Лекция 4. Цель:Ознакомиться со строением, основными представителями водорослей.

Тема:Низшие растения

Цель:Ознакомиться со строением, основными представителями водорослей.

Ключевые слова: альгология, хлорелла, ламинария, вольвокс.

Содержание:

1. Общая характеристика, классификация водорослей.

2. Характеристика основных отделов.

3. Значение водорослей в экосистемах.

Термин «водоросли» (algae) к одной из групп растений первым применил шведский ботаник Карл Линней (Linnaeus, 1754), однако эта группа тогда включала и некоторые мхи. Трудность в определении что такое «водоросли» сохраняется и в настоящее время, так как это крайне неоднородная группа. Водоросли представляют собой продуцирующие кислород, фотосинтезирующие, бессосудистые, слоевищные организмы, репродуктивные органы которых лишены специальных покровов; предпочитают водную среду для своего обитания. Водоросли включают как прокариотные, так и эукариотные формы.

Общего определения, приемлемого для всех групп водорослей не существует. Понятие «водоросли» является не систематическим, а скорее ботаническим. Основными критериями при выделении крупных таксономических групп водорослей являются: морфологическое строение, состав пигментов, запасные вещества, тонкое строение клетки (особенности клеточной стенки, характер митоза и цитокинеза, строение жгутика), жизненный цикл.
К водорослям в настоящее время относят 11 отделов растительного мира. Прокариотические формы водорослей относятся к двум отделам — Cyanophyta и Prochlorophyta. Группировка классов в отделы в современной литературе трактуется по-разному. Сложность классификации водорослей обусловлена явно полифилитическим происхождением водорослей, бедностью ископаемых остатков для большинства групп. Постоянное поступление новой информации о тонкой структуре и биохимии водорослей стимулирует к созданию новой классификации. Каждая схема, представляемая в настоящее время, является приблизительной.

Водоросли (лат. Algae) — группа организмов различного происхождения, объединённых следующими признаками:

1. наличие хлорофилла и фотоавтотрофного питания (преимущественно);

2. у многоклеточных — отсутствие чёткой дифференцировки тела (называемого слоевищем, или талломом) на органы;

3. отсутствие ярко выраженной проводящей системы;

4. проживание в водной среде, либо во влажных условиях (в почве, сырых местах и т. п.).

Некоторые водоросли способны к гетеротрофии (питанию готовой органикой), как осмотрофной (поверхностью клетки), например, жгутиконосцы, так и путём заглатывания через клеточный рот (эвгленовые, динофитовые). Размеры водорослей колеблются от долей микрона (кокколитофориды и некоторые диатомеи) до 40 м (макроцистис). Таллом бывает как одноклеточным, так и многоклеточным. Среди многоклеточных водорослей наряду с крупными есть микроскопические (например, спорофит ламинариевых). Среди одноклеточных есть колониальные формы, когда отдельные клетки тесно связаны между собой (соединены через плазмодесмы или погружены в общую слизь).

Водоросли — крайне гетерогенная группа организмов, насчитывающая около 100 000 (а по некоторым данным до 100 тысяч видов только в составе отдела диатомовых) видов. На основании различий в наборе пигментов, структуре хроматофора, особенностей морфологии и биохимии (состав клеточных оболочек, типы запасных питательных веществ) большинством отечественных систематиков выделяется 11 отделов водорослей:

• Надцарство Прокариоты, или Доядерные (лат. Procaryota)
• Царство Бактерии (лат. Bacteria)
• Подцарство Цианеи (лат. Cyanobionta)
• Отдел Сине-зелёные водоросли (лат. Cyanobacteria)
• Надцарство Эукариоты, или Ядерные (лат. Eucaryota)
• Царство Растения (лат. Plantae)
• Подцарство Водоросли (лат. Phycobionta)
• Отдел Зелёные водоросли (лат. Chlorophyta)
• Отдел Харовые водоросли (лат. Charophyta)
• Отдел Эвгленовые водоросли (лат. Euglenophyta)
• Отдел Золотистые водоросли (лат. Chrysophyta)
• Отдел Жёлто-зелёные водоросли (лат. Xanthophyta)
• Отдел Диатомовые водоросли (лат. Bacillariophyta)
• Отдел Динофитовые водоросли (лат. Dinophyta)
• Отдел Криптофитовые водоросли (лат. Cryptophyta)
• Отдел Бурые водоросли (лат. Phaeophyta)
• Подцарство Багрянки (лат. Rhodobionta)
• Отдел Красные водоросли (лат. Rhodophyta)

Мелкие свободноплавающие водоросли входят в состав планктона и, развиваясь в больших количествах, вызывают «цветение» (окрашивание) воды. Бентосные водоросли прикрепляются ко дну водоёма или к другим водорослям. Есть водоросли, внедряющиеся в раковины и известняк (сверлящие); встречаются (среди красных) и паразитические. Крупные морские водоросли, главным образом бурые, образуют нередко целые подводные леса. Большинство водорослей обитает от поверхности воды до глубины 20—40 м, единичные виды (из красных и бурых) при хорошей прозрачности воды опускаются до 200 м. В 1984 г кораллиновая красная водоросль была найдена на глубине 268 м, что является рекордом для фотосинтезирующих организмов. Водоросли нередко в большом количестве живут на поверхности и в верхних слоях почвы, одни из них усваивают атмосферный азот, другие приспособились к жизни на коре деревьев, заборах, стенах домов, скалах. Микроскопические водоросли вызывают красное или жёлтое «окрашивание» снега высоко в горах и в полярных районах. Некоторые водоросли вступают в симбиотические отношения с грибами (лишайники) и животными.

У водорослей выделяют несколько основных типов организации таллома: амёбоидный (ризоподиальный) Одноклеточные организмы, лишённые твёрдой клеточной оболочки и вследствие этого, не способные сохранять постоянную форму тела. Благодаря отсутствию клеточной стенки и наличию особых внутриклеточных структур клетка способна к ползающему движению посредством псевдоподий или ризоподий. Для некоторых видов характерно образование многоядерного плазмодия путём слияния нескольких амёбоидных клеток. Одноклеточные водоросли, имеющие постоянную форму тела, жгутик(и), часто стигму, а пресноводные — сократительную вакуоль. Клетки активно двигаются в вегетативном состоянии. Часто встречается объединение нескольких монадных клеток в колонию, окружённую общей слизью, в некоторых случаях даже соединяясь между собой посредством плазмодесм. У высокоорганизованных форм с многоклеточным талломом часто имеются расселительные стадии — зооспоры и гаметы, имеющие монадную структуру.

Размножение водорослей — вегетативное, бесполое и половое. Многие одноклеточные водоросли размножаются путём деления одной материнской клетки. Деление начинается с ядра, а затем разделяются все части клетки: хроматофор, глазок, вакуоли, цитоплазма и пр. Крупные водоросли размножаются вегетативно — частями слоевища или при помощи специальных почек (сфацеляриевые). Некоторые многоклеточные водоросли не имеют полового размножения, у большинства же образуются споры и гаметы либо в обычных клетках (зелёные водоросли, часть красных), либо в особых образованиях — спорангиях и гаметангиях (бурые водоросли); споры и гаметы бывают неподвижными (красные, конъюгаты) или подвижными — со жгутиками. У водорослей наблюдаются все формы полового процесса: изогамия, гетерогамия, оогамия и конъюгация (слияние протопластов двух вегетативных клеток). Образующаяся в результате полового процесса зигота делится сразу или после периода покоя. Одновременно в ней может происходить мейоз. У примитивных водорослей одна и та же особь даёт гаметы или споры в зависимости от внешних условий. У других водорослей функции бесполого и полового размножения выполняют разные особи (спорофиты и гаметофиты); они могут произрастать одновременно в одинаковых условиях (фурцелярия); одновременно, но в разных местообитаниях (бангиевые); в одних и тех же местообитаниях, но в разные сезоны. У ряда водорослей происходит строгое чередование гаметофита и спорофита, которое принято называть «чередованием поколений». При этом у высших водорослей зигота или прорастает на гаметофите, на нём же вырастает и спорофит (ламинариевые), а гаметофит отмирает, или спора, не отделяясь от спорофита, прорастает в гаметофит, который развивается на спорофите (фукусовые).

Водоросли, растущие на дне, не только выделяют кислород, но и удобряют почву при своем гниении. На 1 г почвы приходится до 50 тыс. различных водорослей. Водоросли, растущие в воде, поглощая углекислый газ для фотосинтеза, выделяют кислород, необходимый для дыхания рыб и многих других живых организмов, обитающих в воде. Мелкие организмы, обитающие в воде, питаются водорослями и сами служат пищей для рыб. Являясь составной частью лишайников, водоросли способствуют образованию почвы в горных местностях.Около 1,5 млрд лет назад фотосинтезирующие водоросли обогатили воздух кислородом, дали начало жизни растениям суши, сделали Землю пригодной для жизни животных.

В синих водорослях или Spirulinas, в основном растущих в солёных мексиканских озёрах, много витаминов А, В и В12, а также гаммалиноленовой кислоты и протеинов. Коралловые водоросли (Corallina officinalis, Delesseria sanguiena) используют для улучшения обмена веществ в тканях и укрепления иммунной системы организма – они содержат в больших количествах цинк, марганец, магний, медь. Кремниевая водоросль (Diatomaceous) содержит много минеральных веществ и микроэлементов и способствует эффективному восстановлению тканей и стимулированию обмена веществ. Многие виды водорослей способны разнообразить с большой пользой наш ежедневный рацион.

Пищевые добавки на базе водорослей в основном предназначены для нормализации веса и пищеварения. Различные виды водорослей могут обладать антиоксидантным, диуретическим, тонизирующим, очищающим, стимулирующим, противовоспалительным, кровоочистительным, понижающим содержание холестерина, минерализующим и витаминизирующим действием.

Вопросы для самоконтроля:

Основной объект науки альгологии?

Классификация водоролей.

НХЗ водорослей.

Рекомендуемая дополнительная литература

Водоросли и лишайники. /Под ред. М.М. Голлербах. — М., 1977.

Гарибова Л.В. и др. Низшие растения. — М., Изд-во Моск. ун-та, 1975.

Горбунова Н.П. Альгология: Учеб. пособие для вузов по спец. «Ботаника». — М.: Высш. шк., 1991. — 256 с.

Дьяков Ю.Т. Введение в альгологию и микологию — М.: МГУ, 2000. — 192с.

Водоросли, лишайники / Под ред. А.А. Федорова. — М.: Просвещение, 1977. — 487 с.

Курс низших растений: Учебник для студентов ун-тов / Великанов Л.Л., Гарибова Л.В. Горбунова Н.П., Горленко М.В. и др.; Под ред. М.В. Горленко. — М.: Высш. шк., 1981. — 504 с.

Саут Р., Уиттик А. Основы альгологии. — М.: Мир, 1990.