Классификация водорослей. Естественные местообитания водорослей

Простейшие растения представлены одиночными клетками, способными к независимому существованию. Таких организмов вместе с их многоклеточными родственниками насчитывается около 20000 видов, и называют их водорослями. Хотя некоторые водоросли могут быть крупными и сложными, они никогда не достигают той степени анатомической дифференциации, которая характерна для цветковых растений и папоротников.

Классификация водорослей. Водоросли - довольно произвольное объединение не слишком близкородственных организмов, которые можно разделить на 11 крупных групп в зависимости от состава пигментов, строения клеточных стенок, характера запасных питательных веществ и набора органелл: сине-зеленые водоросли (Суanophyta), красные (Rhodophyta), диатомовые (Bacillariophyta), желто-зеленые (Xanthophyta), золотистые (Chrysophyta), пирофитовые (Pyrrophyta), криптофитовые (Cryptophyta), бурые водоросли (Phaeophyta), эвгленовые (Euglenophyta), зеленые водоросли (Chlorophyta) и харовые (Charophyta).

Все группы водорослей обладают хлорофиллом а - зеленым пигментом, ответственным за фотосинтез. Поскольку у зеленых водорослей присутствуют те же пигменты и в тех же соотношениях, что и у высших растений, принято считать, что именно они были предковой группой, из которой в течение миллионов лет развились высшие растения. У водорослей других групп набор придающих растениям характерную окраску пигментов либо иной, либо иное их относительное содержание. Впрочем, у разных видов или в разных условиях эти показатели могут значительно меняться.

Сине-зеленые водоросли [7] во многих отношениях более сходны с бактериями, чем водорослями. У них нет настоящих органелл, плохо развита или вовсе отсутствует способность к движению, нет настоящего полового процесса.

Сине-зеленые водоросли - примитивная, но вполне преуспевающая группа, богато представленная в наземных, морских и пресноводных местообитаниях, но особенно обильная на засоленных болотах и рисовых полях. Часто эти водоросли состоят из простых клеток, объединенных в рыхлые или упорядоченные колонии, такие, как у Dermocarpa, или из нитей (ветвящихся или неветвящихся). Колонии могут быть окружены студенистым веществом. Размножение вегетативное или с помощью неподвижных спор. Некоторые нитчатые водоросли, например Anabaena, состоят из толстостенных клеток и способны превращать азот атмосферы в аммиак

Во всех других группах водорослей каждая клетка имеет настоящее ядро (органеллу с окружающей ее собственной оболочкой), регулирующее, например, такой важный клеточный процесс, как деление. Кроме того, такие клетки имеют одну или несколько пластид-органелл, содержащих фотосинтезирующие пигменты. В большинстве групп (за исключением красных водорослей) есть по крайней мере несколько видов или стадий развития, обладающих жгутиком - тонкой, гибкой волосовидной структурой, которая ритмически колеблется и служит основным средством передвижения. В некоторых группах, как, например, у бурых водорослей [4, 5], жгутиками наделены лишь половые клетки. Различия в числе, расположении и типе жгутиков, характерных для разных крупных групп водорослей, очень помогают их определению. Некоторые не имеющие жгутиков водоросли, в частности диатомовые, способны к довольно быстрому скользящему движению, механизм которого еще окончательно не выяснен.

Наиболее обычный способ размножения Fucus (род бурых водорослей)-специализированный половой процесс. На верхушках некоторых ветвей развиваются утолщения - рецептакулы [1]. Мужские (антеридии) и женские (оогонии) половые органы развиваются внутри этих утолщений на разных растениях. Антеридии выходят наружу в оранжевой слизи [2], а оогонии - в зеленой [3].

Когда водоросли во время прилива покрываются водой, антеридии [4] и оогонии [5] лопаются, выбрасывая половые клетки в воду. Мужские гаметы [6], образующиеся по 64 в каждом антеридии, движутся с помощью двух неодинаковых жгутиков. Они сливаются [8] с неподвижными яйцеклетками [7], выходящими из каждого оогония по 8 штук. Такие, как у Fucus, гаметы образуются у немногих водорослей, у большинства групп все гаметы подвижны. Для этих групп характерно также бесполое размножение: содержимое некоторых клеток делится, давая начало подвижным зооспорам, способным развиваться в новые растения.

По форме бурые водоросли варьируют от небольших нитевидных до крупных, сложно-расчлененных растений. Dictyota [А] закрепляется с помощью ризоидов и имеет тонкие плоские ветви.

Однако у многих других бурых водорослей развиваются растения двух разных типов. Так, зооспоры саккоризы (Saccorhiza polyschides) прорастают в микроскопические нити, которые образуют гаметы. После слияния гамет развивается растение со стволом, снабженным оторочкой, и веерообразной пластинкой [Б]

Естественные местообитания водорослей. Водоросли встречаются почти всюду, куда проникает достаточно света. Они могут окрашивать вечные снега и льды в красный или зеленый цвет; способны стремительно размножаться в небольших лужицах (это часто и порождает легенды об окрашенных дождях); их находили в горячих источниках с температурой до 85°С. Они кишат в солоноватых и морских водах, их можно встретить даже в таких водоемах, где соль выпадает в осадок. Мелкие формы поодиночке не различимы невооруженным глазом, но, быстро размножаясь, они окрашивают воду. Красное море получило свое название из-за обилия в его водах сине-зеленой водоросли Trichodesmiwn, содержащей красный пигмент. Такое цветение воды может стать причиной кислородного голодания рыб и других водных организмов, вызвать порчу воды (отравление сильными токсинами), как это бывает, например, при размножении некоторых динофлагеллят. Водоросли играют также важную роль в очистке сточных вод, поглощая из воды растворенные в ней вещества и поддерживая ее кислородный баланс.

Некоторые водоросли все время остаются взвешенными в верхних слоях водоемов, где вместе с мелкими животными образуют планктон - богатый источник пищи для высших животных. Другие водоросли живут в придонном иле или прикрепляются к придонным растениям и животным, входя в состав бентоса. Распространение этих водорослей ограничено их потребностями в необходимом для фотосинтеза освещении, в очень чистой воде их можно встретить даже на глубине 200 м. У морских побережий самая богатая растительность встречается в литоральной зоне, особенно на том уровне, который первым обнажается при отливе. Здесь на разных глубинах растения часто образуют хорошо заметные пояса, представленные определенными видами.

Водоросли обитают и вне воды. Они обильно развиваются в верхних слоях почвы (даже в пустынях), на стенах построек, стволах деревьев и на других наземных растениях, даже на животных, таких, например, как некоторые губки, плоские черви и моллюски. Растут они и на кораллах, играя серьезную роль в обеспечении огромной продуктивности коралловых рифов.

Chlamydomonas [А] имеет чашевидный хлоропласт [1], два одинаковых жгутика [2] и красный глазок [3]. Размножаются хламидомонады делением клеточного содержимого [Б] на 4—16 подвижных зооспор. При половом процессе гаметы сливаются попарно [В, Г], образуя покоящуюся стадию [Д], которая дает начало четырем новым зооспорам [Е]. Chlamydomonas живет преимущественно в пресных водоемах, особенно в прудах с застойной водой. Ее глазок чувствителен к свету, чем и определяется выбор направления движения

Ископаемые остатки. Водоросли большинства крупных групп содержат известь или кремнезем в клеточных стенках или наружных панцирях. Эти твердые части хорошо сохраняются в древних отложениях; известны, например, слои отложений ископаемых диатомовых водорослей, достигающие толщины 914 м. Такие окаменелости могут служить индикатором возраста групп, к которым они принадлежат. Известковые остатки, например, Corallina (из красных водорослей) показывают, что эта группа была хорошо развита 500 млн. лет назад, а возникла еще раньше. Найдены известковые скелеты и древних зеленых водорослей.

Морские водоросли используются для многих целей. Издревле они служили удобрением или шли в пищу. Некогда они были источником йода и соды (для производства стекла). Сейчас из них добывают студенистые вещества -агар-агар (из красных водорослей) и альгинат (из бурых водорослей). Эти вещества, не имеющие цвета, вкуса и запаха, используются для выращивания микробов, консервирования пищи и производства нежирных кремов (пищевых и косметических), а также в качестве наполнителей при изготовлении красок, пива, мороженого, таблеток, капсул, фотоэмульсий и Искусственного волокна. Ископаемые диатомовые водоросли служат абразивным материалом и используются в производстве зубных паст, фильтров, поглотителей и изоляционных материалов.