Классификация и строение водорослей

Мир водорослей огромен. Он занимает в растительном царстве совсем особенное, исключительное по своему значению место, как в историческом аспекте, так и по той роли, которая принадлежит ему в общем круговороте веществ в природе. Совместно с тем само понятие ""водоросли"" в научном отношении страдает большой неопределённостью. Это принуждает специально разглядеть различие относимых сюда растительных организмов от остальных представителей растительного царства вправду, слово "водоросли" значит только то, что это растения, живущие в воде. Но в ботанике этот термин применяется в более узеньком смысле, и не все растения, наблюдаемые нами в водоёмах, можно назвать водорослями. С другой стороны, конкретно водоросли мы частенько просто не замечаем в водоёмах, так как совсем многие из них нелегко распознать невооружённым глазом. Приглядываясь к разным водоёмам, в особенности к озёрам, мы до этого всего замечаем богатство растений. Некие из них прикреплены ко дну. К ним относятся, к примеру, крупные зелёные скопления так называемой тины. Тут же часто встречаются и более крупные водоросли, состоящие из отлично заметных на глаз обычных либо ветвящихся нитей, либо совершенно крупные хоровые водоросли, снаружи похожие на хвощ. С другой стороны, существенное количество микроскопических водорослей, таковых же как в водоёмах, произрастает и на суше: на поверхности земли и в самой ее толще, на деревьях, камнях. Правда, жизнь этих водорослей тоже тесновато связана с водой, но они могут наслаждаться лишь атмосферной и грунтовой влагой, росой. В различие от ""водных"" водорослей, эти водоросли просто переносят высыхание и совсем скоро оживают при мельчайшем увлажнении. В царстве растений водоросли относятся к обширному подцарству низших, либо слоевцовых растений, куда входят также бактерии, грибы и лишайники. Как и все низшие растения, водоросли плодятся вегетативно либо с помощью спор, то есть относятся к споровым растениям. Но в физиологическом отношении водоросли резко различаются от других низших растений наличием хлорофилла, благодаря которому они способны ассимилировать на свету углекислый газ. Не считая того, многие водоросли, владеющие отлично развитым хлорофиллом, кроме фототрофного, могут быть свойственны и остальные типы питания. таковым образом, исходя из произнесенного, просто вывести чёткое научное определение водорослей. Водоросли - это низшие, то есть слоевцовые споровые растения, содержащие в собственных клеточках хлорофилл, и живущие в большей степени в воде. Такое определение, но, не даёт представление о том большом разнообразии в строении тела, которое свойственно водорослям. Тут мы встречаемся и с микроскопическими организмами - одноклеточными и многоклеточными, и с крупными формами различного строения. Огромного контраста достигают тут методы размножения и строение органов размножения. Даже по окраске водоросли неодинаковы, так как одни содержат лишь хлорофилл, остальные ещё ряд дополнительных пигментов, окрашивающие их в разные цвета. Разделение водорослей на систематические группы высшего ранга в основном совпадает с характером их окраски, связанной естественно, с чертами строения. Водоросли разделены по 10 отделам:

Сине-зелёные водоросли;

Пирофитовые водоросли;

Золотистые водоросли;

Диатомовые водоросли;

Жёлто-зелёные водоросли;

Бурые водоросли;

Красные водоросли;

Эвшеновые водоросли;

Зелёные водоросли;

Хоровые водоросли.

Сине-зелёные резко различаются от остальных водорослей простотой внутренней организации клеток. Их клеточки лишены оформленного ядра, что сближает их с бактериями. Совместно с бактериями сине - зелёные водоросли составляют раздел организмов, обозначенный как прокариоты, то есть ""доядерные"", в различие от всех других растений и животных, владеющих оформленным клеточным ядром и обозначаемых как эукариоты.

Клеточка - основная структурная единица тела водорослей, представленных или одноклеточными, или многоклеточными формами.

Изюминка одноклеточных форм определяется тем, что тут организмы состоят всего из одной клеточки, поэтому в ее строении и физиологии смешиваются клеточные и организменные черты.

Мелкая, не видимая обычным глазом одноклеточная водоросль выполняет роль специфичной фабрики, которая добывает сырьё, его перерабатывает и производит такие ценные соединения, как белки, углеводы и жиры. Не считая того, принципиальным продуктом ее деятельности считается кислород. Таковым образом, она активно участвует в круговороте веществ в природе. Одноклеточные водоросли время от времени образуют временные либо неизменные скопления в виде колоний.

Многоклеточные формы появились после того, как клеточка сделала долгий и сложный путь развития в качестве самостоятельного организма.

При знакомстве с водорослями кидается в глаза чрезвычайное обилие как форм, так и размеров их клеток. Большая пестрота картин находится у свободноживущих одноклеточных водорослей.

У водорослей, в различие от высших растений, встречаются клеточки, содержимое которых окружено только узкой мембраной. Такие клеточки традиционно называют голыми. Они не способны сохранять свою форму и постоянно находятся в амёбоидном состоянии. Подобного рода клеточки встречаются как посреди одноклеточных, так и многоклеточных водорослей, почаще всего на стадии гамет и зооспор.

Клеточки неких водорослей (эвгленовых, жёлто - зелёных) кроме плазмалеммы, окружены кожистым, эластичным слоем. Этот слой получил заглавие пелликулы, либо перипласта. Он состоит из фибриллярного вещества и имеет сложную, многослойную компанию. Клеточки с таковой пелликулой традиционно совсем изменчивы по форме. Лишь толстая, похожая на панцирь пелликула может прочно ее зафиксировать. На поверхности пелликулы время от времени появляются складки, выросты в виде зубцов либо утолщения, называемые чешуйками. Эти структуры в разных сочетаниях образуют самые необычные узоры, придавая организму уникальный вид. Но основная их функция - повышение прочности клеточного покрова.

Клеточные оболочки водорослей очень разнообразны как по своему строению, так и по химическому составу. Толщина оболочки варьируется не лишь от вида к виду, но и даже в пределах одного вида в зависимости от возраста клеточки.

По времени заложения и особенностям роста различают первичные и вторичные оболочки. В активно делящихся клеточках традиционно появляется лишь первичная оболочка. Ее рост идёт в двух направлениях: возрастает поверхность и толщина.

Вторичная оболочка подвергается гидратации, становится эластичной и получает возможность растягиваться.

Оболочки многих водорослей снабжаются различного рода выростами в виде щетинок, шипиков и чешуек. Их роль для клеточки неоднозначна: в одних вариантах они выполняют защитную функцию, а в остальных обеспечивают рациональные условия жизни.

Зелёные водоросли - одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы, разнообразного строения, зелёного цвета. Продукт ассимиляции - крахмал, мука, масло. Имеются как подвижные формы со жгутиками на переднем конце клеток, так и неподвижные, прикреплённые либо пассивно плавающие. Размножение вегетативное, бесполое и половое. У ряда форм имеется чередование бесполого и полового размножения. Зооспоры и гаметы с 2 либо 4 жгутиками, расположенными на переднем конце. Пресноводные и морские водоросли.

Самый крупный отдел водорослей (13 тыс. видов). Характерно большое многообразие форм: одноклеточные, нитчатые, колониальные. Наиболее близки к высшим растениям. Представлены все типы дифференциации слоевища: монадная, коккоидная, пальмеллоидная, нитчатая, пластинчатая, сифональная. Для представителей характерна чисто зеленая окраска, так как среди пигментов преобладает хлорофилл a и b. Кроме того, присутствуют пименты: каротины и ксантофиллы. Жесткая клеточная стенка сложена целлюлозой и пектиновыми веществами. Запасные вещества - крахмал и масло.

Размножение вегетативное, бесполое и половое.

Обитают преимущественно в пресноводных водоемах, хотя встречаются и морские, почвенные и наземные формы.

Отдел включает в себя следующие классы: вольвоксовые (Volvocophyceae), протококковые (Protococcophyceae), улотриксовые (Ulotrichophyceae), конъюгаты (Conjugatophyceae) и сифоновые (Siphonophyceae).

Класс вольвоксовые (Volvocophyceae)

Наиболее примитивные представители зеленых водорослей. Встречаются как одноклеточные и колониальные формы. Типичным представителем одноклеточных является хламидомонада (Chlamidomonas). Клетки хламидомонады имеют шаровидную или эллипсоидную форму и покрыты оболочкой из гемицеллюлозы и пектиновых веществ. На переднем конце клетки располагаются два жгутика, у основания которых имеются две пульсирующие вакуоли. Всю внутреннюю часть клетки занимает протопласт с крупным пиреноидом с крахмальной сферой. Размножается хламидомонада бесполым путем при помощи двужгутиковых зооспор. Кроме того, возможно и половое размножение мейотическим делением клеток с образованием двужгутиковых гамет.

Другой типичный представитель вольвоксовых колониальный род вольвокс (Volvox). Колонии вольвокса имеют вид слизистых шаров, диметром до 2 мм, по периферии которых расположены соединенные плазмодесмами хламидомонадоподобные клетки. Клетки в колонии бывают двух типов - вегетативные, более мелкие и многочисленные и крупные генеративные, разбросанные между вегетативными клетками. Из генеративных клеток образуются партеногонидии (клетки бесполого размножения) и оогонии (женские половые гаметы) и антеридии (мужские половые клетки), осуществляющие половой процесс.

Класс протококковые (Protococcophyceae)

Это неподвижные клетки с плотной оболочкой и колонии таких клеток. Большинство представителей класса имеет коккоидную структуру. Клеточная оболочка целлюлозная или с примесью пектиновых веществ (у низших представителей может состоять полностью из пектина). Бесполое размножение осуществляется с помощью двухжгуктиковых зооспор, половой процесс - при помощи подвижных двухжгутиковых изогамет (изогамия - процесс слияния одинаковых одноядерных гамет в зиготу.

Исключение составляет только водоросль хлорелла (Chlorella), у которой отсутствуют подвижные стадии при бесполом размножении и не характерен половой процесс.

Основные представители: хлорелла (Chlorella), хлорококкум (Chlorococcum), протококкус (Protococcus).

Класс улотриксовые (Ulotrichophyceae)

Очень разнообразная группа нитчатых и пластинчатых водорослей, обитающих в соленых и пресных водоемах. Строение нитей может быть простым или разнонитчатым (гетеротрихальным). Пластинчатые формы бывают однослойными и двухслойными.

Бесполое размножение осуществляется подвижными зооспорами. Половый процесс изогамный.

Основные представители: улорикс (Ulothrix), ульва (Ulva), моносторома (Monostroma) и др.

Класс объединяет одноклеточные и нитчатые формы с особым типом полового процесса - конъюгацией.

Конъюгация (лат. conjugatio - слияние, соединение) - процесс слияние протопластов двух вегетативных клеток, выполняющих функцию гамет.

Слияние происходит через специальный конъюгационный канал. Разделить клетки на мужские и женские иногда бывает довольно трудно и возможно только по прошествию некоторого времени: клеткой с женской потенцией будет клетка, которая содержит зиготу. Но часто слияние протопластов происходит в конъюгационном канале, который с зиготой разрастается до стенок материнских клеток. Это явление наблюдается в случае, когда движение протопластов по каналу идет с одинаковой скоростью. В таком случае, говорят об изогамии. У наиболее развитых представителей сцеплянок содержимое одной клетки перетекает в другую с образованием зиготы. Это явление получило название гетерогамии или анизогамии (от гр. гетеро - другой, анизос - неравный+гамос - брак). После периода покоя зигота прорастает и дает начало одной или нескольким проросткам. Для нормального протекания конъюгации необходимы благоприятные условия: теплая вода (от +15 до +24 0С) и интенсивная освещенность. Конъюгация длится не более 14 дней, начиная от образования конъюгационных каналов до созревания зиготы.

Также отличительной чертой класса является полное отсутствие в их жизненном цикле подвижных стадий. Хроматофоры всегда с пиреноидом, пластинчатого типа и очень разнообразные по форме. Конъюгаты космополитичны и их можно встретить в любой точке Земного шара, вплоть до Антарктиды. Живут сцеплянки в пресной и чуть подсоленной воде, но типично морских форм среди них нет. Кроме того, встречаются представителя класса и на земле - во мхах, на скалах, сырой земле и даже на ледниках.

Основные представители: спирогира (Spirogyra), зигнема (Zygnema), мужоция (Mougeotia) и др.

Класс сифоновые (Siphonophyceae)

Представители этого класса не имеют клеточного строения. Слоевище этих водорослей представляет одну гигантскую клетку с одним или множеством ядер. Иногда такая клетка бывает разделена на сегменты перегородками. Такая структура называется сифонной.

Сифоновые - самая древняя группа зеленых водорослей. Более 90% представителей группы обитают в морях, но есть и пресноводные формы.

Наиболее типичные представители: каулерпа (Caulerpa), кодиум (Codium), дазикладус (Dasycladus), ацетобулярия (Acetobularia).

Укажите черты сходства и различия желто-зеленых и зеленых водорослей:

Желто-зеленые водорослиЗеленые водорослихлоропластыХлоропласт имеет типичное для охрофитов строение. Обычно в клетке присутствует несколько зелёных или жёлто-зелёных дисковидных пластид. Их окраска связана с отстуствием фукоксантина, отвечающего за золотистый и коричневый цвет у других охрофитовых. Из каротиноидов у трибофициевых присутствует α - и β-каротины (преобладают), вошериаксантин, диатоксантин, диадиноксантин, гетероксантин, лютеин, виолаксантин, неоксантини др. Хлорофиллы - a и c . В клетках трибофициевых кроме дисковидных встречаются пластиды и других форм: пластинчатые, корытовидные, лентовидные, чашевидные, звёздчатые и др. У немногих видов обнаружены пиреноиды полупоргужённого типа. Глазок состоит из ряда липидных глобул, расположен на переднем конце тела в хлоропласте, ориентирован на базальное вздутие жгутика. По форме и размерам хлоропласты зелёных водорослей варьируют. У одноклеточных представителей они часто чашевидные с утолщённым основанием. У нитчатых представителей могут быть кольцевидными, сетчатыми, дисковидными, в виде спирально-закрученных лент и др. Хлоропласты содержат один или несколько пиреноидов. Пиреноиды погружены в хлоропласт и пронизаны тилакоидами. В хлоропластах тилакоиды сгруппированы по 2-6 в виде пластин как у высших растений. По своему строению хлоропласты зелёных водорослей близки к таковым у высших растений. Пигменты - хлорофиллы a и b , у некоторых празинофициевых присутствует хлорофилл c . Из каротиноидов всегда присутствуют: β-каротин, лютеин (наиболее важен), зеаксантин, виолаксантин, антераксантин, неоксантин. У бриопсидовых лютеин может отсутствовать или присутствовать в небольшом количестве, и тогда наиболее важными становятся сифоноксантин, лороксантин и сифонеин, у некоторых празинофициевых лютеин может заменяться празиноксантином. Сифоноксантин и лороксантин встречаются также у ряда видов кладофоровых, сифоноксантин у некоторых Ulva . Клетки некоторых представителей зелёных водорослей (Chlamydomonas nivales , Haematococcus pluvialis , Trentepohlia ) окрашены в красный или оранжевый цвета, что связано с накоплением вне хлоропласта каротиноидных пигментов и их производных (ранее этот комплекс упоминали как гематохром). У некоторых сифоновых водорослей имеются бесцветные амилопласты, в которых откладывается крахмал. Подавляющее большинство зелёных водорослей содержат хотя бы один хлоропласт и способны к автотрофному питанию. Но вместе с тем среди них имеются бесцветные представители - облигатные гетеротрофы, такие как Prototheca и Polytoma . Ряд зелёных водорослей - миксотрофы и способны наряду с фотосинтезом использовать растворённые в воде органические соединения, такие, как сахара, аминокислоты и другие небольшие молекулы (осмотрофное поглощение), а также способны к фаготрофному поглощению пищевых частичек (ряд празинофициевых). Кольцевые молекулы хлоропластной ДНК имеют вид маленьких шариков (нуклеоидов) и распределены по всему хлоропласту. ДНК никогда не организуется в виде единственного кольцевого нуклеоида.представителиодноклеточные, колониальные и многоклеточные, преимущественно пресноводные организмыодноклеточные и колониальные планктонные водоросли, в том числе ценобиальные, одноклеточные и многоклеточные формы бентосных водорослейЖгутики У монадных представителей (у зооспор и гамет) имеются два неравных по длине и морфологии жгутика: на главном жгутике расположены перистые мерцательные волоски, боковой жгутик - бичевидный. Исключением являются синзооспоры Vaucheria , у которых по поверхности расположены многочисленные пары немного различающихся по длине гладких жгутиков. Жгутики прикрепляются на клетке субапикально (у сперматозоида Vaucheria прикрепление латеральное). Мастигонемы синтезируются в цистернах эндоплазматической сети. Короткий жгутик заканчивается акронемой. Базальные тела жгутиков трибофициевых типичного строения, расположены под прямым углом друг к другу. Корешковая система представлена поперечноисчерченным корешком - ризопластом и тремя микротрубочковыми корешками, каждый из которых состоит из 3-4 микротрубочек. Монадные клетки и стадии зелёных водорослей изоконтные, редко гетероконтные. Количество жгутиков на одну клетку у них может быть различным - 1,2,4,8,16 и более (до 120). У эдогониевых и некоторых бриопсидовых многочисленные жгутики собраны в виде венчика на переднем конце клетки; такие клетки называются стефаноконтными . Характерной особенностью переходной зоны жгутиков зелёных водорослей является наличие в ней звёздчатого тела. Жгутики зелёных водорослей не имеют мастигонем (в отличие от гетероконт), но могут иметь изящные волоски или чешуйки. По расположению микротрубочковых корешков жгутиковый аппарат зелёных водорослей можно подразделить на две группы, которые соответствуют двум главным основным филетическим группам зелёных водорослей. Для первой группы, куда относят классы Chlorophyceae , Trebuxiophyceae и Ulvophyceae , характерно крестообразное расположение микротрубочковых корешков, причём двухмикротрубочковые корешки расположены перпендикулярно к корешкам, у которых число микротрубочек может варьировать. Такая аранжировка микротрубочковых корешков называется X-2-X-2. Эта запись отражает тот факт, что два корешка обычно содержат по две микротрубочки, в то время как два других корешка могут иметь различное число микротрубочек (от 3 до 8 у разных таксонов). У водорослей из этой группы существует три варианта расположения базальных тел жгутиков: базальные тела расположены друг напротив друга (12-6 ч) (класс Chlorophyceae ); базальные тела сдвинуты по часовой стрелке (1-7 ч) и не перекрываются (класс Chlorophyceae ); базальные тела сдвинуты против часовой стрелки (11-5 ч) и перекрываются (классы Trebuxiophycea и Ulvophyceae ). Для второй группы, куда относят Charophyta , характерны асимметричное расположение жгутиковых корешков и наличие многослойной структуры, представляющей собой сложно организованную группу микротрубочек, расположенных около базальных тел. Очень близкая многослойная структура известна для жгутиковых спермиев высших растений. Она встречается также и в зооидах у трентеполиевых, у требуксиевой водоросли Myrmecia israeliensis и некоторых празинофициевых. Многослойная структура спорадически появлялась в других группах водорослей, например, у глаукоцистофитов, эвгленовой Eutreptiella , у некоторых динофитов. Помимо микротрубочковых корешков у зелёных водорослей может присутствовать ризопласт, который тянется от базальных тел к ядру. Клеточная стенкаУ видов с амебоидной, монадной и пальмеллоидной организацией клеточная стенка отсутствует, они покрыты только цитоплазматической мембраной и могут легко менять форму. Иногда "голые" клетки находятся внутри домиков, стенки которых могут быть окрашены в бурый цвет солями марганца и железа. У подавляющего большинства трибофициевых имеется клеточная стенка цельная или состоящая из двух частей. В её составе, изученном у Tribonema и Vaucheria , преобладает целлюлоза и содержатся полисахариды, состоящие преимущественно из глюкозы и уроновых кислот. У молодых клеток оболочка тонкая, с возрастом она утолщается. В ней могут откладываться соли железа, соединения которого окрашивают её в различные оттенки коричневого и красного тонов. Чаще в клеточной стенке присутствует кремнезём, придавая ей твёрдость и блеск. Она может инкрустироваться также известью и быть различным образом скульптурирована (шипики, ячейки, бородавки, щетинки, зубчики и т.д.). У прикреплённых форм может образовываться вырост оболочки - ножка с прикрепительной подошвой. У нитчатых водорослей с двухстворчатыми оболочками при распаде нитей клеточные оболочки разваливаются на Н-образные фрагменты, представляющие собой плотно соединённые половинки оболочек двух соседних клеток. При росте нитей Н-образный фрагмент клеточной стенки двух соседних дочерних клеток встраивается между двумя половинками оболочки материнской клетки. В результате этого каждая из дочерних клеток наполовину покрыта старой оболочкой материнской клетки и наполовину - новообразованной оболочкой. В классах хлорофициевые и празинофициевые встречаются водоросли, у которых клетки голые и лишены клеточной стенки. У мезостигмовых и многих празинофициевых поверх плазмалеммы откладываются органические чешуйки. Они встречаются у подвижных клеток ряда ульвовых и харовых водорослей. Присутствие органических чешуек на подвижных клетках - признак, по-видимому, примитивный. Более прогрессивным считается появление теки у празинофициевых и затем у хлорофициевых. Тека у хлорофициевых состоит из гликопротеинов, богатых гидроксипролином и связанных с различными олигосахаридами. У сифональных водорослей целлюлоза либо отсутствует в клеточной стенке, тогда основным компонентом является ксилан (например, Halimeda ), либо имеется как примесь к манналу или ксилану. Состав фибриллярной части клеточной стенки может меняться в зависимости от фазы развития. Например, в оболочке спорофита Bryopsis присутствует маннан, а в гаметофите - ксилан и целлюлоза. Химический состав оболочки может меняться и в разных частях таллома. Например, у Codium в старых частях в оболочке присутствует маннан, а в молодых, недифференцированных частях - глюкан. У большинства зелёных водорослей основной компонент клеточной стенки - целлюлоза. Она синтезируется с помощью фермента целлюлозосинтетазы, которая встроена в плазмалемму клетки. От 6 до 10 молекул целлюлозосинтетазы группируются в субъединицы, которые затем объединяются в терминальные комплексы. У зелёных водорослей известны два типа терминальных комплексов - розеточные (у харофитов) и линейные (у хлорофициевых, ульвофициевых). Розеточные комплексы, как и у высших растений, состоят из 6-8 субъединиц. Среди харофитов такие комплексы обнаружены у Spirogyra , Micrasterias , Nitella и Coleochaete . У некоторых коккоидных зелёных водорослей имеется дополнительный слой в оболочке, состоящий из спорополленинподобного вещества.РазмножениеУ большинства жёлто-зелёных известно вегетативное и бесполое размножение. Вегетативное размножение осуществляется делением клеток пополам, распадом колоний и многоклеточных слоевищ на части. При бесполом размножении могут формироваться амебоиды, зооспоры, синзооспоры, гемизооспоры, гемиавтоспоры, автоспоры, апланоспоры. Зооспоры "голые" и обычно имеют грушевидную форму, два жгутика. Половой процесс (изо-, гетеро - и оогамный) описан у немногих представителей. При наступлении неблагоприятных условий наблюдается образование цист. Цисты (статоспоры) эндогенные, одноядерные, реже многоядерные. Их стенка часто содержит кремнезём и состоит из двух неравных, или реже - равных частей. Размножение зелёных водорослей бывает вегетативным, бесполым и половым. Вегетативное размножение у одноклеточных, лишённых оболочки, происходит делением клетки пополам (например, Dunaliella ), у колониальных и многоклеточных - фрагментами таллома, у харовых - специальными ризоидальными и стеблевыми клубеньками. Бесполое размножение у зелёных водорослей представлено широко. При бесполом рамножении формирующиеся зооспоры могут быть голыми или покрытыми жёсткой клеточной стенкой. Покрытие из чешуек такое, как у многих празинофициевых подвижных репродуктивных клеток, многих ульвофициевых и харофитовых, - редко встречается у репродуктивных клеток хлорофициевых. Зооспоры после периода движения останавливаются, теряют свои жгутики, округляются (в случае голых зооспор) и развиваются в вегетативные особи. Апланоспоры (неподвижные споры) - споры бесполого размножения, у которых отстуствуют жгутики, но имеются сократительные вакуоли. Апланоспоры рассматривают как клетки, у которых приостановлено дальнейшее развитие в зооспоры. У автоспор, которые представляют собой уменьшенные копии неподвижных вегетативных клеток, отсутствуют сократительные вакуоли. Образование автоспор коррелирует с завоеванием наземных условий, в которых вода не может всегда присутствовать в достаточном количестве. Половой процесс представлен различными формами: хологамия, конъюгация, изогамия, гетерогамия, оогамия.ВкуолиСократительные вакуоли имеются у подвижных представителей. Обычно их 1-2 на клетку, иногда больше. Аппарат Гольджи своеобразного строения. Диктиосомы мелкие, содержат 3-7 цистерн. Запасные питательные вещества - масла, у некоторых - волютин, хризоламинарин и лейкозин. Только у пресноводных монадных и пальмеллоидных представителей имеются сократительные (пульсирующие) вакуоли. Поскольку концентрация солей в клетке выше, чем в водоёме, вода поступает в клетку, и её излишки удаляются сократительными вакуолями. Обычно в клетке содержится две сократительные вакуоли, расположенные у основания жгутиков. Они сокращаются поочерёдно. ЯдроЯдро одно, реже ядер много, у ценотических представителей клетки всегда многоядерные. Детали митоза подробно изучены только у Vaucheria . Митоз у неё закрытый, с центриолями, расположенными на полюсах вне ядра. Кинетохоры не обнаружены. Во время анафазы сильно удлиняются межполюсные микротрубочки веретена, что приводит к значительному удалению дочерних ядер друг от друга. Ядерная мембрана сохраняется, поэтому в телофазе дочерние ядра имеют вид гантели. Полагают, что такой митоз не является типичным для всей группы трибофициевых. ядро (иногда несколькоядер) находится обычно в постенном слое протоплазмы или, подвешенное на плазменных нитях, располагается в центральной части клетки. митоз может быть закрытым, т.е. ядерная мембрана во время митоза остаётся интактной. Необычную форму полузакрытого митоза имеют требуксиевые водоросли. Это так называемый метацентрический митоз. При нём центриоли во время метафазы расположены в области метафазной пластинки, а не на полюсах веретена. У харофитов митоз открытый, ядерная мембрана исчезает к началу митоза и появляется затем в телофазе, как у высших растений.

В графы таблицы впишите родовые названия наиболее известных форм водорослей из различных отделов распространения в различных экологических условиях:

водоросль зеленая окраска строение

Различные экологические условияПресные водоемыХолодные моряТеплые моряГорячие источникиКора деревьевскалыпочваРодовые названия наиболее известных форм водорослей из разных отделовХлорелла, блестянка гибкая, улотрикс, микроцистис, осциллаториевые, вольвокс, вошерия, кладофора, нитела, спирогира, сценедесмус, хламидомонада, пандорина, спирулина, лингбия, носток, анабена, афанизоменонривулярия, глеотрихия, стигонема, паранема, астазия, факус, трахеломанас, глеокапс, эвглена, мерисмопедия хамесифон, дермокарпа, прохлотриксЛаминария Осциллаториевые, анфельция, кладофора, фукус, цистозира, Прохлоронмерисмопедия, дермокарпаспирулина, Лингбия, Анабена, Афанизоменон, Ривулярия Ульва Цистозира Филлофора Осциллаториевые ацетабулярия каулерпа кладофора макроцистис порфира Прохлорон мерисмопедия дермокарпа триходесмиум спирулина Лингбия Ривулярия эвтрепиция Осциллаториевые Мастигокладус Плеврококк Хлорелла Осциллаториевые глеокапсМакроцистис Осциллаториевые Глеокапс Калотрикс стигонемаОсциллаториевые Лингбия вошерия Ххлорелла Глеокапс Носток стигонема

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДОРОСЛЕЙ

Отличие водорослей от других растений. Способы питания водорослей. Пигменты фотосинтетического аппарата. Фототрофный, гетеротрофный и миксотрофный способы питания водорослей. Строение клетки. Основные типы морфологической структуры тела водорослей. Размножение и циклы развития водорослей (вегетативное, бесполое, половое размножение).Смена поколений и ядерных фаз в жизненных циклах водорослей.

Водоросли и среда. Внешние условия жизни. Экологические группы водорослей. Планктонные водоросли. Бентосные водоросли. Наземные водоросли. Почвенные водоросли. Водоросли снега и льда. Водоросли соленых водоемов. Светящиеся водоросли. Сожительство водорослей с другими организмами.

Значение водорослей в природе и жизни человека.

Классификация водорослей.

СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ВОДОРОСЛЕЙ

Отдел сине – зеленые водоросли (Cyanophyta). Уровни организации. Строение клеток. Строение таллома. Размножение. Классификация. Классы хроококковые, гормогониевые, хамесифоновые. Происхождение, эволюция и филогения. Экологические особенности. Распространение и представители. Значение.

Отдел зеленые водоросли (Chlorophyta). Уровни организации. Строение клетки. Типы морфологической организации талломов. Способы размножения. Значение в природе и жизни человека. Классификация отдела. Принципы классификации. Классы равножгутиковые, празинофициевые, конъюгаты, харовые.

Класс равножгутиковые, или собственно зеленые водоросли. Порядки вольвоксовые, хлорококковые, улотриксовые. Одноклеточные, колониальные и ценобиальные формы. Строение многоклеточных талломов. Размножение. Строение клетки. Основные представители.

Класс конъюгаты. Особенности организации и строения талломов. Способы размножения. Характеристика и виды конъюгации. Порядки мезотениевые, десмидиевые, зигнемовые. Распространение в природе. Представители.

Класс харовые. Строение таллома. Способы размножения. Экология и значение. Основные представители.

Время возникновения зеленых водорослей. Происхождение, эволюция и филогения. Основные линии эволюции в пределах порядков. Зеленые водоросли как предки высших растений.

Отдел диатомовые водоросли (Diatomeae, Bacillariophyta). Особенности организации и строения колоний. Цитологические особенности. Способы размножения. Классификация. Классы пеннатные и центрические. Основные представители. Распространение, экология, значение. Представители. Время возникновения, происхождение и филогения диатомовых водорослей.

Отдел бурые водоросли (Phaeophyta). Уровеньорганизации. Анатомическое и морфологическое строение талломов. Цитологические особенности. Способы размножения. Типы жизненных циклов. Классификация отдела. Классы изогенератные, гетерогенератные, циклоспоровые. Основные представители. Распространение. Экология. Значение. Время возникновения, происхождение и филогения диатомовых водорослей.

Водоросли - группа организмов различного происхождения, объединённых следующими признаками: наличие хлорофилла и фотоавтотрофного питания ; у многоклеточных - отсутствие чёткой дифференцировки тела (называемого слоевищем, или талломом – однокл, многокл, колониальн ) на органы; отсутствие ярко выраженной проводящей системы ; проживание в водной среде, либо во влажных условиях (в почве, сырых местах и т. п.)

Морфологические типы : 1. Амебоидная структура (им. Пелликулу – уплотненная периферийная часть протопласта, служ. оболочкой) 2. Монадная структура (однокл водорсли с ундулиподиями и твёрдой кл стенкой) 3. Коккоидная (нет жгут, есть твёрд стенка) 4. Палмеллоидная (многочисл коккоидн кл погруж в общ слизист тело) 5. Нитчатая 6. Пластинчатая (1, 2, много слоёв клеток) 7. Сифональная (слоевище не им кл перегородок при налич большого колва ядер) 8. Харофитная (крупн многокл слоевище линейночленистого строения)

Водные водоросли: планктонные (фитопланктон – диатомовые водоросли) и бентосные

Размножение: вегетативное (часть таллома), бесполое (зооспоры и апланоспоры) половое (хологамия – слив целые особи, изогамия, гетерогамия, оогамия). Конъюгация . Гаметофикот и спорофикиот . Изоморфная (n=2n внешне) и гетероморфная смена поколений.

Систематика

Надцарство Эукариоты, или Ядерные (лат. Eucaryota)

Царство Растения (лат. Plantae)

Подцарство Водоросли (лат. Phycobionta)

Отдел Зелёные водоросли (лат. Chlorophyta)

Отдел Эвгленовые водоросли (лат. Euglenophyta)

1кл, чаще 2 жгут, плотн или элластичн пелликула, 1 ядро с закрытым митозом и конденсированными хромасомами, пластиды им разнообр форму и окруж плотноприлегающим слоем эпс, хлорофилл a,b + ßкаротин + ксантофиллы + др, есть пиреноид, прод ассимиляции парамилон – полимер глюкозы, у нек есть стигма – глазок из ßкаротина, половое размнож не выявл, питан фототрофн, сапротрофн (у нек голозойное – заглатывание рот апп), смешанное,

Отдел Золотистые водоросли (лат. Chrysophyta) (часто объедин с бурыми) однокл.

Отдел Жёлтозелёные водоросли (лат. Xanthophyta)

Отдел Диатомовые водоросли (лат. Bacillariophyta)

Отдел Динофитовые водоросли (лат. Dinophyta=Pyrrophyta)

Однокл, чаще с 2 жгут,планктон в осн морской, авто, гетеро и миксотрофы, плотная целлюл кл стенка – тека + пелликула под ней, хлорофилл a,c + ɑ,ßкаратиноиды + бурые пигменты (фукоксантин, перидинин), запас вова – крахмал, жирное масло, размнож: преимущ вегет и беспол (разного рода споры), половое размнож у нек (изогамия)

Отдел Криптофитовые водоросли (лат. Cryptophyta)

Отдел Бурые водоросли (лат. Phaeophyta)

В осн бентосные, саргассовые – вторично плактон. Многокл. Архаичн – одно или многорядн нити, ост им крупн и расчлен таллом. Им слизист кл стенки с целлюл и альгиновыми ктами, пектиновый слой+альгин – натриевая соль. Матрикс им полисах фукоидан. Им включения – физоды – пузырьки с большим содерж полифенолов. Обычно мелк дисковидн пластиды без пиреноидов, реже лентовидные и пластинчатые с пиреноидом. Ксантофилл (фукоксантин) + хлорофиллы а,с + ßкаротин. Осн запас прод – полисахарид ламинарин (отклад в цитоплазме), спирт маннит, жиры. 2n преоблад. Размнож вегет (с пом частей таллома), беспол (2жгут и неподвижн споры), полов (изогамия, гетерогамия, оогамия – 2жгут). Зигота прораст без периода покоя. Часто смена поколений изо или гетероморфная. Вид: ламилария, фукус.

Роль в биогеоценозах 1.пища 2. Обр почвы 3. Круговорот кремния и кальция 4. Фотосинтез 5 очистка (+ сточн воды) 6. Индикаторы чистоты, солености 7. Почвообр 8. Удобр 9. Агар 10. Альгин клеящ свва, бумага выделка кож, ткани (таблетки, хирург нити) 11. Водоросли участвуют в образовании некоторых типов лечебных грязей.12.Биотопливо 13. В исследовательских работах

Подцарство Багрянки (Rhodobionta) . Багрянки сходны с цианобактериями набором пигментов (хлорофилл а, d, фикоцианин, фикоэритрин) и отличаются этим от всех других растений. Запасное вещество у них особый багрянковый крахмал. Клеточная оболочка содержит особые пектиновые вещества, используемые человеком под названием агарагар в микробиологии и кондитерской промышленности.

Тело багрянок слоевище (таллом), в виде многоклеточных нитей, образующих псевдопаренхимные пластинки. К субстрату прикрепляются ризоидами. Самые глубоководные обитатели морей.

Размножение вегетативное, половое и бесполое. Характерная особенность цикла развития отсутствие жгутиковых стадий, споры и гаметы всегда неподвижны, переносятся током воды.

Подцарство включает один отдел Rhodophyta, насчитывает около 4 тыс. видов.

Типичные представители порфира, немалион, каллитамнион. Рассмотрим половое размножение багрянок на примере немалиона, обитающего в Черном море. Таллом этой водоросли состоит из тонких нитей, скрепленных в пучки. Оогоний бутыльчатой формы и называется карпогоном. Яйцеклетка созревает в расширенной его части брюшке. Верхняя часть карпогона называется трихогиной. В многочисленных антеридиях созревают неподвижные мужские гаметы спермации. С током воды они пассивно перемещаются, прилипают к трихогине, протопласты спермация и яйцеклетки сливаются. Из образовавшейся зиготы формируется карпоспора, дающая начало новому растению. Бесполое размножение осуществляется тетраспорами.

Морские, прикреплённые, хлорофилл a, d + каротиноиды + фикобилипротеиды (фикоэритрины, фикоцианины+аллофикоцианин), прод ассим – багрянковый крахмал (откладывается вне связи с пластидами), им псевдопаренхимные талломы (переплетение нией), им слизист покр (вход в сост агар и каррагинан), кл стенка 2слойн (пектин – наружн, гемицелл внутр) + нек отклад карбонат кальция, 1 или много ядерн, пластиды многочисл в виде зёрен или пластинок. Размнож вегет, полов обр карпоспоры 2n (оогамия, жен пол орган – карпогон развив на карпогониальной ветви– сост из расшир брюшка, и отростка трихогины, муж – антеридии – милекие бесцв кл без жгут спермации) и беспол (nтетраспоры). Вид: порфира (Porphyra)

Подцарство Настоящие водоросли Phycobionta. Содержит несколько отделов, из которых нами рассматриваются 4: диатомовые, бурые, зеленые и харовые водоросли.

Общая характеристика: низшие фототрофные растения, обитающие преимущественно в воде. Тело представлено слоевищем (одноклеточным, многоклеточным или колониальным) без расчленения его на органы и ткани.

Отдел Диатомовые водоросли Bacillariophyta. Резко отличаются от остальных групп водорослей наличием твердой кремнеземной оболочки (панциря). Одноклеточные или колониальные виды. Целлюлозная оболочка отсутствует. Панцирь состоит из двух половинок эпитеки и гипотеки. Хлоропласты в виде зерен или пластинок. Пигменты хлорофилл, каротин, ксантофилл, диатомин. Запасной продукт жирное масло. Размножение вегетативное и половое. Живут повсеместно в морях и пресных водоемах. Представитель пиннулярия.

Однокл, им фрустулу (кремнезёмный панцирь), сост из эпитеки (большая часть крышечка) и гипотеки + пелликула, из кот панцирь и обр. Одиночн или колонии, почти все автотрофы, но есть гетеротр. Планктон, бентос. Есть центрические (симметричные), пеннатные (биллатеральносимметрич), кот спос к активн передвиж, но не им жгут. Пластиды разл по форме, с пиреноидами или без (у мелких). Хлорофилл а, с + ß,Ɛкаратины + бурые ксантофиллы (фукоксантин, диатоксантин, и др.). запас прод – жирное масло, полисахариды (хризоламинарин, валютин). Размнож вегет (дел кл по створкам надвое), полов (изогамия, оогамия). Все диатомеи 2n, nтолько гаметы.

Отдел Бурые водоросли Phaeophyta. Многоклеточные обитатели морей, самые крупные из известных водорослей, иногда до 60 м длиной.

Клетки имеют ядро, одну или несколько вакуолей, оболочки сильно ослизняются. Хлоропласты окрашены в бурый цвет (пигменты: хлорофилл а и с, каротин, ксантофилл, фукоксантин). Запасной продукт ламинарин, маннит и жиры. Размножение вегетативное, половое и бесполое с четким чередованием поколений по изоморфному или гетероморфному типу.

Представители – ламинария, фукус.

Отдел Зеленые водоросли Chlorophyta . Самый большой отдел среди водорослей, около 5 тыс. видов. Представители его весьма разнообразны по внешнему виду: одноклеточные, многоклеточные, сифональные, нитчатые и пластинчатые. Обитают в пресной или морской воде, а также на почве.

Отличительный признак пигментный состав практически такой же, как и у высших растений (хлорофилл а и в, каротиноиды). Хлоропласты имеют двухмембранную оболочку, разнообразны по форме, могут быть пиреноиды. Оболочка клетки состоит из целлюлозы и пектиновых веществ. Встречаются подвижные формы, имеющие ундулиподии. Запасное вещество крахмал, редко масло.

Представители: хламидомонада одноклеточная водоросль, половой процесс изогамный. Спирогира нитчатая водоросль. Половой процесс конъюгация. Каулерпа неклеточное строение (сифональное), внешне напоминающее стеблевые растения. Представляет собой гигантскую клетку с выростами длиной иногда до 50 см, имеющую единый протопласт с непрерывной вакуолью и многочисленными ядрами.

Однокл, сифональн, многокл, нитчат, пластинчат. В осн пресн, есть морс и наземн. Хлорофилл а,b, каротины. пиреноиды есть или нет. Кл одно и многоядерные. Целлюлознопектин обол., редко только с пелликулой. Изо, гетероморфы. Запас – крахмал внутри пластид, иногда масло. Прим: хламидоманады, вольвокс, хлорелла, спирогира, харовые. Размнож вегет (деление на автоспоры), половое (изогамия, реже гетеро и оогамия (обр ооспора), 2, 4, многожгут). Конъюгация у нитчатых спирогир.

Типы жизненных циклов зелёных водорослей : 1.Гаплофазный – водоросли развиваются в гаплоидном состоянии, диплоидная только зигота (с зиготической редукцией). Гапл споры (беспол размнож). Гаметы(n) – слиян – зигота (2n) – покой – прорастает после редукции числа хромосом – гаплоидные проростки. Большинство водорослей 2.Диплофазный – водоросль диплоидна, а гаплоидный гаметифит (диатомовые водоросли, сифоновые из зел, циклоспоровые из бурых).Талломы – 2н. Размнож – пол и вегет. Перед обрем гамет – мейоз – копуляция гаплоидных гапл гамет – зигота 2н. Гаметич редукция. 3.Гаплодиплофазные – водоросли имеет гаплоидный гаметофит, гаметы объединены попарно – зигота, которая прорастает диплоидным талломом, на которых споры. Спорическая редукция. М.б. гаплодиплофазн жизн цикл с соматической редукцией (реже)

Отдел Харовые водоросли Charophyta . Многоклеточные, расчлененные на части, внешне похожие на высшие растения. Размножение вегетативное и половое (оогамное). Оогоний имеет характерное строение, с оболочкой из 5 спирально закрученных клеток, на верхушке образующих коронку. Антеридий шарообразный. Зигота после периода покоя прорастает в новое растение. Представитель – хара ломкая.

Значение водорослей . Огромная роль в создании органических веществ и кислорода на планете, в круговороте веществ, а также в питании обитателей водоемов. Могут осуществлять самоочищение вод. Многие водоросли индикаторы загрязнения местообитаний. Могут использоваться в качестве продуктов питания для человека и сельскохозяйственных животных, а также в качестве удобрений. Используются для получения агарагара, альгината натрия (клей). В медицине используются ламинария, фукус, спирулина.

Насколько красив и удивителен подводный мир, настолько же он и загадочен. До сих пор учеными открываются какие-то совершенно новые, необыкновенные виды животных, исследуются невероятные свойства растений, расширяются области их применения.

Растительный мир океанов, морей, рек, озер и болот не столь многообразен, как наземный, однако тоже неповторим и прекрасен. Постараемся разобраться, что же представляют собой эти удивительные каково строение водорослей и значение их в жизни человека и других живых существ.

Систематическое положение в системе органического мира

По общепринятым меркам водоросли считаются группой низших растений. Они входят в состав империи Клеточные и подцарства Низшие растения. На самом деле такое деление основано именно на особенностях строения данных представителей.

Свое название они получили за то, что способны расти и жить под водой. Латинское название - Algae. Отсюда образовано и имя науки, занимающейся подробным изучением этих организмов, их хозяйственным значением и строением, - альгология.

Классификация водорослей

Современные данные позволяют отнести все имеющиеся сведения о разных видах представителей к десяти отделам. В основу разделения положено строение и жизнедеятельность водорослей.

1. Сине-зеленые одноклеточные, или цианобактерии. Представители: цианеи, дробянки, микроцистисы и прочие.
2. Диатомовые. К ним относятся пиннулярия, навикула, плевросигма, мелозира, гомфонема, синедра и другие.
3. Золотистые. Представители: хризодендрон, хромулина, примнезиум и прочие.
4. Порфировые. К ним относится порфира.
5. Бурые. цистозейра и другие.
6. Желто-зеленые. Сюда входят такие классы, как Ксантоподовые, Ксантококковые, Ксантомонадовые.
7. Красные. Грациллярия, анфельция, багрянки.
8. Зеленые. Хламидомонада, вольвокс, хлорелла и прочие.
9. Эвшеновые. К ним относятся самые примитивные представители зеленых.
10. как основной представитель.

Данная классификация не отражает строение водорослей, а только показывает их способность фотосинтезировать на разной глубине, проявляя пигментацию того или иного цвета. То есть окраска растения и есть признак, по которому его относят к тому или иному отделу.

Водоросли: особенности строения

Главная их отличительная черта - это то, что тело не дифференцировано на части. То есть у водорослей нет, как у высших растений, четкого разделения на побег, состоящий из стебля, листьев и цветка, и корневую систему. Строение тела водорослей представлено талломом, или слоевищем.

Кроме того, корневая система также отсутствует. Вместо нее в наличии специальные полупрозрачные тонкие нитевидные отростки, называемые ризоидами. Они выполняют функцию прикрепления к субстрату, действуя при этом словно присоски.

Сам таллом может быть очень разнообразной формы и окраски. Иногда у некоторых представителей сильно напоминает побег высших растений. Таким образом, строение водорослей весьма специфично для каждого отдела, поэтому в дальнейшем будет рассмотрено подробнее на примерах соответствующих представителей.

Типы талломов

Слоевище - главная отличительная черта любой многоклеточной водоросли. Особенности строения этого органа заключаются в том, что таллом может быть разных типов.

1. Амебоидный.
2. Монадный.
3. Капсальный.
4. Коккоидный.
5. Нитчатый, или трихальный.
6. Сарциноидный.
7. Ложнотканевый.
8. Сифоновый.
9. Псевдопаренхиматозный.

Первые три наиболее характерны для колониальных и одноклеточных форм, остальные для более совершенных, многоклеточных, сложных по организации.

Данная классификация лишь приблизительна, поскольку у каждого типа имеются переходные варианты, и тогда отличить один от другого практически невозможно. Грань дифференцировки стирается.

Клетка водорослей, ее строение

Особенность этих растений заключается изначально в строении их клеток. Оно несколько отлично от такового у высших представителей. Можно обозначить несколько основных моментов, по которым клетки выделяются.

1. У некоторых особей они содержат специализированные структуры животного происхождения - органеллы передвижения (жгутики).
2. Иногда встречается стигма.
3. Оболочки не совсем такие, как у обычной растительной клетки. Зачастую они снабжены дополнительными углеводными или липидными слоями.
4. Пигменты заключены в специализированный орган - хроматофор.

В остальном строение клетки водорослей подчиняется общим правилам такового у высших растений. Они также имеют:

• ядро и хроматин;
• хлоропласты, хромопласты и другие пигментсодержащие структуры;
• вакуоли с клеточным соком;
• клеточную стенку;
• митохондрии, лизосомы, рибосомы;
• аппарат Гольджи, и прочие элементы.

При этом клеточное строение одноклеточных водорослей соответствует таковому у прокариотических существ. То есть также отсутствуют ядро, хлоропласты, митохондрии и некоторые другие структуры.

Клеточное строение многоклеточных водорослей полностью соответствует таковому у высших наземных растений, за исключением некоторых видовых особенностей.

Отдел Зеленые водоросли: строение

В данный отдел входят следующие виды:

• одноклеточные;
• многоклеточные;
• колониальные.

Всего насчитывается более тринадцати тысяч видов. Главные классы:

• Вольвоксовые.
• Коньюгаты.
• Улотриксовые.
• Сифоновые.
• Протококковые.

Особенности строения одноклеточных заключаются в том, что снаружи клетка зачастую покрывается дополнительной оболочкой, выполняющей функцию своеобразного скелета, - пелликулой. Это позволяет ей быть защищенной от внешних воздействий, держать определенную форму, а также со временем формировать на поверхности красивые и удивительные узоры из ионов металлов и солей.

Как правило, в строение зеленых водорослей одноклеточного типа обязательно входит какой-либо органоид передвижения, чаще всего жгутик на заднем конце тела. Запасное питательное вещество - крахмал, масло или мука. Основные представители: хлорелла, хламидомонада, вольвокс, хлорококкум, протококкус.

Очень интересны такие представители сифоновых, как каулерпа, кодиум, ацетобулярия. Их таллом - это не нитчатый и не пластинчатый тип, а одна гигантская клетка, выполняющая все основные функции жизнедеятельности.

Многоклеточные могут иметь пластинчатое строение или нитчатое. Если речь идет о пластинчатых формах, то часто они бывают многослойными, а не только однослойными. Зачастую строение водорослей такого вида очень напоминает побеги высших наземных растений. Чем больше ветвится таллом, тем сильнее сходство.

Основные представители - следующие классы:

• Улотриксовые - улотрикс, ульва, монострома.
• Сцеплянки, или коньюгаты - зигонема, спирогира, мужоция.

Колониальные формы - особые. Строение зеленых водорослей такого типа заключается в тесном взаимодействии между собой большого скопления одноклеточных представителей, объединенных, как правило, слизью во внешней среде. Основными представителями можно считать вольвоксов, протококковых.

Особенности жизнедеятельности

Основные места обитания - это пресные водоемы и моря, океаны. Часто вызывают так называемое цветение воды, заволакивая собой всю ее поверхность. Хлорелла находит широкое применение в скотоводстве, так как очищает и обогащает кислородом воду, а идет на корм скоту.

Одноклеточные зеленые водоросли могут использоваться в космических аппаратах для выработки кислорода в результате фотосинтеза без изменения своей структуры и гибели. По временному отрезку именно данный отдел - самый древний в истории подводных растений.

Отдел Красные водоросли

Другое название отдела - Багрянки. Оно появилось из-за особенного цвета представителей этой группы растений. Все дело в пигментах. Строение красной водоросли в целом удовлетворяет всем основным особенностям строения низших растений. Они также могут быть одноклеточными и многоклеточными, имеют таллом различного типа. Встречаются как крупные, так и крайне малые представители.

Однако их окраска обусловлена некоторыми особенностями - наряду с хлорофиллом эти водоросли имеют ряд других пигментов:

• каротиноиды;
• фикобилины.

Они маскируют собой главный зеленый пигмент, поэтому цвет растений может варьироваться от желтого до ярко-красного и багряного. Происходит это благодаря поглощению практически всех длин волн видимого света. Основные представители: анфельция, филлофора, грацилярия, порфира и другие.

Значение и образ жизни

Способны обитать в пресных водах, однако большинство - все же морские представители. Строение красной водоросли, а конкретно способность вырабатывать особое вещество агар-агар, позволяет широко использовать ее в быту. Особенно это касается пищевой кондитерской промышленности. Также значительная часть особей используется в медицине и напрямую употребляется людьми в пищу.

Отдел Бурые водоросли: строение

Часто в рамках школьной программы изучения низших растений, разных их отделов учитель просит учеников: "Перечислите особенности строения Ответ будет таким: таллом имеет самое сложное строение из всех известных особей низших растений, внутри слоевища, которое имеет зачастую внушительный размер, располагаются проводящие сосуды; сам таллом имеет многослойное строение, из-за чего напоминает тканевый тип устройства высших наземных растений.

Клетки представителей данных водорослей вырабатывают специальную слизь, поэтому снаружи всегда покрыты своеобразным слоем. Запасными питательными веществами являются:

• углевод ламинарит;
• масла (жиры разного типа);
• спирт маннит.

Вот что нужно говорить, если вас просят: "Перечислите особенности строения бурых водорослей". Их на самом деле много, и они уникальны на фоне других представителей подводных растений.

Использование в хозяйстве и распространение

Бурые водоросли - основной источник органических соединений не только для морских травоядных обитателей, но и для людей, живущих в прибрежной зоне. Употребление их в пищу широко распространено у разных народов мира. Из них изготавливают лекарственные средства, получают муку и минеральные вещества, альгиновые кислоты.

1.4. ОТДЕЛ ЦИАНОБАКТЕРИИ {CYAN О BACTERIA), ИЛИ СИНЕЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ (CYANOPHYTA)

Цианобактерии, или синезеленые водоросли (или цианеи), представляют собой древнейшую уникальную в морфологиче­ском и физиологическом отношении группу организмов. Мно­гие свойства синезеленых водорослей (фиксация азота, при­жизненные выделения органических веществ, оксигенный тип фотосинтеза) определяют их чрезвычайно важную роль в почве и водоемах. В последнее время цианеи стали объектами исследований биохимиков и физиологов, гидро- и микробио­логов, генетиков и растениеводов, а также специалистов по космической биологии.

Отдел включает одноклеточные, колониальные и многокле­точные (нитчатые), от микроскопических до видимых прос­тым глазом организмы различной морфологической структу­ры. Колониальные формы существуют на протяжении всей жизни или на отдельных стадиях развития водоросли. Много­клеточные цианеи живут отдельными нитями или собраны в дернинки. Они имеют симметричные или асимметричные, простые или разветвленные трихомы (тела), интеркалярную или апикальную зоны роста. У ряда нитчатых цианей имеются специализированные клетки - гетероцисты с сильно утолщен­ными бесцветными двухслойными оболочками. Они принима­ют участие в процессе фиксации атмосферного азота.

Клетка одета сложной по строению и составу пектиновой оболочкой, часто ослизняющейся, под которой располагается протопласт, как правило, лишенный вакуолей с клеточным соком. В клетке отсутствуют обособленное ядро, хроматофо­ры, аппарат Гольджи, митохондрии, эндоплазматическая сеть.

Цитоплазма делится на центральную часть - центроплазму (нуклеоплазму) и окрашенную периферическую - хромато- плазму. Строение центроплазмы - аналога ядра у синезеленых водорослей - близко к идентичным структурам бактериальных клеток и существенно отличается от строения клеток с оформ­ленными ядрами.

В хроматоплазме расположены фотосинтезирующие ламел- лярные структуры и пигменты: хлорофилл а, каротиноиды и билихромопротеиды (синие фикоцианин и аллофикоцианин и красный фикоэритрин), поглощающие свет в области 540 - 630 нм, которая слабо используется всеми другими фотосинте- зирующими организмами (такой способностью обладают и красные водоросли). Благодаря уникальному и лабильному составу пигментов, цианеи способны к поглощению света раз­личных длин волн.

Запасные вещества представлены гликогеном, волютином, цианофициновыми зернами. У многих синезеленых водоро­слей в цитоплазме имеются газовые вакуоли.

Размножаются цианеи простым бинарным делением кле­ток, распадом колоний, фрагментацией нитей на отдельные участки таллома - гормогонии , способные прорастать в новые талломы, а также гонидиями, кокками, планококками. Гони- дии - мелкие клетки со слизистой оболочкой, отделяющиеся от таллома или располагающиеся внутри эндоспор.

Кокки - одноклеточные фрагменты таллома, не имеющие четко выраженной оболочки.

Планококки - мелкие голые клетки, способные к самостоя­тельному движению.

Многие нитчатые цианеи образуют из одной, а иногда из двух и более соседствующих вегетативных клеток споры (аки- неты), которые служат главным образом для перенесения неблагоприятных условий. Спорообразование свойственно ностоковым и хамесифоновым, у последних образуются экзо- и эндоспоры, служащие для размножения.

Половой процесс и подвижные жгутиковые формы и ста­дии развития у цианобактерий не выявлены.

Синезеленые водоросли распространены в пресных и соле­ных водах, на поверхности почвы, скалах, в горячих источни­ках, входят в состав лишайников. Вместе с бактериями цианеи обогащают почву органикой и азотом, способствуют эвтрофи- рованию водоемов, являются кормом для зоопланктона и рыб, могут быть использованы для получения ряда ценных веществ, продуцируемых ими в процессе жизнедеятельности (аминокислоты, витамин В 12 , пигменты и др.) В период массо­вого размножения в водоемах, так называемого «цветения» воды, некоторые цианеи токсичны для водных животных. Отдельные виды могут использоваться в пищу.

Синезеленые водоросли делят на 3 класса: Хроококкофици- евые, Хамесифонофициевые и Гормогониофициевые. Класси­фикация основана на особенностях строения таллома и раз­множения цианей.

Класс Хроококкофициевые (Chroococcophyceae)

Класс включает колониальные и одноклеточные организ­мы. Колонии образуются в основном не разошедшимися после деления клетками, реже путем их слипания. Клетки в колонии располагаются преимущественно беспорядочно. Они не дифференцированы на основания и вершину. Размножают­ся вегетативным путем. Гетероцисты, а также эндо- и экзоспо- ры отсутствуют. В классе 2 порядка и 35 родов.

Порядок Хроококкаль- ные (Chroococcales ). Объ­единяет широко распро­страненные одноклеточ­ные и колониальные формы, свободноплава­ющие или лежащие на субстрате. Отдельные пред­ставители ведут прикре­пленный образ жизни.

Род микроцистис (Mic­rocystis) - это микроско­пические, как правило, бесформенные комочки слизи, в которую погру­жены беспорядочно рас­положенные мелкие шаро­видные клетки. У многих видов клетки под микро­скопом кажутся почти черными из-за обилия в них газовых вакуолей, благодаря которым коло-

нии всплывают на поверхность воды. Очертания слизи этой колонии могут быть самыми разнообразными, причем иногда в слизи возникают своеобразные ячейки, благодаря чему коло­нии становятся сетчатыми (рис. 1.1).

Известно около 25 видов, распространенных в пресных и морских водоемах, а также в почве. В Беларуси выявлено 19 ви­дов и 26 разновидностей*. Встречаются в водохранилищах, озерах и реках. Наиболее распространены М. синевато-зеле­ный {М. aeruginosa ), М. Гревилля (М grevillei) и М. порошко­видный (М pulverea). Некоторые виды токсичны.

Класс Гормогониофициевые (Hormogoniophyceae)

Класс объединяет многоклеточные водоросли нитчатой или трихомной формы, у которых протопласты соседних кле­ток взаимосвязаны плазмодесмами. Трихомы голые или покрытые слизистыми влагалищами. Многим из них свой­ственны гетероцисты. Размножение происходит гормогония- ми, реже акинетами. Класс насчитывает свыше 10 порядков. Наиболее важными из них являются осциллаториальные и ностокальные.

Порядок Осциллаториальные (Oscillatoriales). Включает виды, имеющие однорядные гомоцитные трихомы, которые состоят из одинаковых клеток, за исключением верхушечной. Трихомы не имеют гетероцист и почти всегда лишены спор, часто подвижны в вегетативном состоянии.

К этому порядку относится большинство нитчатых синезе­леных водорослей.

Род осциллатория (Oscillatoria) включает виды, часто обра­зующие сине-зеленые пленки, покрывающие влажную землю после дождя, подводные предметы и растения, затягивают илис­тое дно и поверхность воды стоячих водоемов.

Осциллатория представляет собой длинные нити сине-зеле- ного цвета. Наблюдая за концом нити под микроскопом, можно заметить ее колебательные движения. Это колебание сопровождается вращением нити вокруг собственной оси и ее поступательным движением.

При большом увеличении микроскопа видно, что нити сло­жены из одинаковых цилиндрических клеток, за исключениемверхушечных, которые по форме несколько отличаются от остальных (рис. 1.2).

Внутри клетки можно видеть зернистые включения - цианофициновые зерна, распо­лагающиеся, как правило, вдоль поперечных перегоро­док. Нить размножается путем распада на отдельные участки - гормогонии, вырастающие в новые нити.

Известно более 100 видов. В Беларуси выявлено 39 видов и 49 разновидностей. Обитают в бентосе и планктоне преиму­щественно пресных водоемов, иногда вызывая их «цветение». Прикрепляются к подводным предметам. Живут в иле, на

сыром песке или почве, а также встречаются в сточных водах. Наиболее распространены в планктоне прудов и озер: О. озер­ная (О. limnetica), О. планктонная (О. planctonica), О. илистая {О. limosa ), О. тонкая (О. tenuis). На сваях, камнях, поверхности стоячих вод повсеместно встречается О. стройная (О. formosa).

Порядок Ностокальные (Nostocales). Объединяет гормогони- евые водоросли с гетероцитными неразветвленными нитями или нитями с ложным ветвлением (за счет прорыва трихома в сторону), часто с акинетами. Трихомы бывают как с влагали­щами, так и без них.

Род анабена (Anabaena) одноименного семейства представ­лен одиночными или собранными в неправильные скопления трихомами. Трихомы симметричны, состоят из округлых или бочонкообразных вегетативных клеток с промежуточными гетероцистами, преимущественно свободноплавающие, пря­мые или изогнутые. Виды анабены встречаются как в планкто­не, так и в бентосе. Размножение осуществляется гормогония- ми, на которые нити распадаются, как правило, по гетероцис- там. Гормогонии растут только за счет поперечных делений клеток. Кроме того, у этих водорослей отдельные вегетативные клетки за счет сильного разрастания превращаются в акинеты (рис. 1.3). Акинеты значительно крупнее вегетативных клеток и выделяются своей яркой сине-зеленой окраской на почти чер­ном от газовых вакуолей фоне остальных клеток. Содержимое акинет обычно зернистое, что в большинстве случаев обусловле­но накоплением цианофициновых зерен. Известно около 100 ви­дов, из них 28 в Беларуси. Встречаются в планктоне пресных вод, некоторые в солоноватых водах и на влажной почве. Наибо­лее распространены А. Гассаля (A. hassalii), А. Шереметьевой (A. scheremetievii ), А. изменчивая (A. variabilis), А. спиралевидная (A. spiroides), А. «цветения» воды (A. flos-aquae) и др.

Род носток (Nostoc) характеризуется сложными слизистыми или студенистыми колониями разных размеров (от микроско­пически мелких до крупных, достигающих размера сливы) и формы, часто сферической. В слизи находятся сложноперепле- тенные нити, похожие на нити анабены. Размножается посред­ством гормогониев. Они становятся подвижными и покидают материнскую колонию, слизь которой к этому времени рас­плывается. После некоторого периода движения гормогонии останавливаются, теряют газовые вакуоли (у бентосных видов) и прорастают в спирально извитые нити. Затем в результате многократных делений клеток гормогония продольными или косыми перегородками формируется зигзагообразная нить, свойственная ностокам. Эти нити покрываются обильной слизью и таким образом возникает молодая колония (рис. 1.4). Наблюдается и спорообразование, при котором многие вегета­тивные клетки превращаются в акинеты, обычно мало отли­чающиеся по форме и размерам от вегетативных клеток.

Виды ностока (более 50, в том числе 8 в Беларуси) широко распространены в водоемах и на почве. Некоторые виды явля­ются съедобными. Типичный представитель рода - Н. сливо- видный (N. pruniforme), занесенный в Красную книгу Республи­ки Беларусь.

Род глеотрихия (Gloeotrichia) включает виды, у которых нити соединяются общей слизью в шаровидные или полушаровид­ные колонии. Бичевидные асимметричные нити внутри слизи располагаются радиально, имеют расширенные концы, несу­щие гетероцисты и акинеты, обращенные внутрь колонии (рис. 1.5). Размножается посредством гормогониев. Известно 15 видов, в том числе 3 в Беларуси. Встречаются преимущественно в стоячих пресных водоемах; вначале при­креплены к субстрату, затем плавают свободно; из них только два вида - планктонные организмы. Широко распространены Г. плавающая (G. natans) и Г. гороховидная (G. pisum).

Задания

1. Рассмотреть и зарисовать общий вид колонии микроцис- тиса, несколько отдельных клеток с газовыми вакуолями.

2. Нанести на предметное стекло каплю из склянки с осцил- латорией и рассмотреть под микроскопом сначала при малом, затем при большом увеличении. Зарисовать часть трихома. Отме­тить цилиндрическую форму вегетативных клеток, закругленную форму верхушечных клеток, тонкую пектиновую оболочку, силь- ноокрашенный периферический слой цитоплазмы - хромато- плазму и более светлую центроплазму, зерна цианофицина.

3. Рассмотреть и зарисовать нить анабены. Отметить вегета­тивные клетки с газовыми вакуолями, гетероцисты и акинеты.

4. Отделить препаровальными иглами кусочек слизи из периферической части колонии ностока, поместить его в каплю воды на предметное стекло и рассмотреть под микро­скопом. Зарисовать общий вид части колонии при малом уве­личении и отдельную нить - при большом. Отметить вегета­тивные клетки и гетероцисты.

5. Рассмотреть и зарисовать колонию глеотрихии. Затем разрушить колонию, взять кусочек слизи, содержащей нити глеотрихии, и рассмотреть под микроскопом. Отметить, что гетероциста лежит в основании нити. Клетки, составляющие нить, по мере удаления от гетероцисты становятся тоньше и на вершине переходят в бесцветный волосок.

Вопросы для самоконтроля

1. Чем отличаются цианобактерии от фототрофных зеленых и пурпур­ных бактерий по строению тела, набору пигментов и типу фотосинтеза?

2. Чем отличается строение клетки синезеленых водорослей от стро­ения клетки других организмов?

3. Какие формы организации таллома и размножения известны у циа­неи?

4. Какие пигменты и запасные продукты отмечены в клетках синезе­леных водорослей?

5. В чем заключается уникальность фотосинтезирующего аппарата синезеленых водорослей?

6. Каковы особенности строения и функции гетероцист и акинет?

7. Каково значение синезеленых водорослей в природе и народном хозяйстве?

1.5. ОТДЕЛ ЭВГЛЕНОВЫЕ ВОДОРОСЛИ (EUGLENOPHYTA)

Отдел включает микроскопические одноклеточные орга­низмы, снабженные одним или двумя жгутиками и активно двигающиеся. Форма тела эвгленовых водорослей удлиненная, овальная, эллипсовидная или веретеновидная. Целлюлозной оболочки нет; ее роль выполняет наружный уплотненный слой цитоплазмы - пелликула. Те виды, у которых пелликула мяг­кая, эластичная, обладают способностью менять форму тела. У немногих водорослей есть наружный твердый панцирь, обычно пропитанный солями железа, не прилегающий плотно к протопласту. Число и форма хроматофоров различны. Они бывают веретеновидными, лентовидными, дисковидными, звездчатыми, пластинчатыми. Зеленый цвет эвгленовых водо­рослей обусловлен наличием хлорофиллов а и Ь. Кроме них присутствуют каротины и ксантофиллы. Запасной продукт - парамилон, производное глюкозы; он откладывается на наруж­ных, выступающих из хроматофоров частях пиреноидов в виде скорлупок или в цитоплазме в виде мелких зерен.

На переднем конце эвгленовых водорослей находится углуб­ление, часто называемое глоткой. Оно является выводным кон­цом для системы сократительных вакуолей, в которых скапли­вается жидкость с растворенными продуктами обмена веществ.

Движение эвгленовых водорослей совершается за счет метаболических изменений формы тела и с помощью жгутика.

Размножение происходит продольным делением клетки пополам в подвижном или неподвижном состоянии. При неблагоприятных условиях у некоторых эвгленовых водоро­слей формируются покоящиеся цисты с толстыми оболочка­ми. Половой процесс не доказан.

Эвгленовые водоросли - обычные обитатели небольших пресных стоячих водоемов, вызывающие при массовом разви­тии «цветение» воды. Этой группе растений свойственны все три основных типа питания: фототрофное, сапротрофное и голозойное (заглатывание оформленных частиц органическо­го вещества или мелких организмов), иногда смешанное (мик- сотрофное).

Отдел включает 1 класс Эвгленофициевые.

Класс Эвгленофициевые (Euglenophyceae)

Класс объединяет несколько порядков, различия между которыми основаны главным образом на деталях строения жгутикового аппарата.

Представителями порядка Эвгленальные (Euglenales) могут служить роды эвглена, трахеломонас и факус.

У водорослей рода эвглена (Euglena) клетки подвижные, веретено-, яйце- и лентовидные, цилиндрические, более или менее спирально закрученные. Передний конец суженный и закругленный, задний - заостренный, реже округлый или с узким шиловидным отростком (рис. 1.6). На переднем конце клетки имеются стигма, пульсирующие вакуоли и отверстие глотки, из которой выходит один из жгутиков, а второй, корот­кий, находится внутри глотки. Ядро одно, хроматофоров от одного до нескольких, с пиреноидами или без них.

Известно 155 видов, распространенных преимущественно в небольших пресных водоемах (лужи, озера, реки), болотах, на мокрой почве. Некоторые виды вызывают «цветение» воды зеленого или красного цвета. В Беларуси известно 25 видов. Часто встречаются Э. зеленая (Е. viridis), Э. спирогирная (Е. spirogyra), Э. игольчатая (£. acus), Э. хвостатая (Е. caudata) и др. Эвгленовые могут служить индикаторами качества воды.

включает в себя свободноплава­ющие организмы со жгутиком и твер­дым домиком. Строение домика является характерным признаком вида. Домики имеют разную форму, как правило, бурую окраску и спе­реди отверстие для выхода жгута (рис. 1.7). Стенки гладкие или с по­рами, сосочками, гранулами, шипа­ми. Хроматофоры (два и более) зеле­ные, с пиреноидами или без них. Есть виды без хлорофилла - сапро- трофы. При размножении клетка делится внутри домика: одна из дочерних особей выскальзывает через отверстие наружу и вырабатывает новый домик.

Известно около 200 видов, в Беларуси их 57 и 84 разновид­ности, распространенные в мелких водоемах с пресной водой. Наиболее известны Т. вольвоксовый (Т. volvocina ), Т. мелкоще- тинковый (Т. hispida ), Т. вооруженный (Т. armata ), Т. продолго­ватый (Т. oblonga), Т. яйцевидный (Т. ovata) и др.

У видов рода факус (Phacus) (рис. 1.8) клетки плоскосжатые, более или менее штопоровидно скрученные, асимметричные, яйцевидные, овальные или шаровидные, с одним жгутиком, на заднем конце тела часто с бесцветным рулевым отростком. Пелликула плотная, бесцветная, со штрихами или рядами гра­нул, сосочков или шипиков. Хроматофоры многочисленные, мелкие, дисковидные, пристенные, без пиреноидов. Ядро одно (чаще в задней части клетки). В протопласте имеются зерна парамилона.

Известно около 140 видов, распространенных в мелких непроточных водоемах или в прибрежной части озер и рек, загрязненных органическими веществами. В Беларуси встреча­ется 18 видов и 27 разновидностей. Наиболее распространены Ф. длиннохвостый (Ph. longicauda), Ф. мелкопузырчатый (Ph. vesiculosum), Ф. круглый (Ph. orbicularis), Ф. хвостатый (Ph. caudatus) и др.

Задание

Рассмотреть при большом увеличении микроскопа и зари­совать клетки эвглены, факуса и трахеломонаса. Отметить осо­бенности строения домика, бесцветный прямой отросток у факуса и горлышко или воронку у трахеломонаса, ядро, хрома­тофоры, жгутик на переднем конце тела. (Чтобы рассмотреть жгутики, надо окрасить препарат 2%-м раствором метиленовой сини или иодом в иодистом калии.)

Вопросы для самоконтроля

1. Каковы особенности строения и образа жизни эвгленовых водоро­слей?

2. Каково значение некоторых представителей эвгленовых водо­рослей для характеристики степени загрязненности воды?

3. В каких случаях эвгленовые водоросли переходят на миксотроф- ный способ питания?

1.6. ОТДЕЛ ДИНОФИТОВЫЕ ВОДОРОСЛИ (DINOPHYTA)

Большинство динофитовых водорослей имеют монадное строение и представлены одиночными клетками. Реже встре­чаются амебоидные, пальмеллоидные, коккоидные и нитчатые формы. Для них характерна дорзовентральная форма тела: в строении клеток отчетливо выражены спинная и брюшная сто­роны, хорошо заметна разница между передним и задним кон­цами тела.

Важным признаком для всех динофитовых является также наличие у клеток двух бороздок. Одна из них - поперечная - охватывает клетку по кольцу или спирали, но не смыкается полностью, другая - продольная - расположена на брюшной стороне клетки.

Клеточный покров у наиболее примитивных форм представ­лен гладким тонким перипластом (шаровидные формы). Боль­шинство же динофитовых покрыты текой, состоящей из цито- плазматической мембраны, под которой в один слой распола­гаются компоненты теки - уплощенные пузыри (везикулы, цистерны), окруженные мембраной.

Два разных по длине, строению и даже функциям жгутика (один из них плавательный, другой - рулевой) прикрепляются на брюшной стороне; один почти полностью скрыт в попереч­ной бороздке, другой выступает из продольной и направлен по движению клетки назад. У многих одноклеточных водорослей имеются так называемая глотка (своеобразная трубка) и осо­бые сильно преломляющие свет слизистые тельца - трихоцис- ты, расположенные в периферическом слое цитоплазмы или продольными рядами на внутренней поверхности глотки. Соприкасаясь во время движения с другой водорослью или песчинкой, трихоцисты выбрасываются в виде длинных слизи­стых нитей, вызывая скачкообразное перемещение клетки.

Динофитовые водоросли характеризуются так называемым мезокариотическим типом организации клеток с ядерным аппаратом, еще сохраняющим черты некоторой примитивно­сти. Это выражается в химическом составе хромосом (отсут­ствие гистонов) и их поведении во время митоза, фазы которо­го проходят нетипично; в частности, хромосомы, слабо диффе­ренцированные по длине из-за отсутствия центромер, постоян­но находятся в конденсированном состоянии и сохраняются в интерфазном ядре. В ядре может быть одно или несколько ядрышек, которые при делении обычно исчезают. Во время митоза ядерная оболочка не исчезает и веретено деления не образуется.

В протопласте содержатся хроматофоры различной окрас­ки (оливковые, бурые или коричневые, желтые, золотистые, красные, голубые, синие). Окраска обусловлена наличием хло- рофиллов а и с, каротинов а, }