Водоросли
Около 30 тыс. видов. Водоросли — это низшие растения, большинство из них обитает в водной среде. Размеры водорослей очень разнообразны и колеблются от микроскопических (одноклеточные формы) до 60 м длины (макроцистис). В основе классификации водорослей лежит наличие соответствующих наборов пигментов.
Тело водорослей представлено талломом, или слоевищем, не дифференцированным на органы и ткани. Некоторые водоросли с помощью ризоидов (специальные
выросты клеток) прикрепляются к субстрату. По морфологической организации выделяют одноклеточные и многоклеточные (нитчатые и пластинчатые) формы.
Клетка водоросли характеризуется наличием клеточной стенки; внутри содержится одно или нескольких ядер, вакуоль, хроматофор и другие органоиды. Хроматофоры очень разнообразны по форме и содержат специфический набор пигментов. Размножение водорослей происходит бесполым или половым путем.
Отдел Зеленые водоросли
Это самый крупный отдел водорослей. К ним относятся пресноводные и морские формы, некоторые виды — почвенные. Характерен хлорофилл, который преобладает над другими пигментами (каротиноидами). Запасное вещество — крахмал.
Одноклеточные зеленые водоросли
Хламидомонада — пресноводная водоросль (рис. 1.38). Есть два жгутика, у их
основания — две сократительные вакуоли. Хроматофор крупный, чашевидной формы; в цитоплазме есть одно ядро, глазок (стигма) и другие органоиды, типич-
Рис. 1.38. Строение хламидомонады
ные для эукариот. Глазок служит для восприятия уровня освещенности: если света недостаточно, хламидомонада движется в более освещенное место (т. е. для этой водоросли характерен положительный фототаксис). В цитоплазме есть пиреноид — в нем запасается крахмал.
Размножение происходит бесполым (в благоприятных условиях с помощью гаплоидных зооспор) и половым (изогамия, в неблагоприятных условиях) путем (рис. 1.39). После образования зиготы она покрывается толстой оболочкой и в таком состоянии зимует. Весной в ней происходит мейоз, оболочка разрывается и из нее выходит 4 молодые гаплоидные особи. Таким образом, у хламидомонады большую часть жизни занимает гаплоидная фаза, т. е. в ее жизненном цикле доминирует гаметофит.
Хлорелла — водоросль, которая может обитать в воде, почве, на поверхности почвы или коре деревьев во влажных местах (рис. 1.40). Жгутиков, глазка и сократитель-
Рис. 1.39. Жизненный цикл хламидомонады
Рис. 1.40. Строение хлореллы
ных вакуолей нет, внутри клетки — ядро, хроматофор и цитоплазма с органоидами, типичными для растений. Размножение только бесполое (с помощью неподвижных спор), половой процесс не известен.
Плеврококк — наземная водоросль. Клетка шаровидной формы, не имеет вакуоли, глазка и жгутиков, содержит хроматофор и одно ядро. Плеврококк встречается
повсеместно, образуя зеленые налеты на деревьях, скалах и почве. Размножается делением на две клетки.
Колониальные зеленые водоросли
Вольвокс — колониальная пресноводная зеленая водоросль (рис. 1.41). Колония выглядит как полый шар, поверхность которого образована клетками, соединенными между собой цитоплазматическими тяжами.
Рис. 1.41. Строение вольвокса
Каждая клетка колонии гаплоидна (диплоидна только стадия зиготы) и содержит одно ядро, хроматофор и 2 жгутика. В колонии существует специализация клеток: периферическую часть составляют вегетативные клетки, а между ними находятся более крупные генеративные. В результате делений генеративных клеток образуются дочерние колонии, которые находятся внутри материнской, а после ее гибели выходят наружу. Также характерно половое размножение (оогамия).
Многоклеточные зеленые водоросли
Спирогира — нитчатая пресноводная водоросль (рис. 1.42). Снаружи она покрыта оболочкой, ризоидов нет. Внутри каждой клетки расположены несколько нитей спирального хроматофора, ядро и цитоплазма с органоидами; большую часть клетки занимает центральная вакуоль. Бесполое размножение происходит фрагментацией нитей; половое — конъюгацией. Специальные половые клетки не образуются: две клетки разных нитей сливаются друг с другом, и возникает зигота (диплоидная стадия). В зиготе происходит мейоз и образуются 4 гаплоидные клетки; 3 из них отмирают, а оставшаяся дает начало новой нити.
Рис. 1.42. Строение спирогиры
Улотрикс — нитчатая пресноводная водоросль. Состоит из одного ряда клеток,
с помощью базальной клетки прикрепляется к субстрату. Клетка не имеет жгутиков, содержит одно ядро, хроматофор в форме пояска и вакуоль. Размножение бесполое и половое. При бесполом размножении в клетке нити образуются зооспоры, затем оболочка разрывается, и они выходят наружу. Проплавав некоторое время, зооспоры оседают и путем деления образуют новую нить. При половом размножении внутри одной из клеток образуются изогаметы, которые выходят наружу и попарно сливаются. После образования зиготы происходит мейоз, формируются зооспоры, дающие новое растение.
Ульва — пластинчатая морская водоросль. Тело представляет собой двуслойную пластинку, прикрепленную к субстрату суженным в короткий черешок основанием. Отдельная клетка содержит одно ядро, вакуоль и хроматофор. Размножение бесполое и половое. Для ульвы характерно чередование поколений: на гаметофите развиваются гаплоидные гаметы, в воде они сливаются, и из зиготы развивается спорофит; в нем происходит мейоз и образуются споры, из которых развивается гаметофит. При этом спорофит и гаметофит внешне выглядят одинаково.
Кладофора — пластинчатая морская или пресноводная водоросль. Имеет вид прикрепленных кустиков из ветвящихся нитей, образованных одним рядом многоядерных клеток со слоистой оболочкой и сетчатым хроматофором. Бесполое размножение происходит с помощью зооспор, половое — с помощью изогамет.
Отдел Бурые водоросли
В основном это морские формы, преимущественно распространенные в холодных морях (рис. 1.43). Большинство бурых водорослей являются бентосными формами, обитающими на глубине 20—30 м или в приливно-отливной зоне. Могут образовывать огромные скопления (Саргассово море).
| Саргассум | Фукус | Ламинария |
|
Рис. 1.43. Некоторые представители бурых водорослей
Окраска варьирует от оливково-зеленой до темно-бурой из-за присутствия бурого пигмента фукоксантина, маскирующего другие пигменты. Также содержат хлорофилл и каротиноиды. Слоевище многоклеточное, лентовидное (ламинария), кустистое (саргассы) или разветвленное (фукус), обычно прикрепляется к субстрату
с помощью ризоидов. У некоторых видов появляются проводящие элементы. Бесполое размножение происходит с помощью спор, половое — с помощью гамет разного типа. Запасные вещества накапливаются в форме липидов, многоатомного спирта маннита и углеводов (ламинарит).
Отдел Красные водоросли (Багрянки)
Красные водоросли обитают в основном в морях, реже встречаются пресноводные формы. Заселяют значительные глубины (до 260 м — абсолютный рекорд для фотосинтезирующих растений).
Встречаются одноклеточные и многоклеточные формы. Содержат хлорофилл, каротиноиды и фикобилины (красные пигменты). Слоевища нитевидные, кустистые, пластинчатые (порфира), у некоторых расчленены; у многих есть ризоиды. Оболочка клеток покрыта слоем пектинов, из которых получают агар-агар. Запасное вещество — липиды и крахмал. Бесполое размножение с помощью неподвижных спор, которые образуются в спорангиях; половой процесс — оогамия.
Значение водорослей в природе
и использование их человеком
- Выделяют кислород.
- Цепи питания (фитопланктон — основа всех цепей выедания океана).
- Убежище для животных.
- Пищевое (ламинария, порфира). Некоторые водоросли специально выращиваются на подводных фермах.
- Кормовое (фукус, хлорелла).
- Источник йода.
- Промышленное: получение солей натрия и калия, агар-агара. Из агар-агара
делают желе, мармелад, пастилу, питательную среду для выращивания бак-
терий. - При массовом размножении вызывают «цветение» воды (хламидомонада), при котором в воде падает содержание кислорода.
- Некоторые виды (хлорелла) используют на космических кораблях и подводных лодках для очистки воздуха от углекислого газа.