, учитель биологии, 2009
Низшие растения (водоросли)
Царство Растения состоит из 3 подцарств: Красные водоросли, Настоящие водоросли, Высшие растения.
Водоросли – это наиболее древняя и просто устроенная группа растений, основная среда обитания которых – вода. Это низшие растения. Их тело не расчленено на стебель, лист, корень и представляет собой слоевище (таллом). Для закрепления в субстрате и поглощения из него питательных веществ и воды имеются ризоиды – нитевидные корнеподобные образования. Водоросли не имеют сложного анатомического строения.
Клетки, образующие таллом, покрыты твердой стенкой, состоящей из целлюлозы и пектиновых веществ. Клетка содержит одно или несколько ядер. Органоиды водорослей, содержащие пигменты (которые обеспечивают фотосинтез) называются хроматофоры. Они окружены двумембранной оболочкой, в строме находятся кольцевая ДНК (плазмида) и рибосомы. Форма хроматофоров очень разнообразна: лентовидная, чашевидная, зернистая. Прогрессивное эволюционное развитие хроматофоров сопровождалось увеличением суммарной поверхности без возрастания объема.
Подцарство Красные водоросли (Багрянки).
Обитатели моря. Всегда прикреплены к камням, раковинам или иному субстрату, то есть являются бентосными организмами. Многие живут на больших глубинах: это им удается благодаря наличию синих, красных и бурых пигментов в хроматофорах (хлорофилл d). Толща воды поглощает оранжево-красные лучи, а пропускает сине-зеленые, которые могут быть поглощены только красно-синими пигментами.
Красные водоросли – это обычно многоклеточные, реже одноклеточные организмы. Типичный представитель – порфира. Водоросль имеет листовидный таллом, достигающий в длину 0,5 м.
Подцарство Настоящие водоросли.
Отдел Бурые водоросли.
Это бентосные (придонные) водоросли, населяющие северные моря. Это многоклеточные организмы, самые крупные из известных водорослей, достигают в длину 50 метров.
В хозяйственном отношении наиболее важен род ламинария (морская капуста). В ее цикле развития, как и у всех растений, наблюдается чередование спорофита и гаметофита.
Зрелые спорофиты ламинарии – крупные растения (до 6 метров и более). Их слоевище имеет одну или несколько пластин, расположенных на простом или разветвленном «стволе». «Ствол» прикрепляется к субстрату с помощью ризоидов. На пластине возникают зооспорангии, в которых путем мейоза развиваются подвижные зооспоры.
При попадании зооспор на субстрат они прорастают в гаметофит (n) - микроскопический заросток, несущий половые органы: мужские – антеридии (в них созревают сперматозоиды) и женские – архегонии (в них созревает яйцеклетка). Яйцеклетка и сперматозоиды подвижны. Они покидают половые органы, сливаются, образуют зиготу (2n), которая без периода покоя прорастает в диплоидное растение. Это половое размножение.
Помимо полового размножения ламинария может размножаться вегетативно – с помощью частей таллома.
Слоевища ламинарии используют в медицине, в пищу, как источник йода.
Отдел Зеленые водоросли.
Обитают в основном в пресных водоемах; многие приспособились к жизни в условиях периодического увлажнения: на почве, коре деревьев, заборах. Зеленые водоросли имеют зеленый цвет слоевищ.
Многие зеленые водоросли относятся к планктону – совокупность свободно плавающих в воде мелких организмов (вольвокс, хламидомонада).
Хламидомонада – это одноклеточные автотрофные организмы, обитающие в мелких пресных водоемах. При их массовом размножении вода может приобретать зеленую окраску. Хламидомонады имеют эллипсоидную форму клетки с небольшим бесцветным «носиком» на переднем конце. От него отходят 2 равных по длине жгутика. Протопласт содержит 1 ядро, чашеобразный хроматофор, пульсирующие вакуоли, пигментный красный глазок (свточувствительный). Красный глазок воспринимает изменения в интенсивности освещения и клетка либо перемещается туда, где интенсивность света оптимальна для фотосинтеза, либо остается на месте, если освещенность достаточная. Такая реакция на свет называется фототаксисом.
В хроматофоре имеется особая структура – пиреноид – осуществляет фиксацию углекислого газа, запасает углеводы.
Взрослая хламидомонада – гаметофит. В благоприятных условиях протопласт многократно делится и образует зооспоры, из которых развиваются новые особи – это бесполое размножение. По мере ухудшения условий существования (повышение или снижение температуры, накопление в воде продуктов обмена) хламидомонада приступает к половому размножению. Она образует гаметы. Одинаковые внешне гаметы от разных особей сливаются (изогамия) и образуют диплоидную зиготу – спорофит. Она покрывается несколькими оболочками и способна сохраняться до наступления благоприятных условий. В зиготе происходит мейотическое деление и из нее выходят 4 гаплоидные зооспоры. Каждая зооспора развивается во взрослую особь.
Вольвокс – колониальная водоросль, имеющая шаровидную форму (2-3 мм в диаметре). Колонии вольвокса состоят из многочисленных клеток, расположенных по периферии шара в один слой. Клетки соединены друг с другом при помощи цитоплазматических тяжей.
Спирогира. Это многоклеточная нитчатая водоросль, свободно пассивно плавающая на поверхности водоемов. Взрослое растение – гаметофит. Хроматофор спирально закручен. Вегетативное размножение происходит путем разрыва нитей на отдельные участки, то есть частями таллома.
Половой процесс спирогиры – конъюгация. Две близлежащие клетки близко расположенных нитей образуют выросты, направленные друг к другу и сливаются между собой. Так образуется сквозной канал, через который содержимое одной клетки в течение нескольких минут переливается в другую и сливается с ее протопластом. В результате образуется зигота (2n). Она округляется, покрывается плотной оболочкой и вся клетка переходит в состояние покоя. В зиготе происходит мейоз, в результате чего образуются 4 гаплоидные клетки, дающие начало новым нитям.
Значение водорослей в природе.
- Водоросли составляют основную часть растительности водной среды. Участвуя в фотосинтезе, они являются главным источником органического вещества в водоемах; являются начальным трофическим уровнем в цепях выедания (водорослями питается молодь рыб, рачки и др.).
- Поставщики кислорода в водоемах.
- Водоросли, обитающие в почве, снеге, на льду участвуют в процессе почвообразования.
- Водоросли-симбионты являются фотосинтезирующей частью лишайников.
- Некоторые водоросли осуществляют процессы естественного самоочищения сточных и загрязненных вод.
Значение водорослей для человека.
- В качестве продуктов питания. Ламинария – источник йода. Зеленая водоросль хлорелла содержит полноценные белки, жирные масла, витамины В, С, К.
- Донные отложения отмерших водорослей используют как органическое удобрение.
- На корм скоту.
- Красные водоросли используют для приготовления агар-агара, необходимого для промышленного получения пастилы, мармелада, губной помады; необходимо для микробиологических исследований в качестве среды для выращивания микроорганизмов.
- Некоторые виды – индикаторы загрязнений местообитаний.
- Водоросли – ценный, перспективный объект научных исследований в области биотехнологии.
