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.)
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023
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
Значение водорослей в природе: значение для суши, водного мира, сферы промышленности, отрицательное влияние водорослей
Водоросли — самые древние низшие организмы, способные к фотосинтезу и обитающие в большинстве случаев в водной среде.
Отдельные водоросли могут жить на суше. На сегодняшний день известно о множестве видов водорослей — примерно 40 тысячах. Практическая роль водорослей в природе неоценима.
Значение водорослей для водного мира
Водоросли в водоемах формируют органические вещества. Около 80% углерода на нашей планете — это синтезируемый водорослями органический углерод. Такая форма водорослей как планктон является кормом для различных беспозвоночных животных и рыб. Но водоросли могут быть не только кормом: многие виды животных находят в них себе укрытие.
В водной среде водоросли производят кислород: он крайне важен для дыхания подводного животного мира и для жизнедеятельности аэробных бактерий, грибов и прочих организмов. Также водоросли устраняют органические соединения, соли тяжелых металлов и радионуклиды, находящиеся в воде и причиняющие вред не только подводному миру, но и природе в целом.
Значение водорослей для суши
Наравне с высшими растениями, водоросли на суше — важный источник органических веществ. Значение зеленых водорослей, сине-зеленых и диатомовых — в образовании различных горных пород в результате своей жизнедеятельности. Благодаря им образуются диатомиты, кремнистые залежи, известняки.
В некоторых случаях водоросли разрушают горные породы, в результате чего появляются первичные почвы. К таким водорослям относят сверлящие сине-зеленые водоросли.
Одноклеточные водоросли и бактерии способны заселять поверхности скальных пород, промышленных отвалов и прочие подходящие субстраты — в случае, если на этих поверхностях нет органических веществ. Благодаря водорослям эти органические вещества накапливаются.
Плодородность почвы увеличивается, если на почве или в почве обитают водоросли. Это могут быть цианобактерии или азотофиксирующие сине-зеленые водоросли.
Лишайник — симбиоз водорослей и грибов.
Основная функция лишайника — обеспечить тундровые, лесотундровые и лесные экосистемы растительным покровом.
Значение водорослей для сферы промышленности
Водоросли очень важны в сельском хозяйстве. Благодаря им формируется гумус, улучшается аэрация почвы и изменяется ее структура. Удивительно, но от водорослей зависят даже экономические и политические факторы. Все это привело к тому, что водоросли активно рассматриваются в качестве нового источника белка, жиров и углеводов, витаминов, ферментов и физиологически активных веществ.
В водорослях есть все необходимые для здорового питания человека аминокислоты. Поэтому неудивительно, что морские водоросли люди используют в пищу и в целом в пищевой промышленности. Отметим, что водоросли — сырье, с помощью которого в пищевой промышленности получают ценные органические вещества.
Из сапропели получают аммиак, спирт, органические кислоты. Бурые водоросли служат основой для получения йода и брома. Ламинарии — основа для клея. Значение красных водорослей заключается в том, что из них производят агар-агар. Кладофора и ризоклониума используются для производства бумаги и картона.
Широкое применение водоросли нашли в животноводстве — благодаря им вырабатывается устойчивость животных к различным заболеваниям. Существует разработанная биотехнологиями методика по добыче биогаза и биомассы водорослей. Благодаря этой методике стала возможной очистка стоков и охрана окружающей среды от загрязнений. К тому же, методика позволила получить дополнительный источник энергии и удобрения. А это — экономия природных ресурсов.
Водоросли также используются как индикаторы в санитарной гидробиологии. По ним определяют степень загрязнения водной среды органическими веществами.
Отрицательное влияние водорослей
Если вы готовите сообщение на тему водоросли, то должны знать, что негативное значение водорослей в жизни человека тоже наблюдается.
К примеру, если сине-зеленые и отдельные зеленые водоросли развиваются слишком активно, то становятся причиной «цветения» воды. Когда водоросли оседают на дно, то усиливают процесс гниения. Как результат — уменьшение количества кислорода и увеличение количества углекислого газа.
Все это — причина вторичного биологического загрязнения и интоксикации природных вод, которые приводят к замору рыбы.
Цветение воды влияет на качество водоснабжения: фильтр забивается, а вода становится неприятной на вкус и приобретает специфический запах.
Источник