Отдел Водоросли

Водоросли — большая группа низших растений (около 30 тыс. видов), от микроскопических одноклеточных (хлорелла) до гигантских многоклеточных, длиной до нескольких метров (ламинария). Водоросли обитают в пресной и морской воде, во влажной почве, на скалах, на коре деревьев, на заборах и крышах домов. Есть водоросли, поселяющиеся в горячих источниках и на ледниках.

Настоящих тканей у водорослей нет. Их тело может быть представлено одной клеткой, колонией клеток или многоклеточным слоевищем.

Все водоросли — автотрофы. Их клетки содержат хлорофилл и другие пигменты (синий, бурый, красный, оранжевый), которые находятся в специальных образованиях — хроматофорах. Хроматофоры разнообразны по форме: ленты, изрезанные пластинки и др. Как и хлоропласты, они имеют мембранную структуру. В качестве запасного питательного вещества в них часто откладывается крахмал.

Размножаются водоросли бесполым и половым способами. Наиболее простой способ бесполого размножения — вегетативный: деление клетки надвое у одноклеточных, фрагментация и деление слоевища у многоклеточных. Бесполое размножение может осуществляться зооспорами (подвижные клетки со жгутиками), которые образуются в зооспорангиях. Некоторое время после выхода из спорангия они активно плавают, затем теряют жгутики, покрываются плотной оболочкой и дают начало новой особи.

У водорослей имеет место как половой процесс (конъюгация), так и половое размножение, которое происходит с образованием мужских и женских гамет. Гаметы развиваются на одном организме или на разных в специальных образованиях — гаметангиях. При слиянии гамет образуется зигота, которая в большинстве случаев превращается в покоящуюся спору. Спустя некоторое время (обычно после зимовки) спора прорастает и дает начало новой водоросли.

Водоросли по содержанию пигментов подразделяются на зеленые (хламидомонада, хлорелла, плеврококк, улотрикс), бурые (ламинария, фукус) и красные (порфира).

Хламидомонада встречается в лужах и мелких водоемах, загрязненных органическими отбросами. Это одноклеточная зеленая водоросль микроскопических размеров, шаровидной или овальной формы. Клетка ее покрыта прозрачной, немного отстающей пектиновой оболочкой («хламида» одежда древних греков,»монада» — простейший организм). Передний конец тела заострен, и на нем находятся два жгутика, с помощью которых хламидомонада быстро передвигается в воде. Под оболочкой располагается цитоплазма, в которой имеются ядро, светочувствительный «глазок» — стигма, крупная вакуоль с клеточным соком и две маленькие пульсирующие вакуоли. Пигменты (преимущественно хлорофилл) находятся в хроматофоре, который имеет вид чаши. Хламидомонада обладает положительным фототаксисом и аэротаксисом и обычно находится в верхних слоях водоема. На свету в хроматофоре происходит процесс фотосинтеза. Хламидомонада способна поглощать и готовые органические вещества, растворенные в воде (на этом ее свойстве основано использование зеленых водорослей для очистки воды).

При благоприятных условиях внешней среды хламидомонада размножается делением: клетка отбрасывает жгутики, ее содержимое делится на 4-8 частей, каждая из которых дает начало новой особи. «Цветение» воды — это массовое размножение хламидомонады. С наступлением холодов или при пересыхании водоема под оболочкой материнской клетки образуются 32 или 64 гаметы. Они выходят из клетки в воду и, попарно сливаясь, образуют зиготы (сливаются гаметы, образованные разными особями). Зигота покрывается плотной оболочкой и зимует. Весной она делится и дает начало новым, обычно четырем, хламидомонадам.

Хлорелла встречается в пресных водоемах, на влажной почве. Это одноклеточная зеленая водоросль микроскопических размеров и шаровидной формы. Под плотной целлюлозной оболочкой находятся цитоплазма, ядро, зеленый хроматофор. Жгутики и «глазок» отсутствуют. Хлорелла и ее споры неподвижны. Она быстро размножается бесполым путем (делением). Интенсивный процесс фотосинтеза позволяет хлорелле выделять большие количества кислорода и накапливать органические вещества. Кроме того, хлорелла способна поглощать органические вещества из окружающей среды.

Плеврококк встречается на коре деревьев, на скалах и почве, где образует сплошной зеленый налет. Это одноклеточная зеленая водоросль, в цитоплазме которой находятся ядро, вакуоль, пластинчатый хроматофор. В процессе приспособления к наземным условиям жизни плеврококк утратил подвижные споры и размножается только бесполым путем — делением клетки надвое. Клетки плеврококка могут соединяться в группы по 4-6, образуя своеобразные «пакетики».

Примерами многоклеточных зеленых водорослей могут служить нитчатые водоросли улотрикс и спирогира.

Улотрикс обитает в реках, где часто покрывает ярко-зеленым налетом подводные предметы, расположенные близко к поверхности воды. Неветвящиеся нити улотрикса состоят из ряда коротких клеток и одним концом прикрепляются к субстрату. Нити нарастают в течение вегетационного периода жизни водоросли в результате поперечного деления клеток. В цитоплазме клеток располагаются ядро и зеленый хроматофор в форме незамкнутого кольца.

В теплое время года в клетках улотрикса образуются подвижные споры с 2 или 4 жгутиками (зооспоры). Они выходят в воду, плавают, прикрепляются к какому-нибудь подводному предмету, начинают делиться и образуют новые нити водоросли. При неблагоприятных условиях улотрикс размножается половым способом. В клетках водоросли образуются двужгутиковые гаметы. Выйдя из клеток, они сливаются с образованием зиготы. Зигота делится на 4 клетки, каждая из которых, прорастая, дает начало новой нити улотрикса.

Спирогира является самой распространенной водорослью пресных вод, где ее скопления образуют основную массу зеленой тины. Нити спирогиры, свободно плавающие и неветвящиеся, состоят из довольно крупных цилиндрических клеток, покрытых слизью и плотной целлюлозной оболочкой. Хроматофор представлен спирально закрученной лентой. В цитоплазме находятся большая вакуоль с клеточным соком, а также ядро, «подвешенное» на протоплазменных нитях. Рост нити в длину происходит за счет поперечного деления клеток.

Бесполое размножение у спирогиры происходит посредством деления нити на фрагменты. Половой процесс представлен конъюгацией: две нити располагаются параллельно друг другу, между противолежащими клетками образуется соединяющий их канал, и по нему содержимое одной клетки перетекает в другую. Образующаяся в результате конъюгации зигота покрывается плотной оболочкой, зимует, а весной дает начало новой водоросли.

Значение водорослей

Водоросли участвуют в формировании осадочных пород и в почвообразовании, влияют на структуру почвы. Они создают значительные количества органического вещества, которое используют животные водоемов. В процессе фотосинтеза водоросли выделяют большое количество кислорода. Таким образом, они являются активными участниками круговорота веществ в природе.

Велико и хозяйственное значение водорослей. Морские водоросли используют для получения калийных солей, клеящих веществ для текстильной промышленности, агар-агара, препаратов йода и брома. В сельском хозяйстве водоросли применяют как кормовую добавку или в качестве калийного удобрения. Водоросли обладают высокой пищевой ценностью и широко используются в пищу в Японии, на тихоокеанском побережье (ламинария, порфира). Морские водоросли богаты углеводами, витаминами, содержат большое количество разнообразных биологически активных веществ, в значительных концентрациях накапливают йод. Зеленые водоросли применяют для очистки загрязненных и стоячих вод.