Какие бывают водоросли? Водоросли: виды, специфика, состав, свойства, польза и вред. Применение водорослей.

Пятница, 22 Апреля 2016 г. 10:31 + в цитатник

При лечении водорослями чаще всего используются бурые морские разновидности, к примеру, ламинария, аскофилиум, амфельция, фукус, содержащие наибольшее количество альгиновой кислоты. Многие медики настаивают на пользе водорослей при лечении онкологических заболеваний и болезней желез внутренней секреции. Нашли применение водоросли и в косметологии.

Что это - морские водоросли и чем они полезны для человека

Водоросли — это группа преимущественно водных одноклеточных или колониальных фотосинтезирующих организмов. В отличие от высших растений водоросли не имеют стеблей, листьев, корней, образуют протопласт. Содержат большой набор полезных веществ.

Чем полезны водоросли, не понаслышке знают приверженцы альтернативной медицины. В частности, измельченные или микронизированные водоросли применяются в талассотерапии: из кашицы в кожу проникают энергетически богатые вещества, оживляющие обменные процессы и противодействующие целлюлиту. Кроме того, польза водорослей для человека заключается в том, что они богаты антиоксидантами: Р-каротином, витаминами С и Е, ферментом супероксиддисмутазы, микроэлементами и являются источником незаменимых жирных кислот.

Всего насчитывается более 30 тысяч видов морских водорослей — бурые, зеленые, красные, сине-зеленые и другие. Лечение морскими водорослями основано на том, что они содержат большое количество йода, морской камеди, растительной слизи, хлорофилла, альгиновых кислот, солей натрия, калия, аммония, витаминов. В косметике используются преимущественно экстракты бурых водорослей — фукуса, ламинарии, цистозиры. Говоря о том, чем полезны водоросли для человека, нельзя забывать, что экстракты, полученные из отдельных видов водорослей, различаются по своему составу и потому обладают направленным действием.

Витамины в морских и пресноводных водорослях

Особенно велико содержание в пресноводных и морских водорослях таких витаминов, как А, В1; В2, С, Е и D. Также в водорослях много фукоксантина, йода и сульфоаминокислот. Значение водорослей в жизни человека заключается в том, что они способны стимулировать и регенерировать клетки кожи, оказывать смягчающее и легкое бактерицидное действие. У других — отчетливо проявляются увлажняющие и влагоудерживающие свойства в силу более высокого содержания полисахаридов, органических кислот, минеральных солей. Третьи — за счет активного воздействия органического йода, фукостерола, минеральных солей и витаминов эффективны против целлюлита, угревой сыпи, благоприятны для ухода за жирной кожей, поскольку обеспечивают регуляцию жирового обмена и улучшают кровообращение.

В современной косметической практике экстракты морских водорослей применяются практически во всех типах средств по уходу за кожей и волосами.

Основные группы и особенности водорослей, их классификация

Говоря о роли водорослей в жизни человека, нельзя не вспомнить о современной теории происхождения жизни, в которой утверждается, что у истоков всего живого на Земле стояли бактерии. Позже некоторые из них эволюционировали, что дало жизнь микроорганизмам, содержащим хлорофилл. Так появились первые водоросли. Будучи способными к утилизации солнечной энергии и выделению молекул кислорода, они смогли принять участие в формировании оболочки атмосферного кислорода, окружающей нашу планету. Таким образом, стали возможными те формы жизни на Земле, которые знакомы современному человеку.

Классификация водорослей в общей таблице развития затруднена. Растительные организмы, получившие название «морские водоросли», — это весьма произвольное сообщество близкородственных организмов. Исходя из целого ряда признаков, это сообщество принято делить на несколько групп. Основных видов водорослей 11, и разница между бурыми и зелеными водорослями более значительна, чем разница между зелеными водорослями и высшими растениями, например травами.

В то же время у всех групп водорослей есть хлорофилл — зеленый пигмент, который отвечает за фотосинтез. Поскольку только у одной из групп водорослей, у зеленых, состав и соотношение пигментов такие же, как у высших растений, считается, что именно они — предки лесов.

Кроме зеленых, водоросли бывают сине-зеленые, синие, красные, бурые. Но независимо от окраски все огромное количество известных нам видов, прежде всего, делится на две большие группы — одноклеточные и многоклеточные. Фото основных видов водорослей представлены ниже на этой странице.

Какие бывают основные виды водорослей

К основным группам водорослей относятся микроскопические одноклеточные и крупные многоклеточные.

Микроскопические одноклеточные водоросли представлены одной клеткой, которая способна обеспечивать все функции организма. Как видно на фото, эти водоросли имеют размер в пределах нескольких десятков микрон (l микрон — тысячная доля миллиметра). Большая их часть приспособлена к плавучему образу жизни. Кроме того, у многих видов имеется один или несколько жгутиков, которые делают их очень подвижными.

Второй основной вид водорослей — крупные многоклеточные — состоят из большого количества клеток, образующих так называемое слоевище, или таллом, — то, что мы воспринимаем как индивидуальную водоросль. Слоевище состоит из трех частей:

• фиксирующего аппарата — ризоида, с помощью которого водоросль держится за субстрат;
• стебелька (ножки), варьирующегося по длине и диаметру;
• пластины, рассеченной на волокна в форме тяжей или ремешков.

Размеры слоевища очень разные, что зависит от вида водоросли. Например, слоевище ульвы, или морского салата (Ulva lactuca), не превышает нескольких сантиметров. Особенность этих водорослей в том, что их чрезвычайно тонкая пластина может продолжать развитие и рост даже после отрыва от субстрата. Отдельные экземпляры ламинарий достигают в длину нескольких метров. Именно их слоевище, четко разделенное на три части, хорошо иллюстрирует схему строения макроводорослей.

По форме слоевища также очень разнообразны. Известны морские известковые отложения, состоящие из водоросли рода литотамнион (Lithothamnium calcareum), которая при жизни выглядит как маленький розовый коралл.

Роль и значение пресноводных водорослей в жизни человека

Какие бывают виды водорослей, кроме морских? Море не единственная среда обитания колоний водорослей. Пресная вода прудов, малых и больших рек также является средой их обитания. Водоросли живут всюду, куда проникает достаточно света, необходимого для фотосинтеза.

Так, даже на большой глубине, вблизи дна, живут морские водоросли, называемые бентосными. Это макроводоросли, которые нуждаются в твердой опоре для закрепления и развития.

Здесь же обитают многочисленные микроскопические диатомовые водоросли, которые либо располагаются на дне, либо живут на слоевище крупных бентосных водорослей. Огромное количество морских микроскопических водорослей формирует значительную часть фитопланктона, который дрейфует по течению. Морские водоросли можно встретить даже в водоемах с повышенной соленостью воды. Мелкие водоросли, размножаясь, могут окрасить воду, как это происходит в Красном море из-за микроскопической водоросли Thishodesmium, содержащей красный пигмент.

Пресноводные водоросли представлены обычно волокнистыми формами и развиваются на дне водоемов, на скалах или на поверхности водяных растений. Широко известен пресноводный фитопланктон. Это микроскопические одноклеточные водоросли, которые живут буквально во всех слоях пресной воды.

Пресноводные водоросли совершенно неожиданно преуспели в заселении других территорий, например жилых зданий. Главное для любой среды обитания водорослей — влажность и освещенность. Водоросли появляются на стенах домов, их находят даже в горячих источниках с температурой до +85 °С.

Некоторые одноклеточные водоросли — в основном это касается зооксантелл (Zooxanthelles) — поселяются внутри животных клеток, пребывая в устойчивых взаимоотношениях (симбиоз). Даже кораллы, из которых состоят коралловые рифы, не могут существовать без симбиоза с водорослями, которые благодаря способности к фотосинтезу снабжают их питательными веществами, необходимыми для роста.

Ламинария - это бурая водоросль

Какие бывают водоросли, и в каких отраслях они нашли свое применение? В настоящее время науке известно около 30 000 разновидностей водорослей. В косметологии нашли свое применение бурые водоросли — ламинария (морская капуста), амфельция и фукус; красная водоросль литотамния; сине-зеленые водоросли — спирулина, хрокус, настук; синие водоросли — спиралевидные водоросли и зеленая водоросль ульва (морской салат).

Ламинария — это бурая водоросль, которую одной из первых начали применять в косметических изделиях. Несмотря на то, что существует несколько видов ламинарий, внешне очень отличающихся друг от друга, все они живут только в холодной, хорошо перемешивающейся воде. Наиболее известна ламинария сахаристая (Laminaria Saccharina), обитающая у европейских берегов и обязанная своим названием сладкому вкусу покрывающей ее слизи. Растет кустами, размер которых находится в прямой зависимости от степени защищенности среды обитания. В длину достигает 2-4 метров, стебель у нее цилиндрический, переходящий в гофрированную длинную пластину.

Широко известное название «морская капуста» исторически связано с ламинарией пальчато-рассеченной (Laminaria digitata), живущей в защищенных от прибоя местах у самой верхней границы сублиторали — зоны морского шельфа. Иначе ламинарию называют «ведьмин хвост». Слоевище этой водоросли, достигающее в длину 3 метров, является прекрасным наглядным примером общего плана строения макроводоросли. Очень четко видны ризоиды (прицепки), пальчатые, разветвленные, которыми водоросль прикрепляется к камням; стебель — длинный, цилиндрический, гибкий и гладкий; пластинка — плоская, цельная в нижнем отделе, а затем рассеченная на ремешки. Этот вид водорослей особенно богат йодом, поскольку ламинария всегда пребывает под водой.

Использование водорослей этого вида налажено в промышленных масштабах. Помимо пищевого назначения, она обладает ценными фармакологическими свойствами. Этот вид ламинарии особенно известен благодаря своему стимулирующему и тонизирующему действию: улучшает общий обмен, является источником микроэлементов и широко включается в средства для похудания и антицеллюлитные программы.

Многочисленные исследования показали, что морская капуста (да и другие водоросли) отличается тем, что ни один из входящих в нее компонентов не является вредным для больных, в том числе и со злокачественными процессами.

Фукус (Fucus) является второй по значимости для косметики водорослью из класса бурых (Phaeophycophyta). Произрастает на камнях в прибрежной зоне и собирают его вручную. Полезные свойства этих водорослей обусловлены тем, что они чрезвычайно богаты йодом, витаминами, аминокислотами, растительными гормонами и микроэлементами. Найти его можно на пляжах Ла-Манша и по всему побережью Атлантики. Для косметических целей обычно используют две разновидности фукуса:

Fucus vesiculosus

и Fucus serrafus.

Наличие большого количества альгиновой кислоты определяет природную желирующую и загущающую способность экстрактов, как ламинарии, так и фукуса. Обе водоросли богаты органическими и неорганическими веществами, определяющими их высокую биологическую активность. Экстракты ламинарии и в большей степени фукуса пузырчатого (Fucus vesiculosus) содержат комплекс веществ, стимулирующих работу β-рецепторов и блокирующих α-рецепторы жировых клеток, обеспечивая эффективное антицеллюлитное действие.

Что это — красные, синие и зеленые водоросли (с фото)

Красные водоросли - это отдел водорослей, обитающих в морской воде.

Литотамния (Lithothamnium) , как и все красные водоросли, они встречаются на подводных скалах Северного моря, Ла-Манша и Атлантики. Ее красочно описал в 1963 году известный подводник Жак Кусто. На стометровой глубине он обнаружил красный пляж — площадку из известковой багрянки — литотамнию. Эта водоросль похожа на большие куски розового мрамора с неровной поверхностью. Живя в море, она впитывает и аккумулирует известь. Содержание кальция в ней до 33% и магния до 3%, и к тому же она имеет концентрацию железа в 18 500 раз большую, чем морская вода. Добывают литотамнию в основном в Британии и Японии. В состав косметических изделий ее включают, учитывая способность восстанавливать баланс минеральных веществ в организме, но она популярна и как пищевая добавка.

В средствах по уходу за лицом и особенно телом, разработанных в последние годы, распространено использование смеси водорослей фукуса, ламинарии и литотамнии. Богатая неорганическими соединениями литотамния прекрасно дополняет действие бурых водорослей, обеспечивая всесторонний эффект при воздействии на кожу и волосы.

Синие водоросли - это спиралевидные водоросли, произрастающие в некоторых озерах Калифорнии и Мексики. Благодаря высокому содержанию белка, витамина В12 и Р-каротина они повышают упругость кожи и оказывают замечательный укрепляющий эффект.

Посмотрите, как выглядят сини водоросли на фото - они отличаются от других водорослей насыщенным сине-бирюзовый цветом.

Зеленые водоросли - это группа низших растений. Ульва (Ulva lactuca) — морской салат — представляет собой зеленую водоросль, растущую на скалах. Собирать ее можно только во время отлива. Морской салат — настоящая кладовая витаминов группы В и железа, они способствуют укреплению тканей организма и улучшают кровообращение в капиллярных сосудах.

Спирулина - это сине-зеленая морская водоросль, её использование для лечения. Спирулина из более чем 30 000 видов водорослей содержит в своем составе самый богатый набор витаминов, микроэлементов, аминокислот, ферментов. Она богата хлорофиллом, гамма-линолевой кислотой, полиненасыщенными жирными кислотами и другими потенциально ценными питательными веществами — такими, как сульфолипиды, гликолипиды, фикоцианин, супероксиддизмутаза, РНКаза, ДНКаза.

Спирулина отличается от других водорослей тем, что в своём составе содержит до 70% самого совершенного белка, такого количества не содержат никакие другие представители растительного и животного мира на Земле.

Спирулина — самый богатый источник природного Р-каротина, жизненно необходимого антиоксиданта, и других каротиноидов. Каротиноиды используются несколькими органами нашего организма, включая надпочечники, систему размножения, поджелудочную железу и селезенку, кожу и сетчатую оболочку глаз.

Только спирулина и молоко матери являются полными источниками гамма-линолевой кислоты (ГЛК), играющей незаменимую роль в обеспечении нормального функционирования организма, все другие источники — это экстрагированные масла. ГЛК помогает предотвратить сердечные приступы и инфаркты, помогает выводить излишнюю жидкость, улучшает функцию нервной системы и регулирует размножение клеток, обладает противовоспалительными свойствами, поддерживает в здоровом состоянии суставы, помогает лечению артритов. ГЛК также признана важным элементом питания, для предотвращения кожных болезней, таких как псориаз. Спирулина имеет в своем составе самый совершенный белок и все незаменимые аминокислоты. Белок спирулины для употребления не требует термической обработки, тогда как другие продукты, содержащие белок, необходимо подвергать варке или выпечке (крупы, мясо, рыба, яйца), в результате чего отдельные формы белка частично, а некоторые полностью теряют свои полезные качества.

Мир рек и морей дарит людям огромное разнообразие и великолепие водных растений, в частности, водорослей, которые, по сути, являются сплетением живых микроорганизмов. Окрашенные в разные цвета радуги, водоросли имеют свои полезные свойства и назначение, как в природе, так и на столе у человека в качестве еды или компонента для косметических средств.

Виды водорослей, их специфика

Всего существует более тысячи видов съедобных водорослей, произрастающих в реках, морях и океанах по всему миру, однако, наиболее распространёнными и употребляемыми являются всего несколько основных видов.

Ламинария

Ламинария, пожалуй, одна из самых известных разновидностей водорослей, активно используемых, как в кулинарии, так и в косметических процедурах. Относится данный вид к бурым водорослям и добывается ламинария, она же морская капуста , как на водных территориях России, так и в прибрежных водах других стран.

Спирулина

Ещё один вид водоросли, активно задействованный в косметологии. Эффект, производимый компонентами, входящими в её состав, настолько внушителен, что люди научились выращивать её в искусственно созданных условиях. Так же активно данная водоросль используется в пищевой промышленности.

Фукус

Необычная структура и схожесть с составом плазмы человеческой крови делает данный вид водоросли уникальным продуктом для организма человека. Содержание в фукусе вещества фукоидина делает эту водоросль отличным иммуномодулятором и помощников в борьбе с тяжёлыми инфекциями.

Порфира

Ульва

Богатая клетчаткой зелёная водоросль, с каждым годом набирающая всё большую популярность.

Состав и свойства водорослей

Огромное содержание в водорослях витаминов группы В обеспечивает весь организм внушительным энергетическим потенциалом, нормализуя кровоток и способствуя кроветворению. Витамины А, К и D участвуют в процессах обновления клеток и выработки белка. Последний к тому же участвует в усвоении кальция, которого также немало содержится в самих водорослях. С и Е – витамины молодости, способствуют укреплению стенок сосудов, восстановлению иммунитета и поддержанию связей между клетками.

Если вы ощущаете недостаток в каких-либо минералах и микроэлементах, употребление водорослей станет для вас натуральной пищевой добавкой, которая поможет восстановить баланс веществ в организме. Сера, хлор, натрий и магний, калий, алюминий, цинк, молибден, фтор, медь, селен – и это далеко не всё, что входит в состав морских и речных водорослей.

Ко всему прочему водоросли очень богаты йодом, что позволяет использовать данный продукт для профилактики заболеваний щитовидной железы, а также для выведения из организма продуктов радиации и солей тяжёлых металлов.

Польза и вред водорослей

Водоросли обладают рядом уникальных свойств, способствующих восстановлению и укреплению организма человека. Входящие в водоросли вещества помогают нормализовать работу кровеносной системы, а значит, обеспечить все органы постоянным притоком кислорода. Это в свою очередь поддерживает постоянный процесс обновления клеток и укрепления их стойкости против различного рода инфекций.

Если вам приходится много работать интеллектуально, вы часто перенапрягаетесь, копаясь на работе с бумажками или повторяя уроки с детьми, водоросли помогут вам активизировать работу мозга, прояснить сознание, вернуть внимание и усидчивость, работоспособность и память. Домашние дела будут выполняться легче и с большим энтузиазмом, ведь водоросли являются естественным активатором биологической активности человека.

Мышечная ткань при употреблении водорослей становится более эластичной, крепкой и быстро восстанавливается после физических нагрузок, а кожа приобретает упругость, увлажнённость и красивый цвет.

Однако помимо полезных действий, оказываемых употреблением водорослей, могут быть и неприятные воздействия и побочные эффекты. Прежде всего, стоит помнить о том, что водоросли – это биологическое средство очистки водоёмов, то есть они пропускают через себя весь состав воды, в которой произрастают, задерживая внутри своей структуры вредные вещества. По этой причине водоросли из застойных вод, где нет постоянного течения, могут быть опасны для жизни, и из-за этого же наибольшей популярностью пользуются именно морские водоросли.

Употреблять в пищу водоросли не рекомендуется людям с тяжёлыми заболеваниями щитовидной железы, переизбытком йода в организме, заболеваниями почек и мочеполовой системы. Также данный продукт не стоит употреблять детям до 12 лет. Опасения связаны с тем, что некоторые вещества, входящие в состав водорослей, могут способствовать замедлению выводящих процессов и застою воды в организме. При нарушениях кровотока и работы почек, это может привести к тяжёлым последствиям – сильной отёчности, сосудистым проявлениям и болям различной локации.

Применение водорослей

Вытяжки и экстракты из водорослей активно используются для создания БАД и некоторых лекарственных средств, направленных на нормализацию работы щитовидной железы, активности мозга и восполнение минерального состава клеток в организме. Эти же экстракты используются для создания косметических средств, популярность которых нельзя недооценивать. Активные вещества, содержащиеся в данных экстрактах, способствуют глубокому омоложению увядающей кожи, восстановлению её структуры, нормализации уровня выработки коллагена и эластина, делая кожу более упругой. Водоросли отлично увлажняют кожу, сохраняя влагу внутри неё на длительное время. Обогащая кожу витаминами и минералами, водоросли преображают цвет кожи, улучшают её структуру, делают более гладкой. По этой причине такие виды водорослей, как ламинария и спирулина, активно используются в косметических центрах. Ламинария, ко всему прочему, отличный друг в борьбе с жировыми отложениями и дряблостью кожи в проблемных местах. Кстати, и вездесущие растяжки становятся меньше после обёртываний из водорослей и применения кремов с вытяжками из них.

В кулинарии водоросли также имеют немалое применение. Особенно часто они используются в холодных закусках. Иногда водоросли пассируют в масле, но после этого они теряют большинство своих полезных веществ. Кстати, многие из водорослей могут быть знакомы вам по таким японским названиям, как нори, комбу, вакаме, кантен, уме будо или хидзики. Все они, так или иначе, входят в состав японских блюд, в том числе таких популярных сегодня суши.

Водоросли - наиболее древняя и разнородная группа организмов. Они обитают в водной среде, почве, на поверх­ности растений и в других местах. Большинство водорослей являются автотрофами , так как содержат хлорофилл и мо­гут использовать солнечный свет, но нередко их зеленая окраска маскируется другими пигментами. Некоторые во­доросли утратили способность к фотосинтезу и перешли на гетеротрофный тип питания.

Особенности строения водорослей . По строению тела различают одноклеточные, колониальные и многоклеточ­ные водоросли. Оно может быть представлено талломом, или слоевищем, и не подразделяется на вегетативные орга­ны. По форме многоклеточного таллома выделяют нитча­тые, пластинчатые и сифоновые водоросли.

Клетки многих водорослей похожи на растительные. У них имеются клеточная стенка, одна крупная или не­сколько мелких вакуолей с клеточным соком, а также хлоропласты, которые называются хроматофорами. В хроматофорах находятся пигментные системы, в состав которых входят хлорофиллы (зеленые пигменты), каротиноиды (желто-оран­жевые пигменты) и фикобиллины (сине-фиолетовые пиг­менты). Их соотношение определяет окраску водоросли.

Форма хроматофоров очень разнообразна. Она может быть пластинчатой, цилиндрической, лентовидной, чаше­видной, звездчатой и т. д. В хроматофорах расположены пиреноиды, вокруг которых откладываются запасные веще­ства в виде крахмала или близкого к нему углевода.

Вегетативные клетки таллома снаружи покрыты твер­дой стенкой, состоящей из целлюлозы и пектиновых веществ. Иногда снаружи клеточная стенка покрыта или инкрустирована кремнеземом. Цитоплазма заполняет всю полость клетки или расположена послойно. В клетке нахо­дится одно или несколько ядер. Кроме крахмала, в качестве запасных продуктов могут накапливаться капельки масла.

Размножение водорослей. Для водорослей характерны, как правило, одноклеточные органы размножения, спороношения и полового размножения.

Размножение у водорослей может происходить тремя способами:

Вегетативным (деление клеток пополам, фрагментами колоний и нитей, специализированными структурами - клубеньками - у харовых);

Собственно бесполым (подвижными зооспорами и неподвижными апланоспорами);

Половым (с участием гамет или без образования га­мет, путем слияния ядер вегетативных клеток).

Собственно бесполое размножение осуществляется с по­мощью зооспор или клеточных образований, возникающих внутри вегетативных клеток или в особых органах (зооспо­рангиях или спорангиях) путем деления их содержимого. Вскоре после выхода в воду через отверстия в стенке спо­рангия зооспоры сбрасывают жгутики, покрываются кле­точной оболочкой и прорастают в новую особь.

Половой процесс возможен в формах:

Изогамии, при которой происходит слияние одинако­вых по размеру и форме подвижных гамет;

Гетерогамии, при которой сливаются подвижные га­меты, имеющие одинаковую форму, но отличающиеся по размерам;

Оогамии, когда сливается неподвижная крупная жен­ская гамета - яйцеклетка с мелким подвижным спермато­зоидом.

У некоторых зеленых водорослей половой процесс осуществляется в форме конъюгации.

У одних водорослей одна и та же особь может образовы­вать гаметы или споры - в зависимости от возраста и условий окружающей среды, у других - функции полового и бесполого размножения выполняют разные особи.

Водоросли, на которых развиваются органы бесполого размножения, называются спорофитами, а водоросли, на которых развиваются половые органы, - гаметофитами. Эти два поколения в цикле развития организма могут силь­но отличаться по структуре или, наоборот, быть внешне по­хожими друг на друга. Строго упорядоченные жизненные циклы, сходные с циклами высших растений, существуют лишь у эволюционно продвинутых видов, таких, как пред­ставители бурых и зеленых водорослей.

Классификация водорослей. Многочисленные виды во­дорослей отличаются между собой анатомическим строени­ем как всей особи, так и отдельных клеток, различием в пигментах и других включениях и т. д. На основании этих признаков водоросли подразделяют на 10 отделов. Рассмот­рим те из них, которые нашли применение в биотехнологии.

4.1.Бурые водоросли

Свое название бурые водоросли получили из-за высокого содержания в хроматофорах (помимо хлорофилла) буро­го пигмента фукоксантина. Изучено около 1,5 тыс. видов тих водорослей, которые распространены главным образом и морях и океанах, преимущественно в прибрежном мелководье. Иногда их находят и вдали от берегов. Бурые водо­росли считаются важным компонентом бентоса.

Постоянные скопления бурых водорослей известны в юй части Атлантического океана, которое носит название Саргассово море (соответственно сами эти водоросли называют саргассами). Они не являются бентосными, а облада­ют плавучестью благодаря воздушным пузырькам, за счет которых постоянно дрейфуют. В прибрежной же части они ведут обычный бентосный образ жизни.

Таллом бурых водорослей многоклеточный, часто дости­гнет гигантских размеров (до 30-50 м). У самых развитых, крупных видов таллом пластинчатый, т. е. многослойный, и разделен как бы на «ткани», выполняющие разные функ­ции. Клетки бурых водорослей одноядерные. Многочислен­ные хлоропласты чаще дисковидные. Запасные продукты накапливаются в виде ламинарина (полисахарид), маннита (сахароспирт) и масла. Пектиново-целлюлозные клеточ­ные стенки легко ослизняются. Продолжительность жизни бурых водорослей достигает нескольких лет.

Вегетативное размножение бурых водорослей может осуществляться обрывками таллома. У некоторых видов имеются выводковые почки, которые легко отламываются, и вырастают в новую особь.

Бесполое размножение (отсутствует у фукусовых) про­исходит с помощью многочисленных двухжгутиковых зоо­спор, образующихся в одногнездных (изредка - в многогнездных) зооспорангиях, либо с помощью неподвижных тетраспор, образующихся в одногнездных тетраспорангиях.

Половой процесс у бурых водорослей встречается во всех формах. У простейших - в форме изо- или гетерогамии, у наиболее высокоорганизованных (например, у ламинарии) половой процесс оогамный. Размножение ламинарии про­исходит с помощью спор. Зооспоры у нее заключены в мно­гочисленные спорангии, или мешочки. При выходе спор наружу окружающая вода приобретает мутный оттенок. Постепенно споры разносятся течением и оседают на дно, где прикрепляются к шероховатостям и прорастают. На развив­шихся ростках (гаметофитах) образуются разнополые клет­ки. На одних ростках (мужских) появляются мелкие под­вижные сперматозоиды, на других (женских) - яйцеклетки. Осенью происходит оплодотворение будущей ламинарии. Зигота вскоре прорастает в водоросль (спорофит), дости­гающую через год длины 4-5 м. Этой же осенью из развив­шегося растения выходят споры. Старое слоевище разруша­ется, и на его месте развивается новое, которое к весне сле­дующего года достигает нормальной промысловой длины.

Основные представители: ламинария, фукус, падина, макроцистис, алярия и др.

4.2.Красные, или багряные, водоросли

Почти все красные водоросли являются морскими оби­тателями, обычными в бентосе, находящемся на значитель­ной глубине. Лишь немногие из них обитают в пресновод­ных бассейнах и в почве.

Разнообразная окраска этих водорослей объясняется на­личием, помимо хлорофилла, еще двух пигментов: красно­го - фикоэритрина и синего - фикоцианина. От соотно­шения этих пигментов окраска таллома может варьировать от малиново-красной до голубовато-стальной. Благодаря та­кому пигментному составу образуется специфический за­писной продукт - багрянковый крахмал, который от йода приобретает буро-красный цвет.

Клеточные стенки вместе с межклеточным веществом у некоторых видов сильно ослизняются, из-за чего весь тал­лом приобретает слизистую консистенцию. В связи с этим многие красные водоросли используют для получения агар-агара.

Большинство красных водорослей - двудомные орга­низмы. Они размножаются бесполым и прогрессивным по­ловым путем. Многие «багрянки» характеризуются правильной сменой гаметофита и спорофита, внешне неотличи­мых друг от друга. У некоторых красных водорослей циклы развития носят сложный характер.

Основные представители: порфира, филлофора, анфелъция и др.

4.3Зеленые водоросли

Зеленые водоросли характеризуются травянисто-зеленой окраской, зависящей от преобладания хлорофиллов над каротиноидами. Клетка большинства таких водорослей покрыта целлюлозной оболочкой. У многих из них наблю­дается свойственное высшим растениям правильное чередо­вание бесполого и полового поколения; некоторые зеленые водоросли перешли к наземному существованию.

Представители этого отдела (около 15 тыс. видов) рас­пространены в пресных водах, некоторые - в морях, и очень немногие обитают в условиях периодического увлаж­нения (на почве, стволах деревьев, заборах, цветочных горшках и т. д.).

Типичным представителем является водоросль рода Хламидомонада. Это одноклеточная водоросль, со жгутика­ми, многочисленные виды которой обитают в лужах, кана­вах и других мелких пресных водоемах. В случае их массо­вого развития вода нередко принимает зеленую окраску. При подсыхании водоема хламидомонады теряют жгутики, ослизняются и в таком неподвижном состоянии пережида­ют неблагоприятные условия, а при попадании в воду клет­ки снова вырабатывают жгутики и возвращаются к подвиж­ному состоянию. В благоприятных условиях эти водоросли интенсивно размножаются бесполым путем, формируя большое количество зооспор. У большинства видов половой процесс изогамный.

Род Хлорелла широко распространен в пресных водах, где эта водоросль придает воде зеленый цвет. Она встреча­ется также на сырой земле, на коре деревьев и т. д. Хло­релла - представитель одноклеточных зеленых водорос­лей, у которых отсутствуют жгутики. При бесполом разм­ножении содержимое клетки распадается, образуя от 4 до 64 дочерних клеток, которые освобождаются после разрыва стенки материнской клетки. Половой процесс отсутствует. В клетках хлореллы накапливается много запасных про­дуктов, витаминов, антибиотиков, поэтому ее культивиру­ют в различных целях.

Ярким представителем зеленых водорослей, имеющих таллом в виде разветвленной нити, сложенной из одноядер­ных клеток, может служить род Улотрикс. Эти водоросли встречаются в прибойной полосе больших озер, образуя ва­тообразные обрастания на камнях.

К классу конъюгатов относится представитель рода Спирогира, имеющий нитчатый таллом без жгутиков. Мно­гочисленные виды этого рода имеют лентовидные, спираль­но закрученные хроматофоры с пиреноидами, окруженные крахмальными зернами. Ядро находится в центре клетки и погружено в цитоплазму.

Половой процесс - конъюгация - заключается в слия­нии протопластов вегетативных клеток. Это так называе­мая лестничная конъюгация, которая происходит между клетками параллельно расположенных нитей. Образовав­шаяся в результате слияния протопластов конъюгирующих клеток зигота вырабатывает толстую стенку и переходит в состояние покоя. Ядра сливаются незадолго до прорастания зиготы, после чего образуются четыре гаплоидных ядра, причем из четырех ядер только одно остается жизнеспособ­ным и поэтому развивается только одна особь. Помимо конъюгации, широко распространено вегетативное размно­жение. Оно осуществляется благодаря разрыву нитей на отдельные участки, клетки которых начинают делиться и образуют новые нити.

Основные представители: хлорелла, улъва, спирогира, уло- щрикс, вольвокс, эвглена и др.

4.4.Диатомовые

Клеточные стенки диатомовых водорослей состоят в основном из кремнезема, образующего защитный панцирь, который имеет две отдельные части - теки: верхнюю - эпитеку и нижнюю - гипотеку. Пояс эпитеки плотно надвинут на поясок гипотеки. В створках теки имеются | кнозные отверстия - поры, обеспечивающие обмен ве­ществ, а также пустоты. Внутри клетки находятся протопласт и вакуоли. Ядро одно. Хлоропласты имеют бурую окраску, так как хлорофилл в них замаскирован бурыми пиг­ментами - каротиноидами и диатомином (пигмент из группы ксантофиллов). Запасные продукты откладываются в виде масла, волютина и лейкозина.

Основные представители: пиннулярия, навикула, мело- щра, табеллярия и др.

Значение водорослей. Водоросли, обитающие в воде, подразделяют на две большие группы: планктонные и бентосные.

Планктоном называют совокупность свободно плаваю­щих в толще воды на небольшой глубине мелких - пре­имущественно микроскопических - организмов. Расти­тельная часть планктона, образуемая водорослями, состав­ляет фитопланктон. Значение фитопланктона для обитателей водоема огромно, так как им производится основная масса органических веществ, т. е. водоросли является продуцентами в цепи питания.

К бентосным водорослям относятся особи, прикрепленные ко дну водоемов, находящиеся в воде на глубине 30-50 м.

Однако наиболее теневыносливые бурые и красные водорос­ли достигают глубины 100-200 м, а отдельные виды - 500 м и более.

Водоросли живут на почве и даже в атмосферном возду­хе (некоторые виды хлореллы). Отдельные виды, попадая вместе с бактериями на бесплодные субстраты, становятся пионерами их заселения. Многие водоросли активно участ­вуют в процессе почвообразования. Азотфиксирующие во­доросли (анабена) накапливают в почве азот. Некоторые ви­ды водорослей (носток и др.) входят в состав комплексных организмов - лишайников.

Хозяйственное значение водорослей заключается в непо­средственном использовании их в качестве пищевых про­дуктов или как сырья для получения различных веществ, ценных для человека.

Из многочисленных видов водорослей съедобными в на­стоящее время считаются 80 (в основном это морские виды - ламинария, порфира, ульва, спируллина и т. д.). Съедоб­ные водоросли богаты минеральными веществами, особенно йодом. Среди красных водорослей порфира считается дели­катесом во многих приморских странах. В Японии насчи­тывается более 300 наименований блюд из морской капус­ты. Одно из самых популярных блюд с водорослями - су­ши. Под общим названием mozuku биологи обнаружили ряд из шести видов водорослей - kombu, wakame, nori, hijiki и др., которые употребляют в пищу. По статистиче­ским данным, только сырых водорослей японцы съедают в год лишь в 35 раз меньше по весу, чем риса, который, как известно, в этой стране считается блюдом номер один.

Одноклеточные водоросли выращивают в условиях мяг­кого теплого климата (Средняя Азия, Крым) в открытых бассейнах на специальной среде. К примеру, за теплый пери­од года (шесть - восемь месяцев) можно получить 50-60 т биомассы хлореллы с 1 га, тогда как одна из самых высо­копродуктивных трав - люцерна дает с той же площади только 15-20 т урожая. Хлорелла содержит около 50 %" белка, а люцерна - лишь 18 %. В целом в пересчете на 1 га хлорелла образует 20-30 т чистого белка, а люцерна - 2- 3,5 т. Кроме того, хлорелла содержит: углеводы - 40 %, жиры - 7-10 %, витамины А (в 20 раз больше), В 2 , К, РР и многие микроэлементы. Варьируя состав питательной среды, можно в клетках хлореллы сдвинуть процессы био­синтеза в сторону накопления либо белков, либо углеводов, а также активировать образование тех или иных витами­нов. В клетках хлореллы содержится также антибиотик хлореллин.

Водоросли служат кормом для рыб и водоплавающих птиц. В ряде стран их используют как витаминную добавку к кормам для сельскохозяйственных животных. Так, во Франции, Шотландии, Швеции, Норвегии, Исландии, Япо­нии, Америке, Дании и на Русском Севере водоросли прибавляют к сену или дают как самостоятельный корм коро­нам, лошадям, овцам, козам, домашней птице. Для этой цели строят заводы. Опыты, проведенные в Мурманской об­ласти России, показали, что водорослями можно заменить примерно 50 % сочных и 30 % грубых кормов в суточном рационе животного. При этом удои молока и яйценоскость у птиц повышались на 10 % и выше.

Водоросли могут служить удобрением. В таком качестве их широко применяют в Ирландии, Шотландии, Норвегии, Франции. Запахивание биомассы водорослей обогащает поч­ну фосфором, калием, йодом и значительным количеством микроэлементов, а также пополняет почвенную азотфиксирующую микрофлору. При этом водоросли разлагаются в почве быстрее, чем навозные удобрения, и не засоряют ее семенами сорняков, личинками вредных насекомых, спора­ми фитопатогенных грибов. Применение водорослевого пе­регноя и запахивание штормовых выбросов на 140-300 % повышает урожайность не только злаковых культур (пше­ницы, ячменя), но и овощей.

В Израиле на опытных установках проводят экспери­менты с зеленой одноклеточной водорослью Dunaliella, ко­торая способна синтезировать глицерол. Dunaliella может расти и размножаться в среде с широким диапазоном со­держания соли: в морской воде и в почти насыщенных рас­творах Мертвого моря. Она накапливает свободный глице­рол как осмопротектор, чтобы тем самым противодейство­вать высоким концентрациям солей в среде выращивания.

При таких условиях выращивания дуналиеллы на долю глицерола приходится до 85 % сухой массы клеток. В ней содержится также значительное количество β-каротина. Та­ким образом, культивируя эту водоросль, можно получать глицерол, пигмент и белок, что весьма перспективно с эко­номической точки зрения.

Красные водоросли (роды: анфельция, гелидиум, грацилярия) служат источником получения агар-агара (желирующего вещества, широко применяемого в кондитерской, бумажной, фармацевтической промышленности и в микро­биологии). Получают агар-агар (далее - агар) длительным кипячением водорослей. После остывания образуется плот­ное желеобразное вещество, которое применяют при изготов­лении мармелада, пастилы, стабилизации многих консервов, сиропов, шоколадных напитков, мороженого. Кожа, бумага или ткань, обработанные агаром, становятся более прочны­ми и приобретают приятный блеск.

У других багрянок (роды: литотамнион, литофиллум) клеточные стенки инкрустированы известью, которая при­дает таллому твердость камня. Такие красные водоросли принимают участие в образовании коралловых рифов.

Зола водорослей служит сырьем для получения брома и йода. Со времен открытия йода (середина XIX в.) Норвегия и Шотландия извлекали его почти исключительно из дон­ных водорослей. Во время Первой мировой войны, когда потребность в препаратах йода резко возросла, японские за­воды, переработав миллионы тонн сырых водорослей, полу­чили около 600 т йода.

Некоторые водоросли служат в качестве индикаторных организмов при определении степени загрязнения водое­мов. Например, массовое развитие осциллятории - показа­тель степени загрязнения при биологическом анализе воды. Применяют водоросли и для биологической очистки сточ­ных вод, а также - благодаря высокой скорости размноже­ния - для получения биомассы, используемой в качестве топлива.

Известны горные породы (диатомиты, горючие сланцы, часть известняков), возникшие в результате жизнедеятельности водорослей в прошлые геологические эпохи. Диатомин применяют в производстве материалов для звуковой и тепловой изоляции, при изготовлении фильтров для пище­вой и химической промышленности, шлифовке металлов. Водоросли участвуют в образовании лечебных грязей.

Бурые водоросли образуют подводные луга с огромной фитомассой. Они приобретают все возрастающее значение как кормовые, пищевые, лекарственные и технические рас­тения. В северных и умеренных широтах произрастает ла­минария - морская капуста, таллом которой достигает в длину 20 м и содержит много незаменимой аминокислоты метионина, йода, углеводов, минеральных веществ и вита­минов. Из ламинарии также получают алъгинит - клея­щее вещество, используемое в текстильной (ткани не вы­цветают и не промокают) и пищевой (при изготовлении консервов, соков) промышленности, при производстве ме­лованной бумаги. Альгинит повышает устойчивость лако­красочных покрытий и строительных материалов. Эту во­доросль культивируют в морях России и стран Юго-Восточ­ной Азии.

Благодаря таким свойствам водорослей, как простота строения, быстрый рост и скорость размножения, их широ­ко применяют в научных исследованиях по молекулярной биологии, генетике, генетической инженерии, биохимии и физиологии.

Предпринимаются попытки использовать некоторые вы­сокопродуктивные и неприхотливые водоросли (например, хлореллу, которая синтезирует белки, жиры, углеводы, ви­тамины и способна поглощать вещества, выделяемые чело­веком и животными) для создания замкнутого круговорота веществ в обитаемых отсеках космических кораблей.

5.Лишайники

Лишайники - это симбиотические ассоциации микро­скопических грибов и зеленых микроводорослей и/или ци­анобактерий, образующие слоевища (талломы) определен­ной структуры. Они выделяют кислоты и тем самым вносят существенный вклад в процессы почвообразования. Лишайники можно отнести к пионерам, т. е. к первым организ­мам, заселяющим субстрат в процессе первичной сукцессии.

Преимуществом лишайников является устойчивость к экстремальным условиям (засухе, морозам, высоким темпе­ратурам, ультрафиолетовому излучению). В то же время они проявляют повышенную чувствительность к загрязне­нию окружающей среды и могут служить индикаторами ее состояния.

Строение лишайников . Лишайники представляют собой симбиотическую ассоциацию фотосинтезирующего организ­ма, или фотобионта (водоросли или цианобактерии), и гриба (микобионта). Водоросли и цианобактерии питаются автотрофно, но воду и ионы они берут от гриба. Как прави­ло, грибной мицелий служит для водоросли защитной обо­лочкой, предохраняющей ее от высыхания. Сам гриб, не­способный синтезировать органические вещества, питается гетеротрофно ассимилятами партнера по симбиозу. Однако оба партнера могут существовать и как самостоятельные организмы.

По внутреннему строению лишайники подразделяют на:

Гомеомерные, когда клетки водоросли (фотобионта) распределены хаотично среди гиф гриба по всей толщине таллома;

Гетеромерные, когда таллом на поперечном срезе можно четко разделить на слои.

Большинство лишайников имеет гетеромерный таллом. В гетеромерном талломе верхний слой - корковый, сложен­ный гифами гриба. Он защищает таллом от высыхания и ме­ханических воздействий. Следующий от поверхности слой - гонидиальный. В нем располагается фотобионт. В центре имеется сердцевина, состоящая из беспорядочно перепле­тенных гиф гриба. В ней в основном запасается влага. Сердцевина выполняет также роль скелета. У нижней по­верхности таллома часто находится нижняя кора, с по­мощью выростов которой (ризин) лишайник прикрепляется к субстрату.

В образовании лишайников участвует около 20 % из из­вестных видов грибов (из них аскомицены - около 98 %, дейтеромицеты - около 1,6 %, базидиомицеты - около 0,4 %). Из водорослей в лишайниках наиболее распростра­нена Trebuxia. Из цианобактерий часто встречаются Nostoc, (".alotrix. Цианобактерии как симбионты лишайников спо­собны осуществлять фотосинтез и фиксацию атмосферного азота.

По строению тела (таллома, или слоевища) лишайники бывают накипными (корковыми), листоватыми и кустис­тыми. Они распространены по всему земному шару - от тропиков до приполярных областей. Хорошо известны та­кие лишайники, как исландский мох (Cetraria islancLica) и ииды Usnea, свешивающиеся с деревьев наподобие бороды и очень похожие внешне на цветковые эпифитные растения рода Tillandsia.

Размножение. Большинство лишайников способно реге­нерировать даже из мелких фрагментов слоевища, содержа­щих и фотобионт, и микобионт. У многих групп лишайников по краям или на верхней поверхности слоевища образуются особые выросты - изидии, которые легко отламываются и дают начало новому слоевищу. В других случаях клетка фотобионта в сердцевине лишайника окружается несколь­кими слоями гиф, превращаясь в крошечную гранулу, на­зываемую соредией. Каждая соредия способна прорасти в новое слоевище. Хотя бесполое размножение лишайников достаточно эффективно, у грибов, образующих лишайники, широко распространен и половой процесс.

Значение лишайников. Лишайники настолько выносли­вы, что растут даже там, где отсутствует другая раститель­ность, например, в Арктике и Антарктике. Они первыми за­селяют безжизненные субстраты, в частности камни, и на­чинают почвообразовательный процесс, необходимый для освоения этой среды растениями.

Ряд лишайников служит важным кормом для живот­ных (например, ягель, или олений мох (Cladonia rangife- rina), - корм северных оленей). При нехватке другой пи­щи его едят иногда и люди. Определенные виды лишайни­ков считаются в Китае и Японии деликатесами.

Из лишайников можно получать красители, в частности лакмус, экстрагируемый из видов рода Roccella. Лакмус до сих пор широко применяют в химических лабораториях для быстрого и простого определения реакции среды: в кислой среде он краснеет, а в щелочной синеет. Другие лишайни­ковые красители в свое время использовали для окраски шерсти.

Лишайники очень чувствительны к загрязнителям воз­духа, особенно к диоксиду серы (сернистому газу). При этом степень чувствительности варьирует у разных видов, поэтому их используют в качестве биоиндикаторов степени загрязнения окружающей среды.

Находят применение лишайники и в народной медицине, а выделяемые из них лишайниковые кислоты (усниновая кислота и др.) используют в качестве компонента лекарст­венных средств от ряда заболеваний, например кожных.

Из некоторых лишайников (дубовый мох Evernia prunastri и др.) получают душистые вещества, применяе­мые в парфюмерии.

Грибы представляют собой обширную группу организ­мов, включающую около 100 тыс. видов. Это гетеротроф­ные организмы, лишенные хлорофилла. Минеральные ве­щества гриб способен усваивать из окружающей среды, од­нако органические вещества он должен получать в готовом виде.

Строение грибов. Вегетативное тело большинства гри­бов - мицелий - представляет собой переплетение тон­ких ветвящихся нитей (гиф). Мицелий бывает неклеточ­ный (лишен перегородок), представляющий собой как бы одну гигантскую клетку с множеством ядер, и клеточный, разделенный на клетки, содержащие одно или много ядер.

Клеточная стенка грибов содержит до 80-90 % полиса­харидов, связанных с белками и липидами. Скелетные ее компоненты состоят из хитина или целлюлозы. Запасные продукты клеток грибов - гликоген, волютин, масло.

Размножение грибов. Грибы размножаются нескольки­ми способами. Бесполое размножение может быть вегета­тивным и собственно бесполым. Под вегетативным размно­жением подразумевают почкование гиф или отдельных клеток (например, у дрожжей). Образующиеся почки посте­пенно отделяются, растут и со временем сами начинают почковаться. Собственно бесполое размножение осуществ­ляется посредством спор и конидий, которые обычно обра­зуются на специальных ветвях мицелия.

В зависимости от способа образования, различают эндо­генные и экзогенные споры. Эндогенные споры характерны для бесполого размножения низших грибов. Они образуют­ся внутри особых клеток, называемых спорангиями. Экзо­генные споры обычно называют конидиями. Они имеются у низших и у некоторых низших грибов. Конидии образуют­ся на вершинах или сбоку специальных гиф - конидиеносцев, ориентированных вертикально. Конидии покрыты плотной оболочкой, поэтому устойчивы, но неподвижны.

При половом размножении для низших грибов свойственно слияние гаплоидных клеток путем изогамии, гетеро­гамии и оогамии с образованием зиготы, которая покрыва­ется толстой оболочкой, некоторое время проводит в со­стоянии покоя, после чего прорастает. В случае оогамии развиваются половые органы - оогонии (женские) и анте­ридии (мужские).

Классификация грибов. Классификация основных отде­лов царства грибов основана на способе их размножения.

6.1. Зигомицеты (Zygomycota)

Это грибы с неклеточным мицелием или с небольшим количеством перегородок; у наиболее примитивных - в ви­де голого комочка протоплазмы - амебоида или в виде од­ной клетки с ризоидами.

Основные представители: мукор, ризопус.

6.2. Аскомицеты, или сумчатые грибы (Ascomycota)

Это грибы с многоклеточным гаплоидным мицелием, на котором развиваются конидии. Характерно образование су­мок с аскоспорами - основными органами размножения. Аскомицеты представляют собой одну из самых многочис­ленных групп грибов, которая насчитывает более 32 тыс. видов (примерно 30 % всех известных науке видов грибов). Их отличает огромное разнообразие - от микроскопиче­ских почкующихся форм до обладающих очень крупными плодовыми телами грибов.

Основные представители: хлебные дрожжи, пеницилл, аспергилл, спорынья, пецица, сморчок.

6.3. Базидиомицеты (Basidiomycota)

Основные представители: белый гриб, шампиньон, мухо­мор и т. д.

Аско- и базидиомицеты часто объединяют в группу выс­ших грибов.

6.4. Дейтеромицеты, или несовершенные грибы (Deuteromycota)

В эту гетерогенную группу объединены все грибы с чле­нистыми гифами, но с неизвестным до настоящего времени половым процессом. Насчитывается около 30 тыс. видов несовершенных грибов.

Значение грибов. Съедобные грибы (белые, сыроежки, грузди и др.) употребляют в пищу, но только после обра­ботки. Наиболее ценный гриб - французский черный трю­фель, для него характерен привкус прожаренных семечек или грецких орехов. Этот гриб является деликатесом. Он растет в дубовых и буковых рощах, главным образом в Южной Франции и Северной Италии.

Искусственное выращивание съедобных грибов способно ннести существенный вклад в дело обеспечения продоволь­ствием все увеличивающегося населения земного шара. Не­обходимо сделать съедобные грибы такой же управляемой сельскохозяйственной культурой, как зерновые злаки, ово­щи, фрукты. Наиболее легко поддаются искусственному ныращиванию древоразрушающие грибы.

В пищевой промышленности различные дрожжевые культуры применяют в хлебопечении, для приготовления уксуса и спиртных напитков (вина, водки, пива, кумыса, кефира), а плесневые культуры - для изготовления сыров (рокфор, камамбер), соевого соуса (Aspergillus oryzae), а также некоторых вин (херес).

Грибы и препараты из них широко применяют в меди­цине. Некоторые виды грибов продуцируют важные веще­ства, в том числе антибиотики - пенициллы, стрептомицеты. В списке официальных препаратов содержатся много­численные препараты из грибов, например из чаги, спорыньи. В восточной медицине используют цельные гри­бы - рейши (ганодерма), шиитаке и др.

Многие грибы, способны к взаимодействию с другими организмами посредством своих метаболитов или прямо ин­фицируя их. Применение сельскохозяйственных пестицидных препаратов из некоторых грибов рассматривается как возможность управления размерами популяций вредите­лей сельского хозяйства, таких, как насекомые, нематоды.

В качестве биопестицидов (препарат боверин) использу­ют, например, энтомопатогенные грибы. Мухомор издавна применялся как инсектицид.

Разнообразны и биотехнологические функции грибов. Их используют для получения таких продуктов, как:

Лимонная кислота (аспергиллус);

Гиббереллины и цитокинины (физариум и ботритис);

Каротиноиды (астаксантин, придающий мякоти лосо­севых рыб красно-оранжевый оттенок, вырабатывают гри­бы Rhaffia rhodozima);

Белок (Candida, Saccharomyces lipolitica);

Trichosporon cutaneum, окисляющий многочисленные органические соединения, включая некоторые токсичные (например, фенол), играет важную роль в системах аэроб­ной переработки стоков.

Плесени также продуцируют ферменты, используемые в промышленности (амилазы, пектиназы и т. д.).

Грибы принимают участие в образовании симбиотиче­ской микоризы с корнями высших растений. Гриб получает от дерева органические соединения, а сам делает воду и ми­неральные вещества доступными для поглощения и всасы­вания растением. Кроме того, гриб обеспечивает дерево большей поверхностью всасывания.

Однако некоторые грибы оказывают и отрицательное воздействие. Так, отдельные представители плесневых гри­бов существенно снижают урожай сельскохозяйственных культур. Грибы-древоразрушители вызывают быструю дест­рукцию деревьев и древесных материалов, поэтому рас­сматриваются как патогенные. Известно большое количест­во разнообразных патогенных грибов, вызывающих заболе­вания растений, животных и человека.

Э К О Л О Г И Я В О Д О Р О С Л Е Й Водоросли самые древние растения на Земле, обитающие в воде, на почве, на коре деревьев, а также образующие симбиотический организм - лишайник . Являются начальным звеном в цепях питания, представляя собой пищу для животных, начиная от простейших и кончая млекопитающими. Кроме того, водоросли в процессе фотосинтеза выделяют в воду кислород, что дает возможность животным дышать в воде как в морях и океанах, так и в маленьких прудах и лужах. В зарослях водорослей находят приют и среду обитания многие беспозвоночные животные и молодь рыб и земноводных. Для нормального состояния биоценозов водоемов все должно находиться в равновесии - и ресурсы растений, и количество животных. Для поддержания этого равновесия необходимо, чтобы водоемы были экологически чистыми - в них не сбрасывали бы нечистоты, химические отходы, металлический лом, гниющую древесину и негниющие синтетические материалы, так как это приводит к резкому сокращению количества кислорода, повышению кислотности, увеличению численности гнилостных и болезнетворных бактерий. Это неизбежно ведет к гибели растений и животных, болезням человека и появлению на Земле мертвых и зараженных морей, озер, прудов.

Строение

Водоросли - это низшие споровые растения, содержащие в своих клетках хлорофилл и живущие преимуществепно в воде. В морфологическом отношении для водорослей наиболее существенным признаком является отсутствие тела, расчлененного на стебли, листья и корни. Их тело обозначают как слоевище (или таллом). Размножаются они вегетативно или с помощью спор, т. е. относятся к споровым растениям. В физиологическом отношении водоросли резко отличаются от других групп низших растений наличием хлорофилла,благодаря которому они способны ассимилировать углекислый газ, т. е. питаться фотоавтотрофно. В отличие от водорослей бактерии, имеющие зеленую окраску, содержат пигмент, близкий к хлорофиллу, но не тождественный ему.

Водоросли, даже простейшие из них - сине-зеленые, являются первыми организмами, у которых в процессе эволюции появилась способность осуществлять фотосинтез с использованием воды в качестве источника (донора) водорода и выделением свободного кислорода, т.е. процесс, свойственный высшим растениям. Второй особенностью питания водорослей и других фотосинтезирующих растений является способность усваивать азот, серу, фосфор, калий и другие минеральные элементы в виде ионов минеральных солей и использовать их для синтеза таких важных компонентов живой клетки, как аминокислоты, белки, нуклеиновые кислоты, макроэргические соединения, вещества вторичного обмена. Среди водорослей есть виды, которые являются строгими фотосинтетиками (из синезеленых - анабены, некоторые штаммы ностоков; из зеленых - некоторые виды хлорококкум, хламидомоносов).

Многие водоросли в определенных условиях могут легко переключаться с фотоавтотрофного способа питания на ассимиляцию различных органических соединений, т. е. осуществлять гетеро- или фотогетеротрофный (сочетание гетеротрофного и фотоавтотрофного) типы питания.

Основная структурная единица тела водорослей - клетка. Уникальную группу составляют сифоновые водоросли: у них таллом не разделен на клетки, однако в цикле развития имеются одноклеточные стадии.

Многоклеточные формы возникли после того, как клетка проделала длительный и сложный путь развития в качестве самостоятельного организма. Переход от одноклеточного к многоклеточному состоянию сопровождался потерей индивидуальности и связанными с этим, изменениями в структуре и функциях клетки. С возникновением многоклеточности связаны дифференцировка и специализация клеток в талломе, что следует рассматривать как первый шаг на пути становления тканей и органов.

Краткая характеристика отдельных представителей водорослей

Одноклеточные водоросли Хламидомонада. Отдел: Зеленые водоросли Класс: Вольвоксовые. Порядок: Хламидомонадовые. Подвижные формы (два жгутика на переднем конце). Клетка имеет пектиновую оболочку, которая плотно прилегает к протопласту (у более старых особей слегка отстает от него в задней части клетки). Строение протопласта типичное для вольвоксовых: имеется чашевидный хроматофор с одним пиреноидом (округлое тело, богатое белками, нередко в середине находится белковый кристалл), окруженным крахмалом, ядро, глазок, пульсирующие вакуоли. Способ размножения бесполый - особь теряет жгутики, протопласт внутри материнской оболочки делится последовательно на 2-4 (8) частей. Отрастают два жгутика и особи (зооспоры) выходят наружу. Половое размножение связано с возникновением гамет, слияние которых приводит к образованию зиготы. Гаметы сливаются парами. У большинства видов наблюдается изогамия, но встречаются гетерогамия и настоящая оогамия. Обитатель мелких, хорошо прогреваемых и сильно загрязненных водоемов. Активные санитары загрязненных вод. Хлорелла. Отдел: Зеленые водоросли. Класс: Протококковые. Порядок: Хлорококковые. Клетки шарообразные, одноядерные, с чашевидным пристеночным хроматофором с пиреноидом. Клетка покрыта твердой оболочкой целлюлозной природы. Химический состав: белки - 40 % (на сухую массу) и больше, липиды - до 20 % (в среднем), углеводы - до 35 %, зольные вещества - 10 %. Есть витамины С, К и группы В. Обнаружено вещество, имеющее антибиотическую активность, - хлореллин. Размножение бесполое - в материнской клетке образуется около десятка апланоспор (автоспор), которые освобождаются через разрыв ее оболочки. Апланоспоры не имеют жгутиков и еще внутри материнской клетки покрываются целлюлозной оболочкой. Распространена в пресных водоемах, на влажной земле, стволах деревьев, встречается как симбионт с животными (инфузориями, гидрами, червями) - Zoochlorella - и грибами, как гонидий лишайников. Культивируется в искусственных условиях. Нитчатые водоросли Улотрикс. Отдел: Зеленые водоросли. Класс: Улотриксовые. Порядок: Улотриксовые. Тело нитчатое, неразветвленное, прикреплено к субстрату с помощью клетки, вытягивающейся в короткий бесцветный ризоид. Остальные клетки одинаковые, короткие, часто с толстыми набухающими оболочками. Имеется одно ядро, пластинчатый хроматофор с пиреноидами. Размножение бесполое зооспорами с четырьмя жгутиками. (Имеются макро- и микрозооспоры, отличающиеся только размерами.) Половое воспроизведение изогамное. Гаметы образуются на тех же нитях, что и зооспоры, но их больше и они имеют лишь два жгутика. Зигота переходит в состояние покоя и позже прорастает четырьмя зооспорами. При этом происходит редукционное деление ядра и образуются гаплоидные особи. Распространена в реках, где, прикрепляясь к подводным предметам, образует ярко-зеленые обрастания. Спирогира. Отдел: Зеленые водоросли. Класс: Конъюгаты. Порядок: Зигнемовые. Нити состоят из одинаковых цилиндрических клеток с лентообразным, спирально закрученным хроматофором, пристенным слоем протоплазмы, пиреноидами, окруженными мелкими крахмальными зернами, ядром и вакуолей. Клеточная оболочка целлюлозная, извне окружена слизистым чехлом. Клетки способны к делению (вегетативное размножение), которое происходит ночью. Клетки после деления растут только в длину. Нити могут разрываться на отдельные участки. Половое размножение - конъюгация. Нити сближаются, склеиваются своей слизью. Образуются боковые отростки клеток, которые соединяются. На концах отростков образуется канал, соединяющий две клетки. По этому каналу содержимое одной клетки перетекает в другую, сливаясь в зиготу. Ее прорастание происходит после периода покоя. Распространена в стоячих или медленно текущих пресных водоемах. Слизистые на ощупь нити лежат на дне или поднимаются на поверхность в большом количестве. Образуют основную массу тины прудов.

Существует огромное разнообразие форм (шаровидные, грушевидные, яйцевидные, веретеновидные, спиралевидные, цилиндрические и др.) и размеров (от нескольких микрометров у синезеленых до нескольких сантиметров у харовых) водорослевой клетки.

Размножение

Различают размножение:

• вегетативное [показать] .

  Вегетативное - деление особей надвое. Иногда делению предшествует отмирание отдельных клеток (у синезеленых), иногда для вегетативного размножения служат специальные образования: почки на слоевищах сфацелярии из бурых водорослей; одно- или многоклеточные клубеньки у харовых водорослей; акинеты (иногда их называют спорами) - клетки, способные переживать неблагоприятные условия у нитчатых синезеленых. Вегетативное размножение - одна из форм бесполого размножения.

• бесполое [показать] .

  Бесполое размножение сопровождается делением протопласта клетки на части и выходом продуктов деления из оболочки материнской клетки. Бесполое размножение происходит посредством спор или зооспор (спор со жгутиками). Они образуются в клетках, не отличающихся по форме от других клеток, или в особых клетках - спорангиях, которые могут иметь другую форму и размеры, чем вегетативные. Главное отличие спорангиев от других клеток заключается в том, что они возникают как выросты обычных клеток и выполняют только функцию образования спор.

  Типы спор:

  1. апланоспоры - споры, одевающиеся оболочкой внутри материнской клетки;
  2. автоспоры - апланоспоры, которые в материнской клетке приобретают подобную ей форму.

  По количеству их в спорангиях различают тетраспоры (многие красные и диктиотовые из бурых), биоспоры (кораллиновые из красных) и моноспоры (некоторые красные).

  Споры и зооспоры обычно выходят в воду через отверстие в стенке спорангия целой группой, окруженные слизистой оболочкой, которая вскоре расплывается.

• половое [показать] .

  Половое размножение заключается в слиянии двух клеток (гамет), в результате чего образуется зигота, вырастающая в новую особь или дающая зооспоры.

  Типы полового размножения:

  1. соединение содержимого двух вегетативных клеток (гологамия - слияние двух особей у вольвоксовых; конъюгация - слияние содержимого двух безжгутиковых вегетативных клеток у конъюгатов из зеленых водорослей);
  2. образование внутри клеток специализированных половых клеток-гамет (мужские гаметы имеют жгутики, женские - не всегда). Вместилища гамет называются гаметангиями.

  В зависимости от относительных размеров гамет различают:

  • изогамию - гаметы одинаковой величины и формы;
  • гетерогамию (анизогамию) - женская гамета крупнее мужской, но сходна с нею;
  • оогамию - женская гамета (яйцеклетка) лишена жгутиков, неподвижна, значительно крупнее мужской, которую называют сперматозоидом или антерозоидом; гаметангии, содержащие яйцеклетку, называются оогониями, мужскую гамету - сперматангиями или антеридиями;
  • автогамию - особый тип полового процесса (у части диатомовых), заключающийся в том, что ядро клетки предварительно делится с мейозом на 4 ядра, два из них разрушаются, а оставшиеся два сливаются, вновь образуя диплоидное ядро. Автогамия не сопровождается увеличением числа особей, а лишь их омоложением.

  В результате слияния гамет образуется зигота, жгутики отпадают, появляется оболочка (если жгутики некоторое время сохраняются, зигота называется планозиготой). В зиготе происходит слияние двух ядер - она диплоидна. В дальнейшем зиготы различных водорослей ведут себя по-разному: одни покрываются толстой оболочкой и впадают в период покоя, длящийся до несколььих месяцев; другие прорастают без периода покоя. В одних случаях из зиготы вырастают новые слоевища, в других - из зиготы образуются зооспоры.

  Есть водоросли, у которых органы бесполого и полового размножения развиваются на разных особях; тогда растения, образующие споры, называют спорофитами, а растения, производящие гаметы, - гаметофитами. У других водорослей споры и гаметы образуются на одних и тех же растениях.

Распространение в природе

По условиям существования водоросли можно разделить на две группы: живущие в воде и живущие вне воды.

Водные организмы делятся на планктонные (находятся во взвешенном состоянии в воде и имеют ряд приспособлений к этим условиям жизни), бентические (находятся на дне водоемов), перифитонные (обрастают подводные скалы, высшие водные растения, подводные предметы), нейстонные (плавают в полупогруженном состоянии на поверхности воды на границе раздела вода - воздух). Водоросли, живущие вне воды, разделяются на аэрофитон (наземные обрастания) и почвенные.

Кроме названных групп, различают водоросли горячих источников (типичными обитателями их являются синезеленые, специфически термофильных форм мало - мастигокладус, формидиум); водоросли снега и льда (явление "красного снега" вызывает хламидомонада снежная; 80 видов "ледовых" диатомей); водоросли соленых водоемов (дуналиелла солевая из вольвоксовых, хлороглея сарциноидная из синезеленых); водоросли в известняковом субстрате (сверлящие и туфообразующие водоросли - гиелла, ривулярия).

Отделы водорослей

Разделение водорослей на систематические группы - отделы - в основном совпадает с характером их окраски, связанной, конечно, с особенностями строения. Наиболее широко распространено деление водорослей на 10 отделов:

1. синезеленые [показать] .

   Синезеленые водоросли окрашены в синевато-зеленый, иногда почти черно-зеленый или оливково-зеленый цвет. Пигменты: хлорофилл а, каротиноиды, синий фикоцианин, в небольшом количестве красный фикоэритрин. Формы преимущественно многоклеточные, колониальные или нитчатые, есть одноклеточные. Оболочки состоят из муреина, пектиновых веществ, иногда целлюлозы, ослизняются. Характерное строение клеток: нет дифференцированного ядра, хлоропластов, вакуолей, в цитоплазме расположены фотосинтетические мембраны, пигменты и нуклеопротеиды - главная составная часть ядер других растений. У многих синезеленых водорослей в цитоплазме сеть газовые вакуоли, у значительного количества нитчатых образуются так называемые гетероцисты - клетки со специфической структурой.

   Размножение у одноклеточных происходит делением клеток, у колониальных и нитчатых - распадом колоний и нитей, есть половой процесс. У многих синезеленых образуются споры для перенесения неблагоприятных условий и для размножения.

2. пирофитовые [показать] .

   Пирофитовые водоросли - одноклеточные, существенным признаком является спинно-брюшное (дорсовентральное) строение их клеток (отчетливо выражены спинная, брюшная и боковые стороны, передний и задний концы). Характерно наличие бороздок, их может быть две (продольная и поперечная) или одна (продольная). Имеются два разных по длине жгутика, глотка (имеющая вид мешка, трубы, внутреннего кармана или треугольного резервуара), сильно преломляющие свет тельца - трихоцисты (располагаются в периферическом слое цитоплазмы, на внутренней поверхности глотки или внутри протопласта). Окрашены обычно в оливковый, бурый или коричневый цвет, нередко желтый, золотистый, красный, реже голубой, синий. Пигменты: хлорофиллы а и с, ксантофиллы, перидинины. Бывают бесцветные формы. Питание автотрофное, реже гетеротрофное. Размножение в основном вегетативное, реже бесполое (зоо- и автоспорами). Половой процесс неизвестен.

   Широко распространены в водоемах нашей планеты (пресных, солоноватых водах, в морях).

3. золотистые [показать] .

   Золотистые водоросли - преимущественно микроскопические, одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы. Окрашены в золотисто-желтый цвет. Пигменты: хлорофиллы а и с, каротиноиды, особенно много фукоксантина. Живут преимущественно в чистых пресных водах, характерны для кислых вод сфагновых болот. Некоторые виды обитают в морях. Развиваются обычно ранней весной, поздней осенью и зимой.

   Строение клетки однотипно: в протопласте находится один или два постенных корытовидных хлоропласта с пиреноидом, ядро небольшое, у некоторых видов на передней части клетки имеется одна или две пульсирующие вакуоли. Оболочка: у простейших представителей - нежный перипласт; у большинства золотистых - перипласт плотный, клетка имеет постоянную форму; у высокоорганизованных представителей - настоящая целлюлозная, обычно двухконтурная оболочка. У многих видов клетки покрыты панцирем с шипами и иглами.

   Размножаются простым делением клетки или распадом таллома на части. Наблюдается бесполое размножение с помощью зооспор, реже автоспор. Известен половой процесс в виде типичной изогамии, автогамии.

4. диатомовые [показать] .

   Диатомовые водоросли - микроскопические одноклеточные, колониальные или нитчатые водоросли буровато-желтого цвета. Пигменты: хлорофиллы а и с, каротин, фукоксантин и другие ксантофиллы. Форма клеток разнообразна. Оболочка представлена панцирем из кремнезема, выстланным изнутри пектиновой прослойкой. В кремневом панцире находятся поры - ареолы. В зависимости от конфигурации клеток и структуры створок различают диатомовые с радиальной и двусторонней симметрией.

   У многих диатомовых в створках есть продольная щель (так называемый шов). На его концах и посредине находятся утолщения оболочки, которые называются узелками. Благодаря шву и узелкам клетка движется. Водоросли, которые не имеют шва, не двигаются.

   Протоплазма расположена в клетках тонким слоем. В клетке находятся ядро, вакуоль с клеточным соком. Хлоропласты имеют различную форму, их бывает один или несколько.

   Размножаются диатомовые делением. Есть у них и половой процесс, обычно связанный с образованием ауксоспор, т. е. "растущих спор", которые сильно разрастаются и затем прорастают в клетки, значительно отличающиеся по размерам от исходных. Ауксоспоры свойственны только диатомовым. Диатомовые могут образовывать покоящиеся споры.

   Живут повсюду: в водоемах (пресных и соленых), в болотах, на камнях и скалах, в почвах и на их поверхности, на снегу и льду.

5. желтозеленые [показать] .

   Желтозеленые водоросли - одноклеточные, колониальные, многоклеточные и неклеточные формы. Большинство неподвижных, но есть подвижные формы.

   Этот отдел недавно выделен из зеленых водорослей. Желтозеленые водоросли отличаются тем, что два жгутика их зооспор неодинаковы по расположению и строению: один - более длинный, направленный вперед, на оси имеет отростки, второй - гладкий, короткий, направленный назад. Оболочка клеток содержит много пектиновых веществ, не дает реакции на целлюлозу.

   Строение клеток желтозеленых водорослей однотипно. В протопласте несколько хлоропластов, имеющих дисковидную, корытовидную, пластинчатую, реже лентовидную, звездчатую форму. Основные пигменты: хлорофиллы а, е, каротины и ксантофиллы. У подвижных форм на переднем конце хлоропласта расположен красный глазок. Ядро одно. У немногих видов имеется пиреноид и в передней части клетки одна или две пульсирующие вакуоли.

   Вегетативное размножение происходит делением клеток, распадом колоний или нитей, бесполое размножение - зоо- и автоспорами. Половой процесс известен для небольшого количества родов: изо-, оогамия.

   Распространены в планктоне, бентосе пресных водоемов, в морях, почве, в местах с повышенной влажностью.

6. бурые [показать] .

   Бурые водоросли - в большинстве случаев это морские формы. Они многоклеточные, прикрепляются к субстрату. Размеры их варьируют от нескольких миллиметров до нескольких метров, есть виды, достигающие 60 м.

   По внешнему виду это разветвленные кустики, пластинки, шнуры, ленточки, некоторые как будто имеют стебель и листья. В клетке одно ядро, хлоропласты бурого цвета, зернистые, чаще их много. Пигменты: хлорофиллы а и с, каротины, много фукоксантинов.

   В многорядных слоевищах наблюдается специализация клеток с образованием тканей. В простейшем случае различают кору (интенсивно окрашенные клетки, содержащие хлоропласты) и сердцевину (бесцветные крупные клетки одинаковой формы). У более сложно организованных (ламинариевых и фукусовых) различают еще поверхностный слой делящихся клеток, способных производить органы размножения и называемых меристодермой, и промежуточный слой между сердцевиной и корой. Сердцевина служит для транспорта продуктов фотосинтеза и выполняет механическую функцию.

7. красные [показать] .

   Красные водоросли (багрянки) - обширная группа среди донных морских водорослей. Очень редко встречаются в пресных водоемах (виды батрахоспермума), в наземных обрастаниях (порфиридиум). Окрашены в различные оттенки красного цвета, некоторые имеют желтоватую, оливковую или синевато-зеленую окраску.

   Пигменты: хлорофиллы a и d (последний встречается только у красных водорослей), каротины, ксантофиллы, R-фикоэритрин, R-фикоцианин. Почти все красные водоросли многоклеточные, имеют форму нитей, разветвленных нитей, кустиков, у некоторых есть стеблеподобные и листообразные органы. Не бывают таких больших размеров, как бурые. Все прикреплены к субстрату. Клетки покрыты оболочкой, состоящей из двух слоев: внутреннего - целлюлозного и наружного - пектинового. У наиболее простоорганизованных клетки одноядерные, у высокоорганизованных - многоядерные. Имеется один или несколько хлоропластов. Особенностью красных водорослей является наличие у некоторых представителей особых железистых клеток. Клетки, слагающие слоевище, соединяются порами.

   Вегетативное размножение наблюдается редко. При бесполом процессе совершенно отсутствуют зооспоры. Половой процесс - оогамия.

   Багрянки имеют своеобразное строение оогония (карпогона) и сложные процессы развития зиготы. Подвижные стадии в цикле развития отсутствуют. Зигота, прежде чем дать начало спорофиту, претерпевает сложное развитие, в результате которого образуются споры (карпоспоры), дающие начало спорофиту.

8. эвгленовые [показать] .

   Эвгленовые водоросли - микроскопические организмы. Форма клеток в основном эллипсообразная, веретеновидная. Хлоропласты звездчатой, лентовидной, крупнопластинчатой формы.

   Пигменты: хлорофиллы а, b, каротин, ксантофиллы. У некоторых эвгленовых имеется красный пигмент - астаксантин, регулирующий количество света, попадающего на хлоропласты. В условиях интенсивного освещения пигмент скапливается в периферической части клетки и затеняет собой хлоропласты. Клетка при этом окрашивается в красный цвет. Целлюлозной оболочки нет, ее роль играет уплотненный слой цитоплазмы; у некоторых имеется панцирь, не связанный плотно с протопластом. На переднем конце тела - углубление (глотка), от дна которого отходит один или два жгутика. Двигаются эвгленовые за счет изменения формы тела и с помощью жгутика, поворачиваясь одновременно вокруг продольной оси. У живых эвгленовых в передней части клетки находится красное пятно - стигма, выполняющее роль светочувствительного органа. Размножаются продольным делением. Наличие полового процесса не установлено. Обитают главным образом в небольших пресных водоемах, некоторые - в солоноватых.

9. зеленые [показать] .

   Зеленые водоросли - это самый многочисленный отдел (до 20 000 видов). Отличаются чисто зеленым цветом своих слоевищ.

   Пигменты: хлорофиллы а и b, каротины и много ксантофиллов. У некоторых видов и на некоторых стадиях развития зеленая окраска может маскироваться красным пигментом гематохромом. Одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы. Размеры: от мельчайших одиночных клеток диаметром 1-2 мкм до макроскопических растений, измеряемых в длину десятками сантиметров. У зеленых водорослей встречаются все основные типы бесполого и полового размножения и все основные типы смены форм развития.

10. харовые [показать] .

    Харовые водоросли - своеобразная группа водорослей, по внешнему виду напоминающая высшие растения. Широко распространены в пресноводных прудах и озерах, особенно в жесткой известковой воде; встречаются в морских заливах и в солоноватых континентальных водах. Образуют заросли. Высота их слоевищ обычно составляет 20-30 см, но может достигать 1 и даже 2 м. Имеют вид кустистых нитевидных или стеблевидных зеленых побегов членисто-мутовчатого строения: на основных побегах, условно называемых стеблями, на некотором расстоянии друг от друга располагаются мутовки боковых побегов - условно листья - тоже членистого строения. Места расположения мутовок называются узлами, а участки стебля между ними - междоузлиями. Клетки узлов и междоузлий отличаются: междоузлие - это гигантская вытянутая клетка, не способная к делению; узел состоит из собранных в диск нескольких мелких одноядерных клеток, дифференцирующихся в процессе деления и образующих боковые ответвления и мутовку.

    Хлоропласты многочисленны, имеют форму мелких дисковидных телец (напоминают хлорофилловые зерна).

    Пигменты: хлорофиллы а и b, каротины, ксантофиллы (подобны зеленым водорослям). Своеобразно строение органов полового размножения, образующихся на вершине большинства члеников - листьев. Женские органы - оогонии - и мужские - антеридии - многоклеточны, развиваются обычно на одном растении (редко бывают двудомные).

Роль водорослей в природе, их хозяйственное значение

Водоросли - один из древнейших организмов, населяющих нашу планету. В прошлые геологические эпохи, как и в настоящее время, водоросли населяли океаны, реки, озера и другие водоемы. Обогатив атмосферу кислородом, они вызвали к жизни разнообразный мир животных и способствовали развитию аэробных бактерии; они явились родоначальниками растений, заселивших сушу, и создали мощные толщи горных пород.

Водоросли, как и высшие растения на суше, - источник органических веществ, продуценты кислорода в водоемах. Вследствие деятельности водорослей (в основном диатомовых, синезеленых и зеленых) образуются горные породы (диатомиты, кремнистые залежи, некоторые известняки). Некоторые водоросли (сверлящие синезеленые), разрушая горные породы, участвуют в образовании первичных почв.

В комплексе с другими организмами (бактериями, грибами) водоросли принимают участие в процессе самоочищения воды.

Однако развиваясь в большом количестве, водоросли (синезеленые, некоторые зеленые, диатомовые, пирофитовые) могут приводить к "цветению воды", во время которого значительное количество организмов оседает на дно, усиливаются процессы гниения, резко уменьшается количество кислорода и повышается концентрация углекислого газа. Это приводит к летнему замору рыб. "Цветение" отрицательно отражается на водоснабжении (забиваются фильтры, вода приобретает неприятный вкус и запах).

В сельском хозяйстве водоросли используются как органические удобрения (азотфиксирующие синезеленые водоросли, морские водоросли, а также масса синезеленых водорослей, которую собирают во время "цветения" водоемов). Водоросли обусловливают образование гумуса, улучшают аэрацию почвы, влияют на ее структуру.

Водоросли являются сырьем для получения ценных органических веществ: спиртов, аммиака, лаков, органических кислот и т. п. (сапропели); йода, брома (бурые водоросли); клея (ламинариевые); агар-агара (красные водоросли, филлофора), каротина, биологически активных веществ. Используются в микробиологической промышленности, космических исследованиях. Для производства бумаги и картона используют кладофору и ризоклоний, которые в большом количестве развиваются в водоемах Западной Сибири. Морские водоросли используют в пищевой промышленности, а также непосредственно в пищу (морская капуста, морской салат, ностоки).

В санитарной гидробиологии водоросли используются как индикаторы, показывающие степень загрязненности воды органическими веществами. Водоросли применяют для очистки промышленных вод.

Отдел Золотистые водоросли (фото, характеристику и описание отдельных видов вы найдете в данной статье) известен, пожалуй, в основном лишь биологам. Тем не менее его представители играют очень важную роль в природе. Золотистые водоросли - одна из древних групп водорослей. Их предками были первичные амебовидные организмы. Золотистые водоросли имеют сходство с желто-зелеными, диатомовыми и частично по набору пигментов, присутствию кремния в оболочках клеток, по составу запасных веществ. Есть основание считать, что они являются предками Однако это предположение нельзя считать вполне доказанным.

Отдел Золотистые водоросли: общая характеристика

Интересующие нас растения отличаются значительным морфологическим разнообразием. Золотистые водоросли (фото их представлено выше) бывают как одноклеточными, так и многоклеточными, колониальными. Кроме того, среди золотистых водорослей есть весьма своеобразный представитель. Многоядерный таллом у него является голым плазмодием. Таким образом, весьма разнообразны золотистые водоросли.

Строение клетки этих организмов характеризуется наличием разного количества жгутиков. Их число зависит от вида. Обычно их два, однако нужно отметить, что у некоторых видов золотистых водорослей имеется три жгутика. Третий, неподвижный, расположен между двумя подвижными. Он называется гантонемой и характеризуется расширением на конце. Функция гантонемы заключается в том, что клетка с ее помощью прикрепляется к субстрату.

Окраска

Золотистые водоросли - это отдел, который включает в себя преимущественно микроскопические виды. Их хлоропласты, как правило, золотисто-желтого цвета. Из пигментов следует отметить хлорофилл А. Кроме того, был обнаружен хлорофилл Е, а также множество каротиноидов, включая каротин и ряд ксантофиллов, в основном золотистый фукоксантин. Окраска представителей интересующего нас отдела может иметь разные оттенки, в зависимости от преобладания того или иного из этих пигментов. Она может быть от зеленовато-бурой и зеленовато-желтой до чисто золотисто-желтой.

Значение и размножение

Золотистые водоросли, виды которых многочисленны, - это фототрофные организмы. Их значение заключается, главным образом, в создании в водоемах первичной продукции. Кроме того, они участвуют в цепи питания различных гидробионтов, включая рыб, золотистые водоросли. Виды их улучшают газовый режим различных водоемов, где они произрастают. Также они формируют отложения сапропеля.

Отдел Золотистые водоросли характеризуется размножением его представителей с помощью простого клеточного деления, а также с помощью распада многоклеточного таллома или колоний на отдельные части. Ученым известен и половой процесс, представляющий собой типичную автогамию, хологамию или изогамию. В результате процесса размножения появляются эндогенные кремнистые цисты, различающиеся по такому основанию, как характер скульптурированности их оболочки. Эти цисты выполняют важную функцию - они помогают водорослям пережить неблагоприятные условия.

Распространение золотистых водорослей

Водоросли золотистые распространены по всему миру. Однако чаще всего они произрастают в умеренных широтах. Эти растения живут в основном в чистых пресных водах. Водоросли золотистые особенно характерны для с кислыми водами. Небольшое число данных организмов обитает в соленых озерах и морях. В загрязненных водах они встречаются намного реже. Что касается почв, в них обитают лишь единичные их виды.

Отдел Золотистые водоросли включает в себя представителей нескольких классов. Ниже мы кратко охарактеризуем некоторые из них.

Класс Хризокапсовые

Его представители отличаются наличием сложного таллома, который представлен слизистой структурой. Хризокапсовые включают колониальные формы, неподвижные, пассивно плавающие или прикрепленные. Клетки этих организмов не имеют ни жгутиков, ни поверхностных выпячиваний. Они объединяются в единое целое общей слизью колоний, располагаясь обыкновенно в ее периферических слоях, однако могут находиться и в центральной части.

Класс Хризотриховые

К данному классу относятся золотистые водоросли, имеющие пластинчатую, нитчатую и разнонитчатую структуру. Все эти организмы являются многоклеточными, типично бентосными, прикрепленными. Таллом у них представлен разветвленными или простыми, одно- или многорядными нитями, дисковидными паренхиматозными пластиночками или кустиками. В общую слизь они не погружены.

В этот класс объединяются пресноводные формы, реже морские и солоноватоводные. Хризотриховые являются самой высокоорганизованной группой организмов среди всех золотистых водорослей. Ее представители сходны по внешнему виду с улотриксовыми, относящимися к отделу Зеленых водорослей, а также с гетеротриксовыми, принадлежащими отделу Желто-зеленых водорослей. Отдельные представители хризотриховых напоминают некоторые наиболее просто устроенные бурые водоросли.

Класс Хризосферовые

К данному классу относятся золотистые водоросли, структура тела которых является коккоидной. Клетки этих организмов покрыты целлюлозной оболочкой. Жгуты и ризоподии у представителей данного класса полностью отсутствуют. Эти растения являются одноклеточными, неподвижными. Реже встречаются колониальные формы, которые представляют собой скопления клеток, слабо связанных между собой и не погруженных в общую слизь. Они не образуют пластинок или нитей при размножении.

Класс Хризофициевые

В этот класс объединяются золотистые водоросли, имеющие различные виды организации таллома. Именно его устройство является основанием, по которому в этом классе выделяются следующие порядки: ризохризидальные (имеющие ризоподиальную структуру), хризомонадальные (мопадные формы), хризокапсальные (пальмеллоидные формы), феотамниальные (нитчатые), а также хризосферальные (формы коккоидные). Предлагаем вам познакомиться с отдельными порядками данного класса.

Хризомонадальные (иначе - хромулинальные)

Это наиболее обширный порядок, объединяющий золотистые водоросли, имеющие монадную структуру, как колониальные, так и одноклеточные. Систематика хризомонад основана на строении и количестве жгутиков. Особое значение имеет характер их клеточных покровов. Существуют формы одно- и двужгутиковые. Раньше считалось, что более примитивными, исходными являются именно первые. Однако электронный микроскоп помог ученым обнаружить, что у якобы одножгутиковых форм присутствует второй боковой жгутик небольшого размера. Исследователи предположили, что исходными могли быть двужгутиковые хризомонады, имеющие гетероморфные и гетероконтные жгутики, а одножгутиковые формы появились в результате последующей редукции короткого жгута.

Что касается клеточных покровов представителей хризомонадальных, то они различны. Существуют голые формы, одетые исключительно плазмалеммой. Клетки других видов заключены в особые целлюлозные домики. Поверх плазмалеммы третьих находится покров, состоящий из окремнелых чешуек.

С помощью деления клеток осуществляется процесс размножения хризомонад. У некоторых видов имеется и половой процесс.

Следует отметить, что хризомонады - это в основном пресноводные организмы. Чаще всего они обитают в чистых водах. Хризомонады встречаются обычно в холодное время года, поздней осенью и ранней весной. Некоторые организмы обитают подо льдом в зимнее время. Однако, как выяснили ученые, для них не так важна температура воды. Она имеет только косвенное значение. Химизм воды является решающим фактором. На протяжении года он меняется: в холодное время года в воде в результате отсутствия другой растительности содержится больше азота и железа. Большинство хризомонад обитает в планктоне. У них есть особые приспособления для ведения планктонного образа жизни. Отдельные представители хризомонад окрашивают воду в вызывая ее "цветение".

Предлагаем вам познакомиться с семейством Охромонадовые, которое относится к данному классу.

Семейство Охромонадовые

Продолжаем рассматривать отдел Золотистые водоросли. Представители семейства Охромонадовые - различные голые формы. Их клетки покрыты лишь цитоплазматической мембраной, имеющей один или два жгутика (неодинаковых).

Род Охромонас

Водоросли этого рода обычно живут в нейстоне или планктоне пресных вод. Реже они встречаются в солоноватоводных водоемах. Этот род представлен одиночными клетками золотистого цвета, имеющими два гетероморфных и гетероконтных жгутика. Охромонас - это голая клетка, одетая снаружи лишь цитоплазматической мембраной. Цитоскелет, состоящий из микротрубочек, расположенных периферически, поддерживает ее каплевидную форму. В центре такой клетки имеется Оно окружено ядерной оболочкой, состоящей из двух мембран.

Пластинчатые хроматофоры (их две) заключены в расширении, которое имеется между мембранами ядерной оболочки. Ультраструктура их является типичной для отдела, к которому они принадлежат. Крупная вакуоль вместе с хризоламинарином находится в задней части данной клетки. Митохондрии рассеяны в цитоплазме, аппарат Гольджи находится в передней части такой клетки. От ее переднего конца отходят жгутики. Их два, они неодинаковы по длине.

Г. Бак изучил происхождение мастигонем и тонкое строение у Ochromonas danica (золотистые водоросли). Фото с названиями помогают наглядно представить те или иные виды организмов. На фото выше - водоросли Ochromonas danica. Данный вид удобен для определения того, какова динамика развития мастигонем. Дело в том, что его клетки имеют одну интересную особенность - они легко теряют свои жгутики, после чего заново их образуют. Это позволяет исследовать материал на различных этапах регенерации их жгутикового аппарата.

Род Малломонас

Его представители обычно обитают в пресноводном планктоне. Этот род наиболее богат в видовом отношении. Клетки его представителей различны по форме. Они покрыты чешуйками со щетинками или окремнелыми чешуйками. Mallomonas caudata (на фото выше) - один из крупнейших видов среди представителей данного рода. Для него подробно описана ультраструктура содержимого щетинок, чешуек и содержимого клетки, а также механизм их формирования, освобождения и последующего отложения их на поверхность клетки. Однако исследований такого рода все еще сравнительно немного.

Вкратце расскажем о жгутиках такого представителя рода Малломонас, как M. caudata. Их у него два, однако один различим лишь в оптическом микроскопе. Данный жгутик имеет нормальное строение. Он несет 2 ряда волосовидных мастигонем. В световом микроскопе неразличим второй жгутик, который выступает на короткое расстояние из клетки. Покров чешуек скрывает его.

Род Синура

Данный род характеризуется эллипсоидальными или шаровидными колониями, состоящими из грушевидных клеток. В центре колонии они соединяются задними концами, иногда очень длинными. От цитоплазматической мембраны снаружи клетки одеты окремнелыми чешуйками. Эти чешуйки расположены спирально, они перекрывают друг друга черепитчато. Ультраструктура и форма этих чешуек, как и у малломонас, имеют большое таксономическое значение. К примеру, у такого представителя, как S. sphagnicola (на фото выше), рассмотренная на поперечном срезе базальная пластинка является плоской, то есть имеет одинаковую толщину. Мелкие перфорации пронизывают ее. Апикальная утолщенная кромка имеется у переднего края. Базальный край при этом загнут. Он окружает базальную пластинку, образуя что-то вроде скобы у этой золотистой водоросли. Представители ее имеют полый шип, отогнутый наружу. Он прикреплен на некотором расстоянии от переднего края пластинки. Пора находится у его основания.

Что касается других представителей такого отдела, как Золотистые их чешуек несколько сложнее. Это относится, в частности, к S. petersonii. Поверх мелко перфорированной базальной пластинки у этого вида находится медиальный гребень (полый). Он апикальный, тупой или заостренный. Конец его может выходить за фронтальный край чешуйки, таким образом имитируя шип. Крупная пора расположена в медиальном гребне, в передней его части. Базальный конец данной чешуйки загнут подковообразно. Он нависает над ее телом. Задние и передние чешуйки, которые покрывают тело клетки, имеют поперечные ребра, которые отходят от медиального гребня. Помимо поперечных, срединные имеют также и продольные ребра. На клетке чешуйка лежит не плоско, а прикреплена, по всей видимости, лишь противоположным шипу концом. У S. sphagnicola (на фото выше) профили чешуек тела могут быть и в цитоплазматических везикулах, в основном находящихся около наружной поверхности хлоропласта, хотя могут наблюдаться и между ним и везикулами с хризоламинарином.

Группа кок-колитофорид

Золотистые водоросли, виды и названия которых мы изучаем, многочисленны. Среди них выделяется особая группа - кок-колитофорид. Ее представители имеют свои характерные особенности. Пелликула у них окружена снаружи дополнительным слоем кокколитов (так называются округлые известковые тельца). Они находятся в слизи, которую выделяет протопласт.

Класс Гаптофициевые

Данный класс выделен в первую очередь по строению монадных клеток, которые обладают гаптонемой, помимо жгутиков. В состав этого класса включается три порядка. Рассмотрим один из них.

Порядок примиезиальные

Он характеризуется обычно двумя изоморфными и изоконтными жгутиками, а также длинной гаптонемой. Находящуюся снаружи от плазмалеммы поверхность клеток покрывают неминерализованные органические чешуйки или тела-кокколиты (известковые), которые вместе образуют коккосферу вокруг клетки.

Одно из семейств данного порядка - Prymnesiaceae. Как в пресных водах, так и в морях представлен относящийся к нему род Хризохромулина. Овальные или сферические клетки с двумя гладкими жгутиками равной длины, а также гаптонемой покрыты снаружи от цитоплазматической мембраны неминерализованными органическими чешуйками. Последние обычно бывают двух типов. Они различаются или по форме, или по размерам.

Например, у Chrysochromulina birgeri имеется два типа чешуек, которые покрывают ее тело. Они различаются лишь по размерам. Данные чешуйки состоят из овальных пластинок, рисунок которых представлен радиальными гребнями. Имеется также два центральных выступа, представленных в виде рогов. Клеточная поверхность у других видов покрыта чешуйками, которые морфологически различаются более или менее резко. К примеру, плоские, округлые внутренние чешуйки у Ch. cyanophora имеют тонкие концентрические гребни. Они перекрывают друг друга, формируя футляр вокруг клетки. Обычно их скрывают многочисленные цилиндрические чешуйки, расположенные снаружи.

Два рода чешуек есть также у Ch. megacyiindra - это цилиндры и пластинки. Цилиндры распределены достаточно равномерно по клетке. Каждый из них прикреплен к своей базальной пластинке нижним концом. Боковыми сторонами эти цилиндры почти касаются друг друга. Под ними есть плоские чешуйки с ободками, образующие множество слоев.

Три типа чешуек наблюдаются у Ch. chiton. Расположение их характерно: шесть крупных без ободка находятся вокруг одной, крупной и с ободком. Промежутки между ними заполняют наиболее мелкие чешуйки.

В заключение вкратце рассмотрим еще одно семейство.

Семейство Кокколитофоридовые

К нему относятся в основном морские виды. Исключением является гименомонас - пресноводный род. Монадные клетки представителей данного семейства имеют два одинаковых жгутика. Гаптонема у них обычно заметна достаточно хорошо. Тем не менее у ряда кокколитофорид она, по всей видимости, редуцирована. К примеру, ее не наблюдается у Н. coronate.

Клетки представителей данного семейства по своему строению не отличаются от клеток других гаптофициевых. У них имеется ядро, а также хлоропласты, которые окружены эндоплазматической сетью. Они содержат трехтилакоидные ламеллы, при этом отсутствует опоясывающая ламелла. В клетке имеется и пиреноид. Парные тилакоиды пересекают его. Также присутствуют митохондрии, и пр. Что касается клеточного покрова, то он находится снаружи от цитоплазматической мембраны. Кокколиты - чешуйки, пропитанные карбонатом, из которых он состоит. Кокколиты вместе образуют коккосферу вокруг клетки. У некоторых форм есть органические неминерализованные чешуйки помимо них.

Кокколиты и писчий мел

Происхождение писчего мела, знакомого всем нам, весьма интересно. При его рассмотрении под микроскопом, если не сильно увеличивать изображение, исследователям обыкновенно бросаются в глаза раковины фораминифер. Однако при более сильном увеличении обнаруживается множество прозрачных пластинок, имеющих другое происхождение. Их величина не превышает 10 мкм. Именно эти пластинки и являются кокколитами, представляющими собой частицы панциря водорослей кокколитофорид. Использование электронного микроскопа позволило ученым установить, что кокколиты и их обломки составляют 95% меловой породы. Эти интересные образования в настоящее время изучены с точки зрения ультраструктуры. Кроме того, учеными был рассмотрен их генезис.

Итак, мы вкратце рассмотрели отдел Золотистые водоросли. Классы и отдельные представители его были нами охарактеризованы. Конечно, мы рассказали лишь о некоторых видах, однако этого достаточно для того, чтобы составить общее представление об интересующем нас отделе. Теперь и вы можете ответить на вопрос: "Водоросли золотистые - что это?"