asyan.org
добавить свой файл
1 2

Водорості”


У групу водоростей поєднують нижчі рослини, тіло яких не розчленовано на органи і тканини і називається сланню (талломом). Водорості надзвичайно різноманітні й у систематичному відношенні являють собою сукупність декількох відособлених відділів рослин, – імовірно, самостійних по своєму походженню й еволюції. Про це говорять істотні розходження в наборі пігментів у різних групах водоростей, деталях тонкої структури хлоропластів (які у водоростей часто називають хроматофорами), продуктах фотосинтезу, що накопичується в клітці, у будівлі жгутикового апарата і т.д.
Ламінарія

Серед водоростей є дрібні одноклітинні, колоніальні і багатоклітинні – іноді дуже великі – організми. Різна і фарбування водоростей: крім хлорофілу, що існує в декількох формах (a, b, c, d, e) і каротиноїдів, у їхніх хлоропластах присутні й інші пігменти: фікоціанін, фікоеритрин, фікоксантін, ксантофілл і т.д., що часто маскують основне зелене фарбування, роблячи тіло водоростей бурим, червоним, жовто-зеленим, золотавим і т.д.

Клітки більшості водоростей мають клітинну стінку, що складається з аморфного, утвореного геміцелюлозами і пектиновими речовинами матрікса, у який занурені волокна целюлози. Нерідко до складу клітинної стінки водоростей входять і інші, специфічні, компоненти: солі кальцію (ацетобулярія, харові водорості, багато червоних водоростей), солі заліза (вольвокс), спорополленін (хлорелла, сценедесмус і ін.), хітин (кладофора, едогониум). Ці компоненти нерідко формують структуру, схожу на панцир. У діатомових водоростей матрікс клітинної стінки також пектиновий, але містить як кістякову речовину не целюлозу, а кремнезем.

Хлоропласти (хроматофори) водоростей, на відміну від хлоропластів вищих рослин надзвичайно різноманітні за формою. Вони можуть мати вид чи зерен дисків, розташованих у постінному шарі цитоплазми, бути чашоподібними (хламідомонада), у виді кільця, що оперізує клітку (улотрікс), мати вид стрічки, розташованої по спіралі (спірогира). В одноклітинних рухливих водоростей на передньому кінці клітки добре помітне цегляно-червоне чи вічко стигма, що складається з гранул, що містять пігмент астаксантин (гематохром). У більшості водоростей такі вічка є частиною хлоропласта.

Різноманітні також способи розмноження водоростей, їхні життєві цикли, особливості чергування статевого і безстатевого поколінь.
^
Макроцистіс – велетень серед водоростей

Водорості, що не мають покривів, що захищають їх від висихання і провідних елементів, що доставляють воду до різних ділянок тіла, не можуть активно існувати в умовах зниженої вологості. Більше усього водоростей живе безпосередньо у водяному середовищі. По способі життя їх можна розділити на планктонні (фітопланктон) – мікроскопічні водорості, пасивно зважені в товщі води і нездатні протистояти плинам; нейстонні (фітонейстон) (від гречок. “неїн” – плавати) – також мікроскопічні водорості, що живуть у самому верхньому шарі води, у поверхневій плівці, що безпосередньо граничить з атмосферним повітрям і бентосні (фітобентос) – водорості, прикріплені до чи ґрунту предметам на дні (звичайно в прибережній зоні водойм).

Серед бентосних водоростей виділяють групу мікроскопічних водоростей вапняного субстрату (кальцефілів). Вони виділяють органічні кислоти, що розчиняють вапно, у результаті чого субстрат, на якому вони поселяються – скелі, раковини, корали, виявляється пронизаний тонкими канальцями. Тому іноді ці водорості називають ще “свердлувальними”.

Основну масу природних водойм чи складають моря й океани, у воді яких міститься близько 35 м солей на 1 л води, чи прісноводні басейни, у воді яких солі міститися приблизно в кількості 0,01 – 0,5 м на 1 л. Видовий склад водоростей прісноводних водойм і морів різний. Так, наприклад, майже всі бурі і червоні водорості живуть у морях, приблизно половина діатомових водоростей представлена морськими видами, половина – прісноводними.

Прісноводний фітопланктон складається переважно з зелених (^ Chlamydomonas, Chlorella, Volvox, Pandorina, Eudorina, Gonium, а в заболочених водоймах – Cosmarium, Closterium, Desmidium і ін.), синьо-зелених (Anabaena, Microcystis, Aphanizomenon) діатомових (Asterionella, Tabellaria, Fragilaria) і золотавих водоростей.

У морському фітопланктоні переважають діатомові і перідинієві водорості, а зелені і синьо-зелені менш численні. З останніх тільки Oscillatoria erythraea може розвиватися так сильно, що викликає “цвітіння” води в тропічних морях. А от жгутикові форми з відділу пірофітових водоростей у морях представлені великою кількістю видів, чим у прісних водах.

Крім морських і прісноводних водоростей, існують види цих рослин, що зустрічаються в солоних озерах, концентрація солей яких може бути найрізноманітнішої – аж до насичених розчинів. Їх поєднують в екологічну групу водоростей солоних вод (галофитон). Цікаво, що морські форми в солоних озерах не зустрічаються – вважається, що такі форми вдруге розвилися з прісноводних, що пристосувалися до підвищеної концентрації солей.

Дуже цікаву екологічну групу складають термофільні водорості (термофітон), що живуть у гарячих мінеральних джерелах. Більшість їхніх видів найкраще почуває себе при +35... +40 ос, але деякі можуть жити і при температурі +85 ос. Деякі водорості пристосувалися існувати і забруднених гарячих водах, що спускаються фабриками і заводами.

Але водорості можна зустріти не тільки у водоймах. Аерофільні їхньої форми (аерофітон) – населяють поверхня скель, каменів, живуть на корі і листах дерев, на заборах, стінах і дахах будинків і навіть на вовні тварин. Такі форми задовольняються невеликою кількістю води у виді дощу, що випадає, роси, бризів прибою, водоспаду і т.д.

Особливу екологічну групу складають ґрунтові водорості (фітоедафон), середовищем мешкання яким є мікропорожнечі в поверхневому шарі ґрунту і плівка води, що обволікає її частки.

Ще одна цікава група – кріофітон, холодолюбиві водорості, що розвиваються на поверхні підталого снігу і льоду. Їх відомо приблизно 100 видів, серед них яких переважають зелені, діатомові і синьо-зелені водорості, але невеликим числом видів представлені і золотаві, і пірофітові.

Кріофільні водорості, що інтенсивно розвиваються на поверхні снігу, офарблюють його в різні кольори. У залежності від складу видів сніг може здобувати червоні, зелені, жовті, бурі відтінки.

Червоне фарбування снігу додає хламідомонада сніжна (^ Chlamydomonas nivalis), у клітках якої міститься червоний пігмент астаксантін. Червоний сніг – досить звичайне явище на Кавказу, Північному Уралу, на Камчатці, в Арктиці, і т.д. Інтенсивність кольору варіює від рожевого до темно-малинового в залежності від кількості водоростей на одиницю площі, товщина пофарбованого шару снігу досягає декількох сантиметрів, а площа пофарбованих ділянок може доходити до декількох квадратних кілометрів.

У Високих Татрах зустрічається інший вид хламідомонадиChlamydomonas flavo-virens, що офарблює сніг у жовто-зелений колір. У Гренландії, Альпах відзначали позеленіння снігу, причиною якого були не тільки види роду Chlamydomonas, але і види роду Raphidonema і деякі десмідиєві водорості. Бурувато-жовте фарбування звичайно додають снігу діатомові.
Фукус

Водорості відіграють величезну роль у загальному круговороті речовин у природі. У Світовому океані маса фітопланктону складає близько 1,5 млрд. т, а за рік морські водорості створюють близько 550 млрд. тонн біомаси, що складає приблизно 1/4 всіх органічних речовин планети. Водорості являють собою початкову ланку в ланцюгах харчування водяних екосистем, а також є також важливим постачальником кисню в атмосферу.

Водорості, що живуть у ґрунті, активно беруть участь у процесах її формування.

Геохімічна роль водоростей зв'язана насамперед із круговоротом кальцію і кремнію. Рифи – величезні геологічні утворення, створені живими організмами, найчастіше острова і навіть цілі архіпелаги, на яких живуть люди. Постійними будівельниками рифів є не тільки корали, але і різні групи водоростей, здатні концентрувати у своєму тілі карбонат кальцію. Це переважно червоні, зелені і синьо-зелені водорості. В оболонках кліток червоних водоростей літотамний (Lithothamnion), що іноді називають кам'яними водоростями, відкладається така велика кількість карбонату кальцію, що вони здобувають міцність каменю, замуровуючи частини колоній, що відмирають.

У деяких рифах водорості навіть переважають над коралами. Наприклад, у рифах островів Фіджі в Тихому океані їх майже в три рази більше, ніж коралів. Часто гіллясті низькі кущики, кулясті і сланкі корковидні колонії червоних кораллінових водоростей, переплітаючи разом, утворять по краї коралового рифа вапняну масу у виді гребеня.

Процес утворення рифів продовжується вже сотні мільйонів років. Вивчення древніх рифових будівель дозволяє судити про розташування суші і моря в минулі геологічні епохи, про розвиток життя в ті далекі часи. Так, основну масу вапняків хребта Кара-Чатир у Південній Фергані в кам'яновугільний час створили рифоутворюючі сифонові водорості. У Криму по ріці Каче виявлені рифи пермського періоду, майже цілком утворені сифоновою водорістю міццією. Такі ж міццієві рифові вапняки описані в Югославії, Греції, Японії, США (штати Оклахома і Колорадо), Північному Іракові. В Альпах потужність товщі вапняків, що представляє собою водорослево-коралловие рифи юрського періоду, досягає 1000 м. У юрському періоді виникли і рифові будівлі червоних водоростей у Криму, утворивши мальовничі вершини Яйли, Ай-Петрі, Чатирдаг і ін.

Рифові вапняки – коштовний будівельний матеріал, карбонат кальцію рифів відрізняється високою чистотою і його використовують при виробництві найвищих марок цементу. У Східному Саяне і на східному схилі Уралу до древніх рифів присвячені поклади алюмінієвих бокситових руд. З рифовими будівлями тісно зв'язані родовища нафти Башкирії: поховані під могутнім шаром більш молодих порід древні рифи, утворені водоростями і моховинками в кам'яновугільному періоді, виявилися колекторами величезних запасів “чорного золота”.

Панцир кліток діатомових водоростей, як уже було сказано, містить у собі велика кількість кремнію (до 75 % від сухої маси всієї клітки). При сприятливих умовах діатомеї інтенсивно розмножуються, витягаючи з води розчинену в ній кремнієву кислоту. Навесні під час масового розвитку (“цвітіння” води), у поверхневому шарі нараховується до 12 млн. кліток діатомей у 1 л води. У Світовому океані ці водорості щорічно витягають з води і використовують для побудови своїх панцирів до 150 х 109 т кремнезему. А відмираючи, клітки діатомей опускаються на дно – за 1000 років вони можуть утворити осад товщиною до 30 див. Так виходять породи, що називаються діатоміти і можуть місцями досягати потужності в кілька сотень метрів.

Водорості древніх епох “відповідальні” і за створення інших гірських порід. У третинних відкладеннях Киргизи і Туви присутні харацити – вапняки, складені майже винятково залишками харових водоростей. А в штаті Колорадо, у парку Пері знайдений дванадцатиметровий шар раннедевонского харацита, що простирається на 240 м. Скупчення графіту в доломітах Трансваалю ( що відноситься до архейської ери) – не що інше як залишки колоній водоростей, що жили 2 млрд. 600 млн. років тому. По своїх особливостях вони найбільш близькі до синьо-зеленого.

У багатьох районах земної кулі поширені товщі своєрідних вапняків, що одержала назви “плойчаті вапняки”, “скорлупові породи” чи “строматоліти”, що в перекладі значить “килимовий камінь”. Зовні ці вапняки нагадують численні стопки годинних стекол, щільно притиснуті друг до друга. Установлено, що строматоліти – це будівлі колоній синьо-зелених водоростей. За багато тисячоріч вони утворили шаруваті товщі вапняків потужністю до 200 м, що простираються іноді на кілька кілометрів. Такі вапняки зустрічаються в Європейській частині Росії, на Уралі, у Східному Сибіру, Чукотці, у Західній Європі, Китаї, Манчжурии, Екваторіальній Африці, Канаді, США. Самі могутні, до 1000 м висотою, водорослевие будівлі описані в Австралії.

Вивчення строматолітів дозволяє визначити, як проходили берегові лінії давно зниклих морів і океанів, які були умови на планеті в ті минулі часи. І це представляє не тільки науковий інтерес, але має і велике практичне значення, тому що для пошуків корисних копалин, зв'язаних з докембрийським породами (залізних, марганцевих, кобальтових, уранових руд, золота, міді, фосфоритів) геологам важливо знати про умови, що існували тоді на Землі.

Якщо розглянути в мікроскоп звичайна крейда, то при невеликих збільшеннях у ньому добре видні вапняні раковини форамініфер, але при збільшеннях більш ніж у 1000 разів там виявляється і безліч прозорих пластинок величина яких не перевищує 10 мкм. Це так називані кокколити – частки вапняного панцира золотавих водоростей кокколітофорид. За допомогою електронного мікроскопа встановлено, що крейдові породи майже на 95% складаються з кокколітів.

Людина не тільки дихає киснем, виділюваним водоростями, ловить рибу, що існує завдяки водоростям і використовує будівельний матеріал, створений древніми водоростями. Він активно використовує і самі водорості, і продукти їхньої переробки. У багатьох країнах водорості використовують як харчові продукти: вони багаті білками, вітамінами і мікроелементами, особливо солями йоду і брому, завдяки чому їх рекомендують використовувати в дієтичному харчуванні. Так, ламінарію (морську капусту) рекомендують при порушеннях функції щитовидної залози, для профілактики атеросклерозу. З деяких водоростей (спіруліна) виготовляють різні харчові добавки, покликані збагатити звичайний раціон сучасної людини необхідними для здоров'я речовинами. Деякі бурі водорості застосовують для годівлі домашнього тварин і як добрива.


^
Саргасси – водорості тропічних морів

З морських водоростей одержують широко застосовувані в багатьох галузях промисловості агар-агар і альгин. По фізичних властивостях агар схожий на тваринний желатин, але залишається твердим при більш високій температурі. Агар використовують у мікробіології для готування середовищ при культивуванні мікроорганізмів, на основі агару роблять капсули і таблетки з антибіотиками, вітамінами, сульфопрепаратами, особливо коли потрібно повільне рассасивание. Агар додають замість крохмалю в хліб для хворих діабетом, застосовують як ліки при розладах кишечнику. Широко застосовують агар у харчовій промисловості. На ньому готують желе, мармелад, м'які цукерки, варення, тому що він охороняє їх від зацукровування; його використовують при виготовленні м'ясних і рибних консервів у желе, для очищення вин. Альгин і альгинати, одержувані з бурих водоростей, володіють чудовими властивостями, що клеять. Їх додають у харчові продукти. у таблетки при виготовленні лікарських препаратів, використовують при виробленні шкір, при виробництві папера і тканин. З альгинатов роблять розчинні нитки, використовувані в хірургії.

Співвідношення диплоидной і гаплоидной фаз у життєвому циклі водоростей по-різному. Редукційний розподіл може відбуватися безпосередньо після злиття гамет (зиготическая редукція), у результаті чого всі клітки рослини, що розвивається, виявляються гаплоидними. Наприклад, у багатьох зелених водоростей зигота – єдина диплоидная стадія в циклі розвитку, а уся вегетативна фаза проходить у гаплоидном стані.

В інших водоростей, навпроти, що розвивається з зиготи вегетативна фаза диплоидна, а редукційний розподіл відбувається тільки безпосередньо перед утворенням гамет (гаметическая редукція). Такі, наприклад, усі діатомові водорості і деякі бурі (представники порядку фукусових).

Нарешті, у ряду водоростей редукційний розподіл ядра, що проходить після деякого часу існування диплоидного таллома, приводить до утворення не гамет, а суперечка (спорическая редукція). Відмінність полягає в тому, що суперечки не зливаються попарно – кожна з них дає початок новій рослині, клітки якого виявляються гаплоїдними. Надалі на такій рослині – уже без редукційного розподілу – утворяться гамети, злиття яких знову приводить до утворення диплоїдного організму. У цьому випадку говорять про чергування поколінь: диплоїдного – утворюючого суперечки – спорофіта і гаплоїдного – гаметофіту. Спорофіт і гаметофит можуть бути практично однакові по зовнішньому вигляді (ізоморфна зміна поколінь, характерна для ряду видів зелених, – ульва, кладофора, деяких порядків бурих і більшості червоних водоростей) чи різко розрізнятися (гетероморфна зміна поколінь, широко розповсюджена серед бурих водоростей, але що зустрічається й у зелених і червоних).



следующая страница >>