диатомовых, класса Циклоспоровые (Cyclisporaceae) из Бурых водорослей, ряд зеленых водорослей — морские, сифоновые водоросли.
Гапло — диплоидный цикл развития. В нем выделяют два подтипа:

изоморфное чередование поколений, когда спорофит подобен гаметофиту.
Гетероморфное — когда спорофит крупнее (ламинария), а гаметофит состоит из нескольких клеток, образуя микроскопические заростки.

Монадная –характерна для одноклеточных жгутиконосцев или клеток, выполняющих функцию размножения (зооспорам, гаметам) и обладает способностью к активному движению при помощи жгутиков.
Амебоидная – характерна для клеток, лишенных клеточных стенок и способных образовывать цитоплазматические отростки – «ложноножки» или ризоподии.
Капсальная – присуща неподвижным, одетым в оболочку или голым клеткам, погруженным в общую слизь.
Коккоидная – наблюдается у неподвижных, одетых оболочкой клеток, одиночных или объединенных в цепочки.
Нитчатая – характеризуется тем, что клетки соединены в нити, которые могут ветвиться.
Разнонитчатая – отличается от нитчатой тем, что различают 2 типа нитей: стелющиеся по субстрату и отходящие от них вертикальные.
Пластинчатая – тело водорослей представлено талломом в виде пластины.
Сифональная – хорошо развитое тело представлено по сути одной гигантской клеткой с обширной цитоплазмой и множеством ядер, не имеющей поперечных клеточных перегородок.
Сифонокладальная –отличается от сифональной тем, что на более поздних этапах онтогенеза образуются перегородки и тело делится на многоядерные сегменты.

Употребление в пищу. Из водорослей готовят свежие и консервированные продукты питания, известные под названием «морская капуста». Это бурая водоросль – ламинария сахарная, зеленый морской салат – Ульва, красный – порфира. Желатинозные вещества, получаемые из водорослей используют в качестве размягчителей, витаминизированных и ароматических добавок, красителей в пищевой промышленности.
Использование в качестве кормов. Талломы макрофитов, добавляемые к кормам повышают яйценоскость кур, улучшают качество меха пушных зверей. Хлорелла входит в рационы кормов для рыб, выращиваемых в садках, прудах.
Углеводы, входящие в состав клеточных оболочек и слизи используются как детегренты и моющие средства, в текстильной промышленности, производстве клея, бумаги, лакокрасочной промышленности, приготовлении лекарственных и косметических препаратов, лабораторное культивирование микроорганизмов.
Приготовление удобрений. Высушенные и измельченные водоросли – прекрасные органические удобрения, улучшающие структуру почвы, т.к. не содержат семян сорных растений и спор фитопатогенных грибов (как компост).
Очистка сточных вод – используются как биофильтры.
Использование неорганических скелетов ископаемых водорослей как строительного материала.

Источник