«Низшие растения. Водоросли»
Все растения можно разделить на низшие (не имеют настоящих тканей и органов, их тело представлено слоевищем, или талломом) и высшие (имеют органы).
Одноклеточные и многоклеточные водоросли
Водоросли растут в морях, озерах, реках и стоячих водах. Тело водорослей не имеет тканей и органов и называется талломом, или слоевищем. По строению и форме водоросли бывают: одноклеточные со жгутиками или без них, колониальные и многоклеточные (рис. 1).
Рис.1 Разнообразие водорослей
Размножение водорослей
Водоросли размножаются вегетативным, бесполым и половым путями. При вегетативном размножении одноклеточных водорослей клетка делится на две части. Талломы многоклеточных водорослей делятся на несколько частей.
При бесполом размножении образуются споры со жгутиками или без них. Из спор вырастают взрослые водоросли.
При половом размножении созревшие мужские и женские половые клетки (гаметы) соединяются, образуя зиготу. Она делится па части, и образуются новые водоросли.
Одноклеточные водоросли
Хлоропласты водорослей называют хроматофорами. Хотя все водоросли содержат хлорофилл, не все они зеленые. Видимый цвет у хроматофор разный. В систематике принято выделять отделы зеленых, бурых, красных, диатомовых водорослей.
Клетки зеленых водорослей накапливают крахмал, образовавшийся в процессе фотосинтеза. Зеленые водоросли обитают и в пресной, и в соленой воде. Они лучше всего улавливают не рассеянный свет, поэтому живут на небольшой глубине. Одноклеточные зеленые водоросли – обязательный компонент планктона.
Типичной для одноклеточных является хламидомонада. Хламидомонады обитают в стоячей воде. Их чашевидный хроматофор зеленого цвета, также у них есть красный светочувствительный глазок и два хорошо развитых жгутика (рис. 2).
Рис.2 Строение хламидомонады (1-жгутики, 2- пульсирующие вакуоли, 3-оболочка клетки, 4-ядро, 5-цитоплазма, 6-хроматофор, 7-красный глазок)
Под действием солнечных лучей водоросли всей поверхностью тела поглощают минеральные соли воды и углекислый газ и образуют органические вещества, которыми питаются. Вместе с тем они выделяют кислород и дышат им.
Летом при благоприятных условиях хламидомонада размножается делением. Перед делением она перестает двигаться и теряет жгутики. Из материнской клетки освобождаются 2-4, а иногда и 8 клеток. Эти клетки в свою очередь делятся. Таков бесполый способ размножения хламидомонады (рис.3 А).
При наступлении неблагоприятных для жизни условий (похолодание, пересыхание водоема) внутри хламидомонады возникают гаметы (половые клетки). Гаметы выходят в воду и соединяются попарно. При этом образуется зигота, которая покрывается толстой оболочкой и зимует. Весной зигота делится. В результате деления образуется четыре клетки – молодые хламидомонады. Это половой способ размножения (рис.3 Б).
Рис.3 Размножение хламидомонады: А – бесполое, Б – половое
Хлорелла также относится к одноклеточным зеленым водорослям. В отличие от хламидомонады у нее нет жгутиков, помогающих быстро передвигаться, и красного глазка (рис.4).
Рис.4 Строение хлореллы (1-оболочка, 2-ядро, 3-цитоплазма, 4-хроматофор)
Еще одно отличие хлореллы состоит в том, что она размножается только бесполым путем: цитоплазма в клетке делится на несколько частей, и в каждой из них образуются споры без жгутиков. Каждая спора вырастает во взрослую хлореллу. Образовавшаяся хлорелла уже через сутки может размножаться сама. Способность хлореллы быстро размножаться имеет широкое применение (рис.5).
Рис.5 Бесполое размножение хлореллы
Многоклеточные зеленые водоросли
Кроме одноклеточных водорослей в водоемах обитают и многоклеточные представители. В зависимости от пигмента они подразделяются на зеленые, бурые и красные.
Одним из представителей зеленых водорослей является – спирогира (рис. 4). Эта нитчатая водоросль состоит из одного ряда удлиненных клеток. Вместе с другими водорослями она придает воде зеленый оттенок. На ощупь она шелковистая, слизистая и мягкая. Удлиненные клетки в нитях расположены в один ряд. Их хроматофоры в виде одной или нескольких лент расположены спирально. Спирогира размножается вегетативно – разрывом нити. Для них характерно и половое размножение – слияние целых клеток.
Рис.4 Строение спирогиры (1-вакуоль, 2-хроматофор, 3-цитоплазматический тяж, 4-оболочка)
Другой представитель многоклеточных нитевидных водорослей – улотрикс. Он растет на дне проточных вод, закрепившись на субстрате. В отличие от спирогиры его зеленые хроматофоры имеют форму широкого браслета. При бесполом размножении улотрикс образует жгутиковые зооспоры. При половом размножении происходит слияние гамет с образованием зиготы. После деления из зиготы образуются безжгутиковые споры, которые дают начало новым водорослям (рис.5).
Рис.5 Бесполое (слева) и половое (справа) размножение улотрикса
Водоросли – низшие растения, их тело – таллом, или слоевище, не разделяется на ткани и органы. Они размножаются вегетативно (кусочками тела), бесполым (спорами со жгутиками) и половым (гаметами) путями. Все водоросли содержат хлорофилл в хроматофоре. В систематике выделяют бурые, красные, диатомовые и зеленые водоросли. К одноклеточным зеленым относится хлорелла (чашеобразный хроматофор), хламидомонад а (только бесполое размножение).
Многоклеточные – спирогира (спиральный хроматофор, не прикреплен), улотрикс (прикреплен ко дну ризоидами, хроматофор в виде широкого браслета).
Морские красные и бурые водоросли. Значение водорослей
По сравнению с зелеными водорослями, встречающимися и в пресной, и соленой воде, бурые водоросли обитают только в соленых водах. Большая часть видов красных водорослей также обитают в соленой воде, но встречаются единичные виды, приспособившиеся к жизни и в пресных водах. Поэтому бурые и красные водоросли часто называют морскими водорослями.
Бурые и красные водоросли очень многочисленны. «Живыми преградами» называют моряки заросли гигантских бурых водорослей — своеобразные подводные леса и луга. Такие водоросли могут задержать катер, замедлить движение более крупного судна, помешать посадке гидросамолета.
Бурые водоросли (рис 1), в отличие от зеленых, растут только в морях. Некоторые виды этих водорослей встречаются и в Казахстане, в Каспийском море.
Все бурые водоросли – многоклеточные. Их хроматофоры расположены близко к оболочке клетки и содержат хлорофилл, а также бурый пигмент (фукосантин), который позволяет поглощать рассеянные лучи на большой глубине.
Бурая водоросль ламинария растет на глубине 20-30 м. Ламинария прикрепляется к почве дна ризоидами. Это тонкие нитевидные многоклеточные выросты наружной оболочки. Таллом ламинарии плотный и массивный, его длина 1-5 (до 20) м. У видов, растущих в северных широтах, зимой он опадает.
Рис.1 Бурые водоросли
Красные водоросли (рис. 2) растут на большой глубине (100-270 м), используя рассеянный свет. На дне моря красные водоросли особенно выделяются своей окраской. В клетках красных водорослей запасаются жиры и углеводы (багрянковый крахмал).
Съедобная красная водоросль порфира с пластинчатым талломом растет у берегов морей, прикрепляясь к камням. Изучением водорослей занимается наука альгология.
Рис.2 Красные водоросли
Значение водорослей в природе
1. Водоросли, растущие на дне, образуют заросли. Они служат укрытием для рыб и других морских животных, например морских ежей.
2. Водоросли, поглощая углекислый газ для фотосинтеза, выделяют кислород, необходимый для дыхания рыб и многих других живых организмов, обитающих в воде.
3. Водорослями питаются мелкие организмы, обитающие в воде, которые сами служат пищей для рыб. Водоросли – это единственные растения на просторах морей и океанов. Без них обеспечить пищей морских животных не смогла бы ни одна группа других морских организмов.
4. Являясь составной частью лишайников, водоросли способствуют образованию почвы в горных местностях.
5. Около 1,5 млрд лет назад фотосинтезирующие водоросли обогатили воздух кислородом, дав начало жизни растениям суши. Это обеспечило заселение поверхности Земли животными.
Значение водорослей в жизни человека
1. Бурые и красные водоросли издавна используются в питании людей и на корм животных. В Китае и Японии водоросль порфиру специально выращивают в условиях, близких к природным, и в качестве овощей используют в пищу. Водоросль ламинария, известная как морская капуста, также употребляется в пищу. Она богата йодом, улучшает работу щитовидной железы человека, предотвращает такое заболевание, как зоб.
Хлорелла – уникальная водоросль, которая очень быстро размножается и имеет очень высокую эффективность фотосинтеза. Она широко используется в кормопроизводстве. В последнее время ее все чаще применяют в качестве добавки в корм крупного рогатого окота и птиц. Кроме того, ученые задумываются над тем, можно ли в космосе выращивать хлореллу, которая при фотосинтезе выделяет много кислорода и поглощает углекислый газ, и можно ли употреблять её в пищу? Ведь хлорелла содержит много белковых веществ и углеводов. Есть в ней жиры, минеральные соли и 13 разных витаминов. По содержанию витаминов ее приравнивают к лимонам.
Для решения подобных вопросов эта водоросль несколько раз побывала в космосе, где проводились специальные исследования. Они не дали положительных результатов. Во-первых, хлорелла растет в воде. Для выделения нужного количества кислорода необходимо большое количество и хлореллы, и воды, что значительно утяжелит космический корабль. Во-вторых, в условиях невесомости хлорелла должна выращиваться в герметически закрытых сосудах. В-третьих, ежедневное употребление хлореллы в пищу приводит к ухудшению здоровья. Пищеварительный тракт человека неспособен переваривать целлюлозную оболочку клеток хлореллы.
В Японии для увеличения количества источников питания человека при выпечке хлеба в муку добавляют богатую белками и витаминами измельченную хлореллу. В Израиле ведутся исследования по превращению крахмала хлореллы с помощью бактерий в горючее, которое может быть источником энергии.
2. Морские водоросли являются сырьем для многих отраслей промышленности. Из них получают йод, уксусную кислоту, целлюлозу, агар-агар (питательная среда, применяемая в научных лабораториях для выращивания бактерий, грибов и водорослей). Агар-агар применяют и в пищевой промышленности.
3. Водоросли, выброшенные на берег морскими волнами, используются в качестве удобрения. Их сушат и перемешивают с почвой. Они способствуют повышению урожайности винограда и других культур в садах и огородах.
4. Зеленые водоросли кладофоры используются в производстве бумаги.
5. Из створок диатомовых (кремнистых) водорослей (рис. 3) образуется горная порода диатомит, которая имеет промышленное значение.
6. Отрицательным значением водорослей можно считать то, что некоторые из одноклеточных зеленых водорослей в стоячей воде начинают быстро размножаться и вызывают “цветение водоемов”, при которых происходит замор рыбы.
Сточные воды полей, содержащие растворенные удобрения, а также сточные воды городов и других населенных пунктов загрязняют реки и озера. В загрязненных озерах постепенно исчезают зеленые водоросли и остаются только бактерии, цианобактерии и диатомовые водоросли, которыми водные обитатели не питаются. Очистка сточных промышленных и полевых вод от вредных химических веществ – один из эффективных способов защиты водорослей. Так, сточные воды Алматы проходят через 7 очистителей и впадают в озеро Сорбулак. Затем эти воды проходят еще 3 очистителя и попадают в реку Иле. Установка таких очистителей стоит очень дорого.
В природе встречаются множество видов, одно- и многоклеточных водорослей. Некоторые из них размножаются вегетативно, бесполым и половым путями. Подобно другим зеленым растениям они питаются органическими веществами, которые образуют сами в процессе фотосинтеза. При этом в воду выделяется газообразный кислород, столь необходимый всем водным организмам.
Зеленые водоросли (одноклеточные, колониальные и многоклеточные) распространены преимущественно в пресных водах, но есть и морские. Бурые водоросли растут во всех морях. Это многоклеточные и, в основном, крупные водоросли. Нередко они образуют большие заросли. Используются в пищу, на корм скоту, в медицине и др. Красные водоросли (багрянки) обитают в морях на большой глубине.
Водоросли изучает альгология. Это один из многих разделов науки о растениях – ботаники.
Водоросли последнее время все чаще применяют в качестве добавки в корм крупного рогатого скота и птиц.
При гниении водорослей и других организмов, обитающих в воде, образуется ил. Он является хорошим удобрением при выращивании сельскохозяйственных культур. Эти водоросли также служат пищей для многих обитателей водной среды.
