Значение зеленых водорослей

1. Являются создателями органического вещества в водоеме. Микроскопические планктонные водоросли, а также зооспоры и гаметы служат важнейшей пищей для зоопланктона (молоди рыб).

2. Развиваясь в больших количествах, обогащают водоем кислородом.

3. Некоторые зеленые водоросли используются как биологические фильтры при очистке сточных вод: клетки способны всасывать через оболочку растворенные в воде органические вещества.

4. Нитчатые водоросли, которые в массе развиваются в водоемах (особенно кладофора и ризоклониум), имеют промысловое значение: из них делают очень прочную высокосортную бумагу, получают ацетон, винный и этиловый спирты, и ряд других продуктов.

5. Водоросли коккоидной структуры (Протококковые водоросли (особенно хлорелла и сценедесмус)), благодаря своим высокопродуктивным свойствам, содержанию питательных и других ценных соединений, относительной дешевизне выращивания, в настоящее время являются объектом массового разведения во многих странах мира. Они используются как техническое сырье для поучения витаминов, хлорофилла, антибиотиков, как источник пищевых веществ для человека, сельскохозяйственных животных и рыб.

6. Многие входят в состав лишайников, вступают в симбиоз с гидробионтами (инфузориями, червями, гидрами). Даже хлоропласты отдельных сифоновых водорослей, например Codium, становятся симбионтами для голожаберных моллюсков. Эти животные питаются водорослями, хлоропласты которых остаются жизнеспособными в клетках дыхательной полости, причём на свету они очень эффективно фотосинтезируют.

7. Массовое развитие представителей кл. Харовых приводит к зарастанию водоемов, многие нитчатые водоросли образуют очень большие обрастания на различных гидротехнических сооружения, судах и не только мешают их эксплуатации, но и могут вывести из строя.

8. Сверлящие водоросли (н апример, водоросли из рода Gomontia) сверлят раковины моллюсков (перловиц и беззубок), внедряются в известковый субстрат в пресных водоёмах. Они делают известковый субстрат рыхлым, легко поддающимся различным воздействиям химических и физических факторов.

9. Ряд водорослей способны переводить растворённые в воде соли кальция в нерастворимые и откладывают их на своих талломах (тропические зелёные водоросли, в частности Halimeda, откладывает в талломе карбонат кальция). Они принимают активное участие в постройке рифов. Гигантские залежи останков Halimeda, иногда достигающие 50 м в высоту, встречаются в континентальных шельфовых водах, связанных с Большим Барьерным рифом в Австралии и других регионах, на глубине от 12 до 100 м.

10. Водоросли – паразиты растений, животных и человека. Род цефалеурос ( Cephaleuros) вызывает заболевания более 100 видов культурных цветковых растений. Эти водоросли распространены в основном в тропиках и субтропиках, где поражают чайный куст, кофейное дерево, цитрусовые и многие другие. Они образуют оранжево-красные пигменты-гематохромы, благодаря которым поражения напоминают ржавчину. Виды прототеки ( Prototheca) могут вызывать заражения человека, крупного рогатого скота и некоторых других животных. У людей они являются причиной кожных заболеваний и изредка — бурситов (воспаления суставных сумок) и перитонитов ( воспаление брюшины), у крупного рогатого скота могут быть причиной маститов (воспаление молочных желез).

Систематика Зеленых водорослей (CHLOROPHYTA)

До сих пор отсутствует единая устоявшаяся система зелёных водорослей. Долгое время использовали морфологическую альгологическую с истематику, делившуюотдел зелёные водоросли на три класса. В последние годы количество классов в отделе Chlorophyta возрастает в некоторых классификациях до 11 (C. Hoek van den et al., 1995). Часто используется и другая система зелёных водорослей, состоящая из пяти классов (L. Graham, Wilcox, 2000).

На занятиях по дисциплине «Водные растения» мы будем изучать морфологической альгологической классификацией, которой до сих пор пользуются альгологи, гидробиологи, ихтиологи, изучающие водоросли в экосистемах, так как морфологические (внешние) признаки оказались удобными для определения водорослей.

Отдел Зеленые водоросли включает три класса:

I. Класс Собственно зеленые водоросли (CHLOROPHYCEAE)

У представителей класса бесполое размножение осуществляется зооспорами, аплапоспорами, автоспорами. Половой процесспроисходит в форме изогамии, гетерогамии, оогамии, хологамии (см. лекцию «Альгология»).

Класс делится на ряд порядков:

1. Порядок Вольвоксовые (Volvocales) – планктонные водоросли монадной структуры, т.е. снабженные жгутиками одноклеточные и колониальные зеленые водоросли, подвижные в течение всей вегетативной жизни.

Род хламидомонада (Chlamidomonas) насчитывает свыше 500 видов. Почти все они обитатели мелких, хорошо прогреваемых и сильно загрязненных водоемов. Это активные санитары загрязненных вод, в которых они очень быстро размножаются и вызывают зеленое цветение.

Хламидомонас хоботковый - вид имеет плотную оболочку, спереди образующую заметное выпячивание – носик, от которого отходят два равных по длине жгутика. Всю внутреннюю часть клетки занимает чашевидный хлоропласт, в сильно утолщенном дне которого, расположен шаровидный пиреноид с крахмальной сферой. В верхней части, на хлоропласте находится крупный хорошо заметный красный глазок, а внутри вырезки хлоропласта расположено видимое без специальной окраски крупное шаровидное ядро с отчетливо различимым ядрышком.

В передней части клетки, у основания жгутиков, легко заметить две пульсирующие вакуоли.

Хламидомонады быстро размножаются бесполым путем, материнская клетка теряет жгутики, протопласт ее делится на 2 – 4 – 8 частей, каждая часть оформляется в самостоятельную особь, одевается оболочкой, развивает жгутики и в таком виде покидает материнскую оболочку. Вышедшие новые особи быстро подрастают и обычно уже через сутки каждая из них, в свою очередь приступает к делению.

У этого вида наблюдается половой процесс в виде типичной изогамии. Интересны здесь гаметы. Они имеют копуляционные хоботки, выступающие через оболочку между основаниями жгутиков, что и послужило основой видового названия.

В неблагоприятных условиях молодые особи не приобретают жгутиков и не расходятся, на поверхности их выделяется слизь, покрывающая скопление клеток общим слоем. Внутри слизистого комочка клетки продолжают делиться. Такая форма переживания неблагоприятных условий называется пальмеллевидным состоянием.

Род Вольвокс (Volvox). Сюда входят наиболее высокоорганизованные представители порядка. Их колонии имеют вид слизистых, диаметром до 2 мм. шаров, в периферическом слое которых расположено множество до 50 тыс. хламидомонадоподобных клеток, сросшихся своими боковыми ослизненными стенками друг с другом и соединенных одна с другой протоплазменными тяжами (плазмодесмами). Здесь уже наблюдается специализация клеток в пределах колонии.

А
Рис. 2. Volvox globator: А – колония вольвокса, Б – увеличенный фрагмент колонии: 1 – яйцеклетка, 2 - сперматозоиды

Громадные большинства составляют вегетативные клетки, слагающие периферическую часть колонии и не принимающие участия в размножении. Между вегетативными клетками разбросаны более крупные репродуктивные. Около 10 из них – клетки бесполого размножения, которые в результате многократных делений дают начало молодым, дочерним колониям. Половое размножение представлено типичной оогамией. Оогонии и антеридии возникают также из репродуктивных клеток.

2. Пор. Протококковые (Protococcales) – в вегетативном состоянии неподвижны, одноклеточные или колониальные организмы. Распространены в пресных водоемах. Некоторые из них способны к миксотрофному питанию и в массе развиваются в местах загрязнения органическими веществами. Это одна из самых важных кормовых групп для зоопланктона. Протококковые, встречаются также в наземных местообитаниях и в почве.

В клетке чашевидный хроматофор с пиреноидом и одно ядро в центре. Однако пульсирующих вакуолей и глазка не имеется.

Клетки большей частью шаровидные одетые целлюлозной оболочкой, (а не пектиновой как у вольвоксовых). У более высокоорганизованных и крупноклеточных представителей, как у водяной сеточки, клетки многоядерные, со сложно рассеченным постенным хроматофором со многими пиреноидами.

У протококковых водорослей преобладает бесполое размножение, реже – половой процесс. Бесполое размножение осуществляется при помощи зооспор и апланоспор.

Половой процесс у протококковых водорослей наблюдается сравнительно редко. Обычно это изогамия.

Представитель – одноклеточная водоросль хлорелла (рис. 3). Это зеленые шарики, обычно не превышающие в диаметре 15 мкм, протопласт которых имеет один чашеобразный хлоропласт с одним пиреноидом. Обитает на сырой почве, стволах деревьев, в пресной воде, в симбиозе с грибами (в лишайниках), в теле инфузорий, червей и гидр. Первый растительный организм, испытанный в космических полетах. Активно фотосинтезирует и создает больше органического вещества, чем другие растения. Используется как источник антибиотика хлореллина, 100 г сухой массы хлореллы удовлетворяет суточную потребность человека во всех витаминах, кроме витамина С. На очистных сооружениях промышленных предприятий используется как очиститель сточных вод. Может быть использована как корм для скота, птицы, рыб. Пища (чай, лапша, хлеб, мороженное и др.), приготовленная с примесью хлореллы (до 10% сухой массы) приятна на вкус.

Представителем ценобиальных форм является род сценедесмус (Scenedesmus) – клетки соединены в простые или двойные ряды, чаще в ценобии 4 клетки (рис. 4), причем краевые клетки несут выросты – шипы, что улучшает плавучесть ценобия.

3. Пор. Улотриксовые (Ulothrichales) – многоклеточные нитчатые неветвящиеся, реже – пластинчатые формы. Размеры очень разнообразны – от микроскопических нитей, шириной в несколько микрометров до пластинчатых макрофитов с площадью пластин в сотни квадратных сантиметров. В клетках находиться по одному, реже по несколько хлоропластов.

Типичный представитель Ulothriх – улотрикс (рис. 5). Обитает в быстро текущих водах у поверхности воды: нити прикреплены к стенкам набережных, к подводным камням, сваям. Слоевище улотрикса состоит из неразветвленных нитей, которые в начале роста прикрепляются к субстрату ризоидом в виде вытянутой базальной клетки. Клетки нитей цилиндрические. Хлоропласт в виде незамкнутого кольца, окружающего весь протопласт или только часть его.

Вегетативное размножение осуществляется фрагментацией. При половом размножении в нитях точно таким же способом как зооспоры, образуются гаметы.

В отличие от зооспор, имеющих по 4 жгутика, гаметы несут по 2 жгутика. Половой процесс изогамия.

4. Пор. Кладофоровые (Сlаdophorales) – нитчатые ветвистые на начальных стадиях неклеточного (сифонального) строения, слоевище рано или поздно делится на сегменты, и приобретает вид многоклеточного растения.

Образование перегородок наступает у них на более или менее поздней стадии развития и они достаточно долго вегетируют в форме неклеточного пузыря.

Примером является род кладофора (Сlаdophora) (рис. 6). Слоевище кустистое построено разветвленными нитями, состоящими из расположенных в один ряд сегментов. В местах со стоячей водой слоевища кладофоры сильно разрастаются, образуя огромные спутанные массы, или тину.

К субстрату прикрепляется ризоидами.

Размножается кладофора половым и бесполым способами. Гаметы с 2 жгутиками, зооспоры четырехжгутиковые. Гаметы образуются в любом из сегментов и выходят после созревания через одну пору.

Кладофора используется для получения бумаги и как набивочный материал.

II. Класс Сцеплянки или конъюгаты – (CONJUGATOPHYCEAE)

Конъюгаты - одноклеточные и многоклеточные нитчатые водоросли. Для них характерно:

а) особый тип полового процесса в виде конъюгации: у нитчатых - две нити располагаются параллельно друг другу. Супротивные клетки образуют выросты, направленные друг к другу и срастающиеся концами. Образуется сквозной канал, через который содержимое одной клетки перемещается в другую и сливается с ее протопластом. Образуется зигота. У одноклеточных водорослей при половом размножении две сблизившиеся клетки окружаются слизью, оболочки клеток раздвигаются и выходящие из них протопласты сливаются. Образование зигот у конъюгат - явление довольно редкое.

В большинстве случаев одноклеточные конъюгаты размножаются обычным вегетативным делением в поперечной плоскости, а нитчатые - распадением нитей на отдельные клетки. Клетки конъюгат одноядерные, хроматофоры крупные, лентовидные.

б) отсутствие жгутиковых стадий (зооспор и снабженных жгутиками гамет), т.к. бесполое размножение отсутствует.

1. Порядок Зигнемовые (Zygnematales) объединяет нитчатые неветвящиеся, водоросли. Широко распространены в пресных водоемах всех континентов. В народе их обычно именуют тиной. Слизистые на ощупь нити сложены из ряда одномерных цилиндрической формы клеток. В вегетативном состоянии зигнемовые трудно определить даже до рода. Точное систематическое описание возможно только при наличии процесса конъюгации, который происходит не часто.

Важнейшими систематическими признаками при выделении родов у зигнемовых водорослей являются форма и положение хлоропласта. Известны 3 основные формы: осевой пластинчатый, осевой звездчатый, постенный спирально – лентовидный.

Как представителя порядка Зигнемовых, рассмотрим род Спирогира (Spirogyrа) (рис. 7). Она часто встречается в пресных водах всего земного шара. Нити у спирогиры, не ветвящиеся и состоят из одного ряда одинаковых, вытянутых, цилиндрических клеток. Нити ее длинные, от нескольких мм до 8 – 10 см, но окруженные общей слизью и переплетенные между собой, они могут на большом протяжении устилать дно рек и ручьев.

У нитей спирогиры, живущих в проточной воде, развиваются ризоиды – выросты клетки, отличающиеся утолщенной оболочкой и отсутствием хлоропласта. Обычно они образуются на нижней клетке нити.

Самое яркое и бросающееся в глаза у спирогиры – это спирально закрученные зеленые ленты хлоропласт а.

По средней линии хлоропласта у спирогиры расположены многочисленные пиреноиды, имеющие вид небольших округлых бесцветных телец.

Ядро у спирогиры очень крупное с ясно заметным ядрышком. Размножение спирогиры может быть вегетативным и половым. Вегетативное размножение – при случайном разрыве нити на участки, или при распадении нити на отдельные клетки при неблагоприятных условиях. Из каждого отрезка нити и каждой неповрежденной клетки при нормальных условиях для роста и деления образуется новая нить.

Половой процесс конъюгация (см. выше характеристику класса). После слияния протопласта двух клеток образуется зигота, постепенно приобретающая бурую окраску. После периода покоя перед прорастанием зиготы происходят два деления, образуется четыре гаплоидных ядра; три из них отмирают, остающееся ядро получает весь протопласт зиготы и прорастает в новую нить спирогиры.

2. Порядок Десмидиевые (Desmidiales) (около 4000 видов)характеризуются удивительным разнообразием очертаний, красотой форм и симметрией клеток (клостериум, космариум и др.) (рис. 8).

Десмидиевые водоросли в основном одноклеточные организмы. Реже среди них встречаются и колониальные формы. Живут в планктоне кислых вод.

III. Класс Харовые, лучицы (CHAROPHYCEAE)

Водоросли со сложной морфологической дифференцировкой нитчатого таллома. Похожи на высшие растения - хвощи. Бесполого размножения нет. Половой процесс - оогамия. Половые органы - оогонии и антеридии - многоклеточные, сложного строения.

Класс насчитывает около 300 видов. Представитель Хара (Chara), у которого имеется многоклеточное слоевище, напоминающее главный стебель и мутовчато отходящие от него «боковые ветви», на которых находятся длинные клетки – «листья». Каждое «междоузлие» - одна многоядерная клетка длиной до нескольких см. Снаружи междоузлие покрыто слоем специальных клеток – «корой». Клетки инкрустированы солями кальция, поэтому хары жестки на ощупь. Высота слоевища от 10 до 50 см. Прикрепление к субстрату при помощи ризоидов.

Наибольшее своеобразие в строении органов полового размножения:

а) женский орган – овальный оогоний, длиной до 1 мм, состоит из яйцеклетки и наружного ее покрова из пяти узких клеток. Снизу оогоний снабжен одноклеточной ножкой, а сверху коронкой из пяти или десяти коротких клеточек.

б) мужской – шаровидный антеридий, диаметром до 0,5 мм, образованный восьмью плоскими, скрепленными краями клетками с отходящими внутрь отростками. Эти клетки, называемые щитками, образуют наружную стенку антеридия. На внутренних отростках антеридия созревают сперматозоиды - длинные, спиралевидные с двумя жгутиками на переднем конце. Один антеридий содержит 40000 сперматозоидов. Антеридии первоначально зеленые, созревшие кирпичнокрасные.

Вегетативно харовые водоросли размножаются либо клубеньками, образующимися на ризоидах и на нижних стеблевых узлах, либо укореняющимися ветками из нижних узлов. Бесполого размножения нет.

Они широко распространены в пресноводных прудах и озерах, особенно с жесткой известковой водой, а некоторые из них встречаются и в морских заливах, и в континентальных солоноватых водоемах. На побегах харовых водорослей развивается множество эпифитов (от греч. эпи – на, фитон – растение). В густых зарослях жестких хар находят приют и защиту молодь рыб и другие мелкие животные. В водоемах при обильном развитии харовых водорослей отсутствуют личинки комаров. Ооспоры, образующиеся из зигот, являются источником пищи для водоплавающих и перелетных птиц. «Харовый» мергель - компонент лечебных грязей. Используют харовые в качестве удобрения на кислых почвах.

Дата добавления: 2014-01-20