Общая характеристика водорослей (Algae)
Водоросли – это наиболее примитивные организмы из современных зеленых растений.
Наука, занимающаяся изучением водорослей, называется альгологией (alga – водоросль, logos – наука).
Роль водорослей в биосфере очень велика, их продукция за год составляет 550 млрд.тонн.
Геохимическая роль водорослей связана, прежде всего, с круговоротом в природе кальция и кремния.
Примитивность организации и обитание в воде позволяют считать, что водоросли являются наиболее древней группой растений, от которой взяла начало вся наземная растительность, т.к. водный образ жизни по многим данным является первичным по сравнению с наземным.
Водоросли – это древнейшие фотосинтезирующие организмы на Земле, создавшие ее кислородную атмосферу и являющиеся весьма существенной частью природы.
Здесь можно встретить одноклеточные формы, колонии клеток, нити и паренхиматозные талломы. Размеры их варьируют от микроскопических величин до крупных. Сосудистая система отсутствует. Ризоиды служат для прикрепления к грунту и лишь у некоторых паразитарных форм с помощью ризоидов водоросли поглощают питательные вещества.
По морфологической структуре тела водорослей различают десять типов:
- амебоидную (у немногих простейших водорослей),
- монадную (свойственна одноклеточным и колониальным водорослям),
- коккоидную (у диатомовых водорослей),
- пальмелоидную,
- нитчатую, - пластинчатую,
- сифонвльную,
- харафитовую,
- сифонокладовую.
Многие одноклеточные формы водорослей подвижны, поэтому нельзя провести четкой границы между ними и простейшими животными.
По сравнению с другими группами растений тело крупных водорослей слабо дифференцировано. Только самые высокоорганизованные формы обладают элементарными проводящими тканями.
У водорослей известны бесполый, вегетативный и половой способы размножения.
Для некоторых растений характерно чередование поколений. Многие из них образуют подвижные зооспоры или гаметы.
Простейшие зеленые водоросли (Protococcus) размножаются только бесполым путем. У большинства других зеленых водорослей при бесполом размножении вегетативная клетка превращается в одну из более специализированных репродуктивных клеток, называемых зооспорой.
Каждая зооспора снабжена одним или несколькими жгутиками и тем самым хорошо приспособлена к тому, чтобы обеспечить распространение вида.
Биохимически и физиологически водоросли во многом похожи на другие растения.
В зависимости от биохимических особенностей, состава клеточной стенки, типа запасных веществ, набора пигментов, субмикроскопического строения клеток различают следующие классы водорослей:
- Синезеленые (Cynophyceae)
- Зеленые (Chlorophyceae)
- Желтозеленые или Разножгутиковые (Xantophyceae или Heterocontae)
- Диатомовые (Bacillariophyceae или Diatomeae)
- Прохлорофитовые (Prochlorophyceae)
- Красные (Rhodophyceae)
- Эвгленофициевые ((Euglenophyceae)
- Бурые (Phaeophyceae)
- Динофициевые (Dynophyceae)
- Криптофициевые (Cryptophyceae)
Синезеленые и прохлорофитовые водоросли являются прокариотами, остальные – эукариотами.
Синезеленые и прохлорофитовые водоросли нередко считают самостоятельной группой или относят к бактериям.
Эвгленовые водоросли иногда относят к простейшим, т.к. у них имеются жгутики.
Клетки эукариотических водорослей содержат хлоропласты.
Развитие электронной микроскопии и прогресс в культивировании водорослей позволили внести принципиальные изменения в представлении о цитологии, онтогенезе и систематике водорослей.
Каждый класс водорослей характеризуется специфическим набором пигментов, запасным продуктом, откладывающимся в клетке в процессе фотосинтеза и если есть жгутики, то и их строением. Активно подвижные водоросли имеют не только жгутики, но и сократительные вакуоли.
По типу питания водоросли, так же как и бактерии ,делятся на аутотрофы и гетеротрофы. Небольшая часть водорослей из разных классов утратила фотосинтезирующие пигменты и полностью перешла на гетеротрофный тип питания.
У водорослей с зеленой окраской есть хлорофиллы «а» и «в». К ним относятся эвгленовые, зеленые и харовые водоросли. Желтозеленые, золотистые, диатомовые и бурые водоросли вместо хлорофилла «в» имеют хлорофилл «с».
Водоросли встречаются повсеместно на суше - от жарких и холодных пустынь до вечных снегов и ледников, а также в водных биотах любого типа и различным температурным режимом.
Преимущественно водоросли живут в воде (они встречаются в небольших лужицах, в прудах, канавах с водой, озерах, морях и океанах). Они обитают не только в колодных, но и в горячих водных источниках. Но есть также и обитающие в наземных условиях: на почве и в ее толще, на листьях и коре деревьев, на скальных породах и камнях, на снегу, они живут на крышах и стенах домов, на заборах, на отвалах угля. Водоросли обнаруживаются также в телах простейших и кишечнополостных животных.
Водоросли являются неотъемлемым компонентом биоценозов.
С учетом обитания водорослей в различных местах, выделяют несколько экологических группировок водорослей, среди которых:
- Водные водоросли
- Планктонные водоросли
- Наземные водоросли
- Почвенные водоросли
- Водоросли горячих источников
- Водоросли снега и льда
- Водоросли известкового субстрата
- Водоросли листьев и коры деревьев и др.
На коре деревьев растут зеленые водоросли родов Pleurococcus (P.vulgaris), Chlorella, Trentepohlia (Tr.umbrina), Stichococcuys, Chlorococcum, Chlorella.
Во влажных тропиках на листьях деревьев преобладают трентеполиевые и синезеленые – Phormidium,Scytonema,Schizothrix.
На мхах с зелеными и синезелеными могут обитать и диатомовые водоросли.
На скалах поселяются Stichococcus bacillaris, Chlorella elipsoidea, виды рода Chlorococcum и др. На известковых скалах преобладают синезеленые водоросли.
К водорослям, обитающим во льдах и снегу, относятся Chlamydoonas nivalis, содержащая в своих клетках красный пигмент и поэтому при ее массовом размножении снег окрашивается в красный цвет. Chlamydomonas flavor-virens за счет своего пигмента при массовом размножении окрашивает снег или лед в желто – зеленый цвет. К обитателям снега и льда относится также и синезеленая водоросль Glenodinium pascher.
Водоросли встречаются не только на суше, но и в водных биотах любого типа. В соленых водах обитает зеленая водоросль Dunaliella salina, по своему строению похожая на хламидомонаду. Она содержит красный пигмент каротин и при массовом развитии и гибели клеток, выделившийся из разрушенных клеток пигмент, внедряется в рапу, в результате этого соль окрашивается в красный цвет.
В соленых водах массово может размножаться синезеленая водоросль Chlorogloea sarcinoides, погибшие клетки которой накапливаются в иле. Ил, содержащий отмершие хлороглеи, использутся в лечебных целях.
В соленых водоемах обитают и бурые водоросли. Среди них есть кустистые, шнуровидные и древовоидные формы, достигающие очень больших размеров.
Синезеленые водоросли являются обитателями и горячих источников.