Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Водорості



План:


Введення

Зелена водорість Ульва (Ulva lactuca)

Водорості ( лат. Algae ) - Гетерогенна екологічна група переважно фототрофних одноклітинних, колоніальних або багатоклітинних організмів, що мешкають, як правило, у водному середовищі, в систематичному відношенні представляє собою сукупність багатьох відділів. Вступаючи в симбіоз з грибами, ці організми в ході еволюції утворили абсолютно нові організми - лишайники.

Наука про водорості називається альгологией.


1. Загальні відомості

Водорості - група організмів різного походження, об'єднаних наступними ознаками: наявність хлорофілу і фотоавтотрофної харчування; у багатоклітинних - відсутність чіткої диференціювання тіла (званого сланню, або талломом) на органи, відсутність яскраво вираженої провідної системи; проживання у водному середовищі, або у вологих умовах (у грунті, сирих місцях і т. п.)

Деякі водорості здатні до гетеротрофи (харчуванню готової органікою), як осмотрофное (поверхнею клітини), наприклад жгутиконосци, так і шляхом заковтування через клітинний рот ( евгленовие, дінофітових). Розміри водоростей коливаються від часток мікрона ( кокколітофоріди і деякі діатомеї) до 40 м ( макроцистіс). Них металів буває як одноклітинним, так і багатоклітинних. Серед багатоклітинних водоростей поряд з великими є мікроскопічні (наприклад, спорофіт ламінарієвих). Серед одноклітинних є колоніальні форми, коли окремі клітини тісно пов'язані між собою (з'єднані через плазмодесми або занурені в загальну слиз).

До водоростям відносять різну кількість (залежно від класифікації) відділів еукаріот, багато з яких не пов'язані спільним походженням. Також до водоростей часто відносять синьо-зелених водоростей або ціанобактерії, які є прокаріоти. Традиційно водорості зараховуються до рослин.


2. Цитологія

Клітини водоростей (за винятком амебоидному типу) покриті клітинною стінкою і / або клітинної оболонкою [ уточнити ]. Стінка знаходиться зовні мембрани клітини, зазвичай містить структурний компонент (наприклад, целюлозу) і аморфний матрикс (наприклад, пектинові або агарові речовини); також в ній можуть бути додаткові шари (наприклад, спорополленіновий шар у хлорели). Клітинна оболонка є або зовнішній кремнійорганічний панцир (у діатомей і деяких інших охрофітових), або ущільнений верхній шар цитоплазми (плазмалемми), в якому можуть бути додаткові структури, наприклад, пляшечки, порожні або з целюлозними пластинками (своєрідний панцир, тека, у дінофлагелляти ). Якщо клітинна оболонка пластична, клітина може бути здатна до так званого метаболічного руху - ковзанню за рахунок невеликої зміни форми тіла.

Фотосинтезуючі (і "маскують" їх) пігменти знаходяться в особливих пластидах - хлоропластах. Хлоропласт має дві (червоні, зелені, харові водорості), три (евглени, дінофлагелляти) або чотири (охрофітовие водорості) мембрани. Також він має власний сильно редукований генетичний апарат, що дозволяє припустити його симбиогенеза (походження від захопленої прокаріотної або, у гетероконтних водоростей, еукаріотних клітини). Внутрішня мембрана випинається всередину, утворюючи складки - тилакоїди, зібрані в стопки - грани: монотілакоідние у червоних і синьо-зелених, двох-і більше у зелених і харових, трехтілакоідние в інших. На тилакоїдів, власне, і розташовані пігменти. Хлоропласти у водоростей мають різну форму (дрібні дисковидні, спіралеподібні, чашовидної, зірчасті і т. д.).

У багатьох в хлоропласті є щільні утворення - піреноіди.

Продукти фотосинтезу, в даний момент зайві, зберігаються у формі різних запасних речовин: крохмалю, глікогену, інших полісахаридів, ліпідів. Запасание ліпідів більше властиво морським формам (особливо планктонних діатомові, які за рахунок масла тримаються на плаву зі своїм важким панциром), а запасання полісахаридів (включаючи крохмаль і глікоген) більше властиво прісноводним .


3. Морфологічна організація таллома

У водоростей виділяють кілька основних типів організації таллома:

  • Амебоідним (різоподіальний)
Одноклітинні організми, позбавлені твердої клітинної оболонки і внаслідок цього, не здатні зберігати постійну форму тіла. Завдяки відсутності клітинної стінки і наявності особливих внутрішньоклітинних структур клітина здатна до плазують руху за допомогою псевдоподий або різоподій. Для деяких видів характерне утворення багатоядерного плазмодія шляхом злиття декількох амебоидних клітин. Амебоидние будова можуть вдруге купувати деякі монадние форми шляхом відкидання або втягування джгутиків.
  • Монадної
Одноклітинні водорості, що мають постійну форму тіла, джгутик (і), часто стигму, а прісноводні - скорочувальну вакуоль. Клітини активно рухаються у вегетативному стані. Часто зустрічається об'єднання декількох монадние клітин в колонію, оточену загальною слизом, в деяких випадках навіть з'єднуючись між собою за допомогою плазмодесм. У високоорганізованих форм з багатоклітинних талломом часто є расселітельние стадії - зооспори і гамети, що мають монадної структуру.
  • Коккоідний
Одноклітинні, позбавлені будь-яких органоидов пересування і зберігають постійну форму тіла у вегетативному стані клітини. Найчастіше є потовщена клітинна стінка або панцир, можуть бути різні вирости, пори і пр. для полегшення ширяння в товщі води. Багатьом водоростям з даною структурою властиво освіта колоній. Деякі діатомеї і десмідиєві здатні до активного пересування шляхом виділення слизу.
  • Пальмеллоідний (капсальний)
Постійне, досить велике, як правило, прикріплене до субстрату, освіта з декількох коккоідних клітин, занурених у загальну слизову масу. Клітини безпосередньо між собою не об'єднуються - відсутні плазмодесми. Тимчасову стадію життєвого циклу з аналогічною морфологією називають пальмеллевідное станом. У такий стан можуть переходити багато монадние і коккоідние водорості при настанні несприятливих умов, що утворюються при цьому пальмеллевідное освіти, як правило, дрібні і не мають постійної форми.
  • Нитчастий (тріхальний)
Клітини з'єднані в нитку, просту або розгалужену. Нитки можуть вільно плавати в товщі води, прикріплятися до субстрату, або об'єднуватися в колонію. Вегетативно нитчасті водорості розмножуються зазвичай розпадом нитки на окремі фрагменти. Зростання ниток може йти чотирма шляхами: дифузним - діляться всі клітини нитки, інтеркалярний - зона росту розташована в середині нитки, апікальним - діленням кінцевих клітин, і базальним - поділом клітин біля основи таллома. Клітини в нитки не мають джгутиків і можуть бути пов'язані між собою плазмодесмамі.
  • Разнонітчатий (гетеротріхальний)
Є дві системи ниток: сланкі по субстрату горизонтальні і відходять від них вертикальні. Горизонтальні нитки тісно змикаються, або можуть зливатися в псевдопаренхіматозную платівку і виконують, в основному, опорну функцію та функцію вегетативного розмноження, вертикальні нитки - переважно ассіміляторную функцію. Іноді може спостерігатися редукція, або надмірний розвиток тих чи інших ниток, що приводить до вторинної втрати або порушення характерних рис гетеротріхального сроенія (при редукції вертикальних ниток, наприклад, талій може являти собою просту одношарову платівку, повністю прикріплену до субстрату.
  • Пластинчастий
Багатоклітинні талломи у формі пластинок з одного, двох або кількох шарів клітин. Виникають при поздовжньому діленні клітин, що складають нитку. Число шарів залежить від характеру освіти перегородок при діленні клітин. Іноді шари можуть розходитися, і таллом тоді набуває трубчасту форму (порожній усередині), стінки при цьому стають одношаровими.
  • Сіфональний (неклітинний, сифонових)
Відсутні клітинні перегородки, внаслідок чого талій, часто великий і зовні диференційований, формально є однією клітку з великою кількістю ядер.
  • Сіфонокладальний
Них металів представлений багатоядерними клітинами, з'єднаними в нитчасті або іншої форми багатоклітинні талломи (Siphonocladales).
  • Харофітний (членистою-мутовчатий)
Властива тільки харові водорості. Них металів великий, багатоклітинний, складається з головного втечі з гілками і відходять від нього, іноді гілкуюються, членистими бічними пагонами. Бічні пагони відходять від головного в області вузлів, частина втечі між вузлами складається, як правило, з однієї великої клітки і називається міжвузля.
  • Сарціноідний
Колонії, що представляють собою групи (пачки або нітеообразние освіти), які виникають в результаті розподілу однієї вихідної клітини і укладені в розтягується оболонку цієї клітини.
  • Псевдопаренхіматозний (ложнотканевий)
Представлений слоевище, які утворилися в результаті зрощення розгалужених ниток, нерідко супроводжується морфофункціональної диференціацією виходять неправдивих тканин.

У частини синьо-зелених, зелених і червоних водоростей у слоевище відкладаються сполуки кальцію, і воно стає твердим. Водорості позбавлені коріння і поглинають потрібні їм речовини з води всією поверхнею. Великі донні водорості мають органи прикріплення - підошву (сплощене розширення в підставі) або ризоїди (розгалужені вирости). У деяких водоростей пагони стеляться по дну і дають нові слоєвіща.


4. Розмноження та цикли розвитку

У водоростей зустрічається вегетативне, безстатеве і статеве розмноження.

Вегетативне розмноження може здійснюватися як простим поділом багатоклітинного організму (фрагменти ниток Spirogyra (спірогіра) або колонії (Synura) на кілька частин, так і за допомогою спеціалізованих органів. Наприклад, бурі водорості з порядку сфацелярієвиє мають для цієї мети спеціальні виводкові гілочки, а водорості з порядку харових - клубеньки на Ризоїди.
Безстатеве розмноження водоростей здійснюється за допомогою рухомих зооспор або нерухомих апланоспор. При цьому протопласт клітини-спорангія ділиться на частини і продукти розподілу виходять з її оболонки. Особина, на якій формуються спорангіі, називають спорофіта. Часто рухливі або нерухомі спори мають спеціальні назви. Наприклад, апланоспор, що набувають форми материнської клітини, перебуваючи всередині неї, називаються автоспор, а якщо апланоспор одягається товстою оболонкою і впадає в стан спокою, то це гіпноспора; зооспори, які втратили джгутики, але зберегли скоротливі вакуолі і вічко, називатимуться гемізооспорамі.
Статеве розмноження. При статевому розмноженні відбувається попарне злиття гаплоїдний клітин з утворенням диплоїдної зиготи. У водоростей є кілька варіантів статевого процесу: изогамия - злиття двох однакових за формою та розміром рухливих гамет; гетерогамия - злиття двох рухливих гамет однакових за формою, але різних за розміром; оогамія - злиття великої нерухомої яйцеклітини з дрібним рухомим сперматозоїдом. Клітини, в яких утворюються гамети, називаються гаметангиі, а самі рослини з гаметангиі - гаметофіту. Гаметангиі бувають двох типів: утворюють численні сперматозоїди - антеридии і утворюють одну або кілька яйцеклітин оогоній. Також статеве розмноження у деяких групах водоростей може здійснюватися і без утворення гамет. Наприклад, якщо зливаються дві рухливі одноклітинні водорості, то це хологамия; злиття протопластів двох нерухомих гаплоїдних вегетативних клітин з утворенням зиготи - кон'югація. Якщо гаметофіту і спорофіти в життєвому циклі водорості мають виражені морфологічні відмінності, то це називається гетероморфна зміна форм розвитку, а якщо вони морфологічно не відрізняються, то ізоморфна зміна форм розвитку. Також гаметофіту можуть бути однодомні (обох статей) - на одній особині розвиваються і чоловічі, і жіночі гамети, або дводомними (роздільностатеві) - чоловічі гамети - на одних особинах, а жіночі - на інших. [1]


5. Екологічні групи водоростей

Дрібні свободноплавающие водорості входять до складу планктону і, розвиваючись у великих кількостях, викликають "цвітіння" (фарбування) води. Бентосні водорості прикріплюються до дна водойми або до інших водоростей. Є водорості, впроваджуються в раковини і вапняк (свердлувальні); зустрічаються (серед червоних) і паразитичні. Великі морські водорості, головним чином бурі, утворюють нерідко цілі підводні ліси. Більшість водоростей живе від поверхні води до глибини 20-40 м, одиничні види (з червоних і бурих) при хорошій прозорості води опускаються до 200 м. У 1984 р. кораллінових червона водорість була знайдена на глибині 268 м, що є рекордом для фотосинтезуючих організмів. Водорості нерідко у великій кількості живуть на поверхні й у верхніх шарах грунту, одні з них засвоюють атмосферний азот, інші пристосувалися до життя на корі дерев, парканах, стінах будинків, скелях. Мікроскопічні водорості викликають червоне або жовте фарбування снігу високо в горах і в полярних районах. Деякі водорості вступають в симбіотичні відносини з грибами (лишайники) і тваринами.



6. Систематика

Водорості - вкрай гетерогенна група організмів, що налічує близько 100 тисяч (а за деякими даними до 100 тис. видів тільки в складі відділу діатомових) видів. На підставі відмінностей в наборі пігментів, структуру хроматофора, особливостей морфології і біохімії (склад клітинних оболонок, типи запасних поживних речовин) більшістю вітчизняних систематиків виділяється 11 відділів водоростей [джерело не вказано 295 днів] :

Надцарство Прокаріоти, або доядерних ( лат. Procaryota )
Царство Бактерії ( лат. Bacteria )
Підцарство Циан ( лат. Cyanobionta )
Відділ Синьо-зелені водорості ( лат. Cyanobacteria )
Надцарство Еукаріоти, або Ядерні ( лат. Eucaryota )
Царство Рослини ( лат. Plantae )
Подцарство Водорості ( лат. Phycobionta )
Відділ Зелені водорості ( лат. Chlorophyta )
Відділ Харові водорості ( лат. Charophyta )
Відділ Евгленовие водорості ( лат. Euglenophyta )
Відділ Золотисті водорості ( лат. Chrysophyta )
Відділ Жовто-зелені водорості ( лат. Xanthophyta )
Відділ Діатомові водорості ( лат. Bacillariophyta )
Відділ Дінофітових водорості ( лат. Dinophyta )
Відділ Кріптофітовие водорості ( лат. Cryptophyta )
Відділ Бурі водорості ( лат. Phaeophyta )
Подцарство Багрянкі ( лат. Rhodobionta )
Відділ Червоні водорості ( лат. Rhodophyta )

7. Походження, родинні зв'язки та еволюція

З урахуванням того, що водорості - штучна група, що включає найрізноманітніші за систематичним положенням організми (а одна з основних завдань сучасної систематики - формувати систематичні групи на підставі філогенетичного споріднення, тобто саме за походженням), говорити про походження і еволюцію водоростей в цілому великого сенсу не має, адже одні з них - прокаріоти, а інші пов'язані з еукаріотів, також мають саме різне походження (Patterson DJ 2000).. Наприклад, так звані зелені та харові водорості утворюють загальну родинну групу зі справжніми, наземними рослинами (Viridiaeplantae), до яких також близькі червоні водорості і глаукофіти (Glaucophyta), всі разом вони становлять окрему гілку Archaeplastidae філогенетичного ("еволюційного") дерева еукаріот. C іншого боку, дінофітових, діатомові, бурі і золотисті водорості знаходяться на іншій гілці еволюції еукаріот (Chromalvelolata), спільної з форамініфер, радіолярій, інфузорій, кокцидіями і пр. Нарешті, окрема гілка (Excavata) включає евгленовие водорості і багатьох інших паразитичних і вільноживучих жгутиконосцев, серед яких - трипаносоми, трихомонади, діпломонади, оксімонади і пр. Усього виділено 4 гілки "дерева життя" еукаріот (у четвертій, Unikonta, знаходяться гриби, тварини, мікроспоридії, амеби, хоанофлагелляти тощо, водоростей не виявлено; одна невелика група водоростей, CHLORARACHNIOPHYTES, має невизначений систематичне положення серед еукаріот), розбіжність цих чотирьох гілок відбулося на ранньому етапі еволюції еукаріот (Keeling P., Leander BS, Simpson A. 2009).


8. Роль у природі та житті людини

8.1. Роль в біогеоценозах

Водорості - головні виробники органічних речовин у водному середовищі. Близько 80% всіх органічних речовин, щорічно створюються на землі, припадає на частку водоростей і інших водних рослин. Водорості прямо або побічно служать джерелом їжі для всіх водних тварин. Відомі гірські породи (діатоміти, горючі сланці, частина вапняків), що виникли в результаті життєдіяльності водоростей у минулі геологічні епохи. До речі, саме з діатомових водоростей визначається вік цих порід.


8.2. Харчове застосування

Деякі, в основному морські, вживаються в їжу ( морська капуста, порфіру, ульва). У приморських районах водорості йдуть на корм худобі і добриво. У ряді країн водорості культивують для одержання великої кількості біомаси, що йде на корм худобі, і використовуються в харчовій промисловості.

Їстівні водорості - багаті мінеральними речовинами, особливо йодом, продукт - використовується в східноазіатських кухнях. Одне з найпопулярніших страв з водоростями - суші.


8.3. Водоочищення

Багато водорості - важливий компонент процесу біологічного очищення стічних вод.

Бурхливий розвиток нитчастих і планктонних водоростей ( цвітіння води) може створювати проблеми в роботі очисних споруд систем водопостачання.

У морській акваріумістики водорості використовують в системах біологічної фільтрації. Застосовуються водоростеві танки ("водорослевікі") і скрубери. Вирощуються або спеціально посаджені макроводорості (зазвичай з родів Хетоморфа і Каулерпи), або використовується природне водорослеве обростання. Інтенсивне освітлення забезпечує швидкий ріст водоростей і активне поглинання ними забруднювачів. Періодично маса розрослися водоростей видаляється з фільтра [2].


8.4. У фармацевтичній промисловості

З водоростей отримують: студне-і слізеобразующіе речовини - агар-агар (анфельція, гелідіум), агароид (філофора, грацилярія), карраген (хондрус, гігартіна, фурцелярія), альгінати (ламінарієвиє і фукусовиє), кормову муку, що містить мікроелементи і йод.

Водорості беруть участь в утворенні деяких типів лікувальних грязей.

8.5. Хімічна промисловість

Людина використовує морські водорості в хімічної промисловості. З них отримують йод, альгінову кислоту, агар-агар, калійні солі [джерело не вказано 298 днів], целюлозу, спирт, оцтову кислоту.


8.6. Біопаливо

З-за високої швидкості розмноження водорості застосовуються для отримання біомаси на паливо.

8.7. У дослідницьких роботах

Водорості широко застосовують в експериментальних дослідженнях для вирішення проблем фотосинтезу і з'ясування ролі ядра і інших компонентів клітини.

9. Біотестування

Водорості є одним з найбільш широко застосовуваних біооб'єктів при біотестування хімічних речовин і зразків природних і забруднених вод.

9.1. Екодім

Робляться спроби використовувати деякі швидко розмножуються і невибагливі водорості (наприклад, хлорелу, яка швидко та у великій кількості синтезує білки, жири, вуглеводи, вітаміни і здатна засвоювати приблизно 10 - 12% сонячної енергії [джерело не вказано 318 днів], синтезуючи органічну речовину (для порівняння - вищі рослини здатні засвоювати тільки 1 - 2% сонячної радіації) для створення круговороту речовин в населених відсіках космічного корабля.


Примітки

  1. Ботаніка в 4-х томах. Т. 1. Водорості та гриби. Белякова Г.А., Дьяков Ю.Т., Тарасов К.Л. - М.: ВЦ "Академія". - 2006.
  2. Tullock, 1997, с. 31

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Архепластідовие водорості
Золотисті водорості
Зелені водорості
Бурі водорості
Харові водорості
Морські водорості
Діатомові водорості
Червоні водорості
Нематофітовие водорості
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru