Биологическая роль водных и наземных водорослей многогранна и неоднозначна.

Благодаря широкому распространению водоросли имеют большое значение в жизни отдельных биогеоценозов, в круговороте веществ в природе, в жизни всей планеты Земля. Они имеют большое значение в хозяйственной, научной, практической деятельности человека.

Водоросли, приспособившись к жизни в самых разнообразных условиях, представляют собой очень удобный объект для исследования механизма адаптации, потому что водоросли, и особенно одноклеточные, сочетают в себе морфологические признаки клетки, но реагируют на изменения внешней среды как самостоятельный организм.

В последнее время водоросли приобрели большое значение в практической и научной деятельности человека. В научных исследованиях водоросли используются как удобная модель для исследований в различных отраслях биологии, фармации, ветеринарии и медицины – цитологии, биохимии, физиологии, генетике, генной инженерии, молекулярной биологии и пр.

Теоретическое значение водорослей связано с исследованиями при решении физиологических, биохимических, биофизических, экологических и общебиологических проблем.

Культуры водорослей используются в замкнутых системах, при выполнении научно – исследовательских работ в биофизике, генетике, биохимии, физиологии, биотехнологии и пр.

Водоросли, как и все зеленые растения, под влиянием солнечного света или искусственных источников ультрафиолетовых лучей используют находящуюся в воздухе углекислоту и выделяют чистый кислород. С целью очистки воздуха от углекислоты и пополнения запасов кислорода водоросли культивируют в герметически закрытых помещениях (на подводных лодках, космических кораблях).

Водоросли являются также объектами космических исследований.

Повсеместное распространение водорослей в природе и массовое развитие водорослей в разных местообитаниях определяет большую и неуклонно возрастающую их роль в практической деятельности человека.

Альгологические знания становятся необходимыми для специалистов разных областей народного хозяйства.

Водоросли являются важным звеном в процессах биологической очистки воды, почвы, воздуха. Участвуют в круговороте веществ, в том числе кальция и кремния.

Крупные водоросли используют как корм для скота, для получения агара, йода, пищевых консервов. В некоторых районах водоросли используют в качестве удобрений.

Роль, которую играют как водные, так и наземные водоросли в жизни живого и неживого окружающего нас мира многогранна и неоднозначна.

И мы постоянно сталкиваемся как с положительными, так и отрицательными проявлениями жизнедеятельности водорослей.

Микроскопические водоросли, обитающие в воде, в основном входят в группу организмов, составляющих планктон.

Планктон представляет группу водных растительных и животных организмов, которые ведут свободно плавающий (независимый от твердого субстрата, как опорного элемента), взвешенный в толще воды образ жизни.

Для фитопланктонных организмов характерно или полное отсутствие органов движения или эти органы настолько слабо развиты, что эти организмы не могут противостоять даже слабому течению воды и их активное движение происходит только в небольших пределах.

Единственной опорой для планктонных организмов служит вода, в которой они парят или плавают, будучи всей своей организацией тела приспособлены к такому своеобразному образу жизни.

К планктону относятся главным образом мелкие часто микроскопические организмы и лишь некоторые представители зоопланктона могут достигнуть размеров в несколько миллиметров.

Водоросли вместе с бактериями и простейшими являются начальными звеньями в пищевых цепях водоемов. Являются важным источником питания для многочисленных видов рыб.

Схематически это можно представить так: бактериопланктон – фитопланктон – зоопланктон – рыбы – человек и животные.

Водные водоросли являются создателями органических веществ в водоеме, без которых невозможно существование всех остальных водных организмов, в том числе зоопланктона и рыб. Водорослями питаются разнообразные мелкие животные, в том числе дафнии и циклопы, а они в свою очередь служат пищей для рыб.

Питательная ценность планктона, в том числе и фитопланктона, по содержанию белков и жиров не уступает ценности многих пищевых растений. Обилие в водоемах мельчайших растительных организмов определяет количество их животного населения.

Особенно велика роль водорослей в образовании органических веществ в естественных водоемах, где они через несколько промежуточных звеньев влияют на рыбную продукцию.

Для искусственного разведения рыб выбирают водоемы с богатым фитопланктоном.

Водоросли играют большую роль в процессах самоочищения вод открытых водоемов.

Роль водорослей в биосфере, как первичных продуцентов органического вещества очень велика: их биомасса в Мировом океане более 1,5 млрд. тонн, а продукция за год – более 25% всех органических веществ планеты.

Водоросли, являясь древнейшими фотосинтезирующими организмами на Земле, создали ее кислородную атмосферу. От них произошли наземные растения.

Распространенные по всему земному шару, они играют огромнейшую роль в жизни природы, которая в первую очередь определяется их особенностями как фотоавтотрофных организмов.

В воде, с одной стороны, они являются основными создателями органического вещества и являются одним из первых звеньев пищевых цепей, а с другой – очень важное значение водорослей состоит в том, что в процессе фотосинтеза они выделяют свободный кислород необходимый для дыхания водных живых растительных и животных организмов.

Водоросли, создавая органические вещества, поглощают при этом углекислый газ, а на свету, подобно высшим растениям, выделяют кислород, необходимый для дыхания водных организмов.

Водоросли, обитающие в водной среде, определяют уровень биологической продуктивности водоема.

Водные водоросли являются хорошими санитарами окружающей их среды. Питаясь, как и бактерии, органическими веществами, входящими в состав сточных вод, они очищают их.

Такие водоросли, как Chlorella vulgaris, Scenedesmus obliquus, Ankistrodesmus angustus, не только хорошо растут на сточной воде свинокомплекса и птицефабрики, но и способствуют более интенсивной очистке их от органо – минеральных загрязнений.

Вольвоксовые, эвгленовые, желтозеленые, пирофитовые, дианомовые, зеленые, синезеленые водоросли вместе с гетеротрофными организмами являются хорошими санитарами, осуществляя процессы естественного самоочищения сточных и загрязненных вод.

Большую роль играют водоросли в процессах самоочищения водоемов, потребляя биогенные элементы и обогащая воду кислородом.

Водоросли очень чувствительны к химическому составу воды, поэтому могут служить хорошими индикаторами степени загрязнения среды различными химическими загрязнителями.

Как основное фотосинтезирующее звено экосистемы, водоросли играют важнейшую роль в формировании химического состава и запасов органических веществ водоемов.

В последнее время особенно усилилось значение водорослей в накоплении растворимых органических соединений водных экосистем.

Водоросли континентальных водоемов играют большую роль в образовании лечебных грязей.

Отмерший планктон оседает, способствует накоплению осадков, входит в состав детрита и используется как питательные вещества для бактерий, грибов, актиномицетов, окончательно разрушающих мертвое органическое вещество.

Планктонные водоросли, населяющие водоемы, отмирая опускаются на дно водоема и вместе с другими отмершими организмами водоема в анаэробных условиях образуют отложения под названием сапропелей.

Сапропель – это гниющий ил, который является сырьем для получения бензина, керосина, смол, масел и других ценных продуктов, используемых для нужд народного хозяйства. Сапропелевые угли используются для отопления, а сапропелевый ил – для удобрения почвы и подкормки животных.

В формировании илов, сапропелей, известняков участвуют диатомовые, зеленые, золотистые водоросли.

Практически все пресноводные водоросли употребляются в качестве удобрений почв.

Среди водных водорослей есть фиксаторы азота. На рисовых полях, где развиваются представители рода Anabaena, урожайность риса повышается без внесения азотистых удобрений.

Диатомовые водоросли имеют непосредственное отношение к образованию осадочной породы диатомита, употребляемого в технике в качестве изоляционного материала.

Регулирование режима водохранилищ и каналов совершенно невозможно без учета экологии и физиологии сезонных изменений, происходящих в количественном и видовом составе водорослей.

Каналы, сооружаемые человеком, играют важную и разностороннюю роль в его хозяйственной деятельности. Они представляют собой особый тип водоемов.

В процессе эксплуатации каналов возникают серьезные биологические помехи, виновниками которых являются различные гидробионты.

Среди них одно из основных мест принадлежит водорослям.

В каналах развиваются преимущественно диатомовые (Stephanodiscus hantzschii), зеленые (Scenedesmus quadricauda) и синезеленые Aphanizomenon flos – aque,Microcystis aeruginosa) водоросли.

Основными факторами, определяющими динамику состава и количества фитопланктона в каналах являются скорость течения воды, работа насосных станций и других гидротехнических сооружений, состав поступающего из водоисточника фитопланктона и его приспособленность к условиям водотоков, прозрачность воды и наличие биогенных веществ как вносимых из водоисточников, так и попадающих в каналы с окружающих территорий или из иловых отложений, метеорологические условия на трассе, степень развития фитобентоса и высшей водной растительности.

Водоросли в каналах играют большую и разностороннюю роль. Она зависит от состава и обилия фитопланктона и фитобентоса, а также от назначения каналов, так как вода искусственных водотоков используется человеком для разных целей и к ней предъявляются разные требования.

В водопроводных каналах водоросли играют большую роль в формировании качества воды.

В ирригационных водах микроскопические водоросли (особенно планктонные), как правило, играют положительную роль, так как организмы, выносимые с водой на поля, служат хорошим удобрением и участвуют в повышении плодородия почвы.

Значение водорослей в народном хозяйстве разнообразно.

Водоросли используются в сельском хозяйстве, в медицине, промышленности.

Морские макрофиты (Porphyra, Rhodimenia, Laminaria, Alaria, Undaria и др.) используются для приготовления пищи, приправ, супов, кондитерских изделий (Spirulina platensis), кормов для животных.

В качестве дешевого пищевого продукта используются не только морские водоросли, но и некоторые пресноводные синезеленые (в том числе Sphaeronostoc pruniforme, Stratononostoc commune, Nematonostoc flagelliforme и др.) широко распространенные и встречающиеся на дне прудов и озер.

В мореплавании водоросли могут использоваться как показатели свободного от льда водного пространства, а для рыбаков – показателями наличия рыбы.

Для коммунального хозяйства водоросли имеют значение не только как участники процессов самоочищения воды, но и как показатели качества воды.

Многие виды водорослей являются индикаторами биологического и антропогенного загрязнения и засоления.

В настоящее время большое внимание уделяется биологическому контролю за изменениями, происходящими в окружающей среде. Показателями биологического мониторинга являются функциональные и структурные параметры. Водоросли, как биологическим индикаторам (сапробам) принадлежит одно из ведущих мест.

Сапробы (биологические индикаторы) – это группа микроорганизмов, используемых для учета степени загрязнения окружающей среды различными органическими и другими веществами. Эта группа очень обширна и разнообразна. В нее входят грибы, бактерии, актиномицеты, водоросли, простейшие и другие организмы, обитающие в почве, воде, воздухе.

Среди представителей фито- и зоопланктона, обитателей почвы и воздуха выделено более 800 видов, которые особенно чувствительны к различным органическим веществам, находящимся во взвешенном или растворимом состоянии. Одни из этих организмов нуждаются в этих веществах (как в пище), другие, наоборот, трудно или совсем не выносят присутствия этих веществ. Одни из них для сохранения вида в неблагоприятных условиях превращаются из вегетативной формы в споры или цисты и в таком состоянии десятилетиями могут сохраняться в воде, почве, не теряя своей жизнеспособности. Есть и такие, которые не выдерживают изменений рН среды, химического состава, влажности, температуры, количества и качества питательных веществ, продолжительности светового дня, радиоактивного облучения, глубины водного или почвенного слоя, высоты воздушного слоя и пр.

Особенно остро эта зависимость выражена у водных организмов – всякие изменения в окружающей среде сказываются на скорости их размножения и развития.

Это и послужило обоснованием для использования водорослей в качестве биологических индикаторов, позволяющих судить о степени и характере загрязнения воды, почвы, воздуха.

Водоросли участвуют в процессах создания лечебных грязей, являются продуцентами, используемых в медицине, витаминов и антибиотиков (Scenedesmus obliguus), биологически активных веществ.

В медицинской практике водоросли используются для получения йода, брома, препаратов применяемых с профилактической и лечебной целью при склерозе, нарушении деятельности щитовидной железы, при лечении долго не заживающих ран (Laminaria digitata, L.clustoni).

Существуют съедобные водоросли, являющиеся источниками белков, жиров, углеводов.

Водоросли, и особенно Chlorella pyrenoidosa, Scenedesmus quadricauda, используются в качестве объектов при проведении физиологических и биохимических исследований.

Водоросли, живущие в почвах, повышают их плодородие, участвуют в образовании гумуса, в результате чего свежеобвоженные субстраты становятся пригодными для жизни других растений.

Наземные водоросли выполняют роль пионеров растительности на бесплодных, каменистых участках суши, как накопители первичного гумуса, подготавливающего возможность поселения других растений.

Почвенные водоросли имеют значение для животноводства, их используют для подкормки животных.

Для повышения урожайности водоросли используют для удобрения почвы.

Повышая содержание кислорода, улучшая структуру почвы и накапливая в почве связанный азот, водоросли способствуют повышению ее плодородия.

Водоросли играют большую роль в обогащении почв азота за счет азота атмосферы.

Около 30 видов синезеленых водорослей являются активными фиксаторами свободного азота из воздуха. Среди них такие виды как: Cylindrosperum musciola, Tolypothrix tenuis, Anabaena cylindrical, Anabaena oryzae, Anabaena variabilis, Nostoc prunifirme, Nostoc paludosum, Nostoc muscorum, Nostoc coeruleum, Nostoc lincria, Nostoc microsporicum, Nostoc punctiforme, Nostoc flagelliforme.

Среди почвенных водорослей, также как и среди водных, есть активные продуценты витаминов и других биологически активных веществ. Зеленые водоросли Chlorella vulgaris, Scenedesmus obliguus вырабатывают антибиотики, ингибирующие некоторые патогенные бактерии.

Почвенные бактерии являются биоиндикаторами промышленных загрязнений, токсичности почв после внесения гербицидов или других ядов.

Учет общего количества водорослей или дифференцированный учет групп водорослей в одном грамме почвы может быть использован при оценке токсического действия пестицидов на микрофлору почвы.

Первые гипотезы о значении водорослей в жизни почвы появились более 100 лет тому. С тех пор многократно была доказана повсеместная распространенность почвенных водорослей и их роль в заселении различных безжизненных субстратов, и создании самостоятельных групп или альгоценозов в сочетании с другими организмами.

На поверхности почвы и в ее верхних слоях водоросли в процессе фотосинтеза создают органическое вещество и являются продуктами биогеоценоза.

Почвенные водоросли – это единственная группа продуцентов наземных экосистем, у которой продукция в большинстве случаев во много раз превышает биомассу. Особенно это проявляется при преобладании Nostoc commune.

Почвенные водоросли являются центрами интенсивного развития гетеротрофных микроорганизмов.

Основная форма взаимодействия почвенных водорослей с бактериями, обитающими в почве – ассоциация. Существуют многочисленные примеры сосуществования водорослей с грибами.

Водоросли, как активные компоненты почвенной микрофлоры, участвуют в общей жизнедеятельности биогеоценоза и играют важную роль в биологическом круговороте зольных элементов.

Формируясь под влиянием основных компонентов биогеоценоза – растительного покрова и почвы, водоросли отражают их особенности и могут быть индикаторами их генезиса и состояния.

Водорослям, как и другим живым организмам, оказывать на окружающую природу и негативное влияние.

Так, отрицательное значение водорослей связано с цветением воды в водохранилищах и каналах, засорением агрегатов электростанций, фильтров водопроводных сетей, замором рыб. Встречаются токсические водоросли.

Водоросли могут засорять системы водоснабжения и водоемы по мере их эвтрофизации. Водоросли могут вызывать красные приливы, служить причиной отравления и заболевания людей и животных.

К планктонным водорослям, вызывающим нередко цветение воды, относятся Microcystisssss aeruginosa, Woronichinia noegeliana, Aphanisomenon flos – aquae, Anabaena Lemmermanii, Anabaena Scheremetievi, Rivularia echinulata.

В большинстве случаев синезеленые водоросли вызывают цветение в пресных водоемах и реже – в морской воде.

В озерах, прудах и реках с медленно текущей водой цветение чаще всего вызывают виды родов Anabaena, Microcystis, Gleotrichia.

В клетках планктонного вида Gloertichia gechinulata имеются газовые вакуоли. При массовом размножении клетки покрывают всю водную поверхность в результате чего в водоеме нарушается воздухообмен, а это в свою очередь вызывает замор рыб.

Чрезмерное накопление в водоеме водорослей отрицательно сказывается на качестве воды, ее вкуса и запаха, может вызвать массовое отравление скота, приходящего на водопой, способствует заилению водоема и его обмелению.

Водоросли выделяю альготоксины (вызывающие токсикозы и даже смерть) и другие активные метабллиты с аллергическим, мутаногенным и канцерогенным действием Некоторые виды водорослей выделяют также вещества проявляющие антигормональную, бактерицидную, инсектицидной, фунгицидную активность.

Накопление в водоеме ядовитых веществ, продуцируемых живыми клетками или выделяющихся при их гибели и разрушении, оказывает губительное действие на живые организмы.

Чаще всего появление токсических веществ при цветении водоема связано с массовым размножением видов синезеленых водорослей родовAphanizomrnon, Microcystis, Nostoc, Anabaena, Nodularia, Gloeotrichia и вида золотистых водорослей Primnesium parvum.

Появление токсических морских вод известно с давних времен. В настоящее время определены и виды морских водорослей, выделяющие токсические и пигментные вещества, от действия которых гибнут люди, морские птицы, моллюски, рыбы и другая морская живность.

Красное цветение морской воды вызывает Haematococcus pluvialis.

Токсические вещества выделяют виды Gonyaulax catenella, Gonyaulax monilata, Gymnodinium breve, Gymnodinium veneficium, Nodularia spumigena, Gloeotrichia echinulata, Oscillatoria vauch, Nostoc rivulare.

Виды рода Gimnodinium днем вызывают желтое, ржавокрасное, мутнорозовое, а ночью – серебристобелое цветение моря.

Выделяют токсические вещества и вызывают цветение моря также виды родов Nactiluca, Cyricistis, Ceratium.

Отравляющее действие синезеленых водорослей связано с фенолами, которые они продуцируют и выделяют в окружающую среду. У людей эти токсические вещества вызывают поражение желудочно – кишечной, дыхательной, мышечной, кожно – слизистой систем. Кроме того, у людей развиваются аллергические явления, конъюнктивиты, зуд носа и глаз, опухание век, астма, дерматит.

Отравляющее действие этих токсинов на людей может проявиться опосредовано через отравленных рыб или птиц, съевших отравленную рыбу.

Токсическое действие ядовитых метаболитов синезеленых водорослей при употреблении отравленной воды животными (крупный и мелкий рогатый скот, овцы, лошади, собаки и др.) и птицами (чайки, утки и др.) проявляется в возникновении сильной слабости, тошноты и рвоты, сильной жажды, поноса с примесью крови, шелушения слизистой, полостных кровоизлияний, асцитов.

Поражение нервной системы у лошадей, кошек, собак, диких животных, прибрежных птиц проявляется в виде судороги, неуверенной походке, подергивания и мигания глаз, вытягивания шеи, понижения температуры тела, оцепенения, летаргии, закупорки мозговых и спинномозговых кровеносных сосудов и оболочек мозга. Развиваются поражение печени и селезенки, вздутие и расширение сердца, поражение перикарда.

Прижизненно экстрагируемые водорослями полисахариды, гидролизуемые бактериями на моно- и олтгосахариды, ухудшают качество природных вод и придают им неприятный запах и вкус, обуславливают тем самым биологическую непригодность вод.

Особое значение для водоснабжения имеют некоторые виды водорослей, продуцирующие ароматические вещества, обеспечивающие трудно устраняемые запах и вкус – рыбный, травянистый, затхлый, прелый, гераниевый, землистый, гнилостный и пр.

Ароматические водоросли встречаются среди диатомовых, зеленых, синезеленых, золотистых, пирофитовых.

При развитии астерионелл (Asterionella) у воды появляются землистый, гераниевый и рыбный запахи. Виды рода Synura способствуют возникновению огуречного и рыбного запахов, представители рода Melosira обеспечивают наличие запаха несвежего рыбьего жира, а при массовом развитии видов Anabaena и Aphanizomenon у воды появляются травянистый, настурциевый, гнилостный и плесневой запахи.

На продукцию ароматических веществ водорослями влияют концентрация азотсодержащих веществ, физиологическое состояние водоросли, наличие факторов, изменяющих процессы метаболизма, количество сбрасываемых в водоем промышленных и сточных вод.

Аминокислоты, продуцируемые такими водорослями как Anabaena cylindrical, Chlorella vulgaris, Navicula pelliculosa ингибируют процессы метаболизма водорослей и других организмов.

При массовом размножении водорослей – обрастателей возникают трудности в водоснабжении и эксплуатации водного транспорта и гидротехнических сооружений.

Обрастание водорослями водного транспорта ниже ватерлинии, вызывает замедление скорости передвижения этих судов. Массовой размножение диатомовых водорослей в толще морской воды обуславливает помутнение перископных линз подводных лодок.

Массовое развитие планктонных и бентосных водорослей вызывает механические помехи на гидротехнических сооружениях, уменьшает пропускную способность каналов, водохранилищ и других судоходных водоемов, существенно ухудшает качество воды по гидрохимическим и биологическим параметрам, приводит к нарушению работы водоочистных сооружений и способствует затруднению очистки воды на этих сооружениях

Массовое развитие микроскопических водорослей способствует увеличению расходов реагентов, применяемых для очистки воды и удалению трудно устраняемых запахов.

Микроскопические водоросли родов Cladophora, Enteromorpha, Spirogira, Oedogonium, Chara вызывают серьезные помехи в эксплуатации водоемов практически всех типов.

Массовое развитие водорослей способствует зарастанию водоемов и обрастанию водопроводов.

В начало страницы