Водоросли. Их строение, морфологические признаки, их значение и воздействие на окружающую среду

Водоросли. Их строение, морфологические признаки, их значение и воздействие на окружающую среду.

Водоросли -- группа организмов различного происхождения, объединённых следующими признаками: наличие хлорофилла и фотоавтотрофного питания; у многоклеточных -- отсутствие чёткой дифференцировки тела (называемого слоевищем, или талломом) на органы, отсутствие ярко выраженной проводящей системы. Сюда относятся пять-шесть (в зависимости от классификации) отделов эукариот, многие из которых не связаны общим происхождением. Также к водорослям часто относят синезелёные водоросли, являющиеся прокариотами. Традиционно водоросли причисляются к растениям. В современной систематике есть тенденция к выделению их в отдельный таксон или даже несколько отдельных царств.

Некоторые водоросли способны к гетеротрофии (питанию готовой органикой), как осмотрофной или адсорбтивной (поверхностью клетки), так и путём заглатывания через клеточный рот (эвглены, динофитовые).

Размеры водорослей колеблются от долей микрона (кокколитофориды и некоторые диатомовые) до 40 м (макроцистис). Среди многоклеточных водорослей наряду с крупными есть микроскопические (например, спороносная стадия ламинариевых). Таллом бывает как одноклеточный, так и многоклеточный. Среди одноклеточных есть колониальные формы, когда отдельные клетки тесно связаны между собой (соединены стенками или погружены в общую слизь, иногда соединены цитоплазматическими выростами)

В группу водорослей объединяют низшие растения, тело которых не расчленено на органы и ткани и называется слоевищем (талломом). Водоросли чрезвычайно разнообразны и в систематическом отношении представляют собой совокупность нескольких обособленных отделов растений, - вероятно, самостоятельных по своему происхождению и эволюции. Об этом говорят существенные различия в наборе пигментов в разных группах водоролсей, деталях тонкой структуры хлоропластов (которые у водорослей часто называют хроматофорами), продуктах фотосинтеза, накапливающимся в клетке, в строении жгутикового аппарата и т.д.

Водоросли могут использоваться в качестве индикаторов состояния водоема. Они являются биоиндикаторами. Они являются начальным звеном в трофической цепи экосистемы водоема.

Основную массу природных водоемов составляют или моря и океаны, в воде которых содержится около 35 г солей на 1 л воды, или пресноводные бассейны, в воде которых соли содержаться примерно в количестве 0,01 - 0,5 г на 1 л. Видовой состав водорослей пресноводных водоемов и морей различен. Так, например, почти все бурые и красные водоросли обитают в морях, примерно половина диатомовых водорослей представлена морскими видами, половина - пресноводными.

Пресноводный фитопланктон состоит преимущественно из зеленых (Chlamydomonas, Chlorella, Volvox, Pandorina, Eudorina, Gonium, а в заболоченных водоемах - Cosmarium, Closterium, Desmidium и др.), сине-зеленых (Anabaena, Microcystis, Aphanizomenon) диатомовых (Asterionella, Tabellaria, Fragilaria) и золотистых водорослей.

В морском фитопланктоне преобладают диатомовые и перидиниевые водоросли, а зеленые и сине-зеленые менее многочисленны. Из последних только Oscillatoria erythraea может развиваться так сильно, что вызывает “цветение” воды в тропических морях. А вот жгутиковые формы из отдела пирофитовых водорослей в морях представлены большим количеством видов, чем в пресных водах.

Из морских водорослей получают широко применяемые во многих отраслях промышленности агар-агар и альгин. По физическим свойствам агар похож на животный желатин, но остается твердым при более высокой температуре. Агар используют в микробиологии для приготовления сред при культивировании микроорганизмов, на основе агара делают капсулы и таблетки с антибиотиками, витаминами, сульфопрепаратами, особенно когда требуется медленное рассасывание. Агар добавляют вместо крахмала в хлеб для больных диабетом, применяют как лекарство при расстройствах кишечника. Широко применяют агар в пищевой промышленности. На нем готовят желе, мармелад, мягкие конфеты, варенье, так как он предохраняет их от засахаривания; его используют при изготовлении мясных и рыбных консервов в желе, для очистки вин. Альгин и альгинаты, получаемые из бурых водорослей, обладают превосходными клеящими свойствами. Их добавляют в пищевые продукты. в таблетки при изготовлении лекарственных препаратов, используют при выделке кож, при производстве бумаги и тканей. Из альгинатов делают растворимые нити, используемые в хирургии.

Вполне вероятно, что некоторые формы водорослей существовали уже в древнейшие геологические эпохи. Многие из них, судя по современным видам, не могли из-за особенностей своего строения (отсутствия твердых частей) оставить окаменелостей, поэтому сказать, какими точно они были, невозможно. Ископаемые формы основных нынешних групп водорослей, кроме диатомовых и нескольких других, известны с палеозоя (570-245 млн. лет назад). Наиболее обильными в ту эпоху, вероятно, были зеленые, бурые, красные и харовые водоросли, обитавшие в морях и океанах. Косвенное свидетельство раннего появления на нашей планете водорослей - научно доказанное существование в палеозое множества морских животных, которые должны были питаться органикой. Первичным ее источником для них скорее всего служили фотосинтезирующие водоросли, потребляющие только минеральные вещества.

Некоторые водоросли наносят экономический ущерб или по крайней мере доставляют большие неприятности. Они загрязняют источники воды, часто придавая ей неприятный вкус и запах. Некоторые массово размножившиеся виды вполне можно идентифицировать по специфическому для них "аромату". К счастью, теперь существуют т.н. альгициды - вещества, эффективно убивающие водоросли и при этом не ухудшающие качества питьевой воды. Для борьбы с водорослями в рыбоводных прудах используют и такие меры, как повышение "проточности" системы, ее затенение и взмучивание. Раки, например, поддерживают мутность воды, достаточную для того, чтобы сильно замедлить рост водорослей. Некоторые водоросли, особенно в периоды своего "цветения", портят места, отведенные для купания. Многие морские макрофиты во время штормов отрываются от субстрата и выбрасываются волнами и ветром на пляж, буквально заваливая его своей гниющей массой. В их плотных скоплениях могут запутываться мальки рыб. Несколько видов водорослей, попадая в организм животных, вызывают отравления, иногда смертельные. Другие оказываются сущим бедствием в теплицах или повреждают листья растений.

Строение водорослей. Основной структурной единицей тела водорослей, представленных одноклеточными и многоклеточными формами, является клетка. Существуют различные типы клеток водорослей, их разделяют по форме (шаровидные, цилиндрические и т. д.), функциям (половые, вегетативные, способные и не способные к фотосинтезу и др.), расположению и пр. Но наиболее принципиальной в наши дни считается классификация клеток по особенностям их тонкого строения, обнаруживаемого с помощью электронного микроскопа. С этой точки зрения различают клетки, содержащие типичные ядра, (т.е. ядра, окруженные ядерными оболочками, мембранами), и клетки, не имеющие типичных ядер. Первый случай - эукариотическое строение клетки, втором - о прокариотическое. Прокариотическое строение клетки имеют синезеленые и прохлорофитовые водоросли, эукариотическое - представители всех других отделов водорослей.

Вегетативное тело водорослей (слоевище) отличается морфологическим разнообразием, водоросли могут быть одноклеточными, колониальными, многоклеточными и неклеточными. Размеры их в пределах каждых из этих форм колеблются в широких пределах - от микроскопических до очень крупных.

Особенность одноклеточных форм водорослей определяется тем, что их организм состоит из одной клетки, поэтому в ее строении и физиологии сочетаются клеточные и организменные черты. Это автономная система, способная расти и самовоспроизводиться, мелкая, не видимая простым глазом одноклеточная водоросль является своеобразной фабрикой, которая добывает сырье (поглощая из окружающей среды растворы минеральных солей и углекислоты), перерабатывает и производит такие ценные соединения, как белки, углеводы и жиры. Кроме того, важными продуктами ее жизнедеятельности является кислород и углекислый газ и, таким образом, она активно участвует в круговороте веществ в природе. Одноклеточные водоросли иногда образуют временные или постоянные скопления (колонии).

Многоклеточные формы возникли после того, как клетка проделала длительный и сложный путь развития как самостоятельный организм. Переход от одноклеточного к многоклеточному состоянию сопровождался потерей индивидуальности и связанными с этим изменениями в структуре и функциях клетки. Внутри талломов многоклеточных водорослей складываются качественно иные отношения, чем между клетками одноклеточных водорослей. С возникновением многоклеточности появилась дифференциация и специализация клеток в талломе. С эволюционной позиции это следует рассматривать как первый шаг на пути становления тканей и органов.

Водоросли - преимущественно водные существа, обитающие как в морской, так и в пресной воде. Мелкие свободноплавающие водоросли входят в состав планктона; другие прикрепляются ко дну, иногда образуя целые заросли. Большинство из них обитает на глубине до 40 м; при хорошей прозрачности воды их можно встретить и на глубине до 200 м. В стоячих водоёмах, хорошо прогреваемых солнцем, наблюдается цветение воды. Водоросли живут в почве, на деревьях и скалах. Некоторые зелёные водоросли симбиотируют с грибами, образуя лишайники.

Водоросли - главный источник органики на Земле (более 80 % от общей биомассы, создающейся в год); с них начинаются практически все водные экологические цепи. Они выделяют в атмосферу более половины всего количества кислорода, освобождаемого растениями в год. Водоросли - основная пища для многих морских животных; некоторые употребляются в пищу человеком. В прибрежных районах водоросли идут на удобрения и корм скоту.