Воспроизведение себе подобных у водорослей совершается посредством вегетативного, бесполого и полового размножения.

Вегетативное размножение одноклеточных водорослей заключается в делении особей надвое. У многоклеточных водорослей оно происходит несколькими способами, в том числе при механическом разрушении слоевища на части (волнами, течением, в результате погрызов животными) или вследствие процессов, сопровождающихся распадением нитей на многоклеточные или одноклеточные части. Например, делению нитей сине-зеленых водорослей на части нередко предшествует отмирание отдельных клеток. Иногда для вегетативного размножения служат специальные образования. На слоевищах сфацелярии (из бурых водорослей) вырастают почки, которые опадают и прорастают в новые слоевища. Харовые водоросли образуют одноклеточные или многоклеточные клубеньки, перезимовывающие и дающие новые растения. У ряда нитчатых водорослей (например, у улотрикса из зеленых) отдельные клетки округляются, накапливают большое количество запасных питательных веществ и пигментов, одновременно происходит утолщение их оболочки. Такие клетки называют акинетами . Они способны переживать неблагоприятные условия, когда обычные вегетативные клетки погибают, что ведет к разрушению нити. Подобного типа акинеты есть у нитчатых сине-зелепых водорослей, но их подчас называют спорами. Некоторые красные, бурые, зеленые и харовые водоросли имеют стелющиеся побеги, на которых вырастают новые слоевища.

Размножение частями слоевищ не всегда приводит к возобновлению нормальных растений. Морские водоросли, растущие исключительно на твердых грунтах (камнях и скалах), нередко частично или полностью разрушаются под действием волн. Оторванные части или целые слоевища не способны снова закрепиться на твердых грунтах, так как этому мешает постоянное движение воды. Кроме того, органы прикрепления вновь не образуются. Течения относят такие слоевища в наиболее спокойные места, обычно с илистым или песчаным дном, где они продолжают расти, лежа на грунте. Со временем более старые части отмирают и отходящие от них ветви превращаются в самостоятельные слоевища. Таким способом происходит их постоянное вегетативное размножение. При этом вследствие произрастания в спокойных местах такие водоросли сильно видоизменяются: ветви их становятся тоньше, уже и слабее разветвляются. В подобных случаях говорят о неприкрепленных или свободноживущих формах соответствующих видов. Иногда они образуют крупные скопления, например неприкрепленные формы красных водорослей: филлофора в Черном море, фурцеллярия в Балтийском море, анфельция в дальневосточных морях.

Неприкрепленные формы донных водорослей никогда не образуют органов полового и бесполого размножения. Органы размножения можно наблюдать у них крайне редко - на тех обрывках или слоевищах, которые были оторваны после закладки указанных органов. В этих случаях их развитие и созревание завершаются нормально, но в последующем органы размножения уже не развиваются вновь.

Вегетативное размножение в сущности представляет собой форму бесполого размножения, осуществляемого вегетативными частями.

Бесполое размножение настоящее сопровождается, во-первых, делением протопласта клетки на части и, во-вторых, выходом продуктов деления из оболочки материнской клетки. При этом перед делением протопласта в нем происходят какие-то не вполне изученные процессы физиологической перестройки, ведущие к его омоложению. Выход продуктов деления из оболочки материнской клетки - наиболее существенное отличие настоящего бесполого размножения от вегетативного. Бывает, что в клетках образуется по одной споре, но, в отличие от акинет, они покидают оболочку материнской клетки.

Бесполое размножение водорослей происходит посредством спор или зооспор (спор со жгутиками). Они образуются или в клетках, не отличающихся по форме от других клеток, или в особых клетках, называемых спорангиями , которые нередко имеют другие размеры и форму, чем вегетативные. Главное отличие спорангиев от других клеток заключается в том, что они возникают как выросты обычных клеток и выполняют только функцию образования спор. Отличительная особенность спор и зооспор - упрощенная по сравнению с обычными клетками форма и мелкие размеры. Они бывают шаровидными, эллипсоидными или яйцевидными, покрытыми оболочкой или без нее.

Сине-зеленые водоросли, являющиеся прокариотами, имеют два рода спор - эндоспоры и экзоспоры. Эндоспоры образуются по нескольку в клетках в результате дробления содержимого. Экзоспоры возникают как вырост протопласта на вершине клетки (только у одноклеточных представителей порядка хамесифоновых); по мере его роста в длину появляются перетяжки, отчленяющие шаровидные споры.

Образованию спор и зооспор у эукариотических водорослей как в спорангиях, так и в вегетативных клетках предшествует деление ядра. При этом в зависимости от особенностей цикла развития может происходить редукция числа хромосом (мейоз). Дочерние ядра равномерно распределяются в цитоплазме. Одновременно делятся хлоропласты и другие органеллы, после группировки их вокруг отдельных ядер происходит деление цитоплазмы и окончательное формирование спор или зооспор. У некоторых динофитовых зооспоры образуются почкованием на поверхности материнской клетки.

У большинства эукариотических водорослей бесполое размножение осуществляется посредством зооспор. В одной клетке или спорангии их может быть от одной (эдогониум из зеленых) до нескольких сотен (кладофора из зеленых). Зооспоры могут иметь различное строение, что в известной мере отражает различия в строении одноклеточных водорослей, бывших предками соответствующих групп. Зооспоры бывают с одним, двумя, четырьмя или множеством жгутиков; в последнем случае они располагаются венчиком на конце.

У водорослей можно встретить несколько типов спор. Многие хлорококковые из зеленых и желто-зеленых имеют споры, одевающиеся оболочкой внутри материнской клетки. Такие споры называют апланоспорами . При образовании особо утолщенной оболочки их именуют гипноспорами , так как они способны длительный срок находиться в состоянии покоя. Гипноспоры формируются по одной в клетке, но, в отличие от акинет, оболочка материнской клетки не участвует в образовании их оболочки. Иногда апланоспоры сразу в материнской клетке приобретают форму, подобную ей. В таких случаях говорят об автоспорах . Существуют еще споры, в названии которых отражается число их в спорангии: тетраспоры - образуются по 4 (многие красные и диктиотовые из бурых), биспоры - две споры в спорангии (некоторые кораллиповые из красных), моноспоры - одна спора в спорангии (некоторые красные).

Споры и зооспоры обычно выходят в воду через отверстие в стенке спорангия целой группой, окруженные слизистой оболочкой, которая вскоре расплывается. Зооспоры по выходе из спорангия, находясь еще в общей оболочке, начинают активно двигаться и после разрыва оболочки моментально расплываются в разные стороны. Подобным образом выходят и гаметы при половом размножении.

Половое размножение заключается в слиянии двух клеток (гамет), в результате чего образуется зигота , вырастающая в новую особь или дающая зооспоры. У водорослей половое размножение бывает нескольких типов. В простейшем виде оно представляет соединение содержимого двух вегетативных клеток. У одноклеточных жгутиковых водорослей (некоторые вольвоксовые) половой процесс сводится к слиянию двух особей и называют его гологамией. При слиянии содержимого двух безжгутиковых вегетативных клеток половой процесс называют конъюгацией (рис. 24). Это единственная форма полового размножения в классе конъюгат из зеленых водорослей. Гораздо чаще половое размножение у водорослей, в том числе у одноклеточных жгутиковых, связано с дроблением содержимого клеток и образованием внутри их специализированных половых клеток - гамет . У всех водорослей, кроме конъюгат и красных водорослей, по крайней мере мужские гаметы имеют жгутики, а у гамет противоположного пола они имеются не всегда. Образуются гаметы так же, как споры и зооспоры. Особые вместилища гамет называют гаметангиями . Число гамет в клетке или гаметангии может колебаться от одной до нескольких сотен. У примитивных водорослей гаметы формируются в вегетативных клетках.

В зависимости от относительных размеров гамет, участвующих в слиянии, различают следующие типы полового процесса (рис. 24):

1) изогамия - гаметы одинаковой величины и формы;

2) гетерогамия , или анизогамия,- одна гамета (женская) крупнее другой (мужской), но сходна с ней;

3) оогамия - женская гамета, называемая яйцеклеткой, лишена жгутиков, неподвижна и значительно крупнее мужской, которую называют сперматозоидом или антерозоидом, она может быть бесцветной; гаметангии с яйцеклетками именуются оогониями, а гаметангии с мужскими гаметами - сперматангиями или антеридиями;

4) автогамия - особый тип полового процесса, распространенный у части диатомовых. Заключается он в том, что ядро клетки предварительно делится с мейозом на 4 ядра, два из них разрушаются, и оставшиеся два ядра сливаются, образуя вновь диплоидное ядро. Автогамия не сопровождается увеличением числа особей, а лишь их омоложением.

При гетеро- и оогамии мужские и женские гаметы могут развиваться на одной особи или колонии (обоеполые, или однодомные , виды) или на разных (раздельнополые, или двудомные , виды). Среди водорослей, для которых характерна изогамия, существуют гомоталличные виды (у них сливаются гаметы из одного слоевища или колонии) и гетероталличные (слияние возможно только между гаметами из разных особей), которые ввиду отсутствия морфологических различий обозначаются знаками + и -, соответственно различают +гаметы и -гаметы.

В результате слияния гамет образуется шаровидная зигота, при этом жгутики отпадают и появляется оболочка. Зиготы некоторых водорослей какое-то время сохраняют жгутики, тогда получается планозигота , которая способна плавать от нескольких дней до трех недель. В зиготе происходит слияние двух ядер гамет, и она становится диплоидной. В дальнейшем зиготы разных водорослей ведут себя различно. Одни зиготы вырабатывают толстую оболочку (гиппозиготы) и впадают в период покоя, длящийся до нескольких месяцев. Другие зиготы прорастают без периода покоя. В одпих случаях из зигот непосредственно вырастают новые слоевища. В других зиготы делятся с мейозом и образованием зооспор; такие зиготы предварительно растут, и из них в зависимости от размеров выходят 4-32 зооспоры.

Среди водорослей наблюдаются случаи партенoгeнетического (без оплодотворения) развития женских гамет. Внешне они подобны обычным зиготам, и их называют азиготами или партеноспорами .

У одного и того же вида водорослей в зависимости от времени года и внешних условий наблюдаются разные формы размножения (бесполое и половое), при этом происходит смена ядерных фаз (гаплоидной и диплоидной). Исключение составляют виды, лишенные полового процесса. Изменения, претерпеваемые особями вида между одноименными стадиями (моментами жизни), составляют его цикл развития.

У одних видов 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; одновременно у таких видов могут существовать и особи, дающие только споры, т. е. спорофиты (порфира). Сейчас растения, способные производить и споры (зооспоры) и гаметы, как правило, называют гаметофитами. Однако во избежание путаницы с настоящими гаметофитами, производящими только гаметы, их лучше называть гаметоспорофитами .

Развитие органов размножения того или иного типа у гаметоспорофитов определяется температурой. Например, пластинчатые слоевища одного из видов порфиры (Porphyra tenera) при температуре ниже +15, + 17 °С производят органы полового размножения, а при более высокой температуре- органы бесполого размножения. И у других водорослей гаметы обычно появляются при более низкой температуре, чем споры. При промежуточной температуре развитие тех или иных органов размножения на гаметоспорофитах определяется другими факторами - интенсивностью света, длиной дня, сезонными изменениями химического состава воды или солености (для морских водорослей). Гаметоспорофиты существуют у улотриксовых, ульвовых и кладофоровых из зеленых водорослей, у эктокарповых, хордариевых, сфацеляриевых и пунктариевых из бурых водорослей, бангиевых и некоторых немалиевых из красных.

Спорофиты и гаметофиты (гаметоспорофиты) бывают одинакового строения или разного, и соответственно существуют понятия изоморфной (сходной) и гетероморфной (разной) смены форм развития (чередования поколений). В отношении большинства водорослей неправильно говорить о чередовании поколений спорофитов и гаметофитов (гаметоспорофитов), так как они нередко существуют одновременно. Иногда они могут расти в несколько различных экологических условиях. Например, спорофит порфиры имеет вид ветвящихся нитей из одного ряда клеток, которые внедряются в известковый субстрат (раковины моллюсков, известковые скалы) и предпочитают слабое освещение, проникая на большую глубину. Гаметоспорофит порфиры пластинчатый и растет вблизи уреза воды, в том числе в приливно-отливной зоне.

Разница в строении спорофитов и гаметофитов (гаметоспорофитов) при гетероморфной смене форм развития может быть очень значительной. Гаметоспорофит или гаметофит может быть многоклеточным, высотой в несколько сантиметров, а спорофит - микроскопическим, одноклеточным (акросифония из зеленых). Возможна и обратная картина, когда гаметофит микроскопический и даже одноклеточный, а спорофит достигает в длину 12 м (ламинария японская из бурых). Гаметофиты и спорофиты подавляющего большинства водорослей - самостоятельные растения. У ряда водорослей спорофиты растут на гаметофитах (филлофора Броди из красных) или гаметофиты развиваются внутри слоевищ спорофитов (циклоспоровые из бурых).

Поскольку при половом процессе в результате слияния гамет и их ядер происходит удвоение набора хромосом в ядре, то в последующем в какой-то момент цикла развития наступает редукционное деление ядра (мейоз), в результате которого дочерние ядра получают одинарный набор хромосом. Спорофиты многих водорослей диплоидные, и мейоз в цикле их развития совпадает с моментом образования спор, из которых развиваются гаплоидные гаметоспорофиты или гаметофиты. Такой мейоз называют спорической редукцией (рис. 25,1).

В спорофитах примитивных водорослей (кладофора, эктокарпус и многие другие) наряду с гаплоидными спорами могут образовываться диплоидные споры, которые снова развиваются в спорофиты. Споры, появляющиеся на гаметоспорофитах, служат для воспроизведения материнских растений. Спорофиты и гаметофиты водорослей, стоящих на верхних ступенях эволюции, строго чередуются без самовозобновления (ламинариевые из бурых, многие флоридеи из красных).

Ряд водорослей имеют мейоз в зиготе, т. е. зиготическую редукцию (рис. 25, 2). Она характерна для конъюгат из зеленых водорослей.

Зиготы части пресноводных зеленых водорослей, таких, как вольвоксовые, улотриксовые и др., представляют собой одноклеточные спорофиты. Они производят до 32 зооспор, что по массе во много раз больше, чем пара родительских гамет. Таким образом, у этих водорослей, по существу, наблюдается спорическая редукция.

Некоторые группы водорослей имеют гаметическую редукцию , которая характерна для царства животных. Мейоз происходит при образовании гамет, остальные клетки всегда диплоидные (рис. 25, 3). Такая смена ядерных фаз присуща диатомовым и циклоспоровым водорослям, а также одному из видов кладофоры (Cladophora glomerata). Интересно отметить, что диатомовые преобладают по количеству видов над другими водорослями и встречаются во всех местообитаниях, где только способны расти водоросли. В свою очередь, циклоспоровые относятся к наиболее массовым морским водорослям. Видимо, цикл развития с гаметической редукцией дает этим водорослям какие-то преимущества.

У зеленой водоросли празиолы (Prasiola stipitata) обнаружена соматическая редукция - мейоз совершается в вегетативных клетках верхней части диплоидного гаметофита, при этом появляются участки гаплоидных клеток, в которых вслед за тем образуются гаплоидные гаметы (рис. 25, 4).

В цикле развития водорослей, лишенных полового размножения (сине-зеленые, криптофитовые и эвгленовые) или имеющих его в редких случаях (золотистые, желто-зеленые и динофитовые), наблюдаются только изменения в строении тела. Поэтому применительно к таким водорослям принято говорить о цикломорфозе . Он может охватывать несколько поколений или ограничиваться периодом роста и развития одной особи. В наиболее резкой форме цикломорфоз выражен у гиеллы дернистой (Hyella caespitosa) из сине-зеленых водорослей и у гленодиниума Борге (Glenodinium borgei) из динофитовых.

Как циклы развития, так и цикломорфозы у водорослей отличаются большой пластичностью. Их прохождение во многом определяется экологическими условиями. Поэтому они далеко пе всегда сопровождаются строго последовательным проявлением всех стадий. В зависимости от условий произрастания отдельные стадии и формы развития могут выпадать полностью (например, спорофит или гаметоспорофит и гаметофит) или, наоборот, существовать на протяжении нескольких поколений, с тем чтобы на период жизни одного поколения уступить место другой форме развития. Строго упорядоченные циклы развития существуют у водорослей, стоящих на верхних ступенях эволюции (рис. 26).

Зачатки водорослей в виде спор, гамет и зигот не совсем стихийно разносятся водой. Они обладают различного рода таксисами, определяющими направление их движения в зависимости от внешних раздражителей: света (фототаксис ), температуры (термотаксис ), химических веществ, содержащихся в воде (хемотаксис ). Способностью двигаться обладают не только зооспоры, но и споры, лишенные жгутиков. У них наблюдается амебоидное движение, при котором сначала образуется выступ, а затем в него перемещается содержимое всей споры.

Каждый род таксиса может быть положительным или отрицательным. При положительном таксисе зачатки водорослей двигаются в сторону усиления действующего фактора; при отрицательном таксисе - в обратном направлении. Характер таксиса определяется интенсивностью фактора и физиологическим состоянием двигающихся клеток. Слишком сильное освещение вызывает изменение положительного фототаксиса на отрицательный. Фототаксис зооспор бентосных (донных) водорослей, первоначально положительный, со временем сменяется на отрицательный, что обеспечивает оседание их на дно. Отрицательный фототаксис наблюдается также у зигот донных водорослей. Мужские гаметы обладают хемотаксисом, позволяющим им двигаться в сторону неоплодотворенных женских гамет, выделяющих особые химические вещества. Обнаружено, что споры некоторых бентосных морских водорослей, видимо, путем изменения объема тела и, таким образом, удельного веса концентрируются в слоях воды с определенной температурой и соленостью. В зависимости от направления течения в этих слоях споры выносятся к определенным участкам побережья, где и происходит развитие слоевищ.

Течения служат основным средством переноса зачатков на большие расстояния. Зооспоры сохраняют жизнеспособность в течение нескольких дней. Более длительное перемещение зачатков водорослей происходит плодоносящими слоевищами или их частями, которые сохраняются в живом состоянии до конца периода вегетации.

Наличие жгутиков у зооспор и некоторых гамет обеспечивает их перемещение в пределах лишь нескольких метров или десятков метров. Скорость движении зооспор и гамет можно сравнить со скоростью одноклеточных организмов со жгутиками - она не превышает 250 мкм/сек, или 0,9 м/ч. Такая небольшая скорость имеет значение для выбора наиболее подходящих слоев воды и места для непосредственного прикрепления на дне. На закрепление спор бентосных водорослей оказывает влияние присутствие других организмов и особей или спор данного вида и их число на единицу площади.

Для прорастания спор и зигот водорослей требуется комплекс условий, включающий определенные значения температуры, освещенности, содержания биогенных и биологически активных веществ. В противном случае они не прорастают. При этом зиготы некоторых водорослей, например фукусовых, не принадлежащие к гипнозиготам, сохраняют жизнеспособность в течение трех-четырех месяцев. Воспроизведению и сохранению некоторых водорослей в неблагоприятных условиях способствует образование цист. Они известны у золотистых, желто-зеленых, диатомовых и динофитовых водорослей. В каждой клетке формируется одна циста. Содержимое клетки округляется, и вокруг него вырабатывается твердая оболочка, содержащая кремнезем. При прорастании цист образуется одна особь, реже несколько.

Водоросли играют огромнейшую роль в природе и жизни человека. Во-первых, являются активными участниками круговорота веществ в природной среде (простейшие одноклеточные виды).

Во-вторых, незаменимыми природными источниками жизненно важных микроэлементов (витаминов, минералов). Также их применяют в медицине, косметологии, пищевой промышленности и других отраслях.

Для их разведения не требуется сложных условий, а растут они на глубине от нескольких метров до 40-100.

Жизненные циклы водорослей имеют несколько этапов протекания - в зависимости от сложности структуры. То же и со способностями размножаться.

Какие существуют виды, группы, названия, в каком море осуществляется разведение водорослей, фотографии и другие интересные сведения - об этом в данной статье.

Описание

Водоросли, в отличие от растений, растут в водной среде (хотя есть и растения, которые обитают в похожей среде). Также есть почвенные, скалистые представители.

Жизнь в воде имеет относительную стабильность: наличие жидкости, постоянные освещенность и температура, а также ряд других преимуществ. И как следствие, каждая клетка, являющаяся составной частью водоросли, идентична остальным. А потому эти водные "растения" (условное название) практически не имеют каких-то ярко выраженных особенностей в своем внешнем виде (кроме некоторых, более «высокоразвитых»).

В основном водоросли живут в прибрежных местах морей - скалистые берега, реже - песок или галька. Максимальная высота, на которой могут обитать данные водные "растения" - немного смачиваемые морскими каплями поверхности (пример почти планктонных - саргасс), минимальная - несколько метров в глубину (пример глубоководных - красные).

Есть такие водоросли, которые обитают в приливных водоемах скалистых поверхностей. Но такие разновидности морских жителей должны выдерживать отсутствие влаги, переменную температуру и степень солености.

Водоросли применяются в медицине, агрономии (удобрение почв), производстве пищи для человека, промышленности и так далее.

Тело

Водоросли по своему строению состоят из одной или множества клеток.

Это единая система, которая представляет собой наслоенные друг на друга однотипные клетки. Здесь может присутствовать рассеченность, но исключено наличие вегетативных органов и других частей тела данного водного "растения".

Внешний вид водорослей немного схож с наземными недревесными растениями.

Тело водоросли состоит из:

• слоевища (таллом);
• ствола (может быть или отсутствовать);
• захватки (для крепежа к поверхностям - скалы, дна, других подобных растений);
• прицепки.

Виды водорослей

Существует огромное количество - от одноклеточных до сложных (напоминающих высшие растения). По размерам также бывают разные - огромные (до 60 метров) и микроскопические.

Всего насчитывается порядка 30 000 видов водорослей. Подразделяются они на такие отделы:

• синеглазые;
• прохлорофитовые;
• криптофитовые;
• красные;
• золотистые;
• динофитовые;
• диатомовые;
• бурые;
• зеленые;
• желто-зеленые;
• эвгленовые;
• харовые.

Также разделение осуществляется на такие группы водорослей (по степени сложности структуры):

• амебоподобные (примеры: золотистые, желто-зеленые, пирофитовые);
• с монадной структурой - одноклеточные, перемещаются благодаря жгутикам, некоторые имеют внутриклеточную примитивную структуру (примеры водорослей: зеленые, желто-зеленые, золотистые, эвгленовые, пирофитовые);
• с коккоидной структурой - одноклеточные, без каких-либо органоидов, образуют колонии;
• с пальмеллоидной структурой - соединение нескольких коккоидных в общую массу, имеют большие размеры, прикрепляются к субстрату;
• с нитчатой структурой - это уже переходные от одно- к многоклеточным водоросли, внешне похожи на разветвленную нить;
• с пластинчатой структурой - многоклеточные, которые образуются из нитей, которые объединяются с последующим наслоением в различных плоскостях, образуя пластины (бывают однослойные и многослойные);
• с сифональной структурой - состоят из многоядерной гигантской клетки, похожи на ветвящиеся нити и шары.

Названия и фото

Виды водорослей на изображениях:

1. Одноклеточные - состоят из клетки, ядра и жгутиков (прицепок). Увидеть их возможно только под микроскопом.
   

   

2. Многоклеточные - ламинарии, которые известны человеку под названием «морская капуста».

   

Жизненный цикл



У водорослей развитие происходит согласно циклу или цикломорфозу (это зависит от сложности структуры водного "растения" и, соответственно, способа размножения).

Водоросли, не имеющие (или имеющие в исключительных случаях) способность к половому размножению, вследствие развития изменяют только строение тела. К таким водным растениям применимо понятие цикломорфоз (примеры водорослей: гиелла, сине-зеленые, гленодиниум).

Для цикломорфоза характерна высокая степень пластичности. Прохождение стадий зависит в значительной степени от экологических условий среды. Не всегда происходит проявление строго всех этапов цикломорфоза, некоторые могут вообще «выпадать» из общей последовательности.

Строгое прохождение всех стадий жизненного цикла водорослей (на схеме выше) есть исключительно у тех водных растений, которые занимают верхнюю ступень эволюции (например, бурые).

Бурые водоросли



Это многоклеточные водные "растения", которые принадлежат к охрофитовым. Название произошло от цвета пигментного вещества, содержащегося в хроматофорах: зеленый (что означает способность к фотосинтезу), а также желтый, оранжевый и бурый, которые, перемешиваясь, образуют коричневатый оттенок.

Растут на глубинах 6-15 и 40-100 метров во всех морских водоемах земного шара.

Бурые водоросли, по сравнению остальными, имеют более сложную структуру: у них наблюдается в теле подобие органов и разных тканей.

Поверхности клеток состоят из целлюлозно-студенистого вещества, в составе которого белки, соли, углеводы.

В каждой клетке водоросли есть ядро, хлоропласты (в виде дисков), питательное вещество (полисахарид).

Жизненный цикл бурых водорослей

У этой группы водных "растений" различают несколько типов роста: через верхушку или делением клетки.

Бурые половым и бесполым способом. Это означает, что некоторые из них воссоздаются путем фрагментации своего тельца (таллома), формированием так называемых почек или благодаря спорам.

Зооспоры имеют жгутики и обладают подвижностью. А также дают гаметофит, благодаря которому образуются половые клетки.



Есть гаметы, получающиеся из спорофита и имеющие в гаплоидной стадии яйцеклетки и сперматозоиды.

А еще эти водные "растения" излучают феромоны, что способствует «встрече» мужской и женской половых клеток.

Благодаря всем этим процессам, у бурых водорослей происходят чередования поколений.

Применение бурых водорослей

Наиболее популярным представителем этой группы является ламинария, или «морская капуста». Данная водоросль растет вдоль берегов, образуя заросли. В составе ламинарии достаточно большое количество жизненно важных для человека макро- и микроэлементов, самым главным из которых является йод. Кроме еды, ее также используют как удобрение для почв.

Также бурые водоросли применяют в медицине и при изготовлении косметических средств.

Характеристики одноклеточных водорослей

Данные разновидности водных "растений" являются самостоятельной системой, которая способна расти и развиваться, а также самовоспроизводиться.

По размерам это микроскопического размера водоросли (не видны невооруженным глазом), которые по сути можно считать «фабрикой» по добыче полезного сырья: через процесс поглощения из окружающей среды углекислоты и минеральных солей, с последующей переработкой их в белки, жиры и углеводы.

Продуктами жизнеобеспечения одноклеточных водорослей является кислород и углекислый газ, что позволяет им быть активными участниками природного круговорота.

Разведение водорослей

В каком из морей осуществляется наиболее широкое разведение этих морских «растений»? Согласно справочным данным, максимальное количество водорослей содержится в Белом море. На берегу есть поселок Реболда (в районе Соловецкого острова), где как раз и занимаются добыванием и заготовкой этих водных даров.

Здесь есть 2 вида бурых водорослей: известная ламинария и фукус («морской виноград»).

Кроме употребления в пищу, из этих «растений» изготавливают биологически активные вещества, которые применяются в медицине. Это очень полезные препараты, поскольку в их составе экологически чистые водоросли Белого моря.

Такие продукты снижают уровень холестерина в крови, налаживают работу щитовидной железы, препятствуют развитию возрастных болезней, связанных с сосудами, и так далее. «Морской виноград» хорошо применять при проблемах с варикозным расширением вен, целлюлитом, появлениях морщин.

Роль в природе и жизни человека

Водоросли изучаются специализированной наукой - альгологией (или фикологией), которая является разделом ботаники.

Сбор информации об этих водных «растениях» необходим для решения таких важных задач: общебиологических проблем; хозяйственных задач и так далее.

Развивается данная наука по следующим направлениям:

1. Применение водорослей в медицине.
2. Использование в решении природоохранных вопросов.
3. Накопление информации о водорослях с целью решения других задач.

Эти морские «растения» в настоящее время как обитают в природных водоемах, так и выращиваются на специальных фермах.

• Морские водоросли, как пища и не только, популярны во многих странах мира: Индонезии (ежегодный сбор 3-10 миллионов тонн), Филиппины, Япония, Китай, Корея, Таиланд, Тайвань, Камбоджа, Вьетнам, Перу, Чили, Англия, США (Калифорния) и других.
• На Филиппинах в настоящее время был открыт новый продукт питания - лапша из морских водорослей (содержит кальций, магний, йод).
• Многими любимые японские водоросли нори, которые высушиваются листьями и выглядят квадратными тонкими пластинами, применимы в изготовлении суши, роллов, для супов.
• В Уэльсе готовят популярный лаверсный хлеб из овса и красной водоросли лавер.
• Из водорослей изготавливают пищевой желатин, добавки, альгинаты (перевязочные материалы, применяются в стоматологии).
• Произведенный из этих водных «растений» агар применяется в приготовлении кондитерских изделий, десертов, напитков, блюд из мяса.
• Концентраты из водорослей используют в препаратах для избавления от лишнего веса. Также входят в состав зубных паст, косметических средств и красок.
• Альгинаты применяют в промышленности (бумажные покрытия, краски, гели, клей, текстильная печать).

Резюме

Рассмотренные в статье виды водорослей (с фото), названия, группы, разведение и применение говорит лишь о том, что это действительно важные составляющие не только природы, но и многих сторон жизни человека (здоровье, красота, промышленное сырье, пища и так далее). Без них не было бы пресловутой "морской капусты", мармелада, суши и других таких привычных блюд.

На первый взгляд может показаться, что эти простые природные "растения" являются примитивными (по своей структуре, жизненному циклу) водорослями, но на самом деле все обстоит иначе. Оказывается, даже эти водные «растения» имеют половое размножение, излучают феромоны и поддерживают круговорот веществ в природе.

Водоросли — это многоклеточные, преимущественно водные, эукариотические фотосинтезирующие организмы, которые не имеют тканей или тело которых не дифференцировано на вегетативные органы (т.е. относящиеся к подцарству низших растений).

❖ Систематические отделы водорослей (различаются по струк туре таллома, набору фотосинтезирующих пигментов и запасных питательных веществ, особенностям размножения и циклов развития, местообитанию и т. п.):
■ Золотистые;
■ Зеленые (примеры: спирогира, улотрикс);
■ Красные (примеры: порфира, филлофора);
■ Бурые (примеры: лессония, фукус);
■ Харовые (примеры: хара, нителла);
■ Диатомовые (пример: ликмофора) и др.
Количество видов водорослей — более 40 тыс.

❖ Среда обитания водорослей: пресные и соленые водоемы, влажная почва, кора деревьев, горячие источники, ледники и т.д.

❖ Экологические группы водорослей: планктонные, бентосные (), наземные, почвенные и др.

Планктонные формы представлены зелеными, золотистыми и желто-зелеными водорослями, имеющими специальные приспособления для облегчения переноса водой: уменьшающие плотность организмов (газовые вакуоли, включения липидов, студенистую консистенцию) и увеличивающие их поверхность (разветвленные выросты, приплюснутую или вытянутую форму тела и др.).

Бентосные формы обитают на дне водоемов или обволакивают находящиеся в воде предметы; к субстрату прикрепляются ризоидами, базальными дисками и присосками. В морях и океанах они представлены преимущественно бурыми и красными водорослями, а в пресных водоемах — всеми отделами водорослей, кроме Бурых. Бентосные водоросли содержат крупные хло-ропласты с высоким содержанием хлорофилла.

Наземные , или воздушные , водоросли (это обычно Зеленые или Желто-зеленые водоросли) образуют налеты и пленки различного цвета на коре деревьев, влажных камнях и скалах, заборах, крышах домов, на поверхности снега и льда и т.п. При недостатке влаги наземные водоросли пропитываются органическими и неорганическими веществами.

Почвенные водоросли (в основном Желто-зеленые, Золотистые и Диатомовые) живут в толще почвенного слоя на глубине до 1-2 м.

Особенности строения водорослей

Тело водорослей не разделено на вегетативные органы и представлено прочным в упругим талломом (слоевищем) . Структура таллома — нитчатая (примеры: улотрикс, спирогира), пластинчатая {пример: ламинария), разветвленная или кустистая (пример: хара). Размеры — от 0,1 мм до нескольких десятков метров (у некоторых бурых и красных водорослей). Таллом разветвленных и кустистых водорослей — рассеченный и имеет линейно-членистое строение; в нем можно различить главную ось, «листья» и ризоиды.

У некоторых водорослей имеются специальные воздушные пузыри , которые удерживают слоевище у поверхности воды, где есть возможность максимального улавливания света для фотосинтеза.

Таллом многих водорослей выделяет слизь, которая заполняет их внутренние полости и частично выводится наружу, помогая лучше удерживать воду в препятствуя обезвоживанию.

Клетки таллома водорослей не дифференцированы и имеют проницаемою клеточную оболочку, внутренний слой которой состоит из целлюлозы, а наружный — из пектиновых веществ и (у многих видов) ряда добавочных компонентов: извести, лигнина, кутина (задерживающего ультрафиолетовые лучи и предохраняющего клетки от излишней потери воды в период отлива) и др. Оболочка выполняет защитную и опорную функции, обеспечивая при этом возможность роста. При дефиците влаги оболочки значительно утолщаются.

Цитоплазма клетки у большинства водорослей образует тонкий слой между большой центральной вакуолью и клеточной стенкой. В цитоплазме имеются органеллы: хроматофоры , эндоплазматический ретикулум, митохондрии, аппарат Гольджи, рибосомы, одно или несколько ядер.

Хроматофоры — это органеллы водорослей, содержащие фотосинтезирующие пигменты, рибосомы, ДНК, липидные гранулы и пиреноиды . В отличие от хлоропластов высших растений хроматофоры более разнообразны по форме (могут быть чашевидными, лентовидными, пластинчатыми, звездчатыми, дисковидными и др.), размерам, числу, строению, местоположению и набору фотосинтезирующих пигментов.

У мелководных (зеленых ) водорослей фотосинтезирующими пигментами являются в основном хлорофиллы а и b, поглощающие красный и желтый свет. У бурых водорослей, обитающих на средних глубинах, куда проникает зеленый и синий свет, фотосинтезирующими пигментами являются хлорофиллы а и с, а также каротин и фукоксантин , имеющие бурый цвет. У красных водорослей, обитающих на глубинах до 270 м, фотосинтезирующими пигментами являются хлорофилл d (характерный только для этой группы растений) и имеющие красноватую окраску фикобилины — фикоэритрин, фикоцианин и аллофикоцианин, хорошо поглощающие синие и фиолетовые лучи.

Пиреноиды — особые включения, входящие в состав матрикса хроматофор и являющиеся зоной синтеза и накопления запасных питательных веществ.

Запасные вещества водорослей: крахмал, гликоген, масла, полисахариды и др.

Размножение водорослей

Водоросли размножаются бесполым и половым путем.

❖ Органы размножения водорослей (одноклеточные):
■ спорангии (органы бесполого размножения);
■ гаметангии (органы полового размножения).

❖ Способы бесполого размножения водорослей: вегетативное (фрагментами таллома) или одноклеточными зооспорами.

❖ Формы полового процесса у водорослей:
■ изогамия — слияние одинаковых по строению и величине подвижных гамет,
■ гетерогамия — слияние подвижных гамет разных размеров (более крупную считают женской),
■ оогамия — слияние крупной неподвижной яйцеклетки со сперматозоидом,
■ конъюгация — слияние содержимого двух неспециализированных клеток.

Половой процесс завершается образованием диплоидной зиготы, из которой формируется новая особь или образуются подвижные жгутиковые зооспоры , служащие для расселения водоросли.

❖ Особенности размножения водорослей:
■ у некоторых видов водорослей каждая особь способна формировать (в зависимости от времени года или условий среды) и споры, и гаметы;
■ у отдельных видов водорослей функции бесполого и полового размножения выполняют разные особи — спорофиты (они образуют споры) и гаметофиты (они формируют гаметы);
■ в цикле развития многих видов водорослей (красных, бурых, некоторых зеленых) наблюдается строгое чередование поколений — спорофита и гаметофита ;
■ гаметы водорослей, как правило, обладают таксисами, определяющими направление их движения в зависимости от интенсивности света, температуры и т.п.;
■ безжгутиковые споры совершают амебоидное движение;
■ у морских водорослей выход спор или гамет совпадает с приливом; период покоя в развитии зиготы отсутствует (т.е. зигота начинает развиваться сразу же после оплодотворения, чтобы не быть унесенной в море).

Значение водорослей

❖ Значение водорослей:
■ они за счет фотосинтеза продуцируют органические вещества;
■ насыщают воду кислородом и поглощают из нее двуокись углерода;
■ являются пищей для водных животных;
■ являются родоначальниками растений, заселивших сушу;
■ участвовали в образовании горных известняковых и меловых пород, некоторых видов каменного угля и горючих сланцев;
■ зеленые водоросли очищают водоемы, загрязненные органическими отбросами;
■ используются человеком как органические удобрения и кормовые добавки в рацион животных;
■ используются в биохимической, пищевой и парфюмерной промышленности для получения белков, витаминов, спиртов, органических кислот, ацетона, йода, брома, агар-агара (необходим для изготовления мармелада, пастилы, суфле и т.п.), лаков, красителей, клея;
■ многие виды используются в пищу человеком (ламинария, некоторые зеленые и красные водоросли);
■ некоторые виды применяются при лечении рахита, зоба, желудочно-кишечных и других заболеваний;
■ ил из отмерших водорослей (сапропель) используется в грязелечении;
■ могут вызывать «цветение» воды.

Зеленые водоросли

❖ Спирогира

■ Местообитание: пресные стоячие и медленно текущие водоемы, где она образует тину ярко-зеленого цвета; распространена в Беларуси.

■ Форма тела: тонкая нитевидная; клетки расположены в один ряд.

■ Особенности строения клетки — цилиндрической формы с хорошо выраженной клеточной стенкой; покрыты пектиновой оболочкой и слизистым чехлом. Хроматофор лентовидный, спирально закрученный. Вакуоль занимает большую часть клетки. Ядро расположено в центре и соединяется тяжами с пристенной цитоплазмой; содержит гаплоидный набор хромосом.

■ Размножение: бесполое осуществляется путем разрыва нити на короткие участки; спорообразование отсутствует. Половой процесс — конъюгация. При этом две нити водорослей обычно располагаются параллельно друг другу и срастаются при помощи копуляционных выростов или мостиков. Затем оболочки клеток в местах соприкосновения нитей растворяются, образуя сквозной канал, через который содержимое одной из клеток перемещается в клетку другой нити и сливается с ее протопластом, образуя зиготу с плотной оболочкой. Зигота делится мей-озом; образуются 4 ядра, три из них погибают; из оставшейся клетки после периода покоя развивается взрослая особь.

❖ Улотрикс

■ Местообитание: пресные, реже морские и солоноватые водоемы, почва;

Жизненный цикл включает совокупность всех этапов (фаз, стадий) развития индивидов, в результате прохождения которых из определенных особей или их зачатков (например, акинет или гормогониев) возникают новые, сходные с ними особи и зачатки, дающие начало новому жизненному циклу.

Циклы развития водорослей весьма разнообразны и нередко предопределяются рядом экологических факторов.

У многих водорослей вся жизнь проходит в гаплоидном состоянии. Такие формы называют гаплонтами. Диплоидной является только зигота, прорастание которой сопровождается редукционным делением ядра. Этот жизненный цикл называется гаплофазным с зиготической редукцией (рис. 2). Примером водорослей с таким циклом развития являются многие зеленые (конъюгаты, эдогониевые, большинство протококковых), харовые, некоторые золотистые и др.

Некоторые водоросли, наоборот, развиваются в течение всей вегетативной жизни в диплоидном состоянии. Их называют диплонтами. Гаплоидная фаза представлена только гаметами, перед формированием которых происходит редукционное деление ядра. Зигота прорастает в диплоидный таллом. Такой жизненный цикл называется диплофазным с гаметической редукцией и имеет место, например, у диатомовых, циклоспоровых бурых, некоторых сифонофициевых водорослей.

У многих видов водорослей органы бесполого и полового размножения развиваются на разных особях. Редукционное деление ядра предшествует образованию зооспор или апланоспор, которые развиваются обычно на диплоидных талломах. Споры развиваются в гаплоидные растения, размножающиеся только половым путем. Гаметы после копуляции образуют зиготу, прорастающую диплоидным талломом. На диплоидном талломе после мейоза формируются только органы бесполого размножения. Следовательно, у этих водорослей имеется правильное чередование форм развития, или генераций, – диплоидного бесполого спорофита и гаплоидного полового гаметофита. Такой тип развития называется гапло-диплофазным со спорической редукцией (например, улотрихальные, ульвальные, эктокарпальные, ламинариальные водоросли). Оба поколения могут не различаться морфологически (изоморфная смена генераций) либо резко различаться формой и размерами (гетероморфная смена генераций).

Редко у водорослей отмечен гапло-диплофазный цикл с мейозом, происходящим в соматических клетках диплоидного таллома (соматическая редукция ) (см. рис. 2). Примерами водорослей с соматическим мейозом могут быть представители родов Prasiola , Lemanea , Batrachospermum .

Особенности и циклы развития некоторых водорослей.

Хлорелла – одноклеточная зеленая водоросль широко распространенная в пресных водах и почве. Клетки шаровидные, неподвижные, мелкие. Хлорелла очень быстро размножается и активно поглощает из окружающей среды вещества, в том числе и органические, поэтому ее применяют при биологической очистке сточных вод. На космических кораблях и подводных лодках хлорелла помогает поддерживать нормальный состав воздуха. Благодаря способности создавать большое количество органического вещества, ее используют для получения кормов.

Хламидомонада – зеленая одноклеточная водоросль. Клетки хламидомонады подвижные, двигаются при помощи жгутиков. В клетке располагается чашевидный хлоропласт, ядро, крупная вакуоль с клеточным соком и две мелких сократительных вакуоли. Передвигается хламидомонада к источнику света при помощи красного светочувствительного «глазка» – стигмы.

В течение всего лета хламидомонада размножается вегетативным способом – делением клетки, при этом клетка останавливается, теряет жгутики. Ядро клетки делится митозом, за этим следует деление самой клетки.

Наблюдается также и бесполое размножение – образование спор. Клетка останавливается, теряет жгутики и ее содержимое делится на 4-8 частей, каждая из которых образует подвижную спору с двумя жгутиками. Каждая спора дает начало новой особи.

Половое размножение осуществляется при наступлении неблагоприятных условий жизни (похолодание, пересыхание водоема). Внутреннее содержимое клетки делится на множество гамет. Они выходят в воду и сливаются попарно. При этом образуется зигота, которая покрывается плотной оболочкой и зимует. Весной зигота делится мейозом и образует 4 споры, каждая из которых дает начало клетке хламидомонады.

Размножение одноклеточн ой водоросли хламидомонады .

Улотрикс имеет вид ярко-зеленых нитей, прикрепленных к подводным камням и корягам. Обитает в проточных водах. Нить состоит из коротких клеток с хлоропластом в виде незамкнутого кольца. Нить прикрепляется при помощи нижней клетки – ризоида (она мертвая или заполнена бесцветным содержимым). Нить растет в длину при помощи деления клеток.

Размножение улотрикса :

Вегетативное – при помощи участков нити.

Бесполое осуществляется при помощи подвижных спор. Они образуются в любой клетке нити по 2-4 и, выходя в воду, плавают. Затем споры прикрепляются к какому-либо предмету и из каждой споры образуется новая нить.

Половое . В половом процессе участвуют две нити. Клетки одной и другой нити образуют множество подвижных гамет. Гаметы выходят в воду и попарно сливаются, так происходит оплодотворение. Образующаяся зигота покрывается толстой оболочкой и может долго находиться в состоянии покоя. При благоприятных условиях зигота делится мейозом, образуя 4 клетки – споры, каждая спора дает начало новой нити улотрикса.

Строение и размножение улотрикса ..

спирогира

спирогира

Под какой цифрой обозначена водоросль.

Синезеленые водоросли относятся к прокариотам . ( ознакомления)

1. В клетках имеется около 30 пигментов, это способствует осуществлению процесса фотосинтеза в экстремальных условиях.

2. Клетки имеют толстые многослойные стенки, часто одетые слизистым чехлом, который выполняет защитную функцию.

3. В клетках синезеленых водорослей часто встречаются газовые вакуоли, наполненные смесью газов, это позволяет всегда находиться в лучших для фотосинтеза условиях, меняя свое положение в толще воды.

4. Многие виды синезеленых водорослей могут фиксировать атмосферный азот, благодаря этому обладают пищевой независимостью. Это позволяет им заселить необитаемые (без почвы) скалы. Синезеленые водоросли первыми осваивают безжизненные местообитания – лавовые потоки, вулканические острова.

Представителями синезеленых водорослей являются: анабена, носток, спирулина.