Жизнените процеси на водораслите също ще имат определени характеристики, които ги отличават от висшите растения.

Хранене . Повечето водорасли се хранят с фотоавтотрофен.Те включват пигменти в клетките, които извършват фотосинтеза с освобождаване на молекулен кислород. Много водорасли са в състояние при определени условия да преминат към хетеротрофно хранене или да го комбинират с фотосинтеза ( миксотрофен тип храна). Те включват видовете хлорела, хламидомонада, навикула и други подобни. Друга особеност на храненето на водораслите е способността им да усвояват азот, сяра, фосфор, калий и други химични елементи под формата на йони на минерална сол. Тези елементи се усвояват от цялата телесна повърхност на водораслите от водата и се използват за синтеза на аминокиселини, протеини, нуклеинови киселини, ензими, поради което тяхното присъствие във водата значително влияе върху количествения състав на много видове водорасли.

Дъх . По вида на дишането водораслите са аеробни, тъй като използват кислород, разтворен във вода, за да разграждат органичните вещества.

Транспорт на вещества при едноклетъчните водорасли се осъществява чрез движението на цитоплазмата, а при колониалните и многоклетъчните водорасли междуклетъчният транспорт се осъществява с помощта на плазмодесми.

Размножаване . Всички видове размножаване са характерни за водораслите: вегетативно, безполово и сексуално. Вегетативно размножаваневъзниква в колониалните колонии чрез разпадане на колонии, при многоклетъчни организми - чрез части от талуса или чрез образуване на специализирани органи (например мехурчета в chara водорасли). Безполово размножаванеизвършва се с помощта на подвижни зооспори или неподвижни апланоспори, които се образуват вътре в клетките или в специални органи, спорангии. Полово размножаване се осъществява с участието на хаплоидни гамети, които се образуват в едноклетъчни органи-гаметангии: яйца - в оогония, сперматозоиди - в антеридии. При водораслите има доста разнообразни методи за сексуално размножаване: изогамия- с помощта на гамети с еднаква форма и размер; анизогамия -с помощта на гамети, жертви по форма и размер; оогамия -с помощта на голяма неподвижна женска и подвижни малки мъжки гамети. Освен това при зелените водорасли конюгатът е съществуващ репродуктивен процес, който липсва при висшите растения. Това спрежение, който се състои в сливане на съдържанието на две вегетативни клетки, които в момента функционират като гамети. След сливането на гаметите се образува зигота, от която се развива нов индивид или се образуват зооспори, които покълват в нови индивиди. При повечето видове водорасли има редуване на безполово и сексуално размножаване, но има и някои видове, които имат само полово или само безполово. Например едноклетъчното зелено водорасло Chlorella се възпроизвежда само безполово, а морското зелено водорасло Acetabularia се възпроизвежда само по полов път.

Движение . Водораслите могат да бъдат прикрепени, пасивни или активни. Закрепването към субстрата може да се извърши с помощта на специални израстъци на долната част на тялото - ризоиди(като в кафяви водорасли) или лепкава слуз (диатомеи). Повечето водорасли живеят пасивно във водния стълб. За да останат на повърхността и да не потъват в тъмни дълбини, тези водорасли имат различни приспособления: някои натрупват маслени капчици, които увеличават плаваемостта им, клетъчните стени на други образуват различни израстъци, които играят ролята на парашути и т.н. Почти всички водорасли, освен червено, може да образува мобилни клетки, които се движат активно във водата. Свободното активно движение е характерно за гамети, зооспори, водорасли, които имат органели на движение – жгутици.

Раздразнителност . Основната форма на раздразнителност при водораслите е тропизми.Но при едноклетъчните водорасли, които имат органели на движение, се наблюдават и таксита, което е характерна особеност на животинските организми. Таксита -това са двигателни реакции, които предизвикват движението на цялата клетка или на целия организъм в отговор на влиянието на един или друг фактор. В зависимост от посоката на движение и действието на външен дразнител такситата във водораслите се делят на положителни и отрицателни, фото-, хемотаксис и др. Пример за положителен фототаксис е движението на еуглена към осветяване, по време на аеротаксис подвижните едноклетъчни водораслите са насочени към кислорода. И така, характерните особености на живота на водораслите са свързани с храненето, размножаването, движението и раздразнителността.

Всеки многократно е наблюдавал как водата „цъфти“ в локви и езера. Водата става яркозелена. Ако сложите тази вода в чаша и погледнете светлината, можете да видите много малки организми в нея. Не можем да видим някои от тях с просто око. Те се виждат само под микроскоп. Тогава ще съзерцавате удивителния свят на различни животни, които се различават по форма и структура и представляват зелени топки, конци, чинии. Такива растения имат проста структура и се наричат ​​водорасли. Среда на живот водораслие вода: езера, реки, морета, езера, океани. Само малка част от представителите на тази група растения могат да живеят на сушата на места с висока влажност.

Често живее в локви едноклетъчно зелено водорасло хламидомонада... Името на този организъм се състои от две чужди думи. В превод на руски "монада" означава най-простият организъм, "хламида" - облекло, тоест буквално - най-простият организъм, покрит с черупка (дреха). Ако погледнете това водорасло под микроскоп, тогава Chlamydomonas изглежда като малка зелена топка. Това водорасло се движи с висока скорост с помощта на два флагела, разположени в предния му край.

Всички Chlamydomonas са съставени от една клетка. Отвън има прозрачна обвивка, под която има протоплазма със затворено в нея ядро. Chlamydomonas има формата на купа и е оцветена в зелено, тъй като съдържа зелено тяло - хроматофор. Поради наличието на хлорофил, хламидомонадата се храни и образува органична материя, както всички зелени растения. Това водорасло с цялата повърхност на черупката абсорбира разтвори на минерални соли и въглероден диоксид от атмосферния въздух. В реакциите на преобразуване на въглероден диоксид и вода в светлината в хроматофора на Chlamydomonas се образуват нишесте и други органични вещества. Дишането на водораслите, подобно на други живи организми, се осъществява чрез абсорбиране на кислород, разтворен във вода.

Размножаването на хламидомона се осъществява по два начина. По-лесен начин е първо разделянето на хламидомонада на две клетки. След това всяка от новообразуваните клетки се разделя на още две, евентуално повече деления. Така че една хламидомонада поражда четири или осем клетки. Всички те започват своя самостоятелен живот и скоро нарастват до размера на възрастно водорасло. Този тип размножаване чрез просто клетъчно делене се нарича безполово размножаване.

Вторият метод на отглеждане е по-сложен от описания по-горе. Първоначално хламидомонадата се разделя на много малки, подвижни клетки, всяка от които има флагел. Такива клетки са свързани по двойки в областта на предните ръбове - "носове", след което тяхната протоплазма се слива. Всяка от тези две клетки образува нов организъм, който е покрит със здрава мембрана. Това прави възможно Chlamydomonas да оцелее при неблагоприятни условия (при ниски температури и ниска влажност). След края на периода на покой, с настъпването на благоприятни условия за живот, от такава покойна клетка (спора) се появяват няколко клетки. Появяващата се млада хламидомонада, напускаща мембраната на майчината клетъчна клетка, се превръща във възрастна хламидомонада. Този тип размножаване, когато две клетки са свързани и получената нова клетка отново се разделя на няколко клетки, се нарича сексуално размножаване.

Мнозина са забелязали зелена кал в езера, езера, реки близо до брега. Ако вземете част от такава кал, измиете я под течаща вода и я разпръснете върху лека матова повърхност, можете да видите, че калта е образувана от множество тънки зелени нишки. Това е зелено многоклетъчно водорасло. Сред тях често се среща спирогира, също под формата на нишки. Ако погледнем това водорасло под микроскоп, се забелязва, че Spirogyra е дълга неразклонена нишка, състояща се от един ред големи клетки. Структурата на всяка клетка е както следва: ядрото, протоплазмата и хроматофора, затворени в мембрана. Хроматофорът, съдържащ хлорофил, изглежда като нагъната зелена лента.

Ако сложите буркан със спирогиравъв вода до слънчева светлина, след известно време въздушните мехурчета ще станат забележими, натрупващи се върху нишките на спирогира и стените на кутията. Това е така, защото Spirogyra, подобно на други зелени растения, превръща абсорбирания въглероден диоксид в кислород. В допълнение, това растение образува нишесте - органична материя.

Размножаване спирогирисе случва по два начина. По-просто - като разбиете нишката на няколко части. Също така, водораслите могат да се размножават чрез сливане на две нишки, за да образуват спора. Спората може да се задържи дълго време при неблагоприятни условия и при поникване от нея се развива ново растение.

Водораслите са от голямо значение за съществуването на водните тела. Поради жизнената активност на водораслите въглеродният диоксид се абсорбира от водата и се отделя кислород. В резултат на този процес се осигуряват благоприятни условия за дишането и живота на жителите на езера, реки, езера, включително риби. Също така водораслите служат като храна за малки животни от водоеми, които от своя страна се ядат от риби. И някои риби се хранят с водорасли. Този факт се взема предвид при отглеждане на риба в резервоар. Поради това те се опитват да създадат благоприятно местообитание за водорасли. За тази цел минералните соли се използват като тор за резервоари.

Многоклетъчните водорасли се срещат в големи количества в океаните и моретата. Водораслите са кафяви или червени на цвят. Кафявите водорасли могат да достигнат дължина до 100 метра, тоест те са по-дълги от височината на най-високите дървета.

Практическото значение на водораслите не може да бъде надценено. След бурята огромна маса от тези водорасли се озовава на брега. Сред тези купчини водорасли могат да се намерят водорасли, чието тяло прилича на дълги плочи, наподобяващи листа. Келп се използва като фуражно растение за селскостопански животни.

Китайците наричат ​​някои видове водорасли "водорасли" и ги използват за храна; те правят различни местни ястия от водорасли. Пепелта от много водорасли се обработва за получаване на йод. А остатъците от гниещи водорасли се използват като тор в полетата.

По този начин по-голямата част от водораслите живеят във водни тела. Сред тях има както едноклетъчни, така и многоклетъчни. Клетките на водораслите, подобно на други зелени растения, съдържат хлорофил. Това е тяхната разлика от бактериите. Основната разлика между водораслите и цъфтящите растения е, че те нямат стъбла, корени и листа. Съответно те не цъфтят и не дават плод.

Водораслите са изключително важни в околната среда. Те отделят кислород, който е толкова необходим за дишането на животните, живеещи във водни тела. Водораслите са храна за някои видове риби. В селското стопанство водораслите се използват като храна за добитък, за торене на ниви. Йодът се извлича от водорасли, а някои видове се използват и за храна.

Далекоизточна държавна техническа

Рибарски университет

Институт по морска биология на име A.V. Жирмунски FEB RAS

L.L. Арбузов

И.Р. Левенец

Морски водорасли

Рецензенти:

- В. Г. Чавтур, доктор на биологичните науки, професор в катедрата по морска биология и аквакултура, Далекоизточен държавен университет

- С. В. Нестерова, кандидат биологични науки, старши научен сътрудник, Лаборатория по флора на Далечния изток, Ботаническа градина-институт, Далекоизточен клон на Руската академия на науките

Арбузова Л.Л., Левенец И.Р. Водорасли: Уч. поз. Владивосток: Dalrybvtuz, IBM FEB RAS, 2010. 177 стр.

Наръчникът предоставя съвременна информация за анатомията, морфологията, таксономията, начина на живот и практическото значение на водораслите.

Помагалото е предназначено за студенти бакалаври в областите „Водни биологични ресурси и аквакултури” и „Екология и управление на природата” редовно и задочно обучение, магистри по екология, биология, ихтиология и рибовъдство.

© Далекоизточна държава

технически риболов

университет, 2010 г

© Институт по морска биология им A.V. Жирмунски FEB RAS, 2010 г

ISBN ……………………………… ..

Въведение ………………………………………………………………

1. Структурата на клетките на водораслите ………………………………………………………

2. Обща характеристика на водораслите ……………………………

2.1. Видове храни ……………………………………………………

2.2. Видове тали ………………………………………………………… ..

2.3. Размножаване на водорасли ……………………………………………… ..

2.4. Жизнени цикли на водораслите ………………………………………….

3. Екологични групи водорасли …………………………….

3.1. Водорасли от водни местообитания ………………………… ..

3.1.1. Фитопланктон ……………………………………………………….

3.1.2. Фитобентос …………………………………………………………… ..

3.1.3. Водорасли от екстремни водни екосистеми ……………

3.2. Водорасли от извънводни местообитания …………………………………

3.2.1. Аерофилни водорасли ……………………………………………………….

3.2.2. Едафилни водорасли ………………………………………….

3.2.3. Литофилни водорасли ……………………………………………………… ..

4. Ролята на водораслите в природата и практическо значение .....................

5. Съвременна таксономия на водораслите ………………………………… ..

5.1. Прокариотни водорасли ………………………………………… ..

5.1.1. Отдел Синьо-зелени водорасли …………………………………

5.2. Еукариотни водорасли ………………………………………….

5.2.1. Отдел червени водорасли …………………………….

5.2.2. Отдел по диатомеите ………………………………… ..

5.2.3. Раздел Хетероконтни водорасли …………………….

Клас кафяви водорасли ……………………………………………

Клас Златни водорасли …………………………………………

Клас Сини водорасли ………………………… ..

Клас Pheotamnium водорасли …………………………………

Клас Рафид водорасли ………………………….

Клас Evstigma водорасли …………………………

Клас Жълто-зелени водорасли ………………………………

5.2.4. Отделение по примнезиофитни водорасли ……………….

5.2.5. Отдел за криптофитни водорасли ……………………………

5.2.6. Отдел зелени водорасли ……………………. ………

5.2.7. Отдел Chara водорасли …………………………….

5.2.8. Отдел за динофити …………………………………

5.2.9. Отдел за водорасли Euglena …………………………

Литература ……………………………………………………………………

Речник на термините …………………………………………………….

Приложение ………………………………………………………………………………….

ВЪВЕДЕНИЕ

Водораслите традиционно обединяват хетерогенна група от талус, фотосинтезиращи, спороподобни аваскуларни организми. Както всички по-ниски растения, репродуктивните органи на водораслите са лишени от обвивки, тялото не е разделено на органи и няма тъкани. Сред водораслите се срещат както еукариотни, така и прокариотни форми. Последните, за разлика от хлоробактериите, отделят свободен кислород в околната среда по време на фотосинтезата.

Водораслите доминират както в сладководни, така и в морски води. Като основни производители, те до голяма степен определят рибната продуктивност на водните екосистеми. Чрез фотосинтетична активност водораслите обогатяват водата с кислород и намаляват количеството въглероден диоксид. Те имат уникална способност да натрупват различни вредни вещества от заобикалящата ги водна среда, както и да отделят в околната среда метаболити, които инхибират растежа на патогенни микроорганизми. Водораслите, променяйки химическия състав на водата, често допринасят за нейното пречистване. Качественият и количественият състав на групите водорасли е важен показател за екологичното състояние на водните обекти. Редица видове се използват като индикатори за замърсяване на водите.

Изучаването на водораслите е важен етап в обучението на специалисти в областта на марикултурата, рибовъдството и морската екология. Познанията за структурата, екологията и таксономията на водораслите са основни за изучаването на гибробиология, ихтиология, екология, ихтиотоксикология; те са необходими и за оценка на ресурсната база на водните обекти и за изготвяне на прогнози за риболова.

Напоследък, благодарение на съвременните методически техники, се получи нова информация за фината структура, физиологията и биохимията на водораслите, което предизвика ревизия на традиционните концепции. Таксономията на нисшите растения, които включват водорасли, е претърпяла най-големи промени. В същото време съвременната информация за таксономията и структурата на водораслите не е отразена в учебната литература по ботаника, а специалната литература по фикология не е достъпна за широка студентска аудитория.

Този урок предоставя най-новата информация за структурата, морфологията, таксономията, екологията и практическото значение на водораслите. Дадено е описание на най-значимите таксони на водораслите.

Учебното помагало е предназначено за студенти бакалаври в областите „Водни биологични ресурси и аквакултури” и „Екология и управление на природата” редовна и задочна форма на обучение, магистри в областта на екологията, ихтиологията, рибовъдството и аквакултурите.

Учителите от Dalrybvtuz и специалисти в областта на хидробиологията и фикологията от Далекоизточния клон на Руската академия на науките взеха участие в подготовката на материали за това ръководство.

1. СТРУКТУРА НА КЛЕТКИТЕ НА ВОДОРАСИТЕ

Прокариотните водорасли са подобни по клетъчна структура на бактериите: при тях липсват мембранни органели, като ядрото, хлоропластите, митохондриите, ендоплазмения ретикулум и апарата на Голджи.

Еукариотните водорасли съдържат структурни елементи, характерни за висшите растителни клетки (фиг. 1).

Ориз. 1. Възрастна растителна клетка без вторично удебеляване на стената (схематизирана) при максимално увеличение на светлинния микроскоп (от :): 1 - клетъчна стена, 2 - средна плоча, 3 - междуклетъчно пространство, 4 - плазмодесми, 5 - плазмалема, 6 - тонопласт, 7 - централна вакуола, 9 - ядро, 10 - ядрена обвивка, 11 - пора в ядрената обвивка, 12 - ядро, 13 - хроматин, 14 - хлоропласт, 15 - грана в хлоропласта, 16 - нишесте, зърно в хлоропласта - митохондрии, 18 - диктиозома, 19 - гранулиран ендоплазмен ретикулум, 20 - капка складова мазнина (липид) в цитоплазмата, 21 - микротяло, 22 - цитоплазма (хиалоплазма)

Горната диаграма на растителната клетка като цяло отразява структурата на клетките на водораслите, но много водорасли, заедно с типичните растителни органели (пластиди, вакуоли с клетъчен сок), съдържат структури, характерни за животинските клетки (флагели, стигма, черупки, нетипични за растителни клетки).

Клетъчни обвивки

Клетъчните обвивки осигуряват устойчивостта на вътрешното съдържание на клетките към външни влияния и придават на клетките определена форма. Покритията са пропускливи за вода и разтворени в нея нискомолекулни вещества и лесно пропускат слънчева светлина. Клетъчните обвивки на водораслите се отличават с голямо морфологично и химично разнообразие. Те включват полизахариди, протеини, гликопротеини, минерални соли, пигменти, липиди, вода. За разлика от висшите растения, в черупките на водораслите няма лигнин.

Структурата на клетъчната обвивка се основава на плазмалемата или цитоплазмената мембрана. При много представители на флагела и амебоид клетките отвън са покрити само с плазмалема, която не е в състояние да осигури постоянна форма на тялото. Такива клетки могат да образуват псевдоподии. Според морфологията се разграничават няколко вида псевдоподии. Най-често се срещат водорасли ризоподии, които представляват нишковидни дълги, тънки, разклонени, понякога анастомозиращи цитоплазмени израстъци. Вътре в ризоподиите има микрофиламенти. Лобоподия- широки заоблени издатини на цитоплазмата. Срещат се във водорасли с амебоиден и монаден тип на диференциация на талус. По-рядко срещан при водораслите филоподия- тънки подвижни образувания, напомнящи пипала, които могат да се изтеглят в клетката.

При много динофлагелати тялото е покрито с люспи, разположени върху клетъчната повърхност. Везните могат да бъдат единични или затворени в непрекъснат капак - поток... Те могат да бъдат органични или неорганични. Органичните люспи се намират на повърхността на зелени, златни, криптофитни водорасли. Съставът на неорганичните люспи може да включва или калциев карбонат, или силициев диоксид. люспи калциев карбонат - коколити- се срещат предимно в морските примнезиофитни водорасли.

Често в къщи са разположени клетки на флагелати и амебоидни водорасли, които са предимно от органичен произход. Стените им могат да бъдат тънки и прозрачни (род Динобрион) или по-трайни и оцветени поради отлагането на желязо и манганови соли в тях (род. Трахеломонас). Къщите обикновено имат една дупка за изход на флагела, понякога може да има няколко дупки. Когато водораслите се размножават, къщата не се руши, най-често една от образувалите се клетки я напуска и строи нова къща.

Клетъчната покривка на водораслите еуглена се нарича пеликула. Пеликулата е набор от цитоплазмена мембрана и протеинови ленти, разположени под нея, микротубули и цистерни на ендоплазмения ретикулум.

При динофитните водорасли клетъчната обвивка е представена от амфизма. Амфиезмасе състои от плазмалема и набор от сплескани везикули, разположени под нея, под които лежи слой от микротубули. Във везикулите на редица динофити могат да бъдат разположени целулозни пластини; такава амфизма се нарича текущ, или черупка(раждане Цератий, перидиний).

При диатомеите върху плазмалемата се образува специална клетъчна покривка - панцирсъстояща се главно от аморфен силициев диоксид. Освен силициев диоксид, черупката съдържа примес от органични съединения и някои метали (желязо, алуминий, магнезий).

В клетъчните стени на зелени, жълто-зелени, червени и кафяви водорасли основният структурен компонент е целулозата, която образува рамка (структурна основа), потопена в матрица (полутечна среда), състояща се от пектин, хемицелулоза, алгинова киселина и други органични вещества.

Жгутици

Монадните вегетативни клетки и монадните етапи в жизнения цикъл (зооспори и гамети) на водораслите са снабдени с флагели - дълги и доста дебели израстъци на клетки, отвън покрити с плазмалема. Техният брой, дължина, морфология, място на закрепване, характер на движение са доста разнообразни при водораслите, но са постоянни в рамките на свързани групи.

Жгутиците могат да се прикрепят в предния край на клетката (апикално) или могат да бъдат леко изместени странично (субапикално); тяхното закрепване е възможно отстрани на клетката (странично) и от вентралната страна на клетката (вентрално). Жгутици, идентични по морфология, се наричат изоморфенако се различават - хетероморфни. Изоконт- това са флагели с еднаква дължина, хетероконтакт- различни дължини.

Жгутиците имат единен структурен план. Могат да се разграничат свободната част (ундулиподия), преходната зона, базалното тяло (кинетозома). Различните части на флагела се различават по броя и разположението на микротубулите, които образуват скелета (фиг. 2).

Ориз. 2. Схема на структурата на жгутиците на водораслите (по: L.L. Великанов и др., 1981): 1 - надлъжен разрез на жгутици; 2, 3 - напречно сечение през върха на флагела; 4 - напречно сечение през ундулиподия; 5 - преходна зона; 6 - напречно сечение през основата на флагела - кинетозома

Ундулиподия(в превод от латински "вълни крак") е способен да изпълнява ритмични вълнообразни движения. Undulipodia е аксонема, покрита с мембрана. Аксонемасе състои от девет двойки микротубули, подредени в кръг, и двойка микротубули в центъра (фиг. 2). Жгутиците могат да бъдат гладки или покрити с люспи или мастигонеми (косми), а при динофитите и криптофитите са покрити с люспи и власинки. Жгутиците на примнезиофитни, криптофитни и зелени водорасли могат да бъдат покрити с люспи с различни форми и размери.

Преходна зона... Функционално играе роля за укрепване на флагела на мястото на излизането му от клетката. При водораслите се разграничават няколко типа структури на преходната зона: напречна пластина (динофитна), звездовидна структура (зелена), преходна спирала (хетероконт), преходен цилиндър (примнезиофитна и динофитна).

Базално тяло или кинетозома... Тази част от флагела има структура под формата на кух цилиндър, чиято стена е образувана от девет триплета микротубули. Функцията на кинетозома е връзката на флагела с плазмалемата на клетката. Базалните тела в редица водорасли могат да участват в ядреното делене и да се превърнат в центрове на организация на микротубулите.

митохондриите

Митохондриите се намират в клетките на еукариотните водорасли. Формата и структурата на митохондриите в клетките на водораслите са по-разнообразни в сравнение с митохондриите на висшите растения. Те могат да бъдат кръгли, нишковидни, паяжини или с неправилна форма. Тяхната форма може да варира в една и съща клетка на различни етапи от жизнения цикъл. Митохондриите са покрити с мембрана от две мембрани. Митохондриалната матрица съдържа рибозоми и митохондриална ДНК. Вътрешната мембрана образува гънки - crista(фиг. 3).

Ориз. 3. Структурата на растителните митохондрии (след :): А - триизмерно изображение; B — надлъжен разрез; Б - част от криста с гъбоподобни издатини: 1 – външна мембрана, 2 – вътрешна мембрана, 3 – криста, 4 – матрикс, 5 – междумембранно пространство, 6 – митохондриални рибозоми, 7 – гранула, 8 – митохондриална ДНК, 9 – АТФ-соми

Кристите на водораслите са с различни форми: дисковидни (еугленови водорасли), тръбести (динофитни водорасли), ламелни (зелени, червени, криптомонадни водорасли) (фиг. 4).

Ориз. 4. Различни видове митохондриални кристи (по :): A - ламеларни; B - тръбна; B - дисковидна; k - Криста

Най-примитивните са дисковидни кристи.

Пигменти

Всички водорасли се различават добре по набора от фотосинтетични пигменти. Такива групи в таксономията на растенията имат статут на подразделения.

Основният пигмент на всички водорасли е зеленият пигмент хлорофил. Има четири вида хлорофил, които се различават по своята структура: хлорофила- присъства във всички водорасли и висши растения; хлорофил б- намира се в зелени, чарови, евгленови водорасли и във висши растения: растенията, съдържащи този хлорофил, винаги имат яркозелен цвят; хлорофил c- намира се в хетероконтните водорасли; хлорофил d- рядка форма, която се среща в червени и синьо-зелени водорасли. Повечето фотосинтетични растения съдържат два различни хлорофила, единият от които винаги е хлорофил а. В някои случаи вместо втория хлорофил има билипротеини... Синьо-зелените и червените водорасли имат два вида билипротеини: фикоцианин- син пигмент, фикоеритрин- червен пигмент.

Задължителните пигменти, включени във фотосинтетичните мембрани, са жълтите пигменти - каротеноиди... Те се различават от хлорофилите по спектъра на светлината, която поглъщат и се смята, че имат защитна функция, предпазвайки молекулите на хлорофила от увреждащото въздействие на молекулния кислород.

В допълнение към изброените пигменти, водораслите имат: фукоксантин- златист пигмент; ксантофил- кафяв пигмент.

Пластиди

Пигментите в клетките на еукариотните водорасли се намират в пластидите, както във всички растения. При водораслите има два вида пластиди: цветни хлоропласти (хроматофори) и безцветни левкопласти (амилопласти). Хлоропластите на водораслите, за разлика от тези на висшите растения, са много по-разнообразни по форма и структура (фиг. 5).

Ориз. 5. Схема на структурата на хлоропластите в еукариотните водорасли (по :): 1 - рибозоми; 2 - хлоропластна обвивка; 3 - обграждащ тилакоид; 4 - ДНК; 5 - фикобилизоми; 6 - нишесте; 7 - две мембрани от хлоропласт EPS; 8 - две мембрани на хлоропластната обвивка; 9 - ламела; 10 - резервен продукт; 11 - ядро; 12 - една мембрана от хлоропласт EPS; 13 - липид; 14 - зърно; 15 - пиреноид. А - тилакоидите са разположени един по един, няма HES - хлоропластен ендоплазмен ретикулум (Rhodophyta); B - дихилакоидни ламели, две HES мембрани (Cryptophyta); B - тритилакоидни ламели, една мембрана от HES (Dinophyta. Euglenophyta); D - три-тилакоидни ламели, две мембрани на HES (Heterokontophyta, Prymnesiophyta); D - дву-, шест-тилакоидни ламели, без HES (Chlorophyta)

Структурната фотосинтетична единица на еукариотите и прокариотите е тилакоид- плоска мембранна торба. Пигментните системи и носителите на електрони са вградени в тилакоидните мембрани. Светлинната фаза на фотосинтезата е свързана с тилакоидите. Тъмната фаза на фотосинтезата протича в стромата на хлоропласта. Черупката на зелените и червените водорасли се състои от две мембрани. При други водорасли хлоропластът е заобиколен от допълнително един или два мембрани на хлоропластния ендоплазмен ретикулум(HES). При евгленоидите и повечето динофити хлоропластът е заобиколен от три мембрани, докато при хетероконтите и криптофитите е заобиколен от четири (фиг. 5).

Ядро и митотичен апарат

Ядрото на водораслите има структура, типична за еукариотите. Броят на ядрата в клетката може да варира от едно до няколко. Отвън ядрото е покрито с мембрана, състояща се от две мембрани, външната мембрана е покрита с рибозоми. Пространството между ядрените мембрани се нарича перинуклеарен... Може да съдържа хлоропласти или левкопласти, както при хетероконтните и криптофитните. Матрицата на ядрото съдържа хроматин, който е ДНК в комплекс с основните протеини - хистони. Изключение правят динофитите, при които броят на хистоните е малък и липсва нуклеозомната организация на хроматина. Хроматиновите нишки на тези водорасли са подредени под формата на осмици. В ядрото има от едно до няколко нуклеоли, които изчезват или се запазват по време на митоза.

митоза -непрякото разделяне на водораслите може да протече по различни начини, но като цяло схемата на този процес с 4 етапа е запазена (фиг. 6).

Ориз. 6. Последователни фази на митоза: 1 - интерфаза; 2-4 - профаза; 5 - метафаза; 6 - анафаза; 7-9-телофаза; 10 - цитокинеза

Профаза- най-дългата фаза на митоза. В него се извършват най-важните трансформации: ядрото се увеличава по обем, вместо слабо забележима хроматинова мрежа, в него се появяват хромозоми под формата на тънки дълги извити и слабо спираловидни нишки, които образуват вид топка. От самото начало на профазата е ясно, че хромозомите се състоят от 2 вериги (резултат от тяхната репликация в интерфазата). Половините на хромозомите (хроматидите) са успоредни една на друга. С развитието на профазата нишките стават все по-спирални и получените хромозоми стават все по-скъсени и по-плътни.

В края на профазата се разкриват индивидуални морфологични характеристики на хромозомите. След това нуклеолите изчезват, ядрената обвивка се фрагментира на отделни къси цистерни, неразличими от елементите на EPS, в резултат на което нуклеоплазмата се смесва с хиалоплазмата и се образува миксоплазма; от веществото на ядрото и цитоплазмата се образуват ахроматинови нишки - вретено на деленето.

Вретено на делене е биполярно и се състои от снопове микротубули, простиращи се от единия полюс до другия. След унищожаването на ядрената обвивка всяка хромозома се прикрепя към нишките на вретено на делене с помощта на своя центромер. След като хромозомите са прикрепени към шпиндела, те се подреждат в екваториалната равнина на клетката, така че всички центромери да са на едно и също разстояние от нейните полюси.

Метафаза... В тази фаза на митоза хромозомите достигат максималната си плътност и придобиват характерната форма, характерна за всеки растителен вид. Обикновено те са с две ръце и в тези случаи на мястото на завоя се наричат центромер,хромозомите са свързани с ахроматиновата нишка на вретеното. В метафазата ясно се вижда, че всяка хромозома се състои от две дъщерни хроматиди. Те са разположени повече или по-малко успоредно в екваториалната равнина на клетката. До края на етапа всяка хромозома се разделя на две хроматиди, които остават свързани само в центромерната област. По-късно центромерите също се разделят на две сестрински; докато сестринските центромери и хроматиди са обърнати срещу противоположни полюси.

анафаза... Най-кратката фаза на митоза. Дъщерните хромозоми - хроматидите - се разминават към противоположните полюси на клетката. Сега свободните краища на хроматидите са насочени към екватора, а кинетохорите към полюсите. Смята се, че хроматидите се разминават поради свиването на ахроматиновите нишки на вретеното, които се сливат с центромера. Хромозомите стават по-малко видими поради отвиване и удължаване. В центъра на клетката (по екватора), понякога вече на този етап, се появяват фрагменти от клетъчната стена - фрагмопласт.

Телофаза... Процесът на отвиване продължава - деспирализация и удължаване на хромозомите. И накрая, те се губят в зрителното поле на оптичен микроскоп. Обвивката на ядрото и ядрото се възстановяват. Протича същият процес като при профаза, само че в обратен ред. Хромозомите вече имат по една хроматида. Структурата на интерфазното ядро ​​се възстановява, шпинделът променя бъчвовидната си форма на конична.

Ето как свършва кариотомия- ядрено делене, тогава идва плазмотомия. Цитоплазмените органели са разпределени между дъщерните клетки и някои от тях (диктиозоми, митохондрии и пластиди) претърпяват значителни модификации. Най-накрая се случва цитокинеза- образуването на клетъчна стена между дъщерните ядра. От старата килия се образуваха две нови; всеки от тях има ядро, съдържащо диплоиден брой хромозоми.

В зависимост от поведението на ядрената обвивка се разграничават водораслите затворен, полузатворени отворенмитоза. При затворена митоза дивергенцията на хромозомите се случва без нарушаване на ядрената обвивка. При полузатворена митоза ядрената обвивка остава през цялата митоза, с изключение на полярните зони. При отворена митоза ядрената обвивка изчезва в профаза. В зависимост от формата на шпиндела се разграничават деления плевромитозаи ортомитоза.

При плевромитоза в метафаза метафазната плоча не се образува и вретеното е представено от две полу-вретена, разположени под ъгъл един към друг извън или вътре в ядрото. При ортомитоза в метафаза хромозомите стават по екватора на биполярното вретено. В зависимост от комбинацията от тези свойства при водораслите се разграничават следните видове митоза (фиг. 7, 8):

Затворена извънядрена митоза

Затворена интрануклеарна митоза

Полузатворена митоза

Отворена митоза

Ориз. 7. Диаграма на основните видове митози при водорасли (след: С. А. Карпов, год.). Линии вътре или извън ядрото - микротубули на вретеното на делене

Центровете на организация на микротубулите на митотичното вретено при полузатворена ортомитоза могат да бъдат кинетозоми и други структури:

- отворена ортомитоза, среща се в криптофити, златисти, charovy;

- полузатворена ортомитоза, среща се в зелено, червено, кафяво и др.;

- Затворена ортомитоза, открита в Euglena;

- При някои динофити се среща затворена плевромитоза, интрануклеарна или извънядрена;

- полузатворена митоза, по време на метафазата центриолите не са на полюсите, а в областта на метафазната плоча; може да се види в зелените требуксия.

Ориз. 8. Диаграма за сравнение на (A) затворени, (B) метацентрични и (C) отворени митози (след: L.E. Graham, L.W. Wilcox, 2000)

По време на митоза формата на вретеното и формата на полюсите на вретеното също варират, както и продължителността на съществуване на междузоналното вретено. Пикът на митозата настъпва през тъмния период на деня. В многоядрените клетки ядреното делене може да се случи синхронно. асинхронно, на вълни.

Контролни въпроси

1. Назовете основните структурни елементи на растителните клетки.

2. Разликата в структурата на клетките на водораслите от клетките на висшите растения.

3. Клетъчни обвивки на водорасли.

4. Какво е тека? В какъв вид водорасли се среща?

5. Основните пигменти на водораслите. Местоположение на пигментите в клетките на водораслите.

6. Структурата на пластидите.

7. Структурни особености на пластидите на водораслите.

8. Структурата на митохондриите.

9. Особености на структурата на митохондриите на водораслите.

10. Структурата на ядрото и ядрените обвивки. Характеристики на ядрените мембрани в клетките на водорасли.

11. Схема на митоза. Характеристики на фазите на митоза.

12. Видове митоза в клетките на водорасли.

13. Каква е разликата между плевромитоза и ортомитоза?

14. Видове водорасли псевдоподии.

2. ОБЩА ХАРАКТЕРИСТИКА НА ВОДОРАСТИТЕ

2.1. Видове храна

Основният вид хранене при водораслите е фототрофнитип. Във всички отдели на водораслите има представители, които са строги (задължителни) фототрофи. Въпреки това, много водорасли преминават доста лесно от фототрофния тип хранене към асимилацията на органична материя, или хетеротрофнивид храна. Най-често обаче преходът към хетеротрофно хранене в водораслите не води до пълно спиране на фотосинтезата, тоест в такива случаи можем да говорим за миксотрофен,или смесен тип храна.

Способността да се развиват върху органични среди на тъмно или на светлина при отсъствие на въглероден диоксид е доказана за много синьо-зелени, зелени, жълто-зелени, диатомеи и др. Забелязано е, че хетеротрофният растеж при водораслите е по-бавен. отколкото автотрофен растеж на светлина.

Разнообразието и пластичността на методите за хранене на водораслите им позволяват да бъдат широко разпространени и да заемат различни екологични ниши.

2.2. Типове талус

Вегетативното тяло на водораслите е представено от талус, или талус, недиференцирани в органи - корен, стъбло, лист. В структурата на талуса водораслите се отличават с много голямо морфологично разнообразие (фиг. 9). Те са представени от едноклетъчни, многоклетъчни, неклетъчни организми. Размерите им варират в широки граници: от най-малките едноклетъчни до гигантски многометрови организми. Формата на тялото на водораслите също е разнообразна: от най-простите сферични до сложно разчленени, напомнящи висши растения, форми.

Огромното разнообразие от водорасли може да се сведе до няколко вида морфологична структура: монадичен, ризоподиална, палмелоид, кокоиден, трихален, хетеротрихален, паренхимен, сифонален, облечен със сифон.

Монадичен (флагелатен) тип структура на талуса

Най-характерната особеност, която определя този тип структура, е наличието на жгутици, с помощта на които монадичните организми активно се движат във водната среда (фиг. 9, А). Подвижните форми на флагела са широко разпространени във водораслите. Жгутикови форми доминират сред много групи водорасли: евгленови, динофитни, криптофитни, рафидни, златисти и се срещат в жълто-зелени и зелени водорасли. При кафявите водорасли монадичният тип структура отсъства във вегетативно състояние, но по време на възпроизвеждане (размножаване) се образуват монадични стадии. Броят на жгутиците, тяхната дължина, естеството на тяхното разположение и движение са разнообразни и са от голямо системно значение.

Ориз. 9. Морфологични типове структура на талуса в водораслите (след :): А- монадичен ( Chlamydomonas); Б- амебоид ( Ризохризис); V- палмелоид ( Hydrurus); г- кокоид ( Педиаструм); д- сарциноид ( хлоросарцин); Е- нишковидни ( Улотрикс); Ф- много влакна ( Фричиела); Z, I- тъкан ( Фурцелия, Ламинария); ДА СЕ- сифонна ( Каулерпа); Л- сифон-хранилище ( Кладофора)

Подвижността на монадните водорасли определя полярността на структурата на техните клетки и колонии. Обикновено флагелите са прикрепени към или близо до предния полюс на клетката. Основната форма на клетката е капковидна с повече или по-малко стеснен преден флагеларен полюс. Въпреки това, често монадичните организми се отклоняват от тази основна форма и могат да бъдат асиметрични, спираловидни, да имат стеснен заден край и т.н.

Формата на клетката до голяма степен зависи от клетъчната обвивка, която е много разнообразна (плазмалема; пеликула; тека; състояща се от органични, силициеви или варовити люспи; къща; клетъчна мембрана). Странните очертания на клетките на някои златни водорасли образуват един вид вътреклетъчен скелет, състоящ се от кухи силициеви тръбички вътре. Клетъчната мембрана обикновено е гладка, понякога носи различни израстъци или е инкрустирана с желязо или калциеви соли и след това прилича на къща. В плика се образуват само малки дупки за изхода на флагела.

Полярността на монадичните организми се проявява и в разположението на вътреклетъчните структури. В предния край на клетката, променливо подредена фаринкса, обикновено изпълняваща отделителна функция. Само при няколко фаготрофни флагелати фаринксът функционира като клетъчна уста - цитостомия.

Своеобразните органели, присъщи на водораслите с монадична структура са контрактилни вакуолиизпълнява осморегулаторна функция, лигавични телаи жилещи структури... Ужилващи капсули се намират в динофити, еуглена, златисти, рафидофитни, криптофитни водорасли и изпълняват защитна функция. Единичното ядро ​​заема централна позиция в клетките. Хлоропластите, различни по форма и цвят, могат да бъдат аксиални или монтирани на стена.

Тенденцията към увеличаване на размера на тялото се проявява в образуването на различни колонии. В най-простите случаи се образуват колонии поради неразпадането на делящите се клетки. Наблюдават се колонии с пръстеновидна, храстовидна, дървовидна, сферична форма. Зелените монадични организми се характеризират предимно с колонии от типа coenobievс постоянен брой клетки за всеки вид.

При неблагоприятни условия монадичните организми отделят или прибират своите флагели, като същевременно губят подвижност и се заобикалят с обилна слуз.

Монадичният тип структура се оказа обещаващ. На негова основа са се развили други, по-сложни структури.

Ризоподиален (амебоиден) тип структура

Най-значимите признаци на структурата на амебоидния тип са липсата на силни клетъчни обвивки и способността за амебоиддвижение, с помощта на цитоплазмени израстъци, временно образувани върху клетъчната повърхност - псевдоподия... Има няколко разновидности на псевдоподии, от които най-често се наблюдават водорасли ризоподиии лодоподия, по-рядко аксоподия(фиг. 9, Б).

Няма фундаментални различия в структурата и механизма на действие на контрактилните системи, които определят подвижността на монадните и амебоидните организми на молекулярно ниво. Амебоидното движение възниква, вероятно в резултат на адаптирането на флагеларните клетки към опростени условия на живот, което доведе до опростена структура на тялото.

Клетките на амебоидните водорасли съдържат ядра, пластиди, митохондрии и други органели, характерни за еукариотите: често се наблюдават контрактилни вакуоли, стигма и базални тела, способни да образуват флагели.

Много амебоидни организми водят привързан начин на живот. Те могат да строят къщи с различни форми и структури: тънки, деликатни или груби, с дебели стени.

Амебоидният тип тяло не е толкова широко разпространен като монадичния тип тяло. Наблюдава се само при златисти и жълто-зелени водорасли.

Палмелоиден (хемимонадален) тип структура

Характерно за този тип структура е комбинацията от неподвижен растителен начин на живот с наличието на клетъчни органели, характерни за монадичните организми: контрактилни вакуоли, стигма, жгутици. И така, вегетативните клетки могат да имат флагели, с помощта на които те могат да се движат ограничено в колониалната слуз, или жгутиците да останат в неподвижни клетки в силно намалена форма.

Клетките с палмелоиден (хемимонадален) тип се характеризират с полярна структура. Понякога клетките са в къщи.

Хемимонадалните водорасли често образуват колонии. В най-простия случай слузта е безструктурна и клетките са разположени вътре в нея в никакъв определен ред. По-нататъшното усложнение на такива колонии се проявява както в диференциацията на слузта, така и в по-подреденото подреждане на клетките в слузта. Колонии от дендритен тип (род Hydrurus) (фиг. 9, V).

Палмелоидният (хемимонадален) тип структура е важен етап от пътя на морфологичната еволюция на водораслите в посока от подвижни монадични към типично растителни неподвижни форми.

Кокоиден тип структура

Този тип съчетава едноклетъчни и колониални водорасли, неподвижни във вегетативно състояние. Клетките от кокоиден тип са покрити с мембрана и имат протопласт от растителен тип (тонопласт без контрактилни вакуоли, стигми, флагели). Загубата на признаците на монадична структура в структурата на клетката при организми, водещи неподвижен растителен начин на живот, придобиването на нови структури, характерни за растителните клетки, е следващата голяма стъпка в еволюцията на водораслите според вида на растенията.

Огромно разнообразие от водорасли от кокоиден тип структура е свързано с наличието на клетъчни обвивки. Обвивката определя наличието на различни клетки: сферични, яйцевидни, веретеновидни, елипсовидни, цилиндрични, звездовидни, спираловидни, крушовидни и др. Разнообразието от форми се умножава и поради скулптурната украса на клетъчните обвивки - тръни, бодли. , четина, рогови израстъци.

Кокоидни водорасли образуват колонии с различни форми, в които клетките са обединени със или без слуз.

Кокоидният тип структура е широко разпространен в почти всички участъци на еукариотните водорасли (с изключение на еугленовите водорасли).

В еволюционен план кокоидната структура може да се разглежда като изходна за появата на многоклетъчни тали, както и на сифонен и сифонокладален тип структура (фиг. 9, Д, Д).

Трихален (нишковиден) тип структура

Характерна особеност на нишковидния тип структура е нишковидното подреждане на неподвижни клетки, които се образуват вегетативно в резултат на клетъчно делене, което протича предимно в една равнина. Филаментните клетки имат полярна структура и могат да растат само в една посока, която съвпада с оста на ядреното вретено.

В най-простите случаи филаментозният талус се състои от клетки, които са морфологично сходни една с друга. В същото време при много водорасли, в областите на нишките, които изтъняват или се разширяват към краищата, клетките се различават по форма от останалите. В този случай често долната клетка, лишена от хлоропласти, се превръща в безцветен ризоид или крак. Филаментите могат да бъдат прости или разклонени, едноредови или многоредови, свободно живеещи или прикрепени.

Нишковидният тип структура е представен сред зелени, червени, жълто-зелени, златисти водорасли (фиг. 9, Е).

Хетеротрихален (многонишковиден) тип структура

Многонишковидният тип възникна на базата на нишковидния тип. Многовлакнестият талус се състои предимно от хоризонтални нишки, пълзящи по субстрата, изпълняващи функцията на закрепване, и вертикални нишки, издигащи се над субстрата, изпълняващи функция на асимилация. Последните носят репродуктивни органи.

При някои водорасли вертикалните нишки се диференцират в междувъзлияи възли, от който се отклоняват извивките на страничните клони, които също имат сегментирана структура. В допълнение, допълнителни нишки могат да растат от възлите, образувайки коровото покритие на междувъзлията. Функцията на закрепване към субстрата се изпълнява от безцветни ризоиди. Такава структура може да се намери в чаров, зелени, кафяви, червени, някои жълто-зелени и златисти водорасли (фиг. 9, Ф).

Паренхимен (тъканен) тип структура

Една от посоките на еволюция на многонишковидния талус е свързана с появата на паренхимни талус. Способността за неограничен растеж и клетъчно делене в различни посоки доведе до образуването на насипни макроскопски талус с морфофункционална диференциация на клетките в зависимост от позицията в талуса (крава, междинен слой, ядро).

В рамките на този тип има постепенно усложнение на талусите от прости плочи до сложно диференцирани тали с примитивни тъкани и органи. Паренхимният тип структура е най-високият еволюционен етап на морфологичната диференциация на тялото на водораслите. Той е широко застъпен в едри водорасли: кафяви, червени и зелени – т. нар. макрофитни водорасли (фиг. 10).

Ориз. 10. Напречен разрез на талуса на кафяви водорасли (по протежение :): 1 - външна кора; 2 - вътрешна кора; 3 - ядро

Тип сифонна структура

Сифонният (неклетъчен) тип структура се характеризира с отсъствието вътре в талуса, което достига сравнително голям, обикновено макроскопичен размер и известна степен на диференциация, на клетъчни прегради в присъствието на голям брой органели. Септите в такъв талус могат да се появят само случайно, когато са повредени или когато се образуват репродуктивните органи. И в двата случая процесът на образуване на прегради се различава от образуването на многоклетъчен организъм.

Сифонният тип структура е представен в някои зелени и жълто-зелени водорасли. Тази посока на морфологична еволюция обаче се оказа задънена улица.

Сифон-съхранителен тип конструкция

Основната характеристика на сифонокладния тип структура е способността да се образуват сложни тали от първичния неклетъчен талус, състоящ се от първични многоядрени сегменти. Образуването на такъв талус се основава на сегрегационно разделение, при което митозата не винаги завършва с цитокинеза.

Типът на сифонната структура е известен само в малка група морски зелени водорасли.

2.3. Размножаване на водорасли

Възпроизвеждането е основното свойство на живите същества. Същността му се крие във възпроизвеждането на техния собствен вид. При водораслите размножаването може да бъде безполово, вегетативно и сексуално.

Безполово размножаване

Безполовото размножаване на водорасли се извършва с помощта на специализирани клетки - спор... Образуването на спори обикновено е придружено от разделяне на протопласта на части и освобождаване на продукти на делене от мембраната на майчината клетка. В този случай, преди разделянето на протопласта, в него протичат процеси, водещи до неговото подмладяване. Освобождаването на продукти на делене от мембраната на майчината клетка е най-значимата разлика между истинското асексуално размножаване от вегетативното размножаване. Понякога в клетката се образува само една спора, но дори и тогава тя напуска майчината мембрана.

Спорите обикновено се образуват в специални клетки, наречени спорангиикоито се различават от обикновените вегетативни клетки по размер и форма. Те възникват като израстъци на обикновени клетки и изпълняват само функцията на образуване на спори. Понякога спорите се образуват в клетки, които не се различават по форма и размер от нормалните вегетативни клетки. Спорите също се различават от вегетативните клетки по форма и по-малък размер. Броят на спорите в спорангиума варира от една до няколкостотин. Спорите представляват етап на утаяване в жизнения цикъл на водораслите.

В зависимост от структурата те се разграничават:

зооспори- подвижни спори на зелени и кафяви водорасли, могат да имат една, две, четири или много жгутици, в последния случай, жгутиците са разположени с венче в предния край на спората или по двойки по цялата повърхност;

хемизооспори- зооспори, които са загубили флагели, но са запазили контрактилни вакуоли и стигма;

апланоспори- неподвижни спори, които са облечени с черупка вътре в майчината клетка;

автоспори- апланоспори под формата на майчина клетка;

хипноспори- неподвижни спори с удебелени мембрани, предназначени да оцелеят при неблагоприятни условия на околната среда.

При червените водорасли асексуалното размножаване се извършва с помощта на моноспора, биспора, тетраспорили полиспори... Моноспорите нямат флагел и мембрана. След като напуснат майчината клетка, те са способни на амебоидно движение. Моноспорите се различават от вегетативните клетки по яйцевидна или сферична форма, богати на хранителни вещества и наситен цвят.

Структурата на спорите и видовете спорообразуване са от голямо значение за таксономията на водораслите, тъй като отразяват различията в организацията на родовите форми на различните групи водорасли.

Вегетативно размножаване

Вегетативното размножаване във водораслите може да се извърши по няколко начина: просто разделяне на две, множествено делене, пъпкуване, раздробяване на талуса, столони, плодови пъпки, параспори, възли, акинети.

Просто деление.

Този метод на размножаване се среща само в едноклетъчните форми на водораслите. Най-простото делене се извършва в клетки с амебоидна структура на тялото.

Деление на амебоидни форми... Разделянето на амебоидите е възможно във всяка посока. Започва с разтягане на тялото на амебата, а след това на екватора се очертава преграда, която разделя тялото на две повече или по-малко равни части. Разделянето на цитоплазмата е придружено от разделяне на ядрото. Понякога деленето се предшества от преход към неподвижно състояние поради прибиране на краката, докато клетката придобива сферична форма. В същото време протоплазмата губи своята прозрачност, контрактилната вакуола изчезва. До края на деленето клетката се издърпва, нейното завързване, след това се появяват псевдоподи.

Разделяне на флагеларни форми... При флагелатните форми се срещат най-сложните видове вегетативно размножаване. Типовете възпроизвеждане се определят от нивото на организация и степента на клетъчна полярност. При някои криптофитни, златни и зелени водорасли размножаването чрез просто разделяне на две става в подвижно състояние само по надлъжната ос и започва от предния полюс на клетката. В този случай жгутиците могат да стигнат само до една клетка или да бъдат разделени по равно между новите клетки. Клетката, която не е получила флагела, го образува сама. При повечето волвоксни и еугленови водорасли по време на размножаването клетъчната мембрана става лигавица и деленето става в неподвижно състояние. При всички бичукови форми с панцир клетките са разделени на две равни или неравни части. След отделяне старата обвивка се изхвърля и се образува нова.

Разделяне на кокоидни форми... При водорасли с кокоиден тип клетъчна структура вегетативното размножаване придобива типичните черти на делене на неподвижна растителна клетка с добре дефинирана клетъчна мембрана. По своята простота се доближава до амебоидния тип вегетативно размножаване и се осъществява чрез просто клетъчно делене на две.

Пъпкуване.

Клетките на нишковидните разклонени водорасли се характеризират с два пътя на вегетативно размножаване: просто разделяне на две и пъпкуване. Комбинацията от тези методи на размножаване води до странично разклоняване на нишковидните водорасли.

Фрагментация.

Фрагментацията е присъща на всички групи многоклетъчни водорасли и се проявява в различни форми: образуване на хормогония, регенерация на отделени части на талуса, спонтанно отпадане на клони, повторно израстване на ризоиди. Фрагментацията може да бъде причинена от механични фактори (вълни, течения, гризане на животни), смъртта на част от клетките. Пример за последния метод на фрагментиране е образуването на хормогония в синьо-зелените водорасли. Всяка хормогония може да породи нов индивид. Възпроизвеждането чрез части от талуса, характерни за червените и кафявите водорасли, не винаги води до обновяване на нормалните растения. Морските водорасли, растящи върху скали и скали, често са частично или напълно унищожени от вълни. Техните отделени фрагменти или цели тали не могат да се закрепят отново върху твърди почви поради постоянното движение на водата. Освен това органите на прикрепване не се образуват отново. Ако тези талусове се окажат на спокойни места с кално или пясъчно дъно, те продължават да растат, докато лежат на земята. С течение на времето по-старите части отмират и клоните, излизащи от тях, се превръщат в самостоятелни тали, в такива случаи говорят за неприкрепени или свободно живеещи форми на съответния вид. Водораслите са силно модифицирани: техните клони стават по-тънки, по-тесни и по-слаби разклонения. Неприкрепените форми на водораслите не образуват органи на половото и безполово размножаване и могат да се размножават само вегетативно.

Размножаване чрез издънки, столони, плодови пъпки, възли, акинети.

При тъканните форми на зелени, кафяви и червени водорасли вегетативното размножаване придобива своята цялостна форма, която малко се различава от вегетативното размножаване на висшите растения. Запазвайки способността да регенерират части от талуса, тъканните форми придобиват специализирани образувания, които изпълняват функцията на вегетативно размножаване. Много видове кафяви, червени, зелени и чарови водорасли имат издънки, върху които растат нови тали. Върху талусите на някои кафяви и червени водорасли се развиват плодови пъпки (пропагули), които окапват и прерастват в нови тали.

С помощта на едноклетъчни или многоклетъчни хиберниращи възли, чаро водораслите се обновяват сезонно. Някои нишковидни водорасли (например зелени водорасли ulotrix) се възпроизвеждат чрез акинети - специализирани клетки с удебелена мембрана и голямо количество резервни хранителни вещества. Те са в състояние да оцелеят при неблагоприятни условия.

Полово размножаване

Сексуалното размножаване при водораслите е свързано с половия процес, който се състои в сливане на две клетки, в резултат на което се образува зигота, която прераства в нов индивид или дава зооспори.

Сексуалното размножаване във водораслите е от няколко вида:

гологамия(конюгиране) - без образуване на специализирани клетки;

гаметогамия- с помощта на специализирани клетки - гамети.

Гологамия... В най-простия случай процесът се осъществява чрез сливане на две неподвижни вегетативни клетки, лишени от клетъчни мембрани. При едноклетъчните флагеларни форми на водорасли половият процес се осъществява чрез сливане на два индивида.

При сливане на съдържанието на две жгутикови вегетативни клетки се нарича репродуктивен процес спрежение... При конюгация се сливат две клетки, които изпълняват функцията на полови клетки – гамети. Сливането на клетъчното съдържание става през специално образуван конюгационен канал, получава се зигота, която впоследствие се покрива с дебела мембрана и се превръща в зигоспора. Ако скоростта на преливане на клетъчното съдържание е една и съща, в конюгационния канал се образува зигота. В този случай разделянето на клетките на мъжки и женски е произволно.

гаметогамия... Полово размножаване при водорасли, включително едноклетъчни, често се осъществява чрез разделяне на съдържанието на клетките и образуване в тях на специализирани зародишни клетки - гамети. При всички зелени и кафяви водорасли мъжките гамети имат жгутици, а женските не винаги ги имат. При примитивните водорасли гаметите се образуват във вегетативните клетки. При по-високо организирани форми гаметите се намират в специални клетки, наречени гаметангии. Вегетативна клетка или гаметангия може да съдържа от една до няколкостотин гамети. В зависимост от размера на сливащите се гамети се разграничават няколко вида гаметогамия: изогамия, хетерогамия, оогамия.

Ако сливащите се гамети имат еднаква форма и размер, такъв полов процес се нарича изогамия.

Ако сливащите се гамети имат еднаква форма, но различни размери (женската гамета е по-голяма от мъжката), тогава те говорят за хетерогамия.

Сексуалният процес, при който неподвижна голяма клетка се слива - яйцеи подвижна малка мъжка клетка - спермае наречен оогамия... Гаметангиите с яйца се наричат архегониумили oogony, а със сперма - антеридия... Мъжките и женските гамети могат да се развият върху един и същ индивид (еднодомни) или върху различни индивиди (двудомни). Зиготата, образувана в резултат на сливането на гамети, след някои промени, се превръща в зигоспора. Последният обикновено е облечен с плътна черупка. Зигоспората може да бъде латентна за дълго време (до няколко месеца) или да покълне без период на покой.

Автогамия... Специален вид сексуален процес. Състои се във факта, че клетъчното ядро ​​се разделя мейотично, от четирите образувани ядра две се разрушават, а останалите две ядра се сливат, образувайки зигота, която без период на почивка се увеличава по размер и се превръща в ауксоспора. Така се подмладяват индивидите.

2.4. Жизнени цикли на водораслите

Жизненият цикъл, или цикъл на развитие, е съвкупност от всички етапи на развитие на организмите, в резултат на преминаването на които от определени индивиди или техните зачатки се образуват нови, подобни индивиди и зачатъци. Етапът на стареене, водещ до смъртта на индивида, и периодите на почивка надхвърлят жизнения цикъл. Цикълът на развитие може да бъде прост или сложен, което е свързано със съотношението на диплоидни и хаплоидни ядрени фази, или форми на развитие(фиг. 11).

Ориз. 11. Жизнени цикли на водораслите (от :): I - хаплобионтични със зиготна редукция; II - хаплодиплобионтичен с редукция на спори; III - диплобионтична с гаметична редукция; IV - хаплодиплобионтична със соматична редукция. Доминиращата фаза в случаите I и III е многоклетъчна; ако е едноклетъчен, значи е дълготраен и способен на митотично размножаване; 1 - хаплоидна фаза; 2 - диплоидна фаза

Концепцията за жизнен цикъл е свързана с редуването на поколенията. Под поколениеразбират съвкупността от индивиди, разглеждани във връзка с предците и потомците, живеещи в близко време и генетично свързани с него.

Прост жизнен цикъл е характерен за цианобактериите, за които не е установено, че се размножават по полов път. Техният жизнен цикъл е завършен ( голям) и малък.Кратък жизнен цикъл съответства на определени клонове на голям цикъл и води до повторно формиране на междинни възрастови състояния на индивидите с цианобактерии . Следователно цикълът на развитие на цианбактериите включва определени сегменти на развитие на едно или няколко последователни поколения на специфична систематична форма: от примордиума на индивида до появата на нови примордии от същия тип.

При повечето водорасли с полов процес в зависимост от сезона и външните условия се наблюдават различни форми на размножаване (полово и безполово) със смяна на хаплоидна и диплоидна ядрени фази. Промените, които индивидът претърпява между едноименните фази на развитие, съставляват неговия жизнен цикъл.

Органите на полово и безполово размножаване могат да се развият върху един и същ индивид или върху различни индивиди. Спорообразуващите растения се наричат спорофитии генераторите на гаметите - гаметофити... Наричат ​​се растения, способни да произвеждат както спори, така и гамети гаметоспорофити... Гаметоспорофитите са характерни за много водорасли: зелени (Ulvaceae), кафяви (Ectocarp) и червени (Bangiaceae). Развитието на репродуктивните органи от един или друг вид се определя от температурата на околната среда. Например върху ламеларните тали на червените водорасли Порфира Тенерпри температури под 15-17 ° C се образуват органи на половото размножаване, а при по-високи - органи на безполово размножаване. Като цяло много водорасли развиват гамети при по-ниска температура от спорите. Други фактори също влияят върху развитието на определени репродуктивни органи: интензивността на светлината, продължителността на деня, химическият състав на водата, включително нейната соленост.

Гаметофити, гаметоспорофити и спорофити на водораслите може да не се различават външно или да имат добре изразени морфологични различия. Разграничаване изоморфен(подобно) и хетероморфни(различна) смяна на формите на развитие, която се отъждествява с редуването на поколенията. При повечето гаметоспорофити редуването на поколенията не се случва. Понякога гаметофити и спорофити, без да се различават морфологично, съществуват в различни екологични условия; в някои случаи те се различават и морфологично. Например в червените водорасли Порфира Тенерспорофитите имат формата на разклонени едноредови нишки, които са вградени във варовития субстрат (черупки на мекотели, скали). Те растат за предпочитане при слаба светлина и проникват по-дълбоко в субстрата. Гаметофитите на това водорасло имат формата на плочи, растат при добра светлина близо до ръба на водата и в приливната зона.

При хетероморфно редуване на поколенията структурата на спорофити и гаметофити се различава в някои случаи доста значително. И така, в зелените водорасли от родовете Акросифонияи Спонгоморфгаметофитът е многоклетъчен, висок няколко сантиметра, а спорофитът е едноклетъчен, микроскопичен. Възможни са и други съотношения на размерите на гаметофити и спорофити. Кафяви водорасли захаринигаметофитът е микроскопичен, а спорофитът е с дължина до 12 м. При повечето водорасли гаметофитите и спорофитите са самостоятелни растения. При редица видове червени водорасли спорофитите растат върху гаметофити, а при някои кафяви водорасли гаметофити се развиват вътре в спорофитния талус.

Хетероморфната промяна в формите на развитие, когато се наблюдава ясно изразено отделяне на спорофита от гаметофита, е характерна за по-високо организираните групи водорасли. Освен това една от формите, най-често гаметофитът, е микроскопична. Смята се, че хетероморфният цикъл на развитие на водораслите произлиза от изоморфния. Методите за развитие на гаметофит и спорофит са от голямо значение в таксономията на водораслите. Най-сложните и разнообразни цикли на развитие, които не се срещат при други водорасли, са характерни за червените водорасли.

Промяна на ядрените фази.

По време на половия процес, в резултат на сливането на гамети и техните ядра, броят на хромозомите в ядрото се удвоява. На определен етап от цикъла на развитие, по време на мейозата, броят на хромозомите се намалява, в резултат на което образуваните ядра получават единичен набор от хромозоми. Спорофитите на много водорасли са диплоидни, а мейозата в цикъла на тяхното развитие съвпада с момента на образуване на спори, от които се развиват хаплоидни гаметоспорофити или гаметофити. Тази мейоза се нарича спортна редукция... Спорофити на по-примитивни червени водорасли (род Cladophora, Ectocarpusи много други), заедно с хаплоидни спори, образуват диплоидни спори, които отново се развиват в спорофити. Спорите, появяващи се върху гаметоспорофити, служат за самообновяване на майчините растения. Спорофити и гаметофити на водораслите, стоящи на най-високите етапи на еволюция, се редуват строго без самообновяване.

При редица водорасли мейозата настъпва в зиготата. Тази мейоза се нарича зиготна редукцияи се среща в редица видове зелени и чарове водорасли. При сладководните водорасли volvox и ulotrix спорофитът е представен от едноклетъчна зигота, която произвежда до 32 зооспори, многократно по-големи по маса от родителските гамети, т.е. по същество има спортна редукция.

Някои групи водорасли имат гаметична редукция, което е характерно за животните, а не за растителните организми. При тези водорасли мейозата настъпва по време на образуването на гамети, докато останалите клетки на талуса остават диплоидни. Такава промяна в ядрените фази е присъща на диатомеите и кафявите водорасли фукус, широко разпространени по цялото земно кълбо (които включват най-разпространените видове морски водорасли), а от зелените водорасли - в голям род Кладофор.Смята се, че развитието с гаметична редукция на ядрото дава на тези водорасли определени предимства пред другите.

Ако редукционното деление настъпи в спорангиите преди образуването на спори на безполово размножаване (редукция на спори), тогава има редуване на поколенията - диплоиден спорофит и хаплоиден гаметофит. Този тип жизнен цикъл се нарича хаплобионтични със спори намаляване... Характерно е за някои зелени водорасли, много кафяви и червени водорасли.

И накрая, при няколко водорасли, мейоза се появява във вегетативните клетки на диплоидния талус (соматична редукция), от който след това се развива хаплоиден талус. Такава жизнен цикъл с соматична редукцияпознати в червените и зелените водорасли.

Контролни въпроси

Видове хранене с водорасли.

Видове талус от водорасли.

Характеристика на морфологичната структура на монадата.

Характеристика на ризоподиалната морфологична структура. Видове цитоплазмени израстъци.

Характеристики на морфологичната структура на палмелоида.

Характеристика на кокоидната морфологична структура.

Характеристика на трихалната морфологична структура.

Характеристика на хетеротрихалната морфологична структура.

Характеристика на паренхимната морфологична структура.

Характеристика на сифонната морфологична структура.

Характеристики на сифонната морфологична структура.

12. Безполово размножаване. Видове спорове.

13. Видове вегетативно размножаване на водораслите.

14. Видове полово размножаване на водораслите.

15. Каква е разликата между спорофит и гаметофит?

16. Какво е хетероморфна и изоморфна смяна на поколенията?

17. Промяна на ядрените фази в жизнения цикъл на водораслите. Спорова, зиготична и гаметична редукция.

3. ЕКОЛОГИЧНИ ГРУПИ ВОДОРАСЛИ

Водораслите се срещат по целия свят и се срещат в различни водни, сухоземни и почвени биотопи. Известни са различни екологични групи: водорасли от водни местообитания, сухоземни водорасли, почвени водорасли, горещи изворни водорасли, снежни и ледени водорасли, хиперсолени изворни водорасли.

3.1. Водорасли от водни местообитания

3.1.1. Фитопланктон

Терминът "фитопланктон" означава съвкупност от растителни организми, плаващи във водния стълб. Планктонните водорасли са основният, а в някои случаи и единственият производител на първична органична материя, въз основа на която съществува целият живот във водоема. Продуктивността на фитопланктона зависи от различни фактори.

Планктонните водорасли живеят в различни водоеми – от океана до локви. Освен това по-голямото разнообразие на екологичните условия във вътрешните водни обекти в сравнение с моретата обуславя значително по-голямото разнообразие на видовия състав и екологичните комплекси на сладководния планктон.

Фитопланктон на сладководни екосистеми характеризиращ се с подчертана сезонност. Във всеки сезон в водоема преобладават една или няколко групи водорасли, а в периоди на интензивно развитие често доминира само един вид. Така през зимата под леда (особено когато ледът е покрит със сняг) фитопланктонът е много беден или почти липсва поради липса на светлина. Вегетационното развитие на планктонните водорасли като общност започва през март - април, когато нивото на слънчева светлина става достатъчно за фотосинтеза на водораслите дори под лед. По това време се появяват доста много малки флагелати - еуглена, динофитна, златиста, както и студолюбиви диатомеи. В периода, когато ледът се разпада преди установяването на температурна стратификация, което обикновено се случва, когато горният слой на водата се затопли до 10–12C °, започва бързото развитие на студолюбивия комплекс от диатомеи. През лятото, когато температурата на водата е над 15C °, се наблюдава максимална продуктивност на синьо-зелените, еуглените и зелените водорасли. В зависимост от трофичния и лимнологичен тип на водоема, по това време може да настъпи „цъфтеж“ на водата, причинен от развитието на синьо-зелени и зелени водорасли.

Една от съществените характеристики на сладководния фитопланктон е изобилието от временно планктонни водорасли в него. Редица видове, които се считат за типично планктонни, в езера и езера имат дънна или перифитна (прикрепена към обект) фаза в своето развитие.

Морски фитопланктон се състои главно от диатомеи и динофити. Сред диатомеите представителите на родовете са особено многобройни Хетоцерос, Ризосоления, Таласиозираи някои други, които липсват в сладководен планктон. Съставът на флагелатните форми на динофитните водорасли е много разнообразен в морския фитопланктон. Представителите на Primnesiophytes са много многобройни в морския фитопланктон, представен в сладките води само от няколко вида. Въпреки че морската среда е относително хомогенна на големи площи, няма подобна хомогенност в разпределението на морския фитопланктон. Различията в състава и изобилието на видовете често са изразени дори в относително малки площи на морските води, но те са особено ясно отразени в широкомащабното географско райониране на разпространение. Тук се проявява екологичното въздействие на основните фактори на околната среда: соленост на водата, температура, осветеност и съдържание на хранителни вещества.

Планктонните водорасли обикновено имат специални приспособления за окачени местообитания. Някои имат всякакви израстъци и придатъци на тялото – шипове, четина, рогови израстъци, ципи. Други образуват колонии, които произвеждат обилно слуз. Други пък натрупват в тялото вещества, които повишават плаваемостта им (капки мазнини при диатомеите, газови вакуоли при синьо-зелените). Тези образувания са много по-развити в морските фитопланктери, отколкото в сладководни. Една от приспособленията за съществуване във водния стълб в окачено състояние е малкият размер на тялото на планктонните водорасли.

3.1.2. Фитобентос

Фитобентосът включва набор от растителни организми, които са приспособени да съществуват в прикрепено или непривързано състояние на дъното на резервоарите и върху различни обекти, живи и мъртви организми във водата.

Възможността за растеж на бентосните водорасли в специфични местообитания се определя както от абиотични, така и от биотични фактори. Сред биотичните фактори конкуренцията с други водорасли и присъствието на консуматори играят значителна роля. Това води до факта, че някои видове бентосни водорасли не виреят на никаква дълбочина и не във всички водоеми с подходящ светлинен и хидрохимичен режим. Светлината е особено важна за растежа на бентосните водорасли като фотосинтезиращи организми. Но степента на неговото използване се влияе от други фактори на околната среда: температура, съдържание на биогенни и биологично активни вещества, източници на кислород и неорганичен въглерод и най-важното, скоростта на навлизане на тези вещества в талуса, която зависи от концентрацията на веществата и скоростта на движение на водата. Като правило местата с тежко движение на водата се отличават с буйно развитие на бентосни водорасли.

Бентосни водорасли, растящи в активно движение на водата, получават предимства пред водораслите, растящи в заседнали води. Същото ниво на фотосинтеза може да бъде постигнато от организмите на фитобентос при настоящи условия при по-ниска осветеност, което допринася за растежа на по-големи тали. Освен това движението на водата предотвратява утаяването на частици тиня върху скали и камъни, които пречат на фиксирането на рудиментите на водораслите и благоприятства растежа на дънните водорасли, отмивайки животните, хранещи се с водорасли от повърхността на почвата. И накрая, въпреки че по време на силни течения или силен прибой талусите на водораслите са повредени или отделени от земята, движението на водата все още не пречи на заселването на микроскопични видове водорасли или микроскопични стадии на макрофитни водорасли.

Влиянието на движението на водата върху развитието на бентосните водорасли е особено забележимо в реки, потоци и планински потоци. В тези резервоари се отличава група бентосни организми, предпочитащи места със силни течения. В езерата, където няма силни течения, движението на вълните е от първостепенно значение. В моретата вълните също оказват значително влияние върху живота на бентосните водорасли, по-специално върху тяхното вертикално разпределение.

В северните морета разпространението и изобилието на бентосните водорасли се влияе от лед... В зависимост от дебелината, движението и хълмовете, гъсталаците на водораслите могат да бъдат унищожени (изтрити) на дълбочина от няколко метра. Ето защо, например, в Арктика, многогодишни кафяви водорасли ( Фукус, водорасли) е най-лесно да се намери близо до брега сред камъни и скални издатини, които пречат на движението на леда.

Различни влияния върху живота на бентосните водорасли имат температура... Наред с други фактори, той определя скоростта на растежа им, скоростта и посоката на развитие, момента на полагане на репродуктивните им органи и географското райониране на разпространение.

Умереното водно съдържание също допринася за интензивното развитие на водораслите хранителни вещества... В сладките води такива условия се създават в плитки езера, в крайбрежната зона на езера, в речни потоци, в моретата - в плитки заливи.

Ако на такива места има достатъчно осветление, твърди почви и слабо движение на водата, тогава се създават оптимални условия за живота на фитобентоса. При липса на движение на водата и недостатъчното й обогатяване с хранителни вещества, бентосните водорасли растат лошо. Такива условия съществуват в скалисти заливи със стръмен наклон на дъното и значителни дълбочини в центъра, тъй като хранителните вещества от дънните седименти не се пренасят към горните хоризонти. Освен това в такива местообитания може да липсват макроскопични водорасли, които служат като субстрат за много малки форми на бентосни водорасли.

Източниците на хранителни вещества във водата са крайбрежният отток и дънните седименти. Ролята на последните е особено голяма като акумулатори на органични остатъци. В дънните седименти, в резултат на жизнената дейност на бактериите и гъбите, настъпва минерализация на органични остатъци; сложните органични вещества се превръщат в прости неорганични съединения, достъпни за използване от фотосинтезиращи растения.

В допълнение към светлината, движението на водата, температурата и съдържанието на хранителни вещества, растежът на бентосните водорасли зависи от наличието на тревопасни водни животни- морски таралежи, коремоноги, ракообразни, риби. Това е особено забележимо в гъсталаците на водораслите от водорасли, които са големи по размер. В тропическите морета на места рибите напълно изяждат зелени, кафяви и червени водорасли с мек талус. Гастроподите, пълзящи по дъното, ядат микроскопични водорасли и малки разсад от макроскопични видове.

Преобладаващите дънни водорасли на континенталните водоеми са диатомеи, зелени, синьо-зелени и жълто-зелени нишковидни водорасли, прикрепени или неприкрепени към субстрата.

Основните бентосни водорасли на моретата и океаните са кафяви и червени, понякога зелени макроскопични прикрепени форми на талус. Всички те могат да бъдат обрасли с дребни диатомеи, синьо-зелени и други водорасли.

В зависимост от мястото на растеж сред бентосните водорасли се разграничават следните екологични групи:

епилити- растат на повърхността на твърда земя (скали, камъни);

епипелит- обитават повърхността на рохкави почви (пясък, тиня);

епифити– епизоити- живеят на повърхността на растения / животни;

ендофити– ендозоити или ендосимбионти- живеят в тялото на растенията/животните, но се хранят самостоятелно (те имат хлоропласти и фотосинтезират);

ендолити- живеят във варовития субстрат (скали, черупки на мекотели, ракообразни).

Понякога се разграничава група организми замърсяване, или перифитон... Организмите, принадлежащи към тази група, живеят върху обекти, които се движат предимно или рационализирани от водата. Освен това те се отстраняват от дъното и са в различен светлинен, хранителен и температурен режим от организмите на истинските дънни местообитания.

Замърсяването включва микроводорасли и макрофитни водорасли. Микроскопичните водорасли (синьо-зелени и диатомеи) образуват лигавичен бактериално-водорасли-детритен филм върху субстрата, въведен във водната среда. След това върху първичния микрофилм заедно с животните се заселват макроводорасли (червени, кафяви и зелени). Това създава сериозна намеса в човешката икономическа дейност. Поради замърсяването скоростта на плавателните съдове и ефективността на хидроакустичните устройства намаляват, разходът на гориво се увеличава, а подводните конструкции стават по-тежки и корозирали. В допълнение, слизестият филм, образуван от замърсяването, може да наруши работата на водопроводите, да запуши отворите на водоприемниците и тръбопроводите и да наруши процесите на топлопредаване в хладилните агрегати.

Прикрепените замърсяващи организми, живеещи върху подводни структури в приливната зона и на дълбочина до 1 m, обикновено се елиминират през зимата под въздействието на продължителен дренаж и абразия от лед. Ето защо всяка година през пролетно-летния период тук се образуват съобщества на замърсяване, характерни за пионерния етап на биологичната сукцесия. Доминиращите видове на такива съобщества, заедно с раковините и мекотелите, често са макрофитни водорасли. В сублиторалната зона на подводните структури - от дълбочина 0,7-0,9 m до основата им (6-12 m) - се развива многогодишно замърсяване. В него преобладават кафявите водорасли от родовете захарини Костария... Биомасата на тези големи водорасли в умерените ширини може да бъде много значителна, възлизаща на десетки килограми на квадратен метър.

Замърсяващи водорасли могат да съществуват и във въздуха ( аерофитон). От тях преобладават зелените и синьо-зелените водорасли. При определени условия водораслите Aerofiton могат да повредят промишлени и строителни материали, архитектурни паметници, картини и др., ако не са защитени с отровни покрития. Увреждането се причинява от замърсяващи продукти на метаболизма, главно органични киселини. Водораслите Aerofiton са особено разпространени във влажните тропици, където има достатъчно топлина, влага и прах от органичен произход, което е благоприятна среда за тяхното развитие. Биологичните щети от тях могат да бъдат значителни.

Епилити... Тази група включва прикачени водорасли. Те заселват повърхността на камъните, образувайки кортикални покрития или плоски подложки, или имат специални органи за прикрепване - ризоиди. Интензивно развитие на епилити се наблюдава във водоеми с твърдо дъно и бърз поток на водата. Типични епилити са представители на златните водорасли от рода Hydrurus, кафяви водорасли от род Захарин, Ламинария, Костарияи т.н.

Епипелит... Неприкрепени водорасли, разпространяващи се по дъното, свързващи и укрепващи субстрата. Често те са представени от диатомеи, златисти, еуглена, криптофитни, динофитни водорасли, свободно пълзящи по субстрата. Органът на закрепване на епипелитите понякога са къси ризоиди, които не могат да пуснат дълбоки корени. Единствено чаро водораслите с дългите си ризоиди се развиват добре на тинесто дъно.

Обикновено органите на закрепване на епилити и епипелити са специални образувания - подметка, крак, стъпало, лигавица или лигавица, валяк и др.

Епифити / Епизоити.Водораслите използват живите организми като субстрат. Епизоитите са водорасли, които живеят върху животни. Малък зелен ( Edogonium, Cladophora, Ulva) и червено ( Гелидиум, Палмария,) морски водорасли; на устните - зелени, синьо-зелени и диатомеи. Епизоитите обитават ракообразни, коловратки, по-рядко водни ненасекоми или ларви, червеи и дори по-големи животни. Епиоитите включват видове зелени и chara водорасли от родовете Chlorangiella, Characiochloris, Korzhikoviella, Chlorangiopsisи др. Повечето епизоити не могат да съществуват изолирано от субстрата. Водораслите обикновено умират върху мъртви животни или върху кожите им, хвърлени по време на линеене.

Водораслите, които живеят върху растенията, се наричат ​​епифити. Между субстратното растение (базифит) и епифитното растение възникват краткотрайни връзки. Сложният и интересен феномен на епифитизма все още е слабо разбран. Чести са случаите на двоен или дори троен епифитизъм, когато някои водорасли, заселвайки се върху други, по-големи форми, сами по себе си са субстрат за други, по-малки или микроскопични видове. Понякога физиологичното състояние на субстратното растение е важно за развитието на епифити. Броят на епифитите, като правило, се увеличава със стареенето на базифитните водорасли. Например, най-голямото видово богатство на епифитни водорасли едогониум се отбелязва върху мъртви водни растения ( Маник, Рийд, Седж).

Ендофити / ендозоити или ендосимбионти

Ендосимбионти, или вътреклетъчни симбионти - водорасли, които живеят в тъкани или клетки на други организми (безгръбначни или водорасли). Те образуват един вид екологична група. Вътреклетъчните симбионти не губят способността си да фотосинтезират и да се възпроизвеждат вътре в клетките на гостоприемника. Ендосимбионти могат да бъдат различни водорасли, но най-многобройни са ендосимбиозите на едноклетъчни зелени и жълто-зелени водорасли с едноклетъчни животни. Водораслите, участващи в такава симбиоза, съответно се наричат зоохлорелаи зооксантели... Зелените и жълто-зелените водорасли образуват ендосимбиози с многоклетъчни организми: гъби, хидри и др. Ендосимбиозите на синьо-зелените водорасли с протозои се наричат синцианоза... Често други видове цианобактерии могат да се заселят в слузта на някои синьо-зелени видове. Обикновено те използват готови органични съединения, които се образуват в изобилие при разпадането на слузта на колонията на растението гостоприемник и се размножават интензивно.

Най-често срещаните ендофити са представители на златисти (видове родове Хромулина, Миксохлорис) и зелено (раждане Chlorochitrium, Chlamydomix) водорасли, които се заселват в тялото на пачи и сфагнум мъхове. Зелени водорасли от рода Картериясе установява в епидермалните клетки на цилиарния червей Convolut, един вид род хлорела- във вакуоли на протозои и видове от рода Хлорокок- в клетките на криптофитните водорасли Цианофор.

3.1.3. Водорасли от екстремни водни екосистеми

Горещи изворни водорасли... Наричат ​​се водорасли, които растат при 35–85 ° C топлолюбиви.Често високата температура на околната среда се комбинира с повишено съдържание на минерални соли или органични вещества (силно замърсени горещи отпадъчни води от фабрики, фабрики, електроцентрали или атомни електроцентрали). Типични обитатели на горещите води са синьо-зелените водорасли и в по-малка степен диатомеите и зелените водорасли.

Снежни и ледени водорасли... Водораслите, които се развиват на повърхността на лед и сняг, се наричат криофилен... Нараствайки в голям брой, те могат да причинят зелено, жълто, синьо, червено, кафяво или черно "цъфтеж" на сняг или лед. Криофилните водорасли са доминирани от зелени, синьо-зелени и диатомеи. Само няколко от тези водорасли имат фази на покой; повечето са лишени от специални морфологични адаптации за понасяне на ниски температури.

Водорасли със солена водаполучи името халофиленили халобионти... Такива водорасли растат при повишена концентрация на соли във водата, достигаща 285 g / l, в езера с преобладаване на натриев хлорид и 347 g / l в езерата на Glauber. С увеличаване на солеността броят на видовете водорасли намалява; само няколко от тях понасят много висока соленост. В солените (хиперхалинни) водни тела преобладават едноклетъчни подвижни зелени водорасли - хиперхалоби, чиито клетки са лишени от мембрана и са заобиколени от плазмалема ( астеромонас, Pedinomonas)... Те се отличават с повишено съдържание на натриев хлорид в протоплазмата, високо вътреклетъчно осмотично налягане, натрупване на каротеноиди и глицерол в клетките. В някои обитавани водоеми такива водорасли могат да причинят червено или зелено "цъфтеж" на водата. Дъното на хиперхалинните резервоари понякога е напълно покрито със синьо-зелени водорасли; сред тях преобладават видовете от родовете осцилация, спирулинаС намаляване на солеността се наблюдава увеличаване на видовото разнообразие на водораслите: в допълнение към синьо-зелените водорасли се появяват диатомеи (видове от родовете Navicula, Nitschia).

3.2. Водорасли извън водата

Въпреки че водата служи като основна жизнена среда за повечето водорасли, поради евритопната природа на тази група организми, те успешно колонизират различни местообитания извън водата. При наличие на поне периодична влага, много от тях се развиват върху различни земни обекти – скали, кора от дървета, огради и др. Почвата е благоприятно местообитание за водорасли. Освен това са известни и такива съобщества от ендолитни водорасли, чиято основна жизнена среда е заобикалящият варовиков субстрат.

Съобществата, образувани от водорасли във извънводни местообитания, се подразделят на аерофилни, едафофилни и литофилни.

3.2.1. Аерофилни водорасли

Основната среда на живот на аерофилните водорасли е въздухът около тях. Типични местообитания са повърхността на различни непочвени твърди субстрати (скали, камъни, дървесна кора, стени на къщи и др.). В зависимост от степента на влага те се разделят на две групи: въздух и вода-въздух. Въздушни водораслиживеят в условия само на атмосферна влага и изпитват постоянна промяна на влажността и изсушаване. Въздушно-водни водораслиподложени на постоянно напояване с вода (под пръскането на водопади, в зоната за сърф и др.).

Условията за съществуване на тези водорасли са много особени и се характеризират преди всичко с честа смяна на два фактора - влажност и температура. Водораслите, които живеят в условия на изключително атмосферна влага, често са принудени да преминат от състояние на прекомерна влага (например след дъждовна буря) до състояние на минимална влага по време на сухи периоди, когато изсъхват толкова много, че могат да бъдат смлени в прах. Водораслите въздух-вода живеят в условия на относително постоянна влага, но те също изпитват значителни колебания в този фактор. Например водораслите, живеещи върху скала, напоявани с пръскане от водопади, през лятото, когато оттокът е значително намален, изпитват дефицит на влага. Податливи на аерофилни съобщества и постоянни температурни колебания. През деня те стават много горещи, хладни през нощта, замръзват през зимата. Вярно е, че някои аерофилни водорасли живеят в доста постоянни условия (по стените на оранжериите). Но като цяло относително малко водорасли, представени от микроскопични едноклетъчни, колониални и нишковидни форми на синьо-зелени и зелени водорасли и в много по-малка степен диатомеите, са се приспособили към неблагоприятните условия на съществуване на тази група. Сред червените водорасли от рода са известни и аерофилни форми порфиридийи т.н.; намират се върху камъни, стари стени на оранжерии. Броят на видовете, открити в аерофилните групи, се приближава до 300. Когато аерофилните водорасли се развиват в масови количества, те обикновено имат формата на прахообразни или слузести отлагания, подобни на филц маси, меки или твърди филми и корички.

По кората на дърветата, вездесъщи зелени водорасли от рода Плеврокок, хлорела, Хлорокок.Синьо-зелените и диатомеите се срещат по дърветата много по-рядко. Има доказателства, че предимно зелени водорасли растат върху голосеменни растения.

Различен таксономичен състав на групи водорасли, живеещи на повърхността на открити скали. Тук се развиват диатомеи и някои, предимно едноклетъчни, зелени водорасли, но най-често за тези местообитания са представители на синьо-зелените водорасли. Водораслите и придружаващите ги бактерии образуват "планински тен" (скални филми и кори) върху кристалните скали на различни планински вериги. Едноклетъчните зелени водорасли и синьо-зелените водорасли обикновено живеят в боклуците, които се натрупват в жлебовете на скалите. Растежът на водорасли по повърхността на влажните скали е особено обилен. Те образуват филми и израстъци с различни цветове. Като правило тук живеят видове с дебели слузести обвивки. В зависимост от интензивността на светлината слузта се оцветява повече или по-малко интензивно, което определя цвета на израстъците. Те могат да бъдат яркозелени, златисти, кафяви, лилави, почти черни, в зависимост от вида, който ги образува. Представителите на синьо-зелените водорасли като видовете от родовете са особено характерни за напояваните скали Глеокапса, Толипотрикс, Спирогираи др. Диатомеи от родовете Фрустулия, Ахнанти т.н.

По този начин съобществата на аерофилните водорасли са много разнообразни и възникват както при доста благоприятни, така и при екстремни условия. Външните и вътрешните адаптации към този начин на живот са разнообразни и подобни на адаптациите на почвените водорасли, особено тези, които се развиват върху повърхността на почвата.

3.2.2. Едафофилни водорасли

Основната среда на живот на едафофилните водорасли е почвата. Типични местообитания са повърхността и дебелината на почвения слой, който има физикохимичен ефект върху бионтите. В зависимост от местоположението на водораслите и техния начин на живот, в рамките на този тип се разграничават три групи: сухоземни водорасли, масово развиващи се върху повърхността на почвата в условия на атмосферна влага; водно-земни морски водорасли, масово развиващи се върху повърхността на почвата, постоянно наситени с вода; почвени водораслиобитаващи дебелината на почвения слой.

Почвата като биотоп има прилики както с водните, така и с въздушните местообитания: съдържа въздух, но наситен с водна пара, което осигурява дишането на атмосферния въздух без заплаха от изсушаване. Имот. което коренно отличава почвата от горните биотопи е нейната непрозрачност. Този фактор има решаващо влияние върху развитието на водораслите. Но в почвения слой, където светлината не прониква, жизнеспособни водорасли се намират на дълбочина до 2 m в девствените земи и до 2,7 m в обработваемите. Това се дължи на способността на някои водорасли да преминават към хетеротрофно хранене на тъмно.

Малък брой водорасли се намират в дълбоки почвени слоеве. За да запазят своята жизнеспособност, водораслите в почвата трябва да могат да издържат на нестабилна влага, внезапни температурни колебания и силна изолация. Тези свойства се осигуряват в тях от редица морфологични и физиологични характеристики. Например, беше отбелязано, че почвените водорасли са сравнително малки по размер в сравнение със съответните водни форми на същия вид. Тъй като клетките намаляват по размер, техният капацитет за задържане на вода и устойчивост на суша се увеличават. Важна роля в устойчивостта на суша на почвените водорасли играе способността да образуват обилно слуз - слузни колонии, обвивки и обвивки, състоящи се от хидрофилни полизахариди. Поради наличието на слуз, водораслите бързо абсорбират вода при навлажняване и я съхраняват, като забавят изсъхването. Почвените водорасли, съхранявани във въздушно-сухо състояние в почвени проби, са удивително жизнеспособни. Ако такава почва след десетилетия се постави върху хранителна среда, ще бъде възможно да се наблюдава развитието на водорасли.

Характерна особеност на почвените водорасли е "ефимерната" растителност - способността бързо да преминават от състояние на покой към активен живот и обратно. Те също така са в състояние да издържат на температурни колебания в много широк диапазон: от -200 до + 84 ° C. Почвените водорасли (предимно синьо-зелени) са устойчиви на ултравиолетова и радиоактивна радиация.

По-голямата част от почвените водорасли са микроскопични форми, но често могат да се видят на повърхността на почвата с невъоръжено око. Масовото развитие на такива водорасли може да доведе до озеленяване на склоновете на дерета и горските пътища.

По системен състав почвените водорасли са доста разнообразни. Сред тях синьо-зелените и зелените водорасли са представени в приблизително равни пропорции. Жълто-зелените водорасли и диатомеите са по-малко разнообразни в почвите.

3.2.3. Литофилни водорасли

Основната среда на обитаване на литофилните водорасли е заобикалящият непрозрачен гъст варовиков субстрат. Типичните местообитания са дълбоко в твърди скали с определен химичен състав, заобиколени от въздух или потопени във вода. Има две групи литофилни водорасли: скучни водорасли, които са активно вградени във варовия субстрат; туфообразуващи водорасликоито полагат вар около телата си и живеят в периферните слоеве на околната среда, която отлагат, в границите на водата и светлината. С нарастването на отлаганията те умират.

Контролни въпроси

1. Опишете основните екологични групи водорасли във водните местообитания: фитопланктон и фитобентос.

2. Разлики между сладководен и морски фитолактон. Представители на морския и сладководен фитопланктон.

3. Морфологични адаптации на водораслите към планктонния начин на живот.

4. Сезонни промени в качествените и количествените показатели на сладководния фитопланктон.

5. Разлики между сладководен и морски фитобентос. Систематичен състав на морски и сладководен фитобентос.

6. Екологични групи фитобентос по отношение на субстрата (епилити, епипелити, епифити, ендофити).

7. Какво е замърсяване? Какви водорасли могат да съставят тази екологична група?

8. Аерофилни водорасли. Адаптиране към екстремни условия на околната среда. Систематичен състав на въздушните водорасли.

9. Едафилни водорасли. Адаптиране към условията на околната среда. Систематичен състав на почвените водорасли.

10. Литофилни водорасли.

4. РОЛЯТА НА ВОДОРАСИТЕ В ПРИРОДАТА И ПРАКТИЧЕСКО ЗНАЧЕНИЕ

Ролята на водораслите в естествените екосистеми... Във водните биоценози водораслите играят ролята на производители. Използвайки енергията на светлината, те са в състояние да синтезират органични вещества от неорганични. Според радиовъглеродния анализ средното първично производство на океаните, поради жизнената активност на водораслите, е 550 кг въглерод на хектар годишно. Общата стойност на първичното му производство е 550,2 милиарда тона (в сурова биомаса) годишно и според учените приносът на водораслите към общото производство на органичен въглерод на нашата планета варира от 26 до 90%. Водораслите играят важна роля в азотния цикъл. Те могат да използват както органични (урея, аминокиселини, амиди), така и неорганични (амониев и нитратни йони) източници на азот. Уникална група представляват синьо-зелените водорасли, които са в състояние да фиксират газообразния азот, превръщайки го в съединения, достъпни за други растения.

Водораслите са производители на кислород... Водораслите в процеса на своята жизнена дейност отделят кислород, който е необходим за дишането на водните организми. Във водната среда (особено в моретата и океаните) водораслите са практически единствените производители на свободен кислород. Освен това те играят голяма роля в общия кислороден баланс на Земята, тъй като океаните служат като основен регулатор на кислородния баланс на земната атмосфера.

Водораслите са среда за други водни организми... Образувайки подводни гори, макрофитните водорасли създават високопродуктивни екосистеми, които осигуряват храна, подслон и защита на много други живи организми. Установено е, че колона вода с обем 5 литра с един екземпляр кафяви водорасли Цистозерисъдържа до 60 хиляди индивида от различни безгръбначни, включително мекотели, кърлежи и ракообразни.

Водораслите - пионери на растителността... Земните водорасли могат да се заселят върху голи скали, пясък и други безплодни места. След като умрат, се образува първият слой от бъдещата почва. Почвените водорасли участват във формирането на почвената структура и плодородието.

Водораслите като геоложки фактор.Развитието на водораслите в миналите геоложки епохи доведе до образуването на редица скали. Заедно с животните, водораслите са участвали в образуването на рифове в океаните. Установявайки се по-близо до повърхността на водата, те образуваха гребените на тези рифове. Рифовите структури на червените водорасли са известни в Крим като върховете Яйла и др. Синьо-зелените водорасли са участвали в образуването на варовикови-строматолити, чаровитните - в образуването на варовикови-хароцити (подобни находища са открити и в Тува). Коколитофоридите участват в образуването на скалите от Креда (Кредните скали са съставени 95% от останките от черупките на тези водорасли). Масовото натрупване на черупки от диатоми доведе до образуването на диатомит (планинско брашно), големи находища от които са открити в Приморския край, Урал и Сахалин. Водораслите са изходен материал за течни и твърди нефтоподобни съединения - сапропел, горещи шисти, въглища.

Понастоящем в някои региони се забелязва активната активност на водораслите при образуването на скали. Те абсорбират калциев карбонат и образуват минерализирани храни. Тези процеси са особено активни в тропически води с високи температури и ниско парциално налягане.

При разрушаването на скалите най-голямо значение имат сондажните водорасли. Те бавно и упорито разхлабват варовиковите субстрати, което ги прави достъпни за изветряне, разпадане и ерозия.

Симбиотични взаимоотношения с други организми... Водораслите образуват няколко важни симбиози. Първо, лишеите се образуват с гъбички, и второ, тъй като зооксантите живеят заедно с някои безгръбначни, като гъби, асцидии, рифови корали. Редица цианофити образуват асоциации с висши растения.

Водораслите са от голямо практическо значение в ежедневието и икономическите дейности на човек, като носят както ползи, така и вреда. Големите, главно морски водорасли, водорасли са познати от древни времена и отдавна се използват в човешката икономика.

Водораслите като хранителен продукт... Човекът се храни предимно с морски водорасли, особено широко използвани от жителите на Югоизточна Азия и тихоокеанските острови. В Китай използването на водорасли в диетата е известно от 9 век пр.н.е. д. Сред макрофитните водорасли (многоклетъчни зелени, кафяви и червени) няма отровни видове, тъй като не съдържат алкалоиди - вещества с наркотично и отровно действие. За храна се използват около 160 вида различни водорасли. По своите хранителни качества водораслите не отстъпват на много земеделски култури. Те съдържат голям процент протеини, въглехидрати и мазнини. Водораслото е отличен източник на витамини C, A, D, група B, рибофлавин, пантотенова и фолиева киселини, микроелементи.

От микроскопични водорасли за храна се използват синьо-зелени сухоземни видове от рода Носток,които служат като храна в Китай и Южна Америка. В Япония се използва ечемичен хляб "тенгу" - това са дебели слоеве от гъста желатинова маса по склоновете на някои вулкани, състоящи се от синьо-зелени водорасли от рода Gleocapsa, Geoteke, Microcystisс примес от бактерии. спирулинаизползвани от ацтеките през 16-ти век, приготвяйки плоски сладки от сушени морски водорасли, а населението на региона на езерото Чад в Северна Америка все още приготвя продукт, наречен diche от това водорасло. спирулинасъдържа голямо количество протеин и е широко култивиран в редица страни.

Водорасли като тор... Водораслите съдържат достатъчно количество органични и минерални вещества, поради което отдавна се използват като тор. Предимствата на такива торове са, че не съдържат семена на плевели и спори на фитопатогенни гъби, а по съдържание на калий превъзхождат почти всички използвани видове торове. Азотфиксиращите синьо-зелени водорасли се използват широко в оризови полета вместо азотни торове. Доказано е, че торовете от водорасли могат да увеличат кълняемостта на семената, производителността и устойчивостта на болести.

Лечебните свойства на водораслите... Водораслите намират широко приложение в народната медицина като противоглистно средство и за лечение на редица заболявания, като гуша, нервни разстройства, склероза, ревматизъм, рахит и др. Доказано е, че екстрактите от много видове водорасли съдържат антибиотични вещества и може да намали кръвното налягане. Екстракти от Саргасум, водорасли и захаринпри експерименти с мишки растежът на саркома и левкемичните клетки е потиснат. В САЩ и Япония от тях се добиват лекарства, които насърчават елиминирането на радионуклидите от организма. Ефективността на такива сорбенти достига 90-95%.

Водораслите като източник на промишлени суровини... От миналия век водораслите се използват за получаване на сода и йод. В момента от водорасли се получават алгинова киселина и нейните соли - алгинати, както и карагенани и агар.

Манитоловият алкохол се получава от кафяви водорасли – необходима суровина за фармацевтичната и хранително-вкусовата промишленост при производството на лекарства и храни за диабетици.

Отрицателната роля на водораслите... Редица водорасли (синьо-зелени, динофитни, златисти, зелени) отделят токсини, които могат да причинят различни заболявания при животните, растенията и хората, някои от които могат да бъдат фатални. Сред динофитните водорасли, които причиняват „червени приливи“ в обширни морски зони, видовете от родовете са токсични Гимнодиниум, Ноктилука, Амфидиниуми др. Най-голям брой токсични видове се срещат сред синьо-зелените водорасли. По своето действие токсините на синьо-зелените водорасли превъзхождат няколко пъти такива отрови като кураре и ботулин. Токсичността на водораслите се проявява в масовата смърт на водни организми, водолюбиви птици, при отравяния и други заболявания на хората, възникващи при вдишване, употреба на вода, ядене на черупчести риби, риба и др.

При силно развитие – „цъфтеж на водоемите“, някои водорасли (златни, жълто-зелени, синьо-зелени) могат да придадат на водата неприятен мирис и вкус, което прави водата непиеща.

Прекомерният растеж на водораслите може да попречи на преминаването на водата през филтрите на всмукателните структури. Известно е, че замърсяването с водорасли по корабите значително увеличава оперативните разходи. Макрофитите могат да корозират материали на нефтени платформи и други офшорни структури.

Проблемът със замърсяването е може би най-старият в развитието на океана. Всеки обект, който влиза в контакт с морската среда, скоро се покрива с маса от организми, прикрепени към него: животни и водорасли. Общата площ на потопените в морето субстрати е около 20% от повърхността на горния шелф. Общата биомаса на замърсяването се изчислява в милиони тонове, щетите от нея - в милиарди долари (Звягинцев, 2005). В биологичен аспект това е естествен процес, който е неразделна част от живота на хидросферата. В същото време явлението замърсяване накара хората да отглеждат редица ценни видове мекотели в промишлен мащаб в морското земеделие ( Стриди, миди, миди, перли) и водорасли ( Захарини, Порфирий, Грацилария, Еухемаи т.н.). Водораслите са пионерите замърсяващи организми. Микроводораслите, заедно с бактериите, образуват първичен микрофилм върху повърхността на изкуствените субстрати, въведени във водата, който служи като субстрат за утаяване на други водни организми. Макроводораслите, заедно с ракообразни, мекотели, хидроиди и други животни, често образуват началните етапи на многогодишни обрастващи съобщества.

Контролни въпроси

1. Ролята на водораслите за повишаване на почвеното плодородие.

2. Ролята на водораслите във водните екосистеми.

3. Ролята на водораслите в земните екосистеми.

4. Значението на водораслите в геоложките процеси.

5. Хранителна и биологична стойност на водораслите. Какви водорасли можете да ядете?

6. Лечебни свойства на водораслите.

7. Защо растежът на златни и жълто-зелени водорасли във водоемите е нежелан? Какво е цъфтеж на водата?

8. Водорасли, които причиняват отравяне на животни и хора.

9. Явлението замърсяване. Ролята на водораслите в замърсяващите съобщества.

5. СЪВРЕМЕННА СИСТЕМА ЗА ВОДОРОСЛИ

Класификацията на живите организми е занимавала умовете на хората още от времето на Аристотел. Шведският ботаник Карл Линей е първият, който прилага името водорасли на една от растителните групи през 18 век и положи основите на фикология(от гръцки. phycos - водорасли и лога - доктрина) като наука. Сред водораслите Линей разграничава само четири рода: Hara, Fukus, Ulva и Konferva. През 19 век са описани повечето (няколко хиляди) съвременни родове водорасли. Голям брой нови родове наложи групирането им в таксони с по-висок ранг. Първоначалните опити за класификация се основават единствено на външния вид на талуса. Първият, който предложи оцветяването на талуса на водораслите като основна характеристика за установяването на големи таксономични групи или мегатаксони, е английският учен У. Харви (Harvey, 1836). Той разграничава големи редове: Chlorospermeae - зелени водорасли, Melanospermeae - кафяви водорасли и Rhodospermeae - червени водорасли. По-късно те са преименувани съответно на Chlorophyceae, Phaeophyceae и Rhodophyceae.

Основите на съвременната таксономия на водораслите са положени през първата половина на 20 век от чешкия учен А. Пашер. Той идентифицира 10 класа водорасли: синьо-зелени, червени, зелени, златисти, жълто-зелени, диатомични, кафяви, динофитни, криптофити и евглени. Всеки клас се характеризира със специфичен набор от пигменти, резервни продукти и структура на флагела. Тези постоянни различия между големите таксони накараха да се разглеждат като независими филогенетични групи, несвързани по родство, и да се изостави концепцията за водораслите – Водораслите като специфична таксономична единица.

Така думата "водорасли" всъщност не е систематично, а екологично понятие и буквално означава "това, което расте във водата". Водораслите са по-ниски растения, които съдържат преобладаващо хлорофил, способни са на фототрофно хранене и живеят главно във вода. Всички водорасли, с изключение на харофитните, за разлика от висшите растения, нямат многоклетъчни полови органи с обвивки от стерилни клетки.

Съвременните системи се различават основно по броя и обема на мегатаксоните – дивизии и царства. Броят на отделите варира от 4 до 10-12. В руската фикологична литература почти всеки от горните класове съответства на отдел. В чуждестранната литература се наблюдава тенденция към разширяване на отделите и съответно намаляване на техния брой.

Най-разпространената в класификационните конструкции е схемата на Паркър (Parker, 1982). Тя признава разделението между прокариотни и еукариотни форми. При прокариотните форми в клетките липсват заобиколени от мембрана органели. Прокариотите включват бактерии и цианофита (цианобактерии). Еукариотните форми включват всички други водорасли и растения. Разделянето на водораслите отдавна е предмет на спорове. Харви (Harvey, 1836) разделя водораслите основно по цвят. Въпреки че сега са признати много повече отдели, съставът на пигментите, биохимичните и структурните особености на структурата на клетката са от голямо значение. П. Силва (Silva, 1982) разграничава 16 основни класа. Класовете се различават по пигментация, продукти за съхранение, характеристики на клетъчната стена и ултраструктура на флагели, ядро, хлоропласти, пиреноиди и оцели.

Новата информация за ултраструктурата на водораслите, получена през последните десетилетия чрез методите на електронната микроскопия, генетиката и молекулярната биология, дава възможност да се изследват и най-малките детайли на клетъчната структура. „Експлозиите“ на информация периодично подтикват учените да преразглеждат утвърдените традиционни идеи за таксономията на водораслите. Постоянният поток от нова информация стимулира нови подходи към класификацията и всяка предложена схема неизбежно остава приблизителна. Според съвременните данни организмите, традиционно считани за по-ниски растения, излизат отвъд растителното царство. Те са включени в голям брой независимо развиващи се групи. Таблицата показва, в различни интерпретации, мегатаксони, които включват водорасли. Както може да се види, различни таксони на водорасли могат да бъдат намерени в различни фили; една и съща фила може да обединява различни еколого-трофични групи организми (таблица).

Преди повече от 100 години К.А. Тимирязев прозорливо отбеляза, че „няма нито растителен, нито животински, но има един неделим органичен свят. Растението и животното са само средни стойности, само типични представи, които формираме, абстрахирайки се от познатите признаци на организмите, придавайки изключително значение на едни, пренебрегвайки други." Сега не можем да не се възхищаваме на удивителната му биологична интуиция.

Съвременната система от водорасли, описана в този урок, включва 9 секции: синьо-зелени, червени, диатомеи, хетероконтови, хаптофитни, криптофитни, динофитни, зелени, харофитни и евгленови водорасли. Сходството в състава на пигментите, структурата на фотосинтетичния апарат и жгутиците послужиха като основа за комбиниране на класовете водорасли със златисто-кафяв цвят в една голяма група - хетероконтни или разножгутикови (охрофитни) водорасли.

Мегасистема от организми, приписана на нисшите растения

Водораслите се класифицират като низши растения. Има повече от 30 хиляди вида от тях. Сред тях има както едноклетъчни, така и многоклетъчни форми. Някои водорасли са много големи (дължина няколко метра).

Името "водорасли" означава, че тези растения живеят във вода (прясна и морска). Въпреки това, водораслите могат да бъдат намерени на много влажни места. Например в почвата и върху кората на дърветата. Някои видове водорасли, като редица бактерии, могат да обитават ледници и горещи извори.

Водораслите се класифицират като нисши растения, тъй като нямат истински тъкани. При едноклетъчните водорасли тялото се състои от една клетка; някои водорасли образуват клетъчни колонии. В многоклетъчните водорасли тялото е представено талус(друго име - талус).

Тъй като водораслите са класифицирани като растения, всички те са автотрофи. Освен хлорофил, клетките на много водорасли съдържат червени, сини, кафяви, оранжеви пигменти. Пигментите са вътре хроматофори, които имат мембранна структура и приличат на панделки или плочи и др. Хроматофорите често съхраняват резервно хранително вещество (нишесте).

Размножаване на водорасли

Водораслите се размножават както безполово, така и сексуално. Сред видовете безполово размножаванепреобладава вегетативен... И така, едноклетъчните водорасли се възпроизвеждат чрез разделяне на клетките си на две. При многоклетъчни форми се получава фрагментация на талуса.

Въпреки това, безполовото размножаване във водораслите може да бъде не само вегетативно, но и с помощта зооспоракоито се образуват в зооспорангиите. Зооспорите са подвижни клетки с жгутици. Те могат активно да плуват. След известно време зооспорите изхвърлят жгутиците, покриват се с мембрана и пораждат водорасли.

Редица водорасли имат полов процес, или спрежение. В този случай ДНК се обменя между клетките на различни индивиди.

В полово размножаванев многоклетъчните водорасли се образуват мъжки и женски гамети. Те се образуват в специални клетки. В този случай на едно растение могат да се образуват гамети от двата вида или само от една (само мъжки или само женски).След освобождаване гаметите се сливат и образуват зигота.Условия Обикновено след зимуване спорите на водораслите дават началото на нови растения.

Едноклетъчни водорасли

Chlamydomonas

Chlamydomonas живее в плитки водоеми, замърсени с органични вещества, локви. Chlamydomonas е едноклетъчно водорасло. Клетката му е овална, но единият край е леко заострен и върху него има чифт флагели. Флагелите ви позволяват да се движите достатъчно бързо във водата чрез завинтване.

Името на това водорасло идва от думите "хламида" (дреха на древните гърци) и "монада" (най-простият организъм). Клетката на Chlamydomonas е покрита с пектинова мембрана, която е прозрачна и свободно прилепва към мембраната.

В цитоплазмата на хламидомонада има ядро, светлочувствителен оцелус (стигма), голяма вакуола, съдържаща клетъчен сок, и двойка малки пулсиращи вакуоли.

Chlamydomonas има способността да се движи към светлина (поради стигма) и кислород. Тези. притежава положителен фототаксис и аеротаксис. Следователно, Chlamydomonas обикновено плува в горните слоеве на водните тела.

Хлорофилът се намира в голям хроматофор, който прилича на купа. Тук протича процесът на фотосинтеза.

Въпреки факта, че хламидомонадата като растение е способна на фотосинтеза, тя може да абсорбира и готови органични вещества, присъстващи във водата. Това свойство се използва от хората за пречистване на замърсени води.

При благоприятни условия хламидомонадата се размножава безполово. В същото време нейната клетка изхвърля флагели и се дели, образувайки 4 или 8 нови клетки. В резултат на това Chlamydomonas се размножава доста бързо, което води до така наречения воден цъфтеж.

При неблагоприятни условия (студ, суша) хламидомонадата образува 32 или 64 гамети под черупката си. Гаметите излизат във водата и се сливат по двойки. В резултат на това се образуват зиготи, които са покрити с плътна обвивка. В тази форма Chlamydomonas толерира неблагоприятни условия на околната среда. Когато условията станат благоприятни (пролет, дъждовен сезон), зиготата се разделя, образувайки четири хламидомонадни клетки.

хлорела

Едноклетъчното водорасло Chlorella живее в прясна вода и влажна почва. Хлорелата има сферична форма без жгутици. Липсва и светлочувствително око. Така хлорелата е неподвижна.

Обвивката на хлорела е плътна и съдържа целулоза.

Цитоплазмата съдържа ядро ​​и хроматофор с хлорофил. Фотосинтезата е много интензивна, така че хлорелата освобождава много кислород и произвежда много органична материя. Точно като хламидомонада, хлорелата е в състояние да усвоява готови органични вещества, присъстващи във водата.

Хлорелата се характеризира с безполово размножаване чрез делене.

Плеврокок

Pleurococcus образува зелен цвят върху почвата, кората на дърветата, скалите. Това е едноклетъчно водорасло.

Плеврококовата клетка има ядро, вакуола, хроматофор под формата на плоча.

Pleurococcus не образува подвижни спори. Размножава се чрез разделяне на клетката на две.

Клетките на Pleurococcus могат да образуват малки групи (4-6 клетки).

Многоклетъчни водорасли

Улотрикс

Ulotrix е зелено, многоклетъчно нишковидно водорасло. Обикновено обитава реки на повърхности, разположени близо до повърхността на водата. Ulotrix е яркозелен на цвят.

Улотриксните нишки не се разклоняват; в единия си край те са прикрепени към субстрата. Всяка нишка се състои от поредица от малки клетки. Филаментите растат поради напречното делене на клетките.

Хроматофорът в улотрикса изглежда като отворен пръстен.

При благоприятни условия някои клетки от улотриксната нишка образуват зооспори. Спорите имат 2 или 4 флагели. Когато плаваща зооспора се прикрепи към обект, тя започва да се дели, образувайки нишка от водорасли.

При неблагоприятни условия, ulotrix е в състояние да се размножава по полов път. В някои клетки на нейните нишки се образуват гамети, всяка от които има по два флагела. След като напуснат клетките, те се сливат по двойки, образувайки зиготи. Впоследствие зиготата ще се раздели на 4 клетки, всяка от които ще доведе до отделна нишка от водорасли.

Спирогира

Spirogyra, подобно на ulotrix, е зелено нишковидно водорасло. Именно спирогира се среща най-често в сладководни водоеми. Когато се натрупва, образува кал.

Spirogyra нишки не се разклоняват, те се състоят от цилиндрични клетки. Клетките са покрити със слуз и имат плътни целулозни мембрани.

Хроматофорът на спирогира изглежда като спирално навита лента.

Ядрото на спирогира е суспендирано в цитоплазмата върху протоплазмени нишки. Освен това клетките имат вакуола с клетъчен сок.

Безполовото размножаване в Spirogyra се извършва по вегетативен начин: чрез разделяне на нишката на фрагменти.

При Spirogyra се наблюдава полов процес под формата на конюгация. В този случай две нишки са разположени една до друга, между клетките им се образува канал. Чрез този канал съдържанието от една клетка преминава в друга. След това се образува зигота, която, покрита с плътна черупка, презимува. През пролетта от него израства нова спирогира.

Стойността на водораслите

Водораслите участват активно в кръговрата на веществата в природата. В резултат на фотосинтезата те отделят големи количества кислород и свързват въглерод в органичната материя, с която се хранят животните.

Водораслите участват в образуването на почвата и образуването на седиментни скали.

Много видове водорасли се използват от хората. Така от морски водорасли се получават агар-агар, йод, бром, калиеви соли, лепила.

В селското стопанство водораслите се използват като фуражна добавка към храната на животните, а също и като калиев тор.

С помощта на водорасли се почистват замърсените водоеми.

Някои видове водорасли се използват от хората за храна (ламинария, порфир).

Водните растения се класифицират като висши (Cormobionta) и по-ниски (Thallobionta). Последните включват всички видове водорасли. Те са едни от най-старите представители на флората. Основната им характеристика е размножаването на спори, а особеността им е в способността да се адаптират към различни условия. Има видове водорасли, които могат да живеят във всяка вода: солени, пресни, мръсни, чисти. Но за акваристите те се превръщат в голям проблем, особено когато растат бурно.

Има видове водорасли, които могат да живеят във всяка вода: солени, пресни, мръсни, чисти.

Основна характеристика

В зависимост от видовете водорасли, някои се прикрепят към подводни повърхности, докато други живеят свободно във водата. Културите могат да съдържат само зелен пигмент, но има сортове с различни пигменти. Те оцветяват водораслите в розово, синьо, лилаво, червено и почти черно.

Биологичните процеси, протичащи в аквариума, са в основата на самостоятелната поява на водораслите. Те се въвеждат, когато рибите се хранят с жива храна или с новопридобити водни растения.

Някои водорасли приличат на пухкава китка, други приличат на постлан килим, а трети приличат на лигаво покритие. Има плоски, талусни, разклонени, нишковидни култури. За разлика от висшите растения, те нямат корени, стъбла и листа. Тяхната форма, структура и размер са разнообразни. Има видове, които могат да се видят само под микроскоп. В естествена среда растенията достигат няколко метра дължина.

Класификация на водораслите

Всеки вид има свои собствени изисквания към средата, в която расте – за температурата на течността, за интензитета и продължителността на осветяването. Важен фактор е химическият състав на водата.

Дисбалансът на водораслите в аквариума показва неблагоприятни условия. Прекомерното им увеличение в резервоара влошава качеството на водата, което се отразява неблагоприятно на здравето на обитателите на аквариума. Огнища на водорасли могат да бъдат причинени от:

1. Нерегулирано осветление на аквариума. Това е липса на дневна светлина или излишък от нея.
2. Излишък от органична материя в контейнера. Те могат да бъдат под формата на остатъци от храна, мъртви аквариумни растения, рибни отпадъци.
3. Разлагане на органична материя. Появата на нитрити и амоняк в аквариума.

След като идентифицирате кой фактор е причината за появата на културите, е необходимо да го премахнете или да го сведете до минимум.

Дисбалансът на водораслите в аквариума показва неблагоприятни условия.

Водораслите са разделени на 12 вида. Най-често аквариумът се характеризира с наличието на три основни вида култури.

Тяхното присъствие е предвидимо навсякъде, където има вода, светлина и хранителни вещества.

Зелена група

Това е най-разпространената и най-разнообразна по структура и форма група растения, която наброява около 7 хиляди вида. Те идват в неклетъчни, едноклетъчни и многоклетъчни форми. Водораслите образуват колонии върху стъкло или почва.

Тяхната особеност е, че почти всички култури се появяват в резултат на прекомерно осветление. Те са зелени на цвят, въпреки съдържанието на жълт пигмент в допълнение към зеления хлорофил. Водораслите оцветяват течността в зелено или тухленозелено.

Има морски и сладководни видове. Имената на водораслите, открити в аквариума:

Основната причина за появата на повечето видове зелени водорасли е прекомерното осветление, така че когато се възстанови биологичният баланс, този проблем може бързо да изчезне.

Диатомови (кафяви) растения

Ако течността в контейнера трябва да се сменя често, защото бързо става мътна, - в него се появиха кафяви водорасли... Той не само разваля вътрешността на аквариума, но и причинява неудобства на обитателите му. Това са едноклетъчни микроскопични организми, които се размножават бързо и създават лигаво покритие върху листата на аквариумните растения и стъклото на резервоара. Те живеят поединично или на колонии под формата на лента, конец, верига, филм, храст.

В началния етап на появата на плака в контейнера тя лесно се отстранява, а в напреднали случаи става многослойна и може да бъде трудно да се отървете от нея. Кафявите растения няма да навредят на аквариумните животни, но са опасни за аквариумните растения. Плаката върху посевите пречи на фотосинтезата, което води до тяхната смърт.

Възпроизвеждането на диатомея се извършва чрез разделяне. Растителните клетки имат твърда обвивка със силициев състав. Размерите им са най-малко 0,75 микрона, максимум 1500 микрона. Тази култура може лесно да се различи по нейната черупка под формата на точки, камери, щрихи, ръбове, разположени с геометрична редовност.

Навикулите живеят почти навсякъде, започват през пролетта и есента.

В природата има около 25 хиляди разновидности на кафяви култури. Най-често се среща в контейнер:

1. Navicula. Този род включва около 1000 вида водорасли. Те започват в контейнери през пролетта и есента. Начинът на размножаване е клетъчното делене. Клетките са различни по форма, структура и структура на обвивката. Те служат като храна за обитателите на аквариума, а самите те се хранят фототрофно.
2. Pinnularia. Ранната есен и лятото са времето за поява на този род. В резултат на клетъчното делене всеки получава по един клапан от майчината клетка. Единичните клетки рядко са свързани в ленти. Известни са около 80 вида от тези водорасли.
3. Цимбела. Родът е единични свободно живеещи клетки, които понякога се прикрепят към субстрата с лигавица. В допълнение, те могат да бъдат затворени в желатинови епруветки.

Кафявите водорасли се развиват в тези резервоари, където водата се сменя извън времето или при лошо осветление. Разпределението им се влияе от гъстото население на аквариума, голямо количество органична материя, запушен филтър.

Червен или "пурпурен"

Червените водорасли или пурпурните водорасли са малък вид култури, преобладаващо многоклетъчни, наброяващи до 200 вида. Всички пурпурни са разделени на 2 класа, всеки от които съдържа 6 ордена. Те се установяват по стъблата и краищата на листата на аквариумните растения, камъните, растат бързо и се размножават интензивно.

Причината за появата на този вид растение е излишък от органична материя във водата, неправилно инсталирано осветление или пренаселеност в резервоара. Тези култури представляват опасност за неговите обитатели, така че трябва да бъдат унищожени своевременно.

Пурпурните, в зависимост от комбинацията от пигменти, променят цвета си от яркочервен до синкаво-зелен и жълт, а сладководите обикновено са зелени, сини или кафеникаво-черни. Характерна особеност на растенията е техният сложен цикъл на развитие. По правило тези култури растат прикрепени към други растения, скали, резервоари. Колонии от култури могат да бъдат намерени под формата на слузести отлагания.

Червените водорасли или пурпурните водорасли са малък вид култури, преобладаващо многоклетъчни, наброяващи до 200 вида.

За акваристите бедствията са два вида:

1. Черна брада. В началния етап те са единични черни храсти, които са концентрирани на едно място или могат да бъдат разпръснати в целия резервоар. Ако не започнете да се борите с него, тогава с помощта на ризоиди културата се придържа към субстрата, сякаш расте в него. Много често тези водорасли се появяват след закупуване на нови аквариумни растения или ако пренебрегвате правилата за поддържане на резервоара.
2. виетнамски. Такива аквариумни водорасли са нишковидни видове. Въз основа на външния им вид акваристите ги наричат ​​храст, брада или четка. Растенията са с различни цветове и се размножават много бързо със спори. Културата предпочита да седи на върховете на аквариумни растения или декор на резервоара.

Появата на всякакъв вид водорасли показва проблеми с микроклимата в резервоара. Борбата с някои растения отнема месеци, докато други могат бързо и лесно да бъдат изхвърлени.