1. Care este structura celulei vegetale?
2. Ce sunt plastidele?
3. Ce plastide cunoașteți?
4. Ce sunt pigmenții?
5. Ce este țesutul vegetal?

Algele sunt cele mai vechi plante de pe Pământ. Ei trăiesc în principal în apă, dar există specii care trăiesc pe sol umed, scoarță de copac și alte locuri cu umiditate ridicată.

Algele includ plante unicelulare și multicelulare. Algele aparțin plantelor inferioare, nu au rădăcini, nici tulpini, nici frunze. Algele se reproduc asexuat (prin diviziune celulară simplă sau spori) și sexual.

În ciuda structurii relativ simple, diferite grupuri de alge au propriile lor caracteristici și provin din strămoși diferiți.

Algele verzi trăiesc în apă sărată și dulce, pe uscat, la suprafața copacilor, a pietrelor sau a clădirilor, în locuri umede, umbrite. Speciile care trăiesc în afara apei sunt latente în timpul secetei. Protozoare alge verzi- unicelular (Fig. 58).

Orez. 58. Alge unicelulare

Ați observat, evident, „înflorirea” apei în bălți și bălți vara și la iluminare puternică în acvarii. Apa „înflorită” are o nuanță de smarald. Dacă scoateți o parte din această apă, se va dovedi a fi transparentă, dar conține mici „particule” în suspensie. Într-o picătură de astfel de apă sub microscop, multe alge verzi unicelulare diferite sunt clar vizibile, ceea ce îi conferă o nuanță de smarald.

În timpul „înfloririi” micilor bălți sau rezervoare din apă, cel mai des se găsește alga unicelulară Chlamydomonas (tradus din greacă - „cel mai simplu organism acoperit cu haine" - o coajă). Chlamydomonas este o algă verde unicelulară în formă de pară. Se deplasează în apă cu ajutorul a doi flageli situati la capătul anterior, mai îngust al celulei (Fig. 59).

Orez. 59. Chlamydomonas și chlorella

În exterior, chlamydomonas este acoperit cu o membrană transparentă, sub care există o citoplasmă cu un nucleu, un „ochi” roșu (un corp roșu sensibil la lumină), o vacuolă mare umplută cu seva celulară și două vacuole mici pulsatoare. Clorofila și alți pigmenți din chlamydomonas sunt localizați într-o plastidă mare în formă de cupă, care în alge este numită cromatofor (tradus din greacă - „purtător de lumină”). Clorofila conținută în cromatofor dă culoarea verde întregii celule.

O altă algă verde unicelulară - chlorella - este larg răspândită în corpurile de apă dulce și pe solurile umede (vezi Fig. 59). Micile sale celule sferice sunt vizibile doar cu un microscop. În exterior, celula de chlorella este acoperită cu o membrană, sub care se află o citoplasmă cu un nucleu, iar în citoplasmă - un cromatofor verde.

Structura algelor verzi unicelulare

1. Puneți o picătură de apă „înflorită” pe o lamă de microscop, acoperiți cu o lamă.
2. Examinați algele unicelulare la mărire scăzută. Căutați Chlamydomonas (un corp în formă de pară cu un capăt frontal ascuțit) sau chlorella (un corp sferic).
3. Scoateți o parte din apă de sub lamelă cu o bandă de hârtie de filtru și examinați celula de alge la mărire mare.
4. Găsiți învelișul, citoplasma, nucleul, cromatoforul din celula de alge. Acordați atenție formei și culorii cromatoforului.
5. Desenați o celulă și etichetați numele părților sale. Verificați corectitudinea desenului conform desenelor din manual.

Probabil ați acordat atenție plăcilor verzi din partea inferioară a copacilor, pe garduri etc. Sunt formate din diverse alge verzi unicelulare care s-au adaptat vieții terestre (Fig. 60). La microscop sunt vizibile celule individuale sau grupuri de celule de alge verzi. Singura sursă de umiditate pentru aceste alge sunt precipitațiile (ploaie și rouă). Cu lipsa apei sau temperaturi scăzute Pleurococcus și alte alge terestre își pot petrece o parte din viață latente.

Orez. 60. Alge verzi pe un trunchi de copac

La reprezentanții multicelulari ai algelor verzi, corpul (talul) are forma de filamente sau formațiuni plate în formă de frunze. În apele curgătoare, puteți vedea adesea grupuri verzi strălucitoare de fire mătăsoase atașate de stânci subacvatice și zgomote. Aceasta este o algă verde filamentoasă multicelulară ulotrix (Fig. 61). Firele sale constau dintr-un număr de celule scurte. În citoplasma fiecăruia dintre ele există un nucleu și un cromatofor sub forma unui inel deschis. Celulele se divid și firul crește.

Orez. 61. Alge verzi pluricelulare

În apele stagnante și care curg încet, bulgări alunecoși de culoare verde strălucitoare plutesc sau se așează adesea pe fund. Ele arată ca bumbacul și sunt formate din ciorchini de alge filamentoase spirogyra (vezi Fig. 61). Celulele cilindrice alungite ale spirogyra sunt acoperite cu mucus. În interiorul celulelor - cromatofori sub formă de panglici răsucite spiralat.

Algele verzi multicelulare trăiesc și în apele mărilor și oceanelor. Un exemplu de astfel de alge este ulva, sau salata de mare, de aproximativ 30 cm lungime și doar două celule groase (vezi Fig. 61).

Cea mai complexă structură din acest grup de plante are carofite care trăiesc în rezervoare de apă dulce. Aceste numeroase alge verzi seamănă în aparență cu coada-calului. Chara algae nitella, sau luciul flexibil, sunt adesea cultivate în acvarii (vezi Fig. 61).

Characeae au formațiuni care seamănă cu rădăcinile, tulpinile și frunzele ca formă și funcție, dar ca structură nu au nimic în comun cu aceste organe ale plantelor superioare. De exemplu, ele sunt atașate la pământ cu ajutorul celulelor filamentoase ramificate incolore, care se numesc rizoizi (din cuvintele grecești „riza” - rădăcină și „eidos" - vedere).

Algele brune sunt în principal plante marine. General semn exterior aceste alge - culoarea maro-gălbui a talilor.

Algele brune sunt plante pluricelulare. Lungimea lor variază de la microscopică la gigantică (câteva zeci de metri). Talul acestor alge poate fi filamentos, sferic, lamelar, stufos. Uneori conțin bule de aer care țin planta în poziție verticală în apă. La pamant alge brune atașat de rizoizi sau de baza supracrescita în formă de disc a talului.

Unele alge brune dezvoltă grupuri de celule care pot fi numite țesuturi.

În mările noastre din Orientul Îndepărtat și în mările Oceanului Arctic, crește o mare alge brune, alge sau alge marine (Fig. 62). În fâșia de coastă a Mării Negre se găsește adesea alga brună cystoseira (vezi Fig. 62).

Orez. 62. Alge brune

Algele roșii, sau violetele, sunt în principal plante marine multicelulare (Fig. 63). Doar câteva specii de purpuriu se găsesc în apă dulce. Foarte puține dintre algele roșii sunt unicelulare.

Orez. 63. Alge roșii

Dimensiunile crimson variază de obicei de la câțiva centimetri la un metru lungime. Dar printre ele există și forme microscopice. Celulele algelor roșii, pe lângă clorofilă, conțin pigmenți roșii și albaștri. În funcție de combinația lor, culoarea purpurie variază de la roșu aprins la verde-albăstrui și galben.

În exterior, algele roșii sunt foarte diverse: filamentoase, cilindrice, lamelare și asemănătoare coralului, disecate și ramificate în grade diferite. Adesea sunt foarte frumoase și capricioase.

În mare, algele roșii se găsesc peste tot într-o varietate de condiții. De obicei, se atașează de pietre, bolovani, structuri create de om și, uneori, alte alge. Datorită faptului că pigmenții roșii sunt capabili să capteze chiar și o cantitate foarte mică de lumină, violetele pot crește la adâncimi considerabile. Se găsesc chiar și la adâncimea de 100-200 m. Phyllophora, porfirul etc. sunt răspândite în mările țării noastre.

Valoarea algelor în natură și viața umană. Algele se hrănesc cu pești și alte animale acvatice. Algele absorb dioxidul de carbon din apă și, ca toate plante verzi Ei degajă oxigen, care este respirat de organismele vii care trăiesc în apă. Algele produc o cantitate imensă de oxigen, care nu este doar dizolvat în apă, ci și eliberat în atmosferă.

Omul folosește alge marine în industria chimică (Fig. 64). Din acestea se obțin iod, săruri de potasiu, celuloză, alcool, acid acetic și alte produse. Algele sunt folosite ca îngrășăminte și folosite pentru hrana animalelor. Din unele tipuri de alge roșii se extrage substanța gelatinoasă agar-agar, care este necesară în industria cofetăriei, panificației, hârtiei și textilelor. Microorganismele sunt cultivate pe agar-agar pentru a fi utilizate în cercetarea de laborator.

Orez. 64. Semnificația și utilizarea algelor

În multe țări, algele sunt folosite pentru a pregăti o varietate de feluri de mâncare. Sunt foarte utile, deoarece conțin o mulțime de carbohidrați, vitamine și sunt bogate în iod.

Deseori se consumă laminaria (alge marine), Ulva (salată de mare), porfir etc.

Chlamydomonas, chlorella și alte alge verzi unicelulare sunt folosite în tratarea biologică a apelor uzate.

Creșterea excesivă a algelor, de exemplu în canalele de irigare sau în iazurile cu pești, poate fi dăunătoare. Prin urmare, canalele și rezervoarele trebuie curățate periodic de aceste plante.

Prezența algelor este o condiție necesară pentru viața normală a corpurilor de apă. Dacă în ele sunt aruncate ape uzate, deșeuri chimice, fier vechi, lemn putrezit și alte materiale, atunci acest lucru duce inevitabil la moartea algelor, a altor plante și animale, la apariția rezervoarelor moarte și infectate.

Noi concepte

Alge. Cromatofor. Rizoizi. Chlamydomonas. Chlorella. Varec

Întrebări

1. De ce algele sunt clasificate ca plante inferioare?
2. Unde trăiesc algele verzi unicelulare?
3. Care este structura chlamydomonas?
4. Unde trăiesc și ce structură au algele multicelulare verzi?
5. Unde trăiesc algele brune și ce structură au?
6. Unde trăiesc și ce structură au algele roșii?
7. Ce este un talus?
8. Ce este un cromatofor?
9. Ce sunt rizoizii? De ce nu pot fi numite rădăcini?
10. Care este importanța algelor în natură?
11. Cum folosește o persoană algele?

Gândi

De ce chiar și algele multicelulare mari le lipsește un sistem vascular?

Căutări pentru curioși

Îndepărtați cu grijă placa verde de pe scoarța mai multor copaci. Pregătiți lamele și examinați-le la microscop. Luați în considerare celulele de alge care formează o acoperire verde. Încercați să stabiliți dacă este format din unul sau mai multe tipuri de alge.

Știi că...

• În multe părți ale lumii se observă așa-numita „zăpadă roșie”. În țara noastră, acest fenomen are loc în Caucaz, Uralii de Nord, în unele regiuni din Siberia și Arctica. Culoarea neobișnuită a zăpezii este cauzată de așa-numitele chlamydomonas de zăpadă. Celulele sale conțin pigment roșu. Când straturile superioare de zăpadă se dezgheț, celulele acestei alge încep să se înmulțească foarte repede, colorând zăpada în toate nuanțele de roșu: de la roz pal la roșu sânge și purpuriu închis. Uneori, zona acoperită cu „zăpadă roșie” ajunge la câțiva kilometri pătrați.
• Algele brune gigantice din Pacific crește 45 cm pe zi și atinge o lungime de 60 m.
• În zona Bahamas, alge roșii au fost găsite la o adâncime de 269 m, în ciuda faptului că la o astfel de adâncime apa absoarbe 99,9995% din lumina soarelui.

Lumea subacvatică a atras întotdeauna oamenii cu strălucirea, frumusețea fără precedent, diversitatea și misterele neexplorate. Animale uimitoare, plante uimitoare de diferite dimensiuni - toate aceste organisme neobișnuite nu lasă pe nimeni indiferent. Inafara de vizibil pentru ochi mari reprezentanți ai florei, există și cei mai mici, vizibili doar la microscop, dar din aceasta nu își pierd importanța și semnificația în biomasa totală a oceanului. Acestea sunt alge unicelulare. Dacă luăm producția totală produsă de plantele subacvatice, atunci cele mai multe dintre ele sunt produse de aceste creaturi minuscule și uimitoare.

Algele: caracteristici generale

În general, algele sunt un sub-regn al plantelor inferioare. Ei aparțin acestui grup pentru că corpul lor nu este diferențiat în organe, ci este reprezentat de un talus sau talus continuu (uneori disecat). În loc de sistem de rădăcină, au dispozitive de atașare la substrat sub formă de rizoizi.

Acest grup de organisme este foarte numeros, divers ca formă și structură, stil de viață și habitate. Se disting următoarele diviziuni ale acestei familii:

• roșu;
• maro;
• verde;
• de aur;
• diatomee;
• criptofitic;
• galben verde;
• euglenoe;
• dinofite.

Fiecare dintre aceste departamente poate include alge unicelulare și reprezentanți cu talus multicelular. De asemenea, se găsesc următoarele forme de organisme:

• colonial;
• filamentos;
• plutitoare liberă;
• atașat și altele.

Să studiem mai detaliat structura, activitatea vitală și reproducerea reprezentanților exact organismelor unicelulare aparținând diferitelor clase de alge. Să evaluăm rolul lor în natură și viața umană.

Caracteristicile structurii algelor unicelulare

Care sunt caracteristicile specifice care permit acestor organisme minuscule să existe? În primul rând, deși au o singură celulă, aceasta îndeplinește toate funcțiile vitale ale întregului organism:

• creştere;
• dezvoltare;
• alimente;
• suflare;
• reproducere;
• trafic;
• selecţie.

De asemenea, aceste organisme unicelulare au funcția de iritabilitate.

În structura lor internă, algele unicelulare nu au caracteristici care să poată surprinde un cercetător interesat. Toate aceleași structuri și organele ca în celulele organismelor mai dezvoltate. Membrana celulară are capacitatea de a absorbi umiditatea din jur, astfel încât corpul poate fi scufundat sub apă. Acest lucru permite algelor să se stabilească mai pe scară largă nu numai în mări, oceane și alte corpuri de apă, ci și pe uscat.

Toți reprezentanții au un nucleu cu material genetic, cu excepția algelor albastre-verzi, care sunt organisme procariote. De asemenea, celula conține organite standard obligatorii:

• mitocondriile;
• citoplasmă;
• reticul endoplasmatic;
• aparate Golgi;
• lizozomi;
• ribozomi;
• centru celular.

O caracteristică poate fi numită prezența plastidelor care conțin unul sau altul pigment (clorofilă, xantofilă, ficoeritrina și altele). Interesant este si faptul ca algele unicelulare se pot misca liber in coloana de apa cu ajutorul unuia sau mai multor flageli. Cu toate acestea, nu toate tipurile. Există și forme atașate de substrat.

Distribuție și habitate

Datorită dimensiunilor lor mici și a unor caracteristici structurale, algele unicelulare au reușit să se răspândească pe tot globul. Ei locuiesc:

• corpuri de apă dulce;
• mările și oceanele;
• mlaștini;
• suprafețe de roci, copaci, pietre;
• câmpii polare acoperite cu zăpadă și gheață;
• acvarii.

Oriunde îi poți întâlni! Astfel, algele nostococice unicelulare, exemple de albastru-verzi sau cianobacterii, sunt locuitori ai permafrostului din Antarctica. Având diferiți pigmenți în compoziția lor, aceste organisme împodobesc peisajul alb ca zăpada într-un mod uimitor. Ei pictează zăpada în tonuri de roz, liliac, verde, violet și albastru, care, desigur, arată foarte frumos.

Alge verzi unicelulare, dintre care exemple sunt: ​​chlorella, trentepolia, chlorococcus, pleurococcus - trăiesc la suprafața copacilor, acoperindu-și coaja cu o floare verde. Ele fac ca suprafața pietrelor, stratul superior de apă, loturile de pământ, stâncile abrupte și alte locuri să dobândească aceeași culoare. Ele aparțin grupului de alge terestre sau aeriene.

În general, reprezentanții algelor unicelulare ne înconjoară peste tot, pur și simplu este posibil să le observați doar cu ajutorul unui microscop. Roșu, verde și, de asemenea, cianobacteriile trăiesc în apă, aer, suprafețele produselor, pământ, plante și animale.

Reproducere și stil de viață

Stilul de viață al unei anumite alge ar trebui discutat în fiecare caz. Cineva preferă să înoate liber în coloana de apă, formând fitobentos. Alte specii sunt plasate în interiorul organismelor animalelor, intrând într-o relație simbiotică cu acestea. Alții se atașează pur și simplu de substrat și formează colonii și filamente.

Dar reproducerea algelor unicelulare este un proces similar tuturor reprezentanților. Aceasta este diviziunea vegetativă obișnuită în două, mitoză. Procesul sexual este extrem de rar și numai atunci când apar condiții nefavorabile de existență.

Reproducerea asexuată se reduce la următoarele etape.

1. pregătitoare. Celula crește și se dezvoltă, acumulează substanțe nutritive.
2. Organelele de mișcare (flagelele) sunt reduse.
3. Apoi începe procesul de replicare a ADN-ului și formarea simultană a unei constricții transversale.
4. Centromerii întind materialul genetic de-a lungul diferiților poli.
5. Constricția se închide, iar celula este împărțită în jumătate.
6. Citokineza are loc simultan cu toate aceste procese.

Rezultatul sunt noi celule fiice identice cu cel părinte. Ele completează părțile lipsă ale corpului și încep o viață independentă, creștere și dezvoltare. Astfel, ciclul de viață al unui individ unicelular începe cu diviziunea și se termină cu ea.

Caracteristicile structurii algelor verzi unicelulare

Caracteristica principală este bogată Culoarea verde, care are o celulă. Se explică prin faptul că în compoziția plastidelor predomină pigmentul clorofilă. De aceea, aceste organisme sunt capabile să producă singure materie organică. Acest lucru le face în multe privințe legate de reprezentanții terestre superiori ai florei.

De asemenea, caracteristicile structurale ale algelor verzi unicelulare sunt în următoarele modele generale.

1. Nutrientul de rezervă este amidonul.
2. Un astfel de organoid precum un cloroplast este înconjurat de o membrană dublă, care se găsește în plantele superioare.
3. Pentru mișcare se folosesc flageli, acoperiți cu fire de păr sau solzi. Pot fi de la unu la 6-8.

Evident, structura algelor verzi unicelulare le face deosebite și le apropie de reprezentanții extrem de organizați ai speciilor terestre.

Cine apartine acestui departament? Cei mai cunoscuți reprezentanți:

• chlamydomonas;
• volvox;
• chlorella;
• pleurococ;
• euglena verde;
• acrofonie și altele.

Să aruncăm o privire mai atentă la unele dintre aceste organisme.

Chlamydomonas

Acest reprezentant aparține unui astfel de departament precum algele verzi unicelulare. Chlamydomonas este un organism predominant de apă dulce, cu unele caracteristici structurale. Se caracterizează prin fototaxie pozitivă (deplasare către sursa de lumină), datorită prezenței unui ochi sensibil la lumină la capătul anterior al celulei.

Rolul biologic al chlamydomonas este că este un producător de oxigen în procesul de fotosinteză, o sursă valoroasă de hrană pentru animale. De asemenea, această alge este cea care provoacă „înflorirea” rezervoarelor. Celulele sale sunt ușor de cultivat în condiții artificiale, așa că geneticienii au ales chlamydomonas ca obiect de cercetare și experimente de laborator.

Chlorella

Alga unicelulară Chlorella aparține, de asemenea, diviziunii verzi. Principala sa diferență față de toate celelalte este că trăiește numai în și celula sa este lipsită de flageli. Capacitatea de fotosinteză permite utilizarea chlorellei ca sursă de oxigen în spațiu (pe nave, rachete).

În interiorul celulei este complex unicși vitamine, datorită cărora această alge este foarte apreciată ca bază de hrană pentru animale. Chiar și pentru o persoană, consumul acestuia ar fi foarte benefic, deoarece 50% din proteina din compoziția sa este superioară în valoare energetică multe cereale. Cu toate acestea, încă nu a prins rădăcini ca hrană pentru oameni.

Dar chlorella este folosită cu succes pentru tratarea biologică a apei. Puteți observa acest organism într-un vas de sticlă cu apă stagnată. Pe pereți se formează un strat verde alunecos. Aceasta este chlorella.

Euglena verde

O alge unicelulare aparține departamentului Euglena. Forma neobișnuită, alungită a corpului, cu un capăt ascuțit, îl face diferit de celelalte. Are, de asemenea, un ochi sensibil la lumină și un flagel pentru mișcare activă. Un fapt interesant este că Euglena este un mixotrof. Se poate hrăni heterogen, dar în majoritatea cazurilor realizează procesul de fotosinteză.

Multă vreme au existat dispute cu privire la apartenența acestui organism la orice regat. Potrivit unor semne, acesta este un animal, conform altora - o plantă. Trăiește în corpuri de apă poluate cu reziduuri organice.

Pleurococ

Acestea sunt organisme verzi rotunjite care trăiesc pe roci, pământ, pietre, copaci. Ele formează o acoperire verde-albăstruie pe suprafețe. Ele aparțin familiei de alge Chaetophore din departamentul verde.

Prin pleurococ se poate naviga în pădure, deoarece se așează numai pe partea de nord a copacilor.

diatomee

O algă unicelulară este o diatomee și toate speciile care o însoțesc. Împreună formează diatomee, care diferă printr-o caracteristică interesantă. De sus, cușca lor este acoperită cu o coajă frumos modelată, pe care se aplică un model natural de săruri de siliciu și oxidul acestuia. Uneori, aceste modele sunt atât de incredibile încât par un fel de structură arhitecturală sau un desen complicat al unui artist.

De-a lungul timpului, reprezentanții morți ai diatomeelor ​​formează depozite valoroase de roci care sunt folosite de oameni. Celulele sunt dominate de xantofile, deci culoarea acestor alge este aurie. Sunt un aliment valoros pentru animalele marine, deoarece formează o parte semnificativă a planctonului.

alge roșii

Acestea sunt specii a căror culoare variază de la roșu deschis la portocaliu și maro. Compoziția celulei este dominată de alți pigmenți care suprimă clorofila. Suntem interesați de formele unicelulare.

Acest grup include clasa de alge bangui, care include aproximativ 100 de specii. Majoritatea sunt unicelulare. Principala diferență este predominanța carotenelor și xantofilelor, ficobilinelor față de clorofilă. Așa se explică colorarea reprezentanților departamentului. Există câteva dintre cele mai comune organisme printre algele roșii unicelulare:

• porfiridiu.
• chrootse.
• geotrichum.
• asterocită.

Principalele habitate sunt oceanice şi ape marii latitudini temperate. Sunt mult mai puțin frecvente la tropice.

porfiridiu

Toată lumea poate observa unde trăiesc algele unicelulare din această specie. Ele formează pelicule roșii de sânge pe sol, pereți și alte suprafețe umede. Rareori există singuri, adunându-se mai ales în colonii înconjurate de mucus.

Ele sunt folosite de oameni pentru a studia procese precum fotosinteza în organismele unicelulare și formarea de molecule de polizaharide în interiorul organismelor.

Chrootece

Această algă este, de asemenea, unicelulară și aparține departamentului roșu, clasa Bangiaceae. Principala sa caracteristică distinctivă este formarea unui „picior” mucos pentru atașarea la substrat. Interesant este că acest „picior” poate depăși dimensiunea corpului în sine de aproape 50 de ori. Mucusul este produs de celula însăși în procesul vieții.

Acest organism se așează pe soluri, formând și un înveliș roșu vizibil, alunecos la atingere.

Alge- sunt organisme fotosintetice pluricelulare, predominant acvatice, eucariote, care nu au țesuturi sau al căror corp nu este diferențiat în organe vegetative (adică aparținând subregnului plantelor inferioare).

❖ Diviziunile sistematice ale algelor(se deosebesc prin structura talului, setul de pigmenți fotosintetici și nutrienți de rezervă, caracteristicile ciclurilor de reproducere și dezvoltare, habitat etc.):
■ Auriu;
■ Verde (exemple: spirogyra, ulotrix);
■ Roşu (exemple: porfir, filoforă);
■ Maro (exemple: lesonia, fucus);
■ Chara (exemple: hara, nitella);
■ Diatomee (exemplu: lymophora) etc.
Numărul de specii de alge este de peste 40 de mii.

❖Habitatul algelor: apă dulce și sărată, sol umed, scoarță de copac, izvoare termale, ghețari etc.

❖ Grupuri de mediu alge: planctonice, bentonice (), terestre, solului etc.

planctonic formele sunt reprezentate de alge verzi, aurii și galben-verzui, care dispun de dispozitive speciale pentru a facilita transferul apei: reducerea densității organismelor (vacuole gazoase, incluziuni lipidice, consistența gelatinoasă) și creșterea suprafeței acestora (excrescențe ramificate, corp aplatizat sau alungit). formă etc.).

bentonice formele trăiesc în fundul rezervoarelor sau învelesc obiecte în apă; atașat de substrat prin rizoizi, discuri bazale și ventuze. În mări și oceane, ele sunt reprezentate în principal de alge brune și roșii, iar în corpurile de apă dulce - de toate diviziunile de alge, cu excepția maro. Algele bentonice conțin cloroplaste mari, cu un conținut ridicat de clorofilă.

Sol, sau aer, algele (de obicei algele verzi sau galben-verzi) formează raiduri și pelicule de diferite culori pe scoarța copacilor, pietrele și stâncile umede, gardurile, acoperișurile caselor, pe suprafața zăpezii și a gheții etc. Cu lipsă de umiditate, algele terestre sunt impregnate cu substanțe organice și anorganice.

Sol algele (în principal galben-verde, aurii și diatomee) trăiesc în grosimea stratului de sol la o adâncime de până la 1-2 m.

Caracteristicile structurii algelor

Corpul algelor nu este împărțit în organe vegetative și este reprezentat de puternic și elastic talus (talus) . Structura talului este filamentoasă (exemplu: ulotrix, spirogyra), lamelară (exemplu: varec), ramificată sau stufoasă (exemplu: hara). Dimensiuni - de la 0,1 mm la câteva zeci de metri (pentru unele alge maro și roșii). Talul algelor ramificate și stufoase este disecat și are o structură liniar-segmentată; în ea se pot distinge axa principală, „frunze” și rizoizi.

Unele alge au special bule de aer , care țin talul la suprafața apei, unde există posibilitatea captării maxime a luminii pentru fotosinteză.

Talul multor alge secretă mucus, care le umple cavitățile interne și este excretat parțial în exterior, ajutând la reținerea mai bună a apei și prevenind deshidratarea.

Celulele talului algelor nu sunt diferențiate și au un perete celular permeabil, al cărui strat interior este format din celuloză, iar stratul exterior din pectină și (la multe specii) o serie de componente suplimentare: var, lignină, cutină (care reține razele ultraviolete și protejează celulele). de la pierderea excesivă a apei în timpul valului scăzut), etc. Cochilia îndeplinește funcții de protecție și de susținere, oferind în același timp posibilitatea de creștere. Cu o lipsă de umiditate, cojile se îngroașă semnificativ.

Citoplasma celulei la majoritatea algelor formează un strat subțire între vacuola centrală mare și peretele celular. Citoplasma conține organele: cromatofori , reticul endoplasmatic, mitocondrii, aparat Golgi, ribozomi, unul sau mai mulți nuclei.

Cromatofori sunt organele de alge care conțin pigmenți fotosintetici, ribozomi, ADN, granule lipidice și pirenoizi . Spre deosebire de cloroplastele plantelor superioare, cromatoforele sunt mai diverse ca formă (pot fi în formă de cupă, în formă de panglică, lamelare, stelate, în formă de disc etc.), dimensiune, număr, structură, locație și set de elemente fotosintetice. pigmenti.

În apă mică ( verde ) pigmenții fotosintetici ai algelor sunt în principal clorofilele a și b, care absorb lumina roșie și galbenă. La maro algele care trăiesc la adâncimi medii, unde pătrunde lumina verde și albastră, pigmenții fotosintetici sunt clorofilele a și c, precum și k arotină și fucoxantina având o culoare maronie. La algele roșii care trăiesc la adâncimi de până la 270 m, pigmenții fotosintetici sunt clorofila d (caracteristic doar pentru acest grup de plante) și au o culoare roșiatică. ficobiline- ficoeritrina, ficocianina si aloficocianina, care absorb bine razele albastre si violete.

Pirenoizi- incluziuni speciale care fac parte din matricea cromatoforă și sunt o zonă de sinteză și acumulare de nutrienți de rezervă.

Substanțe de rezervă ale algelor: amidon, glicogen, uleiuri, polizaharide etc.

Reproducerea algelor

Algele se reproduc asexuat și sexual.

❖ Organe de reproducere ale algelor (monocelular):
■ sporangii (organe de reproducere asexuată);
■ gametangia (organe de reproducere sexuală).

❖ Modalități de reproducere asexuată a algelor: zoospori vegetativi (fragmente de tals) sau unicelulari.

❖ Forme ale procesului sexual la alge:
■ izogamie - fuziunea gameților mobili identici ca structură și dimensiune,
■ heterogamie - fuziunea gameților mobili de diferite dimensiuni (cel mai mare este considerat feminin),
■ oogamie - fuziunea unui ou mare imobil cu un spermatozoid,
■ conjugare- fuziunea continutului a doua celule nespecializate.

Procesul sexual se încheie cu formarea unui zigot diploid, din care se formează un nou individ sau se formează flageli mobili. zoospori , servind pentru relocarea algelor.

❖ Particularități ale reproducerii algelor:
■ la unele specii de alge, fiecare individ este capabil să formeze (în funcție de anotimp sau de condițiile de mediu) atât spori, cât și gameți;
■ la anumite tipuri alge, funcțiile de reproducere asexuată și sexuală sunt îndeplinite de diferiți indivizi - sporofite (formează spori) și gametofite (formează gameți);
■ în ciclul de dezvoltare a multor tipuri de alge (roșii, maro, unele verzi) există o alternanță strictă a generațiilor - sporofite și gametofit ;
■ gameţii de alge, de regulă, au taxiuri care determină direcţia mişcării lor în funcţie de intensitatea luminii, temperatură etc.;
■ sporii neflagelaţi fac mişcare amiboid;
■ la alge marine, eliberarea de spori sau gameţi coincide cu valul; nu există o perioadă de odihnă în dezvoltarea zigotului (adică, zigotul începe să se dezvolte imediat după fertilizare, pentru a nu fi dus în mare).

Valoarea algelor

❖ Semnificația algelor:
■ produc materie organică prin fotosinteză;
■ saturați apa cu oxigen și absorbiți dioxidul de carbon din aceasta;
■ sunt hrană pentru animale acvatice;
■ sunt strămoșii plantelor care au locuit pământul;
■ a participat la formarea calcarului montan și a rocilor de cretă, a unor tipuri de cărbune și șisturi bituminoase;
■ algele verzi curăță corpurile de apă poluate cu deșeuri organice;
■ sunt utilizate de om ca îngrășăminte organice și aditivi pentru furaje în alimentația animalelor;
■ sunt utilizate în industria biochimică, alimentară și a parfumurilor pentru a produce proteine, vitamine, alcooli, acizi organici, acetonă, iod, brom, agar-agar (necesar pentru fabricarea marmeladei, bezele, suflei etc.), lacuri, coloranți , lipici ;
■ multe specii sunt folosite pentru hrana omului (varec, unele alge verzi și roșii);
■ unele specii sunt folosite în tratamentul rahitismului, gușii, bolilor gastrointestinale și a altor boli;
■ nămolul din alge moarte (sapropel) este utilizat în terapia cu nămol;
■ poate provoca înflorirea apei.

alge verzi

❖ Spirogyra

■ Habitat: rezervoare proaspete stagnante și care curg încet, unde formează noroi verde strălucitor; comună în Belarus.

■ Forma corpului: filiform subțire; celulele sunt dispuse pe rând.

■ Caracteristici structurale celulele sunt de formă cilindrică cu un perete celular bine definit; acoperit cu o coajă de pectină și o mucoasă. Cromatoforul este în formă de panglică, răsucit spiralat. Vacuola ocupă cea mai mare parte a celulei. Nucleul este situat în centru și este legat prin fire de citoplasma parietală; conţine un set haploid de cromozomi.

■ Reproducere: asexuat realizat prin ruperea firului în secțiuni scurte; formarea de spori este absentă. proces sexual - conjugare. În acest caz, două fire de alge sunt de obicei situate paralele una cu cealaltă și cresc împreună cu ajutorul unor excrescențe copulative sau punți. Apoi membranele celulare din punctele de contact ale firelor se dizolvă, formând un canal prin care conținutul uneia dintre celule se deplasează în celula celuilalt fir și se îmbină cu protoplastul său, formând un zigot cu o înveliș dens. Zigotul se împarte în meioză; Se formează 4 nuclee, trei dintre ei mor; din celula rămasă după o perioadă de repaus, se dezvoltă un adult.

❖ Ulotrix

■ Habitat: corpuri de apă dulce, mai rar marine și salmastre, sol;

Tehnic de stat din Orientul Îndepărtat

Universitatea de pescuit

Institutul de Biologie Marina A.V. Zhirmunsky FEB RAS

LL. Arbuzova

I.R. Levenets

Alge

Recenzători:

– V.G.Chavtur, doctor în științe biologice, profesor la Departamentul de biologie marine și acvacultură, Universitatea de Stat din Orientul Îndepărtat

– S.V. Nesterova, dr., Cercetător principal, Laboratorul de Floră a Orientului Îndepărtat, Grădina Botanică-Institut, Filiala Orientului Îndepărtat a Academiei Ruse de Științe

Arbuzova L.L., Levenets I.R. Algele: Uch. aşezare Vladivostok: Dalrybvtuz, IBM FEB RAN, 2010. 177p.

Manualul oferă informații actualizate despre anatomia, morfologia, taxonomia, stilul de viață și semnificația practică a algelor.

Manualul este destinat studenților de licență din domeniile „Bioresursele acvatice și acvacultură” și „Ecologie și managementul naturii” învățământ cu frecvență și cu frecvență parțială, masteranzi în ecologie, biologie, ihtiologie și piscicultură.

© Statul din Orientul Îndepărtat

pescuit tehnic

universitate, 2010

©Institutul de Biologie Marină. A.V. Zhirmunsky FEB RAS, 2010

ISBN ……………………………..

Introducere ……………………………………………………………………

1. Structura celulelor algelor ………………………………………

2. Caracteristicile generale ale algelor ……………………………

2.1. Tipuri de mâncare ……………………………………………………

2.2. Tipuri de tali ………………………………………………………..

2.3. Reproducerea algelor ……………………………………………..

2.4. Ciclurile de viață ale algelor …………………………….

3. Grupuri ecologice de alge …………………………….

3.1. Algele habitatelor acvatice …………………………..

3.1.1. Fitoplancton …………………………………………………………………….

3.1.2. Fitobentos ………………………………………………………..

3.1.3. Algele ecosistemelor acvatice extreme ……………

3.2. Algele din habitatele în afara apei ……………………………

3.2.1. Alge aerofile …………………………………………….

3.2.2. Alge edafofile ………………………………………….

3.2.3. Alge litofile ………………………………………………..

4. Rolul algelor în natură și semnificația practică ………

5. Sistematica modernă a algelor ……………..

5.1. Alge procariote ………………………………..

5.1.1. Departamentul de alge albastre-verzi ……………………

5.2. Alge eucariote ………………………………………….

5.2.1. Departamentul de alge roșii …………………………….

5.2.2. Departamentul de Diatomee ………………………………..

5.2.3. Departamentul de alge Heterocont …………………………….

Clasa alge brune …………………………………………

Clasa Alge aurii …………………………………………

Clasa alge Sinura …………………………..

Clasa alge Feotamnia ………………………………

Clasa algelor Rafid ………………………….

Clasa algelor Eustigma …………………………

Clasa Alge galben-verzui ………………………………

5.2.4. Departamentul Alge Primnesiofite ……………….

5.2.5. Departamentul de alge criptofite ……………………

5.2.6. Departamentul de alge verzi …………….………

5.2.7. Departamentul algelor Chara …………………………….

5.2.8. Departamentul de alge dinofite ……………………

5.2.9. Departamentul alge Euglena …………………………

Literatura ……………………………………………………………………

Glosar de termeni …………………………………………………….

Aplicație …………………………………………………………………….

INTRODUCERE

Algele unesc în mod tradițional un grup eterogen de organisme avasculare cu talus, fotosintetice, spori. Ca toate plantele inferioare, organele de reproducere ale algelor sunt lipsite de acoperiri, corpul nu este împărțit în organe, nu există țesuturi. Algele includ atât forme eucariote, cât și procariote. Acestea din urmă, spre deosebire de clorobacterii, eliberează oxigen liber în mediu în timpul fotosintezei.

Algele ocupă o poziție dominantă atât în ​​apele dulci, cât și în apele marine. Fiind principalii producători, ei determină în mare măsură productivitatea peștilor ecosistemelor acvatice. Datorită activității fotosintetice, algele îmbogățesc apa cu oxigen și reduc cantitatea de dioxid de carbon. Au o capacitate unică de a acumula diferite substanțe dăunătoare din mediul acvatic înconjurător, precum și de a elibera metaboliți în mediu, care inhibă creșterea microorganismelor patogene. Algele, modificând compoziția chimică a apei, contribuie adesea la purificarea acesteia. Compoziția calitativă și cantitativă a grupurilor de alge este un indicator important al stării ecologice a corpurilor de apă. Un număr de specii sunt utilizate ca indicatori ai poluării apei.

Studiul algelor este piatră de hotarîn formarea specialiştilor în domeniul mariculturii, pisciculturii şi ecologiei marine. Cunoașterea structurii, ecologiei și sistematicii algelor este de bază pentru studiul hidrobiologiei, ihtiologiei, ecologiei, ihtiotoxicologiei; ele sunt, de asemenea, necesare pentru evaluarea bazei de resurse a corpurilor de apă și întocmirea previziunilor comerciale.

Recent, datorită tehnicilor metodologice moderne, s-au obținut noi informații cu privire la structura fină, fiziologia și biochimia algelor, ceea ce a determinat o revizuire a ideilor tradiționale. Taxonomia plantelor inferioare, care includ algele, a suferit cele mai mari modificări. În același timp, informațiile moderne despre sistematica și structura algelor nu sunt reflectate în literatura educațională despre botanică, iar literatura specială despre fiziologie nu este disponibilă unui public larg de studenți.

Acest tutorial oferă cele mai recente informații despre structura, morfologia, taxonomia, ecologia și semnificația practică a algelor. Este dată descrierea celor mai semnificativi taxoni de alge.

Manualul este destinat studenților de licență din domeniile „Bioresursele acvatice și acvacultură” și „Ecologie și managementul naturii” învățământ cu frecvență și cu frecvență parțială, masterat în ecologie, ihtiologie, piscicultură și acvacultură.

Profesorii de la Dalrybvtuz și specialiști în domeniul hidrobiologiei și ficologiei filialei din Orientul Îndepărtat a Academiei Ruse de Științe au luat parte la pregătirea materialelor pentru acest manual.

1. STRUCTURA CELULELE DE ALGE

Algele procariote sunt asemănătoare ca structură celulară cu bacteriile: le lipsesc organele membranare, cum ar fi nucleul, cloroplastele, mitocondriile, reticulul endoplasmatic și aparatul Golgi.

Algele eucariote conțin elemente structurale caracteristice celulelor vegetale superioare (Fig. 1).

Orez. 1. O celulă vegetală adultă fără îngroșarea peretelui secundar (schematizat) la mărirea maximă a unui microscop cu lumină (după: 1 - perete celular, 2 - placa mijlocie, 3 - spațiu intercelular, 4 - plasmodesmate, 5 - plasmalemă, 6 - tonoplast, 7 - vacuola centrală, 9 - nucleu, 10 - membrana nucleară, 11 - porul în membrana nucleară, 12 - nucleol, 13 - cromatina, 14 - cloroplast, 15 - grana în cloroplast, 16 - boabe de amidon în cloroplast, 17 - mitocondrie, 18 - dictiozom, 19 - reticul endoplasmatic granular, 20 - o picătură de grăsime de depozitare (lipidă) în citoplasmă, 21 - microcorp, 22 - citoplasmă (hialoplasmă)

Diagrama de mai sus a unei celule vegetale în ansamblu reflectă structura celulelor de alge, cu toate acestea, multe alge, alături de organele tipice ale plantelor (plastide, vacuole cu seva celulară), conțin structuri caracteristice celulelor animale (flagelele, stigmatele, membranele atipice pt. celule vegetale).

Capace de celule

Învelișurile celulare oferă rezistență conținutului intern al celulelor la influențele externe și conferă celulelor o anumită formă. Husele sunt permeabile la apă și la substanțele cu greutate moleculară mică dizolvate în el și transmit cu ușurință lumina soarelui. Învelișurile celulare de alge se disting printr-o mare diversitate morfologică și chimică. Acestea includ polizaharide, proteine, glicoproteine, săruri minerale, pigmenți, lipide, apă. Spre deosebire de plantele superioare, nu există lignină în cojile algelor.

Baza structurii membranelor celulare este plasmalema sau membrana citoplasmatică. La mulți reprezentanți flagelati și ameboizi, celulele sunt acoperite la exterior doar cu o plasmălemă, care nu este capabilă să ofere o formă permanentă a corpului. Astfel de celule pot forma pseudopode. După morfologie, se disting mai multe tipuri de pseudopode. Cel mai frecvent se găsește în alge rizopodii, care sunt excrescențe citoplasmatice filiforme lungi, subțiri, ramificate, uneori anastomozatoare. În interiorul rizopodiilor sunt microfilamente. lobopodia- proeminențe largi rotunjite ale citoplasmei. Ele se găsesc în algele cu tipuri de diferențiere amoeboid și monadic. Se găsește rar în alge filopodia- formațiuni mobile subțiri asemănătoare tentaculelor care pot fi atrase în celulă.

În multe dinoflagelate, corpul este acoperit cu solzi localizați pe suprafața celulei. Cântarele pot fi simple sau pot fi îmbinate într-o acoperire continuă - curgere. Ele pot fi organice sau anorganice. Solzii organici se găsesc pe suprafața algelor verzi, aurii, criptofite. Compoziția fulgilor anorganici poate include fie carbonat de calciu, fie silice. Solzi de carbonat de calciu cocoliti- se găsesc în principal în algele marine primeziofite.

Adesea, celulele flagelilor și algelor amiboide sunt situate în case, care sunt în principal de origine organică. Pereții lor pot fi subțiri și transparenți (gen Dinobrion) sau mai durabile și colorate datorită depunerii de săruri de fier și mangan în ele (gen Trachelomonas). Casele au de obicei o singură deschidere pentru ieșirea flagelului, uneori pot fi mai multe deschideri. În timpul reproducerii algelor, casa nu este distrusă, cel mai adesea una dintre celulele formate o părăsește și construiește o casă nouă.

Învelișul celular al algelor euglene se numește peliculă. Pelicula este o combinație între membrana citoplasmatică și benzile proteice situate sub aceasta, microtubuli și cisterne ale reticulului endoplasmatic.

La algele dinofite, învelișurile celulare sunt reprezentate de amfiesmă. Amfiesma Este alcătuit dintr-o membrană plasmatică și un set de vezicule turtite situate sub ea, sub care se află un strat de microtubuli. Veziculele unui număr de dinofite pot conține plăci de celuloză; acest amfiesmă se numește curent, sau coajă(naștere Ceratiu, Peridiniu).

În diatomee, deasupra plasmei se formează un înveliș special de celule - coajă, constând în principal din silice amorfă. Pe lângă silice, învelișul conține un amestec de compuși organici și unele metale (fier, aluminiu, magneziu).

În pereții celulari ai algelor verzi, galben-verzi, roșii și brune, principala componentă structurală este celuloza, care formează un cadru (bază structurală) scufundată într-o matrice (mediu semi-lichid) formată din pectină, hemiceluloză, acid alginic și alte substanțe organice.

Flagelii

Celulele vegetative monadice și etapele monadice din ciclul de viață (zoospori și gameți) al algelor sunt echipate cu flageli - excrescențe lungi și destul de groase ale celulelor, acoperite extern cu plasmalemă. Numărul lor, lungimea, morfologia, locul de atașare, natura mișcării sunt destul de diverse la alge, dar sunt constante în cadrul grupurilor înrudite.

Flagelii pot fi atașați la capătul anterior al celulei (apical) sau pot fi ușor deplasați în lateral (subapical); atașarea lor este posibilă pe partea laterală a celulei (lateral) și pe partea ventrală a celulei (ventral). Flagele care sunt identice ca morfologie sunt numite izomorfă dacă diferă - heteromorfe. Isocont- acestea sunt flageli de aceeași lungime, heterocontact- lungimi diferite.

Flagelele au un singur plan structural. Este posibil să se distingă partea liberă (undulipodia), zona de tranziție, corpul bazal (kinetozom). Diferite părți ale flagelului diferă prin numărul și dispunerea microtubulilor care formează scheletul (Fig. 2).

Orez. Fig. 2. Schema structurii flagelilor de alge (după: L.L. Velikanov și colab., 1981): 1 - secțiune longitudinală a flagelilor; 2, 3 - secțiune transversală prin vârful flagelului; 4 - secțiune transversală prin undulipodia; 5 - zona de tranzitie; 6 - secțiune transversală prin baza flagelului - kinetozom

Undulipodium(tradus din latinescul „waveleg”) este capabil să efectueze mișcări ritmice de tip val. Undulipodium este un axonem acoperit cu membrană. axonem constă din nouă perechi de microtubuli dispuși în cerc și o pereche de microtubuli în centru (Fig. 2). Flagelii pot fi netezi sau acoperiți cu solzi sau mastigoneme (pări), în timp ce la dinofite și criptofite sunt acoperiți atât cu solzi, cât și cu fire de păr. Flagelele primeziofitelor, criptofitelor și algelor verzi pot fi acoperite cu solzi de diferite forme și dimensiuni.

zonă de tranziție. Din punct de vedere funcțional, joacă un rol în întărirea flagelului la locul de ieșire din celulă. La alge se disting mai multe tipuri de structuri ale zonei de tranziție: placă transversală (dinofite), structură stelata (verde), spirală de tranziție (heterocont), cilindru de tranziție (primnezofite și dinofite).

Corp bazal sau kinetozom. Această parte a flagelului are o structură sub forma unui cilindru gol, al cărui perete este format din nouă triplete de microtubuli. Funcția cinetozomului este legătura flagelului cu plasmalema celulei. Corpurile bazale dintr-un număr de alge pot lua parte la fisiunea nucleară și pot deveni centre de organizare a microtubulilor.

Mitocondriile

Mitocondriile se găsesc în celulele algelor eucariote. Forma și structura mitocondriilor din celulele de alge sunt mai diverse decât în ​​mitocondriile superioare ale plantelor. Ele pot fi rotunde, filiforme, în rețea sau de formă neregulată. Forma lor poate varia în aceeași celulă în diferite etape ale ciclului de viață. Mitocondriile sunt acoperite de o teaca formata din doua membrane. Matricea mitocondrială conține ribozomi și ADN mitocondrial. Membrana interioară formează pliuri - cristae(Fig. 3).

Orez. Fig. 3. Structura mitocondriilor plantelor (după:): A – imagine volumetrică; B-sectiune longitudinala; B - parte a crestei cu proeminențe în formă de ciupercă: 1 - membrană exterioară, 2 - membrană interioară, 3 - crista, 4 - matrice, 5 - spațiu intermembranar, 6 - ribozomi mitocondriali, 7 - granule, 8 - ADN mitocondrial, 9 - ATP-unii

Algele crestae se prezintă sub diferite forme: discoide (alge euglenice), tubulare (alge Dinophyte), lamelare (alge verzi, roșii, criptomonadice) (Fig. 4).

Orez. 4. Diverse tipuri de creste mitocondriale (după:): A - lamelare; B - tubular; B - discoid; k - cristae

Discoid cristae sunt considerate cele mai primitive.

Pigmenti

Toate algele se disting bine prin setul de pigmenți fotosintetici. Astfel de grupuri din taxonomia plantelor au statut de departamente.

Pigmentul principal al tuturor algelor este pigmentul verde clorofila. Există patru tipuri de clorofilă, care diferă în structura lor: clorofilăA- prezent in toate algele si plantele superioare; clorofila b- întâlnit în algele verzi, characeae, euglene și în plantele superioare: plantele care conțin această clorofilă au întotdeauna o culoare verde strălucitor; clorofila c- apare la algele heterokont; clorofila d- o formă rară, întâlnită în algele roșii și albastre-verzi. Majoritatea plantelor fotosintetice conțin două clorofile diferite, dintre care una este întotdeauna clorofilă. A. În unele cazuri, în loc de a doua clorofilă, există biliproteine. Algele albastre-verzi și roșii au două tipuri de biliproteine: ficocianina- pigment albastru ficoeritrina- pigment roșu.

Pigmenții obligatorii incluși în membranele fotosintetice sunt pigmenți galbeni - carotenoide. Ele diferă de clorofile în spectrul luminii absorbite și se crede că îndeplinesc o funcție de protecție, protejând moleculele de clorofilă de efectele dăunătoare ale oxigenului molecular.

Pe lângă pigmenții enumerați, algele au: fucoxantina- pigment auriu; xantofila- pigment maro.

plastide

Pigmentii din celulele algelor eucariote sunt localizați în plastide, ca în toate plantele. Există două tipuri de plastide în alge: cloroplaste colorate (cromatofore) și leucoplaste incolore (amiloplaste). Cloroplastele de alge, spre deosebire de cele ale plantelor superioare, sunt mult mai diverse ca formă și structură (Fig. 5).

Orez. 5. Schema structurii cloroplastelor din algele eucariote (prin: 1 - ribozomi; 2 - înveliș de cloroplast; 3 - tilacoid brâu; 4 - ADN; 5 - ficobilizomi; 6 - amidon; 7 - două membrane de cloroplast EPS; 8 - două membrane ale învelișului de cloroplast; 9 - lamelă; 10 - produs de rezervă; 11 - miez; 12 - o membrană de cloroplast EPS; 13 - lipide; 14 - cereale; 15 - pirenoid. A - tilacoizii sunt localizați unul câte unul, nu există CES - reticul endoplasmatic cloroplastic (Rhodophyta); B – lamele cu două tilacoide, două membrane CES (Cryptophyta); C – lamele cu trei tilacoizi, o membrană CES (Dinophyta. Euglenophyta); (d) lamele cu trei tilacoide, două membrane CES (Heterokontophyta, Prymnesiophyta); D - lamele cu două, șase tilacoide, fără CES (Chlorophyta)

Unitatea fotosintetică structurală a eucariotelor și procariotelor este tilacoid- o pungă cu membrană plată. Sistemele pigmentare și purtătorii de electroni sunt încorporate în membranele tilacoide. Faza ușoară a fotosintezei este asociată cu tilacoizi. Faza întunecată a fotosintezei are loc în stroma cloroplastei. Învelișul algelor verzi și roșii este format din două membrane. În alte alge, cloroplastul este înconjurat de încă una sau două membranele reticulului endoplasmatic cloroplastic(HES). La euglenoide și majoritatea dinofiților, cloroplastul este înconjurat de trei membrane, în timp ce la heteroconți și criptofite, este înconjurat de patru (Fig. 5).

Nucleul și aparatul mitotic

Nucleul algelor are o structură tipică eucariotelor. Numărul de nuclee dintr-o celulă poate varia de la unul la mai mulți. În exterior, nucleul este acoperit cu o membrană formată din două membrane, membrana exterioară este acoperită cu ribozomi. Spațiul dintre membranele nucleare se numește perinucleare. Poate conține cloroplaste sau leucoplaste, ca în heterokont și criptofit. Matricea nucleară conține cromatina, care este ADN în combinație cu principalele proteine ​​- histone. O excepție sunt dinofitele, în care numărul de histone este mic și nu există o organizare nucleozomală a cromatinei. Firele de cromatina din aceste alge sunt dispuse sub forma de opturi. Există de la unul la mai mulți nucleoli în nucleu, care dispar sau rămân în timpul mitozei.

mitoza - Diviziunea indirectă a algelor poate proceda în moduri diferite, dar în general se păstrează schema acestui proces cu 4 etape (Fig. 6).

Orez. 6. Faze succesive ale mitozei: 1 - interfaza; 2-4 - profaza; 5 - metafaza; 6 - anafaza; 7-9 - telofaza; 10- citokineza

Profaza este cea mai lungă fază a mitozei. În ea au loc cele mai importante transformări: nucleul crește în volum, în locul unei rețele de cromatină abia sesizabile, cromozomii apar în el sub formă de fire subțiri, lungi, curbate și slab spiralizate, care formează un fel de spirală. Încă de la începutul profazei, se poate observa că cromozomii constau din 2 catene (rezultatul replicării lor în interfază). Jumătățile de cromozomi (cromatide) sunt dispuse paralel între ele. Pe măsură ce profaza se dezvoltă, filamentele spiralează din ce în ce mai mult, iar cromozomii rezultați devin din ce în ce mai scurtați și compactați.

La sfârșitul profazei, sunt dezvăluite caracteristicile morfologice individuale ale cromozomilor. Apoi nucleolii dispar, învelișul nuclear este fragmentat în rezervoare scurte separate, care nu se pot distinge de elementele EPS, în urma cărora nucleoplasma se amestecă cu hialoplasma și se formează mixoplasma; din substanța nucleului și a citoplasmei se formează filamente acromatice - fusul de diviziune.

Fusul este bipolar și este format din mănunchiuri de microtubuli care se întind de la un pol la altul. După distrugerea membranei nucleare, fiecare cromozom este atașat de firele fusului cu ajutorul centromerului său. După atașarea cromozomilor la fus, aceștia se aliniază în planul ecuatorial al celulei, astfel încât toți centromerii să fie la aceeași distanță de polii săi.

metafaza. În această fază a mitozei, cromozomii ating compactarea maximă și capătă o formă caracteristică fiecărei specii de plante. De obicei sunt cu două brațe, iar în aceste cazuri, la locul inflexiunii, chemați centromer, Cromozomii sunt conectați la filamentul acromatic al fusului. În metafază, se vede clar că fiecare cromozom este format din două cromatide fiice. Sunt situate mai mult sau mai puțin paralele în planul ecuatorial al celulei. Până la sfârșitul etapei, fiecare cromozom se separă în două cromatide, care rămân conectate doar în regiunea centromeră. Mai târziu, centromerii s-au împărțit și în doi surori; în timp ce centromerii și cromatidele surori se confruntă cu poli opuși.

Anafaza. Cea mai scurtă fază a mitozei. Cromozomii fiice - cromatide - diverg către polii opuși ai celulei. Acum capetele libere ale cromatidelor sunt îndreptate către ecuator, iar cinetocorii sunt direcționate către poli. Se crede că cromatidele diverg din cauza contracției filamentelor fusului acromatic, care se contopesc cu centromerul. Cromozomii din cauza derulării și alungirii devin mai puțin vizibili. În centrul celulei (de-a lungul ecuatorului), fragmente de perete celular, fragmoplastul, apar uneori deja în acest stadiu.

Telofază. Procesul de desfășurare continuă - despiralizarea și alungirea cromozomilor. În cele din urmă, ele se pierd în câmpul vizual al unui microscop optic. Învelișul nucleului și nucleolul sunt restaurate. Procesul este același ca în profază, doar în ordine inversă. Cromozomii au acum câte o cromatidă fiecare. Structura nucleului interfazat este restabilită, axul se schimbă din formă de butoi în formă de con.

Așa se termină cariotomie- fisiunea nucleului, apoi vine plasmatomie. Organelele citoplasmatice sunt distribuite între celulele fiice, iar unele dintre ele (dictiozomi, mitocondrii și plastide) suferă modificări semnificative. În cele din urmă, se întâmplă citokineza- formarea unui perete celular între nucleii fiice. Din celula veche s-au format două noi; fiecare dintre ele are un nucleu care contine un numar diploid de cromozomi.

În funcție de comportamentul membranei nucleare la alge, există închis, semiînchisși deschis mitoze. În mitoza închisă, segregarea cromozomilor are loc fără a rupe învelișul nuclear. În mitoza semiînchisă, învelișul nuclear este păstrat pe toată durata mitozei, cu excepția zonelor polare. În mitoza deschisă, membrana nucleară dispare în profază. În funcție de forma axului, se disting diviziunile pleuromitozași ortomitoza.

Cu pleuromitoza in metafaza, placa de metafaza nu se formeaza iar fusul este reprezentat de doua semifusuri situate in unghi unul fata de celalalt in exteriorul sau in interiorul nucleului. În ortomitoza în metafază, cromozomii se aliniază la ecuatorul fusului bipolar. În funcție de combinația acestor proprietăți, la alge se disting următoarele tipuri de mitoză (Fig. 7, 8):

Mitoză extranucleară închisă

Mitoză intranucleară închisă

Mitoză semiînchisă

mitoza deschisa

Orez. 7. Schema principalelor tipuri de mitoze la alge (după: S.A. Karpov, an). Liniile din interiorul sau din exteriorul nucleului - microtubuli fusiformi

Centrele de organizare a microtubulilor fusului mitotic în ortomitoza semiînchisă pot fi kinetozomi și alte structuri:

- ortomitoza deschisa, apare in criptofite, aurii, char;

- ortomitoza semiînchisă, întâlnită în verde, roșu, maro etc.;

- ortomitoza inchisa, apare la euglenoide;

- la unele dinofite apare pleuromitoza intranucleara sau extranucleara inchisa;

- mitoză semiînchisă, în timpul metafazei centriolii nu sunt la poli, ci în regiunea plăcii metafazate; poate fi observat la verdeturile trebuxiane.

Orez. Fig. 8. Diagrama de comparație a mitozelor (A) închise, (B) metacentrice și (C) deschise (conform: L.E. Graham, L.W. Wilcox, 2000)

În timpul mitozei variază și forma fusului și forma polilor fusului, precum și durata existenței fusului interzonal. Vârful mitozelor cade în perioada întunecată a zilei. În celulele multinucleate, diviziunea nucleară poate avea loc sincron. asincron, ondulat.

întrebări de testare

1. Numiți principalele elemente structurale ale celulelor vegetale.

2. Diferența de structură a celulelor de alge față de celulele plantelor superioare.

3. Învelișuri celulare de alge.

4. Ce este teca? În ce alge apare?

5. Principalii pigmenți ai algelor. Localizarea pigmenților în celulele algelor.

6. Structura plastidelor.

7. Caracteristici structurale ale plastidelor de alge.

8. Structura mitocondriilor.

9. Caracteristicile structurale ale mitocondriilor din alge.

10. Structura nucleului și a membranelor nucleare. Caracteristicile membranelor nucleare din celulele de alge.

11. Schema mitozei. Caracteristicile fazelor mitozei.

12. Tipuri de mitoză în celulele algelor.

13. Care este diferența dintre pleuromitoză și ortomitoză?

14. Tipuri de pseudopode ale algelor.

2. CARACTERISTICI GENERALE ALE ALGELOR

2.1. Tipuri de alimente

Principalul tip de nutriție în alge este fototrofice tip de. În toate departamentele de alge există reprezentanți care sunt fototrofi stricti (obligatori). Cu toate acestea, multe alge trec destul de ușor de la tipul de nutriție fototrof la asimilarea substanțelor organice sau heterotrof tipul de alimente. Cu toate acestea, cel mai adesea, trecerea la nutriția heterotrofă în alge nu duce la o oprire completă a fotosintezei, adică, în astfel de cazuri, putem vorbi despre mixotrofic, sau amestecat, tip de hrană.

Capacitatea de a crește pe medii organice în întuneric sau la lumină în absența dioxidului de carbon a fost demonstrată pentru multe diatomee albastru-verde, verde, galben-verde, etc. S-a observat că creșterea heterotrofă a algelor este mai lentă. decât creșterea autotrofă în lumină.

Diversitatea și plasticitatea metodelor de hrănire cu alge le permite să fie răspândite și să ocupe diverse nișe ecologice.

2.2. Tipuri de tali

Corpul vegetativ al algelor este reprezentat de talus, sau talus, nediferențiat în organe - rădăcină, tulpină, frunză. În cadrul structurii talului, algele se disting printr-o diversitate morfologică foarte mare (Fig. 9). Ele sunt reprezentate de organisme unicelulare, pluricelulare, necelulare. Dimensiunile lor fluctuează într-o gamă largă: de la cele mai mici organisme unicelulare la gigantice multimetru. Forma corpului algelor este, de asemenea, diversă: de la cele mai simple forme sferice la cele disecate complex, asemănătoare cu plantele superioare.

O mare varietate de alge poate fi redusă la mai multe tipuri de structură morfologică: monadic, rizopodială, palmeloid, cocoid, trical, heterotric, parenchimatos, sifonal, sifonocladal.

Tip monadic (flagelat) de structură a talului

Cea mai caracteristică trăsătură care determină acest tip de structură este prezența flagelilor, cu ajutorul cărora organismele monadice se mișcă activ în mediul acvatic (Fig. 9, DAR). Formele flagelate mobile sunt larg răspândite în alge. Formele flagelare domină printre multe grupuri de alge: euglenofite, dinofite, criptofite, rafide, aurii, se găsesc în algele galben-verzi și verzi. La algele brune, tipul monadic de structură este absent în starea vegetativă, cu toate acestea, stadiile monadice se formează în timpul reproducerii (propagarii). Numărul flagelilor, lungimea lor, natura plasării și mișcării sunt diverse și au o importanță sistematică mare.

Orez. 9. Tipuri morfologice de structură a talilor din alge (după:): DAR- monadic ( Chlamydomonas); B- amiboid ( rizocriză); LA- palmeloid ( Hydrurus); G– cocoid ( Pediastrum); D- sarcinoid ( clorosarcină); E- filamentos ( Ulotrix); ȘI- multifilamentos ( fritchiela); Z, eu- tesut ( Furcellaria, Laminaria); La- sifonal ( Caulerpa); L- îmbrăcat cu sifon ( Cladophora)

Mobilitatea algelor monadice determină polaritatea structurii celulelor și coloniilor lor. De obicei, flagelii sunt atașați la sau în apropierea polului anterior al celulei. Forma principală a celulei este în formă de picătură, cu un pol flagelar anterior mai mult sau mai puțin îngustat. Cu toate acestea, nu este neobișnuit ca organismele monadice să se abată de la această formă de bază și pot fi asimetrice, spiralate, să aibă un capăt posterior îngust etc.

Forma celulei depinde în mare măsură de învelișurile celulare, care sunt foarte diverse (plasmalema; peliculă; teca; formată din solzi organici, silicei sau calcaroși; casă; peretele celular). Contururile bizare ale celulelor unor alge aurii formează un fel de schelet intracelular, format din tuburi goale de silice în interior. Peretele celular este de obicei neted, uneori are diverse excrescențe sau este încrustat cu săruri de fier sau de calciu și apoi seamănă cu o casă. În coajă, se formează doar găuri mici pentru ieșirea flagelilor.

Polaritatea organismelor monadice se manifestă și în aranjarea structurilor intracelulare. La capătul anterior al celulei, există adesea un aranjat divers faringe, îndeplinind de obicei o funcție excretorie. Doar în câteva flagelate fagotrofe, faringele funcționează ca o gură celulară - citostom.

Organelele deosebite caracteristice algelor, având o structură monadică, sunt vacuole contractile, care îndeplinesc o funcție osmoreglatoare, corpuri mucoaseși structuri usturatoare. Capsulele înțepătoare se găsesc în dinofite, euglenoide, aurii, rafidofite, criptofite și îndeplinesc o funcție de protecție. Un singur nucleu ocupă o poziție centrală în celule. Cloroplastele, diverse ca formă și culoare, pot fi axiale sau parietale.

Tendința de creștere a dimensiunii corpului se manifestă prin formarea diferitelor colonii. În cele mai simple cazuri, coloniile se formează datorită nedisjuncției celulelor în diviziune. Există colonii sferice în formă de inel, stufoase, asemănătoare copacilor. Organismele monadice verzi sunt caracterizate în mare parte prin colonii de acest tip cenobian cu un număr constant de celule pentru fiecare specie.

În condiții nefavorabile, organismele monadice își elimină sau își retrag flagelul, pierzându-și mobilitatea în acest proces și se înconjoară cu mucus abundent.

Structura de tip monad s-a dovedit a fi promițătoare. Pe baza ei s-au dezvoltat alte structuri, mai complexe.

Structura de tip rizopodial (amoeboid).

Cele mai semnificative caracteristici ale structurii de tip ameboid sunt absența învelișurilor celulare puternice și capacitatea de a amiboid mișcare, cu ajutorul excrescentelor citoplasmatice formate temporar pe suprafața celulei - pseudopodium. Există mai multe soiuri de pseudopode, dintre care algele sunt cel mai des observate rizopodiiși lodopodia, mai rar axopodia(Fig. 9, B).

Nu există diferențe fundamentale în structura și mecanismul de acțiune al sistemelor contractile care determină mobilitatea organismelor monadice și amiboide la nivel molecular. Mișcarea amiboidă a apărut, probabil, ca urmare a adaptării celulelor flagelare la condiții de viață simplificate, ceea ce a dus la o simplificare a structurii corpului.

În celulele algelor amiboide există nuclei, plastide, mitocondrii și alte organite caracteristice eucariotelor: se observă adesea vacuole contractile, stigmate și corpuri bazale capabile să formeze flageli.

Multe organisme amiboide duc un stil de viață atașat. Pot construi case de diverse forme și structuri: subțiri, delicate sau aspre, cu pereți groși.

Tipul de corp amiboid nu este la fel de răspândit ca cel monadic. Se observă numai la algele aurii și galben-verzui.

Tipul de structură palmelloid (hemimonas).

Caracteristic acestui tip de structură este combinarea unui stil de viață al plantelor imobile cu prezența organelelor celulare caracteristice organismelor monadice: vacuole contractile, stigmate, flageli. Astfel, celulele vegetative pot avea flageli, cu ajutorul cărora se deplasează într-o măsură limitată în mucusul colonial, sau flagelii sunt reținuți în celulele imobile într-o formă foarte redusă.

Pentru celulele cu tip palmelloid (hemimonas), este caracteristică o structură polară. Uneori, cuștile sunt în case.

Algele hemimonade formează adesea colonii. În cel mai simplu caz, mucusul este lipsit de structură, iar celulele sunt localizate în interiorul acestuia fără o ordine anume. O altă complicație a unor astfel de colonii se manifestă atât în ​​diferențierea mucusului, cât și într-o aranjare mai ordonată a celulelor în interiorul mucusului. Coloniile de tip dendritic (gen Hydrurus) (Fig. 9, LA).

Structura de tip palmelloid (hemimonadă) a reprezentat o etapă importantă pe calea evoluției morfologice a algelor în direcția de la monade mobile la formele imobile tipic vegetative.

Tipul structurii cocoid

Acest tip combină algele unicelulare și coloniale, imobile în stare vegetativă. Celulele de tip cocoid sunt acoperite cu o membrană și au un protoplast de tip vegetal (tonoplast fără vacuole contractile, stigmate, flageli). Pierderea semnelor unei structuri monadice în structura celulei la organismele care conduc un stil de viață vegetativ imobil, dobândirea de noi structuri caracteristice celulelor vegetale este următorul pas major în evoluția algelor în funcție de tipul de plantă.

O mare varietate de alge de tip cocoid de structură este asociată cu prezența învelișurilor celulare. Învelișurile provoacă prezența diferitelor celule: sferice, ovoidale, fuziforme, elipsoide, cilindrice, stelate-lobate, spiralate, în formă de pară etc. Varietatea formelor se înmulțește și datorită decorațiilor sculpturale ale învelișurilor celulelor - spini, țepi, peri, procese ale cornului.

Algele coccoide formează colonii de diferite forme, în care celulele sunt unite cu sau fără mucus.

Structura de tip cocoid este răspândită în aproape toate diviziunile algelor eucariote (cu excepția euglenoidelor).

În termeni evolutivi, structura cocoidă poate fi considerată ca fiind cea inițială pentru apariția talilor multicelulari, precum și a structurilor sifonale și sifonocladale (Fig. 9, G, D).

Tipul de structură Trichaly (filamentos).

O trăsătură caracteristică a structurii de tip filamentos este aranjamentul filamentos al celulelor imobile, care se formează vegetativ ca urmare a diviziunii celulare, care are loc în principal într-un singur plan. Celulele de filament au o structură polară și pot crește doar într-o direcție, care coincide cu axa fusului nuclear.

În cele mai simple cazuri, talii unei structuri filamentoase sunt compuse din celule care sunt similare morfologic între ele. În același timp, la multe alge, în zonele de filamente, subțierea sau extinderea spre capete, celulele diferă ca formă de restul. În acest caz, adesea celula inferioară, lipsită de cloroplaste, se transformă într-un rizoid sau picior incolor. Firele pot fi simple sau ramificate, cu un singur rând sau pe mai multe rânduri, cu viață liberă sau atașate.

Structura de tip filamentos este reprezentată printre algele verzi, roșii, galben-verzi, aurii (Fig. 9, E).

Structura de tip heterotrical (multifilar).

Tipul multifilamentos a apărut pe baza tipului filamentos. Talul multifilamentos constă în mare parte din filamente orizontale care se răspândesc de-a lungul substratului și îndeplinesc funcția de atașare și filamente verticale care se ridică deasupra substratului și îndeplinesc o funcție de asimilare. Acestea din urmă poartă organele de reproducere.

La unele alge, filamentele verticale sunt diferențiate în internoduriși noduri, din care pleacă spirale de ramuri laterale, care au și o structură articulată. Din noduri, în plus, pot crește fire suplimentare, formând o acoperire crustală a internodurilor. Funcția de atașare la substrat este îndeplinită de rizoizi incolori. O astfel de structură poate fi găsită în alge characeae, verzi, maro, roșii, unele galben-verzi și aurii (Fig. 9, ȘI).

Tipul de structură parenchimatos (țesut).

Una dintre direcțiile de evoluție a talului multifilamentos a fost asociată cu apariția talilor parenchimatoase. Capacitatea de creștere și divizare nelimitată a celulelor în direcții diferite a condus la formarea de tali macroscopici voluminosi cu diferențiere celulară morfologică și funcțională în funcție de poziția în talus (cortex, strat intermediar, miez).

În cadrul acestui tip, există o complicație treptată a talilor de la plăci simple la tali diferențiați complex cu țesuturi și organe primitive. Structura de tip parenchimatos este cel mai înalt stadiu evolutiv al diferențierii morfologice a corpului algelor. Este larg reprezentată în algele mari: maro, roșu și verde - așa-numitele alge macrofite (Fig. 10).

Orez. 10. Secțiune transversală a talului algelor brune (după:): 1 - scoarță exterioară; 2 - scoarță interioară; 3 - miez

Structura tip sifon

Structura de tip sifonal (necelular) se caracterizează prin absența în interiorul talului, care atinge dimensiuni relativ mari, de obicei macroscopice și un anumit grad de diferențiere, partiții celulare în prezența unui număr mare de organite. Despărțirile într-un astfel de talus pot apărea numai întâmplător, dacă este deteriorat sau în timpul formării organelor de reproducere. În ambele cazuri, procesul de formare a partițiilor diferă de formarea unui organism multicelular.

Structura de tip sifonal este prezentă la unele alge verzi și galben-verzi. Cu toate acestea, această direcție de evoluție morfologică s-a dovedit a fi o fundătură.

Tip de structură placată cu sifon

Caracteristica principală a structurii tip sifon este capacitatea de a forma tali complexe din talul primar necelular, constând din segmente multinucleare primare. Formarea unui astfel de talus se bazează pe diviziunea segregativă, în care mitoza nu se termină întotdeauna în citokineză.

Tipul de structură îmbrăcat cu sifon este cunoscut doar într-un grup mic de alge verzi marine.

2.3. Reproducerea algelor

Reproducerea este principala proprietate a ființelor vii. Esența sa constă în reproducerea propriului soi. La alge, reproducerea poate fi efectuată asexuat, vegetativ și sexual.

reproducere asexuată

Reproducerea asexuată a algelor se realizează folosind celule specializate - disputa. Sporularea este de obicei însoțită de divizarea protoplastei în părți și eliberarea produselor de fisiune din membrana celulei mamă. În același timp, înainte de divizarea protoplastei, în el au loc procese care duc la întinerirea acestuia. Eliberarea produselor de fisiune din membrana celulei mamă este cea mai semnificativă diferență dintre reproducerea asexuată adevărată și reproducerea vegetativă. Uneori, în celulă se formează un singur spor, dar chiar și atunci părăsește membrana mamei.

Sporii se formează de obicei în celule speciale numite sporangii, care diferă de celulele vegetative obișnuite ca mărime și formă. Ele apar ca excrescențe ale celulelor obișnuite și îndeplinesc doar funcția de a forma spori. Uneori, sporii se formează în celule care nu diferă ca formă și dimensiune de celulele vegetative obișnuite. De asemenea, sporii diferă de celulele vegetative prin formă și dimensiuni mai mici. Numărul de spori dintr-un sporangiu variază de la unu la câteva sute. Sporii reprezintă etapa de dispersie în ciclul de viață al algelor.

În funcție de structură, există:

zoospori- spori mobili ai algelor verzi si brune, pot avea unul, doi, patru sau mai multi flageli, in acest din urma, flagelii sunt dispusi in corola la capatul anterior al sporului sau in perechi pe toata suprafata;

hemisoospori- zoospori care au pierdut flageli, dar au păstrat vacuole contractile și stigma;

aplanospori- spori imobili care se îmbracă cu o coajă în interiorul celulei mamă;

autosporii- aplanospori, având forma unei celule mamă;

hipnospori- spori imobili cu cochilii îngroșate, concepute pentru a supraviețui condițiilor de mediu nefavorabile.

În alge roșii reproducere asexuată realizat cu ajutorul monospori, bispor, tetraspori sau polispor. Monosporii nu au flagel și coajă. După ce părăsesc celula mamă, ei sunt capabili de mișcare amiboid. Monosporii se deosebesc de celulele vegetative prin forma lor ovoidă sau sferică, bogate în nutrienți și culoare intensă.

Structura sporilor și tipurile de sporulare au mare importanță pentru taxonomia algelor, deoarece acestea reflectă diferențele în organizarea formelor ancestrale ale diferitelor grupuri de alge.

Înmulțirea vegetativă

Înmulțirea vegetativă în alge poate fi realizată în mai multe moduri: diviziune simplă în două, diviziune multiplă, înmugurire, fragmentare a talului, stoloni, muguri de puiet, paraspori, noduli, akinete.

Împărțire simplă.

Această metodă de reproducere se găsește numai în formele unicelulare de alge. Cea mai simplă diviziune are loc în celulele care au o structură a corpului de tip ameboid.

Divizarea formelor amiboide. Divizarea amoeboidelor este posibilă în orice direcție. Începe cu întinderea corpului amebei, iar apoi se conturează o partiție la ecuator, care împarte corpul în două părți mai mult sau mai puțin egale. Diviziunea citoplasmei este însoțită de divizarea nucleului. Uneori, diviziunea este precedată de o tranziție la o stare staționară din cauza retragerii picioarelor, în timp ce celula capătă o formă sferică. În același timp, protoplasma își pierde transparența, vacuola contractilă dispare. Până la sfârșitul diviziunii, celula este întinsă, este legată, apoi apar pseudopodele.

Divizarea formelor flagelate. Formele flagelare au cele mai complexe tipuri de propagare vegetativă. Tipurile de reproducere sunt determinate de nivelul de organizare și de gradul de polaritate celulară. La unele criptofite, alge aurii și verzi, reproducerea prin fisiune simplă în două are loc în stare mobilă doar de-a lungul axei longitudinale și începe de la polul anterior al celulei. În acest caz, flagelii pot obține o singură celulă sau pot fi împărțiți în mod egal între celule noi. O celulă care nu primește un flagel se formează singură. La majoritatea algelor Volvox și Euglena, în timpul reproducerii, membrana celulară devine mucilaginoasă și diviziunea are loc în stare staționară. În toate formele flagelare care au o înveliș, celulele sunt împărțite în două părți egale sau inegale. După separare, cochilia veche este aruncată și se formează una nouă.

Divizarea formelor cocoide. La algele cu o structură celulară de tip cocoid, reproducerea vegetativă capătă caracteristici tipice ale diviziunii unei celule vegetale imobile cu o membrană celulară bine definită. În simplitatea sa, se apropie de tipul ameboid de reproducere vegetativă și se realizează prin simpla diviziune celulară în două.

Care înmugurește.

Celulele algelor filamentoase ramificate se caracterizează prin două moduri de reproducere vegetativă: simplă diviziune în două și înmugurire. Combinația acestor metode de reproducere determină ramificarea laterală a algelor filamentoase.

Fragmentare.

Fragmentarea este inerentă tuturor grupurilor de alge multicelulare și se manifestă sub diferite forme: formarea de hormogonii, regenerarea părților detașate ale talului, căderea spontană a ramurilor, recreșterea rizoizilor. Cauza fragmentării pot fi factori mecanici (valuri, curent, mușcături de animale), moartea unor celule. Un exemplu al ultimului mod de fragmentare este formarea de hormogonii în algele albastre-verzi. Fiecare hormogonium poate da naștere unui nou individ. Reproducerea prin părți de tali, caracteristică algelor roșii și brune, nu duce întotdeauna la reluarea plantelor normale. Algele marine care cresc pe pietre și stânci sunt adesea distruse parțial sau complet de acțiunea valurilor. Fragmentele lor detașate sau talii întregi nu sunt capabili să se atașeze din nou de soluri solide din cauza mișcării constante a apei. În plus, organele de atașament nu sunt reformate. Dacă astfel de tali cad în locuri calme cu fundul noroios sau nisipos, ei continuă să crească, întinși pe pământ. În timp, părțile mai vechi mor și ramurile care se extind din ele se transformă în tali independenți, în astfel de cazuri se vorbește despre forme libere sau libere ale speciilor corespunzătoare. Algele se schimbă foarte mult: ramurile lor devin mai subțiri, mai înguste și mai puțin ramificate. Formele neatașate de alge nu formează organe de reproducere sexuală și asexuată și se pot reproduce doar vegetativ.

Reproducere prin lăstari, stoloni, muguri de puiet, noduli, akinete.

În formele tisulare ale algelor verzi, brune și roșii, înmulțirea vegetativă capătă forma sa completă, care diferă puțin de propagarea vegetativă a plantelor superioare. În timp ce păstrează capacitatea de a regenera părți ale talului, formele de țesut dobândesc formațiuni specializate care îndeplinesc funcția de reproducere vegetativă. Multe specii de alge brune, roșii, verzi și carofite au lăstari pe care cresc tali noi. Pe talii unor alge brune și roșii se dezvoltă muguri de puiet (propagula), care cad și germinează în tali noi.

Cu ajutorul nodulilor de iernare unicelulari sau multicelulari, are loc reînnoirea sezonieră a carofitelor. Unele alge filamentoase (de exemplu, algele verzi ulotrix) se reproduc prin akinete - celule specializate cu o membrană îngroșată și o cantitate mare de nutrienți de rezervă. Sunt capabili să supraviețuiască în condiții nefavorabile.

reproducere sexuală

Reproducerea sexuală la alge este asociată cu procesul sexual, care constă în fuziunea a două celule, având ca rezultat formarea unui zigot care crește într-un nou individ sau dă zoospori.

Există mai multe tipuri de reproducere sexuală în alge:

hologamie(conjugare) - fără formarea de celule specializate;

gametogamie- cu ajutorul celulelor specializate - gameti.

hologamie. În cel mai simplu caz, procesul are loc prin fuziunea a două imobile, lipsite de membrane celulare ale celulelor vegetative. În formele flagelare unicelulare de alge, procesul sexual se realizează prin fuziunea a doi indivizi.

Când conținutul a două celule vegetative neflagelate se îmbină, se numește procesul sexual conjugare. În timpul conjugării, are loc fuziunea a două celule, care îndeplinesc funcția de celule germinale - gameți. Fuziunea conținutului celulelor are loc printr-un canal de conjugare special format, se obține un zigot, care ulterior este acoperit cu o membrană groasă și se transformă într-un zigospor. Dacă debitul conținutului celular este același, zigotul se formează în canalul de conjugare. În acest caz, divizarea celulelor în masculin și feminin este condiționată.

Gametogamie. Reproducerea sexuală în alge, inclusiv în cele unicelulare, are loc adesea prin divizarea conținutului celulelor și formarea în ele de celule germinale specializate - gameți. La toate algele verzi și brune, gameții masculini au flageli, dar gameții feminini nu au întotdeauna flageli. În algele primitive, gameții se formează în celulele vegetative. În forme mai înalt organizate, gameții sunt localizați în celule speciale numite gametangia. Într-o celulă vegetativă sau gametangiu, pot exista de la una la câteva sute de gameți. În funcție de mărimea gameților care fuzionează, se disting mai multe tipuri de gametogamie: izogamie, heterogamie, oogamie.

Dacă gameții care fuzionează au aceeași formă și dimensiune, se numește un astfel de proces sexual izogamie.

Dacă gameții care fuzionează au aceeași formă, dar dimensiuni diferite (gametul feminin este mai mare decât cel masculin), atunci se vorbește despre heterogamie.

Procesul sexual, în care o celulă mare fixă ​​fuzionează - ouși celula masculină mică mobilă - sperma, se numește oogamie. Se numesc gametangia cu ouă arhegonie sau oogonie, și cu spermatozoizi anteridii. Gameții masculini și feminini se pot dezvolta pe același individ (monoic) sau pe indivizi diferiți (dioici). Zigotul s-a format ca urmare a fuziunii gameților după unele modificări se transformă într-un zigospor. Acesta din urmă este de obicei îmbrăcat într-o coajă densă. Zigosporul poate fi perioadă lungă de timpîn repaus (până la câteva luni) sau germinează fără o perioadă de repaus.

Autogamie. Un tip special de proces sexual. Constă în faptul că nucleul celular se divide meiotic, din cei patru nuclei formați doi sunt distruși, iar cei doi nuclei rămași se contopesc, formând un zigot, care, fără perioadă de repaus, crește în dimensiune și se transformă într-un auxospor. Așa are loc întinerirea.

2.4. Ciclurile de viață ale algelor

ciclul de viață, sau ciclu de dezvoltare, este un ansamblu al tuturor stadiilor de dezvoltare ale organismelor, în urma cărora, din anumiți indivizi sau rudimentele acestora, se formează noi indivizi și rudimente asemănătoare acestora. Etapa de îmbătrânire care duce la moartea individului și perioadele de repaus depășesc ciclul de viață. Ciclul de dezvoltare poate fi simplu sau complex, care este asociat cu raportul dintre fazele nucleare diploide și haploide sau forme de dezvoltare(Fig. 11).

Orez. 11. Ciclurile de viață ale algelor (prin:): I - haplobiont cu reducere zigotică; II - haplodiplobiont cu reducerea sporilor; III - diplobiont cu reducere gametică; IV - haplodiplobiont cu reducere somatică. Faza dominantă în cazurile I și III este pluricelulară; dacă este unicelular, atunci este pe termen lung și capabil de reproducere mitotică; 1 - faza haploidă; 2 - faza diploidă

Conceptul de ciclu de viață este asociat cu alternanța generațiilor. Sub generaţieînţelege totalitatea indivizilor consideraţi în raport cu strămoşii şi descendenţii în care locuiesc ora de aproape, și legat genetic de acesta.

Un ciclu de viață simplu este caracteristic cianobacteriilor în care reproducerea sexuală nu a fost găsită. Au cicluri complete de viață mare) și mic. Un ciclu de viață mic corespunde anumitor ramuri ale unui ciclu mare și duce la re-formarea stărilor de vârstă intermediară ale indivizilor cianobacterieni. . Ciclul de dezvoltare al cianobacteriilor include astfel anumite segmente ale dezvoltării uneia sau a unei serii de generații succesive ale unei forme sistematice specifice: de la rudimentul unui individ până la apariția unor noi rudimente de același tip.

La majoritatea algelor cu proces sexual, în funcție de perioada anului și de condițiile externe, se observă diferite forme de reproducere (sexuală și asexuată), cu modificarea fazelor nucleare haploidă și diploidă. Schimbările suferite de un individ între aceleași faze de dezvoltare constituie ciclul său de viață.

Organele de reproducere sexuală și asexuată se pot dezvolta pe același individ sau pe indivizi diferiți. Plantele care produc spori se numesc sporofiteși formând gameți - gametofite. Se numesc plante capabile să producă atât spori, cât și gameți gametosporofite. Gametosporofitele sunt caracteristice multor alge: verzi (Ulva), maro (Ectocarp) și roșii (Bangiaceae). Dezvoltarea organelor de reproducere de un tip sau altul este determinată de temperatura mediului. De exemplu, pe talile lamelare ale algelor roșii Porphyra Tener la temperaturi sub 15–17 °C se formează organe de reproducere sexuală, iar la temperaturi mai ridicate organe de reproducere asexuată. În general, la multe alge gameții se dezvoltă la o temperatură mai scăzută decât sporii. Alți factori influențează și dezvoltarea anumitor organe de reproducere: intensitatea luminii, durata zilei, compoziția chimică a apei, inclusiv salinitatea acesteia.

Gametofitele, gametosporofitele și sporofitele de alge pot să nu difere extern sau să aibă diferențe morfologice bine definite. Distinge izomorfă(similar) și heteromorfe schimbarea (diferită) a formelor de dezvoltare, care se identifică cu alternanța generațiilor. La majoritatea gametosporofitelor, alternarea generațiilor nu are loc. Uneori gametofitele și sporofitele, fără a diferi morfologic, există în condiții ecologice diferite; în unele cazuri diferă şi morfologic. De exemplu, algele roșii Porphyra Tener sporofitele au forma unor fire ramificate pe un singur rând care se introduc în substratul calcaros (cochilii de moluște, roci). Ele cresc de preferință la lumină scăzută și pătrund în substrat la o adâncime mare. Gametofitele acestei alge au formă de plăci, cresc la lumină bună lângă marginea apei și în zona de maree.

Cu o alternanță heteromorfă de generații, structura sporofiților și gametofitelor diferă destul de semnificativ în unele cazuri. Deci, în algele verzi din genuri acrosifonieși Spongomorpha gametofitul este multicelular, înalt de câțiva centimetri, iar sporofitul este unicelular, microscopic. Sunt posibile și alte rapoarte ale mărimii gametofitului și sporofitului. La algele brune Zaharine gametofitul este microscopic, iar sporofitul are o lungime de până la 12 m. La majoritatea algelor, gametofitele și sporofitele sunt plante independente. La o serie de specii de alge roșii, sporofitele cresc pe gametofite, iar la unele alge brune, gametofitele se dezvoltă în interiorul talului sporofit.

O schimbare heteromorfă a formelor de dezvoltare, când se observă o separare pronunțată a sporofitului de gametofit, este caracteristică grupurilor de alge mai înalt organizate. În acest caz, una dintre forme, cel mai adesea gametofitul, este microscopică. Se crede că ciclul heteromorf de dezvoltare al algelor a apărut din cel izomorf. Modurile de dezvoltare ale gametofitului și sporofitului sunt de mare importanță în taxonomia algelor. Cele mai complexe și diverse cicluri de dezvoltare, care nu se găsesc la alte alge, sunt caracteristice algelor roșii.

Schimbarea fazelor nucleare.

În timpul procesului sexual, ca urmare a fuziunii gameților și a nucleilor acestora, numărul de cromozomi din nucleu se dublează. Într-o anumită etapă a ciclului de dezvoltare, în timpul meiozei, are loc o reducere a numărului de cromozomi, în urma căreia nucleele rezultate primesc un singur set de cromozomi. Sporofitele multor alge sunt diploide, iar meioza în ciclul dezvoltării lor coincide cu momentul formării sporilor, din care se dezvoltă gametosporofitele sau gametofitele haploide. Această meioză se numește reducerea sporilor. Sporofitele algelor roșii mai primitive (genul Cladophora, Ectocarpusși mulți alții), împreună cu sporii haploizi, formează spori diploizi, care se dezvoltă din nou în sporofiți. Sporii care apar pe gametosporofite servesc pentru auto-reînnoirea plantelor mamă. Sporofitele și gametofitele algelor aflate în cele mai înalte stadii de evoluție alternează strict fără auto-înnoire.

Într-un număr de alge, meioza are loc în zigot. Această meioză se numește reducerea zigoticăși se găsește într-un număr de specii de alge verzi și carofite. La algele volvox și ulotrix de apă dulce, sporofitul este reprezentat de un zigot unicelular care produce până la 32 de zoospori, de multe ori mai mari decât gameții parentali în masă, adică. în esență există o reducere a sporilor.

Unele grupuri de alge au reducerea gametică, care este caracteristic animalelor, și nu organismelor vegetale. La aceste alge, meioza are loc în timpul formării gameților, în timp ce celulele rămase ale talului rămân diploide. O astfel de schimbare a fazelor nucleare este inerentă diatomeelor ​​și algelor fucus brune, care sunt răspândite pe tot globul (care includ cele mai răspândite specii de alge marine), și printre cele verzi, într-un gen mare. Cladophora. Se crede că dezvoltarea cu reducerea gametică a nucleului oferă acestor alge anumite avantaje față de altele.

Dacă diviziunea de reducere are loc în sporangii înainte de formarea sporilor de reproducere asexuată (reducere sporică), atunci există o alternanță de generații - un sporofit diploid și un gametofit haploid. Acest tip de ciclu de viață se numește haplobiont cu spor reducere. Este caracteristic unor alge verzi, multor alge maro și roșii.

În cele din urmă, la câteva alge, meioza apare în celulele vegetative ale talului diploid (reducere somatică), din care apoi se dezvoltă talii haploizi. Astfel de ciclul de viață cu reducerea somatică cunoscute din algele roșii și verzi.

întrebări de testare

Tipuri de nutriție a algelor.

Tipuri de talus de alge.

Caracteristicile structurii morfologice monadice.

Caracteristicile structurii morfologice rizopodiale. Tipuri de excrescențe citoplasmatice.

Caracterizarea structurii morfologice palmeloide.

Caracterizarea structurii morfologice cocoide.

Caracterizarea structurii morfologice tricale.

Caracterizarea structurii morfologice heterotricale.

Caracteristicile structurii morfologice parenchimatoase.

Caracterizarea structurii morfologice sifonale.

Caracterizarea structurii morfologice placate cu sifon.

12. Reproducerea asexuată. Tipuri de dispute.

13. Tipuri de înmulțire vegetativă a algelor.

14. Tipuri de reproducere sexuală a algelor.

15. Care este diferența dintre sporofit și gametofit?

16. Ce este schimbarea heteromorfă și izomorfă a generațiilor?

17. Schimbarea fazelor nucleare în ciclu de viață alge. Reducere sporică, zigotică și gametică.

3. GRUPURI DE ALGE ECOLOGICE

Algele sunt distribuite pe tot globul și se găsesc în diverse biotopuri acvatice, terestre și din sol. Sunt cunoscute diverse grupe ecologice: alge de habitat acvatic, alge terestre, alge de sol, alge de izvor termal, alge de zăpadă și gheață, alge de primăvară hipersaline.

3.1. Habitate acvatice de alge

3.1.1. Fitoplancton

Termenul „fitoplancton” înseamnă o colecție de organisme vegetale care plutesc în coloana de apă. Algele planctonice sunt principalul și, în unele cazuri, singurul producător de materie organică primară, pe baza căreia există toate viețuitoarele dintr-un rezervor. Productivitatea fitoplanctonului depinde de un complex de diverși factori.

Algele planctonice trăiesc într-o varietate de corpuri de apă - de la ocean la bălți. Mai mult decât atât, diversitatea mai mare a condițiilor ecologice în corpurile de apă interioară, în comparație cu mările, determină și diversitatea mult mai mare a compoziției speciilor și a complexelor ecologice ale planctonului de apă dulce.

Fitoplanctonul ecosistemelor de apă dulce caracterizată printr-o sezonalitate pronunțată. În fiecare anotimp, în rezervor predomină una sau mai multe grupuri de alge, iar în perioadele de dezvoltare intensivă, adesea domină o singură specie. Așadar, iarna, sub gheață (mai ales când gheața este acoperită cu zăpadă), fitoplanctonul este foarte sărac sau aproape absent din cauza lipsei de lumină. Dezvoltarea vegetativă a algelor plancton ca comunitate începe în martie-aprilie, când nivelul de lumină solară devine suficient pentru fotosinteza algelor chiar și sub gheață. În acest moment, apar destul de numeroase flagelate mici - euglenoide, dinofite, aurii, precum și diatomee iubitoare de frig. În perioada de spargere a gheții până la stabilirea stratificării temperaturii, care apare de obicei atunci când stratul superior de apă se încălzește până la 10-12 ° C, începe dezvoltarea rapidă a complexului de diatomee iubitor de frig. Vara, când temperatura apei este peste 15C°, se observă productivitatea maximă a algelor albastre-verzi, euglenoide și verzi. În funcție de tipul trofic și limnologic al corpului de apă, în acest moment poate apărea „înflorirea” apei, cauzată de dezvoltarea algelor albastre-verzi și verzi.

Una dintre caracteristicile esențiale ale fitoplanctonului de apă dulce este abundența de alge planctonice temporar în el. Un număr de specii care sunt considerate a fi de obicei planctonice în iazuri și lacuri au o fază de fund sau perifiton (atașat la orice obiect) în dezvoltarea lor.

fitoplanctonul marin constă în principal din diatomee și dinofite. Dintre diatomee, reprezentanții genurilor sunt deosebit de numeroși. Hetoceros, Rhizosolenia, Thalassiosirași altele care sunt absente în planctonul de apă dulce. Compoziția formelor flagelare de alge dinofite este foarte diversă în fitoplanctonul marin. Reprezentanți ai primeziofiților, prezentați în ape proaspete doar câteva tipuri. Deși mediul marin este relativ omogen pe suprafețe mari, nu există o uniformitate similară în distribuția fitoplanctonului marin. Diferențele în compoziția și abundența speciilor sunt adesea exprimate chiar și în zone relativ mici ale apelor marine, dar ele se reflectă în mod deosebit în zona geografică la scară largă a distribuției. Aici se manifestă efectul ecologic al principalilor factori de mediu: salinitatea apei, temperatura, iluminarea și conținutul de nutrienți.

Algele planctonice au de obicei adaptări speciale pentru a trăi în suspensie. Unele au diferite tipuri de excrescențe și apendice ale corpului - vârfuri, peri, excrescențe de corn, membrane. Alții formează colonii care secretă mucus abundent. Alții acumulează substanțe în organism care le măresc flotabilitatea (picături de grăsime în diatomee, vacuole de gaz în albastru-verde). Aceste formațiuni sunt mult mai dezvoltate în fitoplancterele marine decât în ​​cele de apă dulce. Una dintre adaptările pentru existența în coloana de apă în suspensie este dimensiunea redusă a corpului algelor planctonice.

3.1.2. Fitobentos

Phytobenthos se referă la un set de organisme vegetale care sunt adaptate să existe într-o stare atașată sau neatașată la fundul corpurilor de apă și pe diferite obiecte, organisme vii și moarte din apă.

Posibilitatea creșterii algelor bentonice în habitate specifice este determinată atât de factori abiotici, cât și de factori biotici. Printre factorii biotici, concurența cu alte alge și prezența consumatorilor joacă un rol important. Acest lucru duce la faptul că anumite tipuri de alge bentonice nu cresc la nicio adâncime și nu în toate corpurile de apă cu un regim adecvat de lumină și hidrochimic. Lumina este deosebit de importantă pentru creșterea algelor bentonice ca organisme fotosintetice. Dar gradul de utilizare a acestuia este influențat de alți factori de mediu: temperatura, conținutul de substanțe biogene și biologic active, oxigen și surse de carbon anorganic și, cel mai important, rata de intrare a acestor substanțe în talus, care depinde de concentrație. a substantelor si viteza de miscare a apei. De regulă, locurile cu mișcare intensivă a apei se disting prin dezvoltarea luxuriantă a algelor bentonice.

Alge bentonice care cresc în condiții de activ miscarea apei, primesc avantaje în comparație cu algele care cresc în ape cu mișcare lentă. Același nivel de fotosinteză poate fi atins de organismele fitobentice în condiții de curgere cu iluminare mai mică, ceea ce contribuie la creșterea talilor mai mari. Mișcarea apei, în plus, împiedică depunerea particulelor de mâl pe roci și pietre, care interferează cu fixarea primordiilor de alge, favorizează creșterea algelor de fund, spălând animalele care mănâncă alge de la suprafața solului. În cele din urmă, deși un curent puternic sau un surf puternic provoacă deteriorarea talilor algelor sau separarea acestora de pământ, mișcarea apei încă nu împiedică așezarea speciilor microscopice de alge sau a stadiilor microscopice de alge macrofite.

Influența mișcării apei asupra dezvoltării algelor bentonice este vizibilă în special în râuri, pâraie și pâraie de munte. În aceste rezervoare se distinge un grup de organisme bentonice, preferând locurile cu un curent puternic. În lacurile unde nu există curenți puternici, mișcarea valurilor este de importanță primordială. În mări, valurile au, de asemenea, un impact semnificativ asupra vieții algelor bentonice, în special asupra distribuției lor pe verticală.

În mările nordice, distribuția și abundența algelor bentonice este influențată de gheaţă. În funcție de grosimea, mișcarea și zgomotul, desișurile de alge pot fi distruse (șterse) la o adâncime de câțiva metri. Prin urmare, de exemplu, în Arctica, algele brune perene ( Fucus, Laminaria) este cel mai ușor de găsit lângă țărm printre bolovani și margini de stâncă care împiedică mișcarea gheții.

O influență diversă asupra vieții algelor bentonice are temperatura. Împreună cu alți factori, determină rata de creștere a acestora, ritmul și direcția de dezvoltare, momentul depunerii organelor reproducătoare și zonalitatea geografică de distribuție.

Dezvoltarea intensivă a algelor este facilitată și de un conținut moderat în apă. nutrienți. În apele dulci, astfel de condiții sunt create în iazurile de mică adâncime, în zona de coastă a lacurilor, în râu, în mări - în golfuri puțin adânci.

Dacă în astfel de locuri există suficientă iluminare, pământ solid și mișcare scăzută a apei, atunci se creează condiții optime pentru viața fitobentosului. În absența mișcării apei și a îmbogățirii sale insuficiente cu substanțe nutritive, algele bentonice cresc slab. Astfel de condiții există în golfurile stâncoase cu o pantă mare de fund și adâncimi semnificative în centru, deoarece nutrienții din sedimentele de fund nu sunt îndepărtați către orizonturile superioare. În plus, algele macroscopice, care servesc ca substrat pentru multe forme mici de alge bentonice, pot fi absente în astfel de habitate.

Sursele de substanțe biogene din apă sunt scurgerile de coastă și sedimentele de fund. Rolul acestora din urmă ca acumulatori de reziduuri organice este deosebit de mare. În sedimentele de fund, ca urmare a activității vitale a bacteriilor și ciupercilor, are loc mineralizarea reziduurilor organice; substanțele organice complexe sunt transformate în compuși anorganici simpli disponibili pentru utilizare de către plantele fotosintetice.

Pe lângă lumină, mișcarea apei, temperatură și conținutul de nutrienți, de creșterea algelor bentonice depinde prezența animalelor acvatice erbivore- arici de mare, gasteropode, crustacee, pesti. Acest lucru este vizibil în special în desișurile de alge alge, care sunt de dimensiuni mari. În mările tropicale, în unele locuri, peștii mănâncă complet alge verzi, maro și roșii cu un talus moale. Gasteropodele, care se târăsc de-a lungul fundului, mănâncă alge microscopice și puieți mici de specii macroscopice.

Algele bentonice predominante în apele continentale sunt diatomeele, algele filamentoase verzi, albastru-verzi și galben-verzui, atașate sau nelipite de substrat.

Principalele alge bentonice ale mărilor și oceanelor sunt forme de talus maro și roșu, uneori verzi, atașate macroscopice. Toate pot fi acoperite cu mici diatomee, albastru-verde și alte alge.

În funcție de locul de creștere printre algele bentonice, se disting următoarele grupuri ecologice:

epiliti- cresc pe suprafata solului solid (roci, pietre);

epipelita- locuiesc pe suprafața solurilor afânate (nisip, nămol);

epifite– epizoitii– trăiesc la suprafața plantelor/animalelor;

endofite– endozoiți sau endosimbioți- trăiesc în interiorul corpului plantelor/animalelor, dar se hrănesc pe cont propriu (au cloroplaste și fotosintetizează);

endoliti- trăiesc într-un substrat calcaros (roci, cochilii de moluște, cochilii de crustacee).

Uneori se distinge un grup de organisme murdărire, sau perifiton. Organismele incluse în acest grup trăiesc pe obiecte care se mișcă sau curg în jurul valorii de apă. În plus, ele sunt îndepărtate de fund și se află în condiții de un regim de lumină, hrană și temperatură diferit de organismele din adevăratele locuințe de la fund.

Fouling include microalge și alge macrofite. Algele microscopice (albastru-verzi și diatomee) formează pe substratul introdus în mediul acvatic o peliculă bacteriană-algal-detritică. Apoi macroalgele (roșii, maro și verzi) se așează pe microfilmul primar împreună cu animalele. Acest lucru creează obstacole serioase în calea activității economice umane. Din cauza murdării, viteza navelor și eficiența instrumentelor hidroacustice scad, consumul de combustibil crește, ponderea și coroziunea structurilor subacvatice apar. În plus, pelicula lipicioasă formată de încrustători poate perturba funcționarea conductelor de apă, poate înfunda orificiile de admisie și conducte de apă și poate perturba procesele de transfer de căldură în unitățile frigorifice.

Organismele de murdărie atașate care trăiesc pe structuri subacvatice din zona de maree și la adâncimi de până la 1 m sunt de obicei eliminate iarna sub influența uscării prelungite și a abraziunii gheții. Prin urmare, aici se formează în fiecare an, în perioada primăvară-vară, comunități de murdărie caracteristice stadiului de pionier al succesiunii biologice. Speciile dominante ale unor astfel de comunități, alături de lipace și moluște, sunt adesea alge macrofite. În zona sublitorală a structurilor subacvatice - de la o adâncime de 0,7-0,9 m până la baza lor (6-12 m) - se dezvoltă murdărie perenă. Este dominată de alge brune din genuri Zaharinăși costaria. Biomasa acestor alge mari la latitudini temperate poate fi foarte semnificativă și se ridică la zeci de kilograme pe metru pătrat.

Algele murdare pot exista și în aer ( aerophyton). Dintre acestea predomină algele verzi și albastru-verzi. În anumite condiții, algele aerophyton pot deteriora materialele industriale și de construcții, monumentele de arhitectură, picturile etc., dacă nu sunt protejate de acoperiri otrăvitoare. Daunele sunt cauzate de produșii metabolici ai impurităților, în principal acizi organici. Algele Aerophyton sunt deosebit de comune în tropicele umede, unde există suficientă căldură, umiditate și praf de origine organică, care este un mediu nutritiv pentru dezvoltarea lor. Daunele biologice cauzate de acestea pot fi semnificative.

epiliti. Algele atașate aparțin acestui grup. Ei locuiesc pe suprafața pietrelor, formând acoperiri cruste sau tampoane plate sau au organe speciale de atașare - rizoizi. Dezvoltarea intensivă a epiliților se observă în rezervoare cu fund solid și un flux rapid de apă. Epiliții tipici sunt reprezentanți ai algelor aurii din gen Hydrurus, alge brune din genuri Saccharina, Laminaria, Costaria si etc.

epipelita. Algele libere se răspândesc de-a lungul fundului, legând și întărind substratul. Adesea sunt reprezentate de diatomee, alge aurii, euglenoide, criptofite, dinofite, care se târăsc liber pe substrat. Organul de atașare al epipelitelor este uneori rizoizii scurti, care nu pot lua rădăcini adânc. Doar algele Chara cu rizoizii lor lungi se dezvoltă bine pe fundul noroios.

De obicei, organele de atașare ale epiliților și epipelitelor sunt formațiuni speciale - talpa, piciorul, piciorul, cordonul mucos sau tamponul mucos, rola etc.

epifite / epizoite. Algele folosesc organisme vii ca substrat. Epizoiții sunt alge care trăiesc pe animale. Pe suprafața cochiliilor de moluște există mici verzi ( Edogonium, Cladophora, Ulva) și roșu ( Gelidium, Palmaria,) alge; pe bureți - verde, albastru-verde și diatomee. Epizoiții trăiesc pe crustacee, rotifere, mai rar pe insecte sau larve non-acvatice, viermi și chiar animale mai mari. Epizoiții includ specii de alge verzi și carofite din genuri Chlorangiella, Charatsiochloris, Korzhikoviella, Chlorangiopsisşi altele.Majoritatea epizoiţilor nu pot exista izolat de substrat. Pe animalele moarte sau pe cochilia lor în timpul napârlirii, algele mor de obicei.

Epifitele sunt alge care trăiesc pe plante. Între plantă-substrat (bazifit) și plantă-epifită există conexiuni pe termen scurt. Fenomenul complex și interesant al epifitismului este încă puțin înțeles. Sunt frecvente cazuri de epifitism dublu sau chiar triplu, când unele alge, aşezându-se pe alte forme, mai mari, sunt ele însele substrat pentru alte specii, mai mici sau microscopice. Uneori, starea fiziologică a plantei substrat este importantă pentru dezvoltarea epifitelor. Numărul de epifite, de regulă, crește odată cu îmbătrânirea algelor bazifitice. De exemplu, cea mai mare bogăție de specii de alge edogonia epifită se observă pe plantele acvatice moarte ( Mannik, Reed, Sedge).

Endofite / endozoiți sau endosimbioți

Endosimbioți, sau simbioți intracelulari - alge care trăiesc în țesuturile sau celulele altor organisme (nevertebrate sau alge). Ei formează un fel de grup ecologic. Simbioții intracelulari nu își pierd capacitatea de fotosinteză și reproducere în interiorul celulelor gazdă. O varietate de alge pot fi endosimbioți, dar cele mai numeroase sunt endosimbiozele de alge unicelulare verzi și galben-verzi cu animale unicelulare. Algele care participă la astfel de simbioze sunt, respectiv, numite zoochlorellași zooxantele. Algele verzi și galben-verzi formează endosimbioze cu organisme pluricelulare: bureți, hidre etc. Endosimbiozele algelor albastre-verzi cu protozoare se numesc sincianoza. Adesea, alte tipuri de cianobacterii se pot instala în mucusul unor specii albastru-verde. De obicei, folosesc compuși organici gata preparati, care se formează din abundență în timpul descompunerii mucusului coloniei plantei gazdă și se înmulțesc intens.

Cele mai comune endofite sunt reprezentanți ai aurii (tipuri de genuri Chromulina, Mixochloris) și verde (genul Chlorochitrium, Chlamydomyxa) alge care locuiesc în corpul lentilei de rață și a mușchilor sphagnum. Alge verzi ale genului Carteria se instalează în celulele epidermice ale viermelui ciliar Răsucit, o specie a genului Chlorella- în vacuolele protozoarelor și speciilor din gen clorococ- în celulele algelor criptofite Cyanophora.

3.1.3. Algele ecosistemelor acvatice extreme

Alge de izvor termal. Se numesc algele care vegeta intre 35-85°C termofilă. Adesea, temperatura ridicată a mediului este combinată cu un conținut ridicat de săruri minerale sau substanțe organice (ape uzate calde puternic poluate din fabrici, fabrici, centrale electrice sau centrale nucleare). Locuitorii tipici ai apelor fierbinți sunt algele albastre-verzi și, într-o măsură mai mică, diatomeele și algele verzi.

Alge de zăpadă și gheață. Se numesc algele care cresc pe suprafața gheții și zăpezii criofilă. Dezvoltându-se în număr mare, ele pot provoca „înflorirea” verde, galbenă, albastră, roșie, maro sau neagră de zăpadă sau gheață. Dintre algele criofile predomină algele verzi, albastru-verzi și diatomee. Doar câteva dintre aceste alge au stadii de repaus; majoritatea nu au adaptări morfologice speciale pentru a rezista la temperaturi scăzute.

Alge cu apă sărată a primit numele halofil sau halobionte. Astfel de alge vegetează la o concentrație crescută de săruri în apă, ajungând la 285 g/l, în lacurile cu predominanță de clorură de sodiu și 347 g/l în lacurile Glauber. Pe măsură ce salinitatea crește, numărul speciilor de alge scade; salinitatea foarte mare este tolerată doar de câțiva dintre ei. În rezervoarele saline (hiperhaline), predomină algele verzi mobile unicelulare - hiperhalobii, ale căror celule sunt lipsite de membrană și înconjurate de o plasmalemă ( Asteromonas, Pedinomonas). Ele se disting printr-un conținut crescut de clorură de sodiu în protoplasmă, presiune osmotică intracelulară ridicată și acumulare de carotenoizi și glicerol în celule. În unele rezervoare de seleniu, astfel de alge pot provoca „înflorirea” roșie sau verde a apei. Fundul rezervoarelor hipersaline este uneori complet acoperit cu alge albastre-verzi; printre ele predomină speciile din genuri oscilatoare, Spirulina etc.Odată cu scăderea salinității se observă o creștere a diversității speciilor de alge: pe lângă algele albastre-verzi, apar diatomee (specii din genuri Navicula, Nietzschia).

3.2. Algele din habitatele în afara apei

Deși apa este principalul mediu de viață pentru majoritatea algelor, datorită naturii euritopice a acestui grup de organisme, acestea dezvoltă cu succes diverse habitate în afara apei. În prezența umidității cel puțin periodice, multe dintre ele se dezvoltă pe diverse obiecte terestre - roci, scoarță de copac, garduri etc. Un habitat favorabil pentru alge este solul. În plus, sunt cunoscute astfel de comunități de alge endolitice, al căror mediu de viață principal este substratul calcaros care le înconjoară.

Comunitățile formate din alge din habitatele în afara apei sunt împărțite în aerofile, edafofile și litofile.

3.2.1. Alge aerofile

Principalul mediu de viață al algelor aerofile este aerul din jurul lor. Habitatele tipice sunt suprafața diferitelor substraturi solide fără sol (roci, pietre, scoarță de copac, pereții casei etc.). În funcție de gradul de umiditate, acestea sunt împărțite în două grupe: aer și apă-aer. algele de aer trăiesc doar în condiții de umiditate atmosferică și experimentează o schimbare constantă a umidității și uscării. Alge apă-aer expus la irigare constantă cu apă (sub stropirea cascadelor, în zona de surf etc.).

Condițiile de existență a acestor alge sunt foarte deosebite și se caracterizează, în primul rând, prin schimbarea frecventă a doi factori - umiditatea și temperatura. Algele care trăiesc în condiții de umiditate exclusiv atmosferică sunt adesea forțate să treacă de la o stare de umiditate excesivă (de exemplu, după o furtună) la o stare de umiditate minimă în perioadele secetoase, când se usucă atât de mult încât pot fi măcinate în pulbere. . Algele apă-aer trăiesc în condiții de umiditate relativ constantă, cu toate acestea, experimentează și fluctuații semnificative ale acestui factor. De exemplu, algele care trăiesc pe stâncă, irigate prin stropirea cascadelor, în ora de vara când scurgerea scade semnificativ, aceștia experimentează un deficit de umiditate. Comunitățile aerofile sunt supuse fluctuațiilor constante de temperatură. Devin foarte fierbinți în timpul zilei, se răcesc noaptea și îngheață iarna. Adevărat, unele alge aerofile trăiesc în condiții destul de constante (pe pereții serelor). Dar, în general, relativ puține alge, reprezentate de forme microscopice unicelulare, coloniale și filamentoase de alge albastre-verzi și verzi și, într-o măsură mult mai mică, diatomee, s-au adaptat la condițiile nefavorabile de existență a acestui grup. Formele aerofile sunt cunoscute și printre algele roșii ale genului porfiridiu si etc.; se găsesc pe pietre, ziduri vechi de sere. Numărul speciilor găsite în grupele aerofile se apropie de 300. Odată cu dezvoltarea algelor aerofile în cantități de masă, acestea au de obicei forma unor depozite pulverulente sau slimoase, mase de pâslă, pelicule moi sau dure și cruste.

Pe coaja copacilor, coloniștii obișnuiți sunt algele verzi omniprezente din genuri Pleurococ, Chlorella, clorococ. Albastru-verde și diatomeele sunt mult mai puțin frecvente pe copaci. Există dovezi că pe gimnosperme cresc predominant alge verzi.

Grupurile de alge care trăiesc pe suprafața rocilor expuse au o compoziție sistematică diferită. Diatomeele și unele alge verzi, predominant unicelulare, se dezvoltă aici, dar reprezentanții algelor albastre-verzi sunt cei mai des întâlniți pentru aceste habitate. Algele și bacteriile însoțitoare formează „bronzul de munte” (filme de rocă și cruste) pe rocile cristaline din diferite lanțuri muntoase. În gunoi, acumulându-se în adâncurile rocilor, trăiesc de obicei algele verzi unicelulare și algele verzi-albastre. Creșterile de alge sunt deosebit de abundente pe suprafața rocilor umede. Ele formează pelicule și creșteri de diferite culori. De regulă, aici trăiesc specii echipate cu membrane mucoase groase. In functie de intensitatea luminii, mucusul este colorat mai mult sau mai putin intens, ceea ce determina culoarea cresterilor. Pot fi de culoare verde strălucitor, auriu, maro, violet, aproape negre, în funcție de speciile care le formează. În special tipici pentru rocile irigate sunt astfel de reprezentanți ai algelor albastre-verzi ca specii ale genurilor Gleokapsa, Tolipotrix, Spirogyra si altele.In cresterile pe roci umede se pot gasi si diatomee din genuri frustulia, Ahnantes si etc.

Astfel, comunitățile aerofile de alge sunt foarte diverse și apar atât în ​​condiții destul de favorabile, cât și în condiții extreme. Adaptările externe și interne la un astfel de mod de viață sunt diverse și asemănătoare cu cele ale algelor din sol, în special cele care se dezvoltă la suprafața solului.

3.2.2. Alge edafofile

Principalul mediu de viață al algelor edafofile este solul. Habitatele tipice sunt suprafața și grosimea stratului de sol, care are un efect fizic și chimic asupra bionților. În funcție de locația algelor și de stilul lor de viață, în cadrul acestui tip se disting trei grupuri: alge terestre, dezvoltandu-se masiv la suprafata solului in conditii de umiditate atmosferica; apă-pământ alge, în curs de dezvoltare masiv la suprafața solului, constant saturat cu apă; algele solului locuind stratul de sol.

Solul ca biotop este similar atât cu habitatele acvatice, cât și cu cele ale aerului: conține aer, dar saturat cu vapori de apă, ceea ce asigură respirația aerului atmosferic fără amenințarea de uscare. proprietate. care distinge fundamental solul de biotopii de mai sus este opacitatea acestuia. Acest factor are o influență decisivă asupra dezvoltării algelor. Totuși, în grosimea solului, unde lumina nu pătrunde, se găsesc alge viabile la o adâncime de până la 2 m la virgin și până la 2,7 m la arabil. Acest lucru se explică prin capacitatea unor alge de a trece la alimentația heterotrofă în întuneric.

Un număr mic de alge se găsesc în straturile adânci ale solului. Pentru a-și menține viabilitatea, algele din sol trebuie să poată tolera umiditatea instabilă, fluctuațiile bruște de temperatură și insolația puternică. Aceste proprietăți sunt furnizate în ele de o serie de caracteristici morfologice și fiziologice. De exemplu, s-a observat că algele din sol sunt relativ mici în comparație cu formele acvatice corespunzătoare ale aceleiași specii. Odată cu scăderea dimensiunii celulelor, capacitatea lor de reținere a apei și rezistența la secetă cresc. Un rol important în rezistența la secetă a algelor din sol îl joacă capacitatea de a forma abundent mucus - colonii mucoase, învelișuri și învelișuri, constând din polizaharide hidrofile. Datorită prezenței mucusului, algele absorb rapid apa atunci când sunt umezite și o depozitează, încetinind uscarea. Viabilitatea izbitoare este demonstrată de algele din sol depozitate în stare uscată la aer în probele de sol. Dacă un astfel de sol după decenii este plasat pe un mediu nutritiv, atunci va fi posibilă observarea dezvoltării algelor.

O trăsătură caracteristică a algelor din sol este vegetația „efemeră” - capacitatea de a trece rapid de la o stare de odihnă la viață activă și invers. De asemenea, sunt capabili să reziste la fluctuațiile de temperatură într-un interval foarte larg: de la -200 la +84°C. Algele din sol (în principal albastru-verde) sunt rezistente la radiațiile ultraviolete și radioactive.

Marea majoritate a algelor din sol sunt forme microscopice, dar ele pot fi văzute adesea la suprafața solului cu ochiul liber. Dezvoltarea în masă a unor astfel de alge poate provoca înverzirea versanților râpelor și a marginilor drumurilor forestiere.

Compoziția sistematică a algelor din sol este destul de diversă. Printre acestea, algele albastre-verzi și verzi sunt reprezentate în proporții aproximativ egale. Galben-verde și diatomeele sunt mai puțin diverse în sol.

3.2.3. alge litofile

Principalul mediu de viață al algelor litofile este substratul calcaros dens opac care le înconjoară. Habitate tipice - în adâncurile rocilor dure cu o anumită compoziție chimică, înconjurate de aer sau scufundate în apă. Există două grupe de alge litofile: foraj algelor, care sunt introduse activ în substratul de var; alge formatoare de tuf, depun var in jurul corpului si locuind in straturile periferice ale mediului pe care il depun, in limitele accesibile apei si luminii. Pe măsură ce depozitele se acumulează, acestea mor.

întrebări de testare

1. Descrieți principalele grupe ecologice de alge din habitatele acvatice: fitoplancton și fitobentos.

2. Diferențele dintre fitoplanctonul de apă dulce și cel marin. Reprezentanți ai fitoplanctonului marin și de apă dulce.

3. Adaptări morfologice ale algelor la un mod de viață planctonic.

4. Schimbări sezoniere ale indicatorilor calitativi și cantitativi ai fitoplanctonului de apă dulce.

5. Diferențele dintre fitobentosul de apă dulce și cel marin. Compoziția sistematică a fitobentosului marin și de apă dulce.

6. Grupuri ecologice de fitobentos în raport cu substratul (epilite, epipelite, epifite, endofite).

7. Ce este murdăria? Ce alge pot alcătui acest grup ecologic?

8. Alge aerofile. Adaptari la conditii extreme de mediu. Compoziția sistematică a algelor de aer.

9. Alge edafofile. Adaptări la condițiile de mediu. Compoziția sistematică a algelor din sol.

10. Alge litofile.

4. ROLUL ALGELOR ÎN NATURĂ ȘI IMPORTANȚA PRACTICĂ

Rolul algelor în ecosistemele naturale. În biocenozele acvatice, algele joacă rolul de producători. Folosind energia luminii, ei sunt capabili să sintetizeze substanțe organice din cele anorganice. Conform analizei radiocarbonului, producția primară medie a oceanelor, datorită activității vitale a algelor, este de 550 kg de carbon la 1 hectar pe an. Valoarea totală a producției sale primare este de 550,2 miliarde de tone (în biomasă umedă) pe an și, conform oamenilor de știință, contribuția algelor la producția totală de carbon organic de pe planeta noastră variază de la 26 la 90%. Algele joacă un rol important în ciclul azotului. Sunt capabili să utilizeze atât surse organice (uree, aminoacizi, amide) cât și anorganice (ioni de amoniu și nitrat) de azot. Un grup unic sunt algele albastre-verzi, care sunt capabile să fixeze azotul gazos, transformându-l în compuși disponibili pentru alte plante.

Algele sunt producători de oxigen. Algele în cursul activității lor de viață eliberează oxigen, care este necesar pentru respirația organismelor acvatice. În mediul acvatic (în special în mări și oceane), algele sunt practic singurii producători de oxigen liber. În plus, ele joacă un rol important în echilibrul general de oxigen de pe Pământ, deoarece oceanele servesc ca principal regulator al echilibrului de oxigen din atmosfera Pământului.

Algele - mediu pentru alte organisme acvatice. Prin formarea pădurilor subacvatice, algele macrofite creează ecosisteme extrem de productive care oferă hrană, adăpost și protecție pentru multe alte organisme vii. S-a constatat că o coloană de apă cu un volum de 5 litri cu un exemplar de alge brune Cystoseira conține până la 60 de mii de indivizi de diferite nevertebrate, inclusiv moluște, acarieni și crustacee.

Algele - pionierii vegetației. Algele terestre se pot așeza pe stânci goale, nisip și alte locuri sterile. După moartea lor, se formează primul strat al viitorului sol. Algele solului sunt implicate în formarea structurii solului și a fertilității.

Algele ca factor geologic. Dezvoltarea algelor în epocile geologice trecute a dus la formarea unui număr de roci. Împreună cu animalele, algele au luat parte la formarea recifelor din oceane. Așezându-se mai aproape de suprafața apei, au format crestele acestor recife. Structurile de recif ale algelor roșii sunt cunoscute în Crimeea ca vârfurile Yaila și altele.Algele albastre-verzi au participat la formarea de calcar-stromatolite, charophytes - la formarea de calcar-charocite (depozite similare au fost găsite în Tuva). Cocolitoforele participă la formarea rocilor cretacice (95% din rocile cretacice constau din rămășițele cochiliilor acestor alge). Acumularea în masă a cochiliilor de diatomee a condus la formarea de diatomite (făină de munte), din care s-au găsit depozite mari în Teritoriul Primorsky, Urali și Sakhalin. Algele au fost materialul sursă pentru compuși lichizi și solizi asemănător uleiului - sapropele, șist fierbinte, cărbuni.

Activitatea activă a algelor în formarea rocilor este remarcată în unele regiuni în prezent. Ele absorb carbonatul de calciu și formează produse mineralizate. Aceste procese sunt active în special în apele tropicale cu temperaturi ridicate și presiuni parțiale scăzute.

Algele de foraj sunt de cea mai mare importanță în distrugerea rocilor. Ele slăbesc încet și persistent substraturile calcaroase, făcându-le disponibile pentru intemperii, prăbușire și eroziune.

Relații simbiotice cu alte organisme. Algele formează câteva simbioze importante. În primul rând, formează licheni cu ciuperci, iar în al doilea rând, ca zooxani, trăiesc împreună cu unele nevertebrate, cum ar fi bureții, stropii de mare, coralii de recif. O serie de cianofite formează asocieri cu plantele superioare.

Algele au o mare importanță practică în viața de zi cu zi și în activitățile umane, aducând atât beneficii, cât și rău. Algele mari, în principal marine, sunt cunoscute din cele mai vechi timpuri și au fost folosite de mult în economia umană.

Algele ca hrană. Omul mănâncă în principal alge marine, utilizate în special de locuitorii din Asia de Sud-Est și din Insulele Pacificului. În China, utilizarea algelor în dietă este cunoscută încă din secolul al IX-lea î.Hr. e. Printre algele macrofite (verde multicelulare, maro și roșii) nu există specii otrăvitoare, deoarece nu conțin alcaloizi - substanțe cu efect narcotic și otrăvitor. Aproximativ 160 de specii de diverse alge sunt folosite pentru hrană. În ceea ce privește calitățile lor nutriționale, algele nu sunt inferioare multor culturi agricole. Conțin un procent mare de proteine, carbohidrați și grăsimi. Algele sunt o sursa excelenta de vitamine C, A, D, grupa B, riboflavina, acizi pantotenic si folic, oligoelemente.

Din algele microscopice, speciile terestre albastru-verzui ale genului sunt folosite pentru hrană. Nostok, care servesc drept hrană în China și America de Sud. În Japonia, se folosește pâine de orz „tengu” - acestea sunt straturi puternice de masă gelatinoasă densă pe versanții unor vulcani, constând din alge albastru-verzi din genuri. Gleokapsa, Geoteke, Microcystis cu un amestec de bacterii. Spirulina folosit de azteci încă din secolul al XVI-lea, făcând prăjituri din alge uscate, iar populația din regiunea Lacului Ciad din America de Nord încă pregătește un produs numit dihe din această alge. Spirulina conține o cantitate mare de proteine ​​și este cultivată pe scară largă în mai multe țări.

Algele ca îngrășământ. Algele conțin o cantitate suficientă de substanțe organice și minerale, așa că au fost folosite de mult timp ca îngrășăminte. Avantajele unor astfel de îngrășăminte sunt că nu conțin semințe de buruieni și spori de ciuperci fitopatogeni și depășesc aproape toate tipurile de îngrășăminte aplicate în conținut de potasiu. Algele albastre-verzi fixatoare de azot sunt utilizate pe scară largă în câmpurile de orez în locul îngrășămintelor cu azot. S-a demonstrat că îngrășămintele cu alge pot crește germinarea semințelor, randamentul și rezistența la boli.

Proprietățile vindecătoare ale algelor. Algele sunt utilizate pe scară largă în medicina populară ca antihelmintic si pentru tratamentul unui numar de boli, precum gusa, tulburari nervoase, scleroza, reumatism, rahitism etc. S-a demonstrat ca extractele din multe tipuri de alge contin substante antibiotice care pot reduce tensiunea arteriala. Extrase din Sargassum, Laminaria și Zaharineîn experimentele pe șoareci, creșterea sarcomului și a celulelor leucemice a fost suprimată. În Statele Unite și Japonia, din ele s-au obținut medicamente care ajută la eliminarea radionuclizilor din organism. Eficiența unor astfel de adsorbanți ajunge la 90–95%.

Algele ca sursă de materii prime industriale. Încă din secolul trecut, algele au fost folosite pentru a produce sifon și iod. În prezent, din alge se obțin acidul alginic și sărurile sale, alginații, precum și caragenanii și agarul.

Alcoolul manitol este obținut din algele brune - o materie primă necesară pentru farmacologice și Industria alimentarăîn fabricarea medicamentelor și produselor alimentare pentru diabetici.

Rolul negativ al algelor. O serie de alge (albastru-verzi, dinofitice, aurii, verzi) secretă toxine care pot provoca diverse boli la animale, plante și oameni, dintre care unele pot fi fatale. Printre algele dinofite care provoacă „mareele roșii” în vaste zone marine, speciile genurilor sunt toxice Gymnodynium, Noktilyuka, Amphidinium si altele.Cel mai mare numar de specii toxice a fost gasit in randul algelor albastre-verzi. Prin acțiunea lor, toxinele algelor albastre-verzi sunt de câteva ori superioare otrăvurilor precum curarul și botulinum. Toxicitatea algelor se manifestă prin moartea în masă a hidrobionților, păsărilor de apă, în otrăviri și alte boli umane care apar atunci când sunt inhalate, folosind apă, consumând moluște, pești etc.

Cu o dezvoltare puternică - „înflorirea rezervoarelor”, unele alge (aurie, galben-verde, albastru-verde) pot da apei un miros și un gust neplăcut, făcând apa de nebăut.

Creșterea excesivă a algelor poate împiedica trecerea apei prin filtrele de admisie. Se știe că murdărirea cu alge a navelor crește semnificativ costurile de operare. Macrofitele pot contribui la coroziunea materialelor de pe platformele petroliere și alte structuri submarine.

Problema murdării este poate cea mai veche din dezvoltarea oceanului. Orice obiect care intră în contact cu mediul marin este în curând acoperit cu o masă de organisme atașate acestuia: animale și alge. Suprafața totală a substraturilor scufundate în mare este de aproximativ 20% din suprafața secțiunilor superioare ale raftului. Biomasa totală a murdăriei este estimată la milioane de tone, iar daunele cauzate de aceasta sunt de miliarde de dolari (Zvyagintsev, 2005). Din punct de vedere biologic, acesta este un proces natural care face parte integrantă din viața hidrosferei. În același timp, fenomenul de murdărie a sugerat omului ideea creșterii unui număr de specii valoroase de moluște în fermele marine la scară industrială ( Stridii, midii, scoici, stridii perle) și alge ( Zaharine, Porfir, Gracilaria, Euchema si etc.). Algele sunt organisme de pionierat care murdoară. Microalgele, împreună cu bacteriile, formează un microfilm primar pe suprafața substraturilor artificiale introduse în apă, care servește ca substrat pentru depunerea altor hidrobionți. Macroalgele, împreună cu crustaceele, moluștele, hidroizii și alte animale, formează adesea stadiile inițiale ale comunităților de murdărie perene.

întrebări de testare

1. Rolul algelor in imbunatatirea fertilitatii solului.

2. Rolul algelor în ecosistemele acvatice.

3. Rolul algelor în ecosistemele terestre.

4. Importanţa algelor în procesele geologice.

5. Valoarea nutrițională și biologică a algelor. Ce alge pot fi mâncate?

6. Proprietățile medicinale ale algelor.

7. De ce este nedorită creșterea algelor aurii și galben-verzui în rezervoare? Care este „înflorirea” rezervoarelor?

8. Alge care provoacă otrăvire a animalelor și a oamenilor.

9. Fenomenul de murdare. Rolul algelor în comunitățile murdare.

5. SISTEMATICĂ MODERNĂ A ALGELOR

Clasificarea organismelor vii a ocupat mințile oamenilor încă de pe vremea lui Aristotel. Botanistul suedez Carl Linnaeus a fost primul care a aplicat numele de Alge uneia dintre grupurile de plante în secolul al XVIII-lea și a pus bazele pentru fiziologie(din greaca. phycos - alge și logos - predare) ca ştiinţă. Dintre alge, Linnaeus a distins doar patru genuri: Hara, Fucus, Ulva și Konferva. În secolul al XIX-lea, au fost descrise majoritatea (câteva mii) genurilor moderne de alge. Un număr mare de noi genuri a necesitat gruparea lor în taxoni de rang superior. Încercările inițiale de clasificare s-au bazat exclusiv pe caracteristicile externe ale talului. Primul care a propus colorarea talului de alge ca o caracteristică fundamentală pentru stabilirea unor mari grupuri taxonomice, sau megataxa, a fost savantul englez W. Harvey (Harvey, 1836). El a identificat serii mari: Chlorospermeae - alge verzi, Melanospermeae - alge brune și Rhodospermeae - alge roșii. Ulterior au fost redenumite Chlorophyceae, Phaeophyceae și respectiv Rhodophyceae.

Bazele sistematicii moderne a algelor au fost puse în prima jumătate a secolului al XX-lea de către omul de știință ceh A. Pascher. El a stabilit 10 clase de alge: albastru-verde, roșu, verde, auriu, galben-verde, diatomee, maro, dinofite, criptofite și euglenoide. Fiecare clasă este caracterizată de un set specific de pigmenți, produse de rezervă și structura flagelilor. Aceste diferențe constante între taxoni mari ne-au determinat să le considerăm grupări filogenetice independente, neînrudite între ele, și să renunțăm la conceptul de alge - Alge ca unitate taxonomică specifică.

Astfel, cuvântul „alge” nu este de fapt un concept sistematic, ci ecologic și înseamnă literal – „ceea ce crește în apă”. Algele sunt plante inferioare care conțin în mare parte clorofilă, sunt capabile de nutriție fototrofică și trăiesc în principal în apă. Toate algele, cu excepția carofitelor, spre deosebire de plantele superioare, nu au organe genitale multicelulare cu acoperiri de celule sterile.

Sistemele moderne diferă în principal prin numărul și volumul de megataxa - diviziuni și regate. Numărul de departamente variază de la 4 la 10-12. În literatura rusă de fiziologie, aproape fiecare dintre clasele de mai sus corespunde unui departament. În literatura străină, există o tendință de extindere a departamentelor și, în consecință, de scădere a numărului acestora.

Schema Parker (Parker, 1982) este cea mai comună în construcțiile de clasificare. Ea recunoaște diviziunea dintre formele procariote și eucariote. În formele procariote, celulele nu au organele înconjurate de membrană. Procariotele includ bacteriile și cianofitele (cianobacteriile). Formele eucariote includ toate celelalte alge și plante. Divizarea algelor a fost mult timp un subiect de controversă. Harvey (1836) a distins algele în primul rând după culoare. Deși în prezent sunt recunoscute mult mai multe departamente, compoziția pigmenților, caracteristicile biochimice și structurale ale structurii celulare sunt de mare importanță. P. Silva (Silva, 1982) distinge 16 clase principale. Clasele diferă în ceea ce privește pigmentarea, produsele de depozitare, caracteristicile peretelui celular și ultrastructura flagelilor, nucleului, cloroplastelor, pirenoidelor și ocelilor.

Noile informații despre ultrastructura algelor, obținute în ultimele decenii prin metodele microscopiei electronice, geneticii și biologiei moleculare, fac posibilă studierea celor mai mici detalii ale structurii celulare. „Exploziile” de informații încurajează periodic oamenii de știință să reconsidere ideile tradiționale stabilite despre sistematica algelor. Fluxul constant de informații noi stimulează noi abordări ale clasificării, iar fiecare schemă propusă rămâne inevitabil aproximativă. Conform datelor moderne, organismele considerate în mod tradițional printre plantele inferioare depășesc Regatul Plantelor. Sunt incluși într-un număr mare de grupuri care evoluează independent. Tabelul prezintă în diferite interpretări megataxa, care includ alge. După cum se poate observa, diferiți taxoni de alge pot fi în diferite fili; aceleași phyla pot uni diferite grupuri ecologice și trofice de organisme (tabel).

Cu mai bine de 100 de ani în urmă, K.A. Timiryazev a remarcat cu perspicace că „nu există nici plantă, nici animal, dar există o lume organică inseparabilă. Planta și animalul sunt doar medii, doar reprezentări tipice pe care le alcătuim, făcând abstracție de la trăsăturile cunoscute ale organismelor, acordând o importanță excepțională uneia, neglijând altele. Acum nu putem să nu admirăm uimitoarea lui intuiție biologică.

Sistemul modern de alge, conturat în acest tutorial, include 9 diviziuni: albastru-verde, roșu, diatomee, heterocont, haptofite, criptofite, dinofite, verzi, charofite și euglenoide. Asemănarea în compoziția pigmenților, structura aparatului fotosintetic și flagelul a servit drept bază pentru combinarea claselor de alge care au o culoare maro-aurie într-un grup mare - Heterocont sau Alge diverse (Ochrophytes).

Megasistem de organisme înrudite cu plantele inferioare

Algele sunt clasificate ca plante inferioare. Sunt peste 30 de mii dintre ele. Printre acestea există atât forme unicelulare, cât și forme multicelulare. Unele alge sunt foarte mari (cativa metri lungime).

Numele „alge” sugerează că aceste plante trăiesc în apă (în proaspăt și marin). Cu toate acestea, algele pot fi găsite în multe locuri umede. De exemplu, în sol și pe scoarța copacilor. Unele tipuri de alge sunt capabile, ca o serie de bacterii, să trăiască pe ghețari și în izvoarele termale.

Algele sunt clasificate ca plante inferioare deoarece nu au țesuturi adevărate. În algele unicelulare, corpul este format dintr-o celulă, unele alge formează colonii de celule. În algele pluricelulare, corpul este reprezentat talus(alt nume - talus).

Deoarece algele sunt clasificate ca plante, toate sunt autotrofe. Pe lângă clorofilă, celulele multor alge conțin pigmenți roșu, albastru, maro și portocaliu. Pigmenții sunt în cromatofori, care au o structură de membrană și arată ca niște panglici sau plăci etc. Un nutrient de rezervă (amidon) este adesea depus în cromatofori.

Reproducerea algelor

Algele se reproduc atât asexuat, cât și sexual. Dintre tipuri reproducere asexuată prevalează vegetativ. Deci, algele unicelulare se reproduc prin împărțirea celulelor lor în două. În formele multicelulare, are loc fragmentarea talului.

Cu toate acestea, reproducerea asexuată în alge poate fi nu numai vegetativă, ci și cu ajutorul zoospor care sunt produse în zoosporangii. Zoosporii sunt celule mobile cu flageli. Ei sunt capabili să înoate activ. După ceva timp, zoosporii aruncă flagelele, se acoperă cu o coajă și dau naștere la alge.

Unele alge au proces sexual, sau conjugarea. În acest caz, schimbul de ADN are loc între celulele diferiților indivizi.

La reproducere sexuală Algele multicelulare produc gameți masculini și feminini. Se formează în celule speciale. În același timp, pe o plantă se pot forma gameți de ambele tipuri sau doar unul (doar mascul sau numai femela).După eliberarea gameților, aceștia fuzionează formând un zigot.Condiții De obicei, după iernare, sporii de alge dau naștere la plante noi.

alge unicelulare

Chlamydomonas

Chlamydomonas trăiește în rezervoare puțin adânci poluate organic, bălți. Chlamydomonas este o algă unicelulară. Celula sa are o formă ovală, dar unul dintre capete este ușor ascuțit și are o pereche de flageli pe el. Flagelele vă permit să vă deplasați suficient de repede în apă prin înșurubare.

Numele acestei alge provine de la cuvintele „chlamys” (hainele grecilor antici) și „monad” (cel mai simplu organism). Celula chlamydomonas este acoperită cu o membrană pectină, care este transparentă și nu aderă strâns la membrană.

În citoplasma chlamydomonas există un nucleu, un ochi sensibil la lumină (stigmat), o vacuolă mare care conține seva celulară și o pereche de vacuole mici pulsatoare.

Chlamydomonas are capacitatea de a se îndrepta către lumină (mulțumită stigmei) și oxigen. Acestea. are fototaxie pozitivă și aerotaxie. Prin urmare, Chlamydomonas înoată de obicei în straturile superioare ale corpurilor de apă.

Clorofila este situată într-un cromatofor mare, care arată ca un castron. Aici are loc procesul de fotosinteză.

Deși Chlamydomonas este o plantă capabilă de fotosinteză, poate absorbi și substanțe organice gata preparate prezente în apă. Această proprietate este folosită de om pentru a purifica apele poluate.

În condiții favorabile, Chlamydomonas se reproduce asexuat. În același timp, celula sa aruncă flagelul și se divide, formând 4 sau 8 celule noi. Ca urmare, chlamydomonas se înmulțește destul de repede, ceea ce duce la așa-numita înflorire a apei.

În condiții nefavorabile (frig, secetă), chlamydomonas sub învelișul său formează gameți în cantitate de 32 sau 64 de bucăți. Gameții intră în apă și se unesc în perechi. Ca rezultat, se formează zigoți, care sunt acoperiți cu o coajă densă. În această formă, chlamydomonas tolerează condițiile de mediu nefavorabile. Când condițiile devin favorabile (primăvara, sezonul ploios), zigotul se divide, formând patru celule chlamydomonas.

Chlorella

Chlorella este o algă unicelulară care trăiește în apă dulce și sol umed. Chlorella are o formă sferică fără flageli. De asemenea, nu are un ochi sensibil la lumină. Astfel, chlorella este imobilă.

Învelișul chlorellei este dens, conține celuloză.

Citoplasma conține un nucleu și un cromatofor cu clorofilă. Fotosinteza este foarte intensivă, așa că chlorella eliberează mult oxigen și produce multă materie organică. La fel ca și chlamydomonas, chlorella este capabilă să asimileze substanțele organice gata preparate prezente în apă.

Chlorella se reproduce asexuat prin diviziune.

Pleurococ

Pleurococcus formează o placă verde pe sol, scoarță de copac, roci. Este o alga unicelulara.

Celula pleurococului are un nucleu, o vacuolă și un cromatofor sub formă de placă.

Pleurococul nu formează spori mobili. Se reproduce prin diviziunea celulară în două.

Celulele pleurococ pot forma grupuri mici (4-6 celule fiecare).

Alge multicelulare

Ulotrix

Ulothrix este o alge filamentoase multicelulare verzi. Trăiește de obicei în râuri pe suprafețe situate lângă suprafața apei. Ulothrix are o culoare verde strălucitor.

Firele Ulothrix nu se ramifică, sunt atașate de substrat la un capăt. Fiecare fir constă dintr-un număr de celule mici. Firele cresc datorită diviziunii celulare transversale.

Cromatoforul din ulotrix are forma unui inel deschis.

În condiții favorabile, unele celule ale filamentului ulotrix formează zoospori. Sporii au 2 sau 4 flageli. Când un zoospor plutitor se atașează de un obiect, acesta începe să se dividă, formând un filament de alge.

În condiții nefavorabile, ulotrix este capabil să se reproducă sexual. În unele celule ale firului său se formează gameți care au doi flageli. După ce părăsesc celulele, ele fuzionează în perechi, formând zigoți. Ulterior, zigotul se va împărți în 4 celule, fiecare dintre ele va da naștere unui fir separat de alge.

Spirogyra

Spirogyra, ca și ulothrix, este o algă filamentoasă verde. În apa dulce, spirogyra este cea mai des întâlnită. Acumulând, formează noroi.

Filamentele Spirogyra nu se ramifică, sunt formate din celule cilindrice. Celulele sunt acoperite cu mucus și au membrane de celuloză dense.

Cromatoforul spirogyra arată ca o panglică răsucită în spirală.

Nucleul spirogirei este suspendat în citoplasmă pe filamente protoplasmatice. Tot în celule există o vacuolă cu seva celulară.

Reproducerea asexuată în spirogyra se realizează vegetativ: prin împărțirea firului în fragmente.

Spirogyra are un proces sexual sub formă de conjugare. În acest caz, două fire sunt situate unul lângă altul, se formează un canal între celulele lor. Prin acest canal, conținutul dintr-o celulă trece în alta. După aceea, se formează un zigot, care, acoperit cu o coajă densă, iernează. În primăvară, din ea crește o nouă spirogyra.

Valoarea algelor

Algele sunt implicate activ în ciclul substanțelor din natură. Ca rezultat al fotosintezei, ei eliberează cantități mari de oxigen și fixează carbonul în substanțe organice cu care se hrănesc animalele.

Algele sunt implicate în formarea solului și în formarea rocilor sedimentare.

Multe tipuri de alge sunt folosite de oameni. Deci, agar-agar, iod, brom, săruri de potasiu și adezivi sunt obținuți din alge marine.

LA agricultură algele sunt folosite ca aditiv pentru hrana animalelor, precum și ca îngrășământ cu potasiu.

Cu ajutorul algelor se curăță corpurile de apă poluate.

Unele tipuri de alge sunt folosite de oameni pentru hrană (alge, porfir).