Одноклеточные водоросли. Интересные факты о водорослях

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Водоросли. Видеоурок по биологии 5 класс

✪ Химические водоросли или коллоидный сад - опыты

✪ Ученые ЕС разобрали водоросли

✪ Многоклеточные водоросли | Биология 6 класс #14 | Инфоурок

✪ Водоросли. Одноклеточные водоросли | Биология 6 класс #13 | Инфоурок

Субтитры

Общие сведения

Водоросли - группа организмов различного происхождения, объединённых следующими признаками: наличие хлорофилла и фотоавтотрофного питания; у многоклеточных - отсутствие чёткой дифференцировки тела (называемого слоевищем, или талломом) на органы; отсутствие ярко выраженной проводящей системы; обитание в водной среде или во влажных условиях (в почве, сырых местах и т. п.). Они сами по себе не имеют органов, тканей и лишены покровной оболочки.

Некоторые водоросли способны к гетеротрофии (питанию готовой органикой), как осмотрофной (поверхностью клетки), например жгутиконосцы , так и путём заглатывания через клеточный рот (эвгленовые , динофитовые). Размеры водорослей колеблются от долей микрона (кокколитофориды и некоторые диатомеи) до 30-50 м (бурые водоросли - ламинария , макроцистис , саргассум) . Таллом бывает как одноклеточным, так и многоклеточным. Среди многоклеточных водорослей наряду с крупными есть микроскопические (например, спорофит ламинариевых). Среди одноклеточных есть колониальные формы , когда отдельные клетки тесно связаны между собой (соединены через плазмодесмы или погружены в общую слизь).

К водорослям относят различное число (в зависимости от классификации) отделов эукариот , многие из которых не связаны общим происхождением. Также к водорослям часто относят сине-зелёные водоросли или цианобактерии , являющиеся прокариотами . Традиционно водоросли причисляются к растениям.

Цитология

Клетки водорослей (за исключением амёбоидного типа) покрыты клеточной стенкой или клеточной оболочкой. Стенка находится снаружи мембраны клетки , обычно содержит структурный компонент (например, целлюлозу) и аморфный матрикс (например, пектиновые или агаровые вещества); также в ней могут быть дополнительные слои (например, спорополлениновый слой у хлореллы). Клеточная оболочка представляет собой или внешний кремнийорганический панцирь (у диатомей и некоторых других охрофитовых), или уплотнённый верхний слой цитоплазмы (плазмалемму), в котором могут быть дополнительные структуры, например, пузырьки, пустые или с целлюлозными пластинками (своеобразный панцирь, тека , у динофлагеллятов). Если клеточная оболочка пластичная, клетка может быть способна к так называемому метаболическому движению - скольжению за счёт небольшого изменения формы тела.

Фотосинтезирующие (и «маскирующие» их) пигменты находятся в особых пластидах - хлоропластах . Хлоропласт имеет две (красные , зелёные , харовые водоросли), три (эвглены, динофлагелляты) или четыре (охрофитовые водоросли) мембраны. Также он имеет собственный сильно редуцированный генетический аппарат, что позволяет предположить его симбиогенез (происхождение от захваченной прокариотной или, у гетероконтных водорослей, эукариотной клетки). Внутренняя мембрана выпячивается внутрь, образуя складки - тилакоиды , собранные в стопки - граны: монотилакоидные у красных и сине-зелёных, двух- и больше у зелёных и харовых, трёхтилакоидные у остальных. На тилакоидах, собственно, и расположены пигменты. Хлоропласты у водорослей имеют различную форму (мелкие дисковидные, спиралевидные, чашевидные, звёздчатые и т. д.).

У многих в хлоропласте имеются плотные образования - пиреноиды .

Продукты фотосинтеза, в данный момент излишние, сохраняются в форме различных запасных веществ: крахмала , гликогена , других полисахаридов , липидов . Помимо прочего липиды, будучи легче воды, позволяют держаться на плаву планктонным диатомовым с их тяжёлым панцирем. В некоторых водорослях образуются газовые пузыри, также обеспечивающие водоросли подъёмную силу.

Морфологическая организация таллома

У водорослей выделяют несколько основных типов организации таллома:

• Амёбоидный (ризоподиальный)

Одноклеточные организмы, лишённые твёрдой клеточной оболочки, и вследствие этого, не способные сохранять постоянную форму тела. Благодаря отсутствию клеточной стенки и наличию особых внутриклеточных структур клетка способна к ползающему движению посредством псевдоподий или ризоподий . Для некоторых видов характерно образование многоядерного плазмодия путём слияния нескольких амёбоидных клеток. Амёбоидное строение могут вторично приобретать некоторые монадные формы путём отбрасывания или втягивания жгутиков .

• Монадный

Одноклеточные водоросли, имеющие постоянную форму тела, жгутик(и), часто стигму , а пресноводные - сократительную вакуоль . Клетки активно двигаются в вегетативном состоянии. Часто встречается объединение нескольких монадных клеток в колонию, окружённую общей слизью, в некоторых случаях они даже соединяются между собой посредством плазмодесм . У высокоорганизованных форм с многоклеточным талломом часто имеются расселительные стадии - зооспоры и гаметы , имеющие монадную структуру.

• Коккоидный

Одноклеточные, лишённые каких-либо органоидов передвижения и сохраняющие постоянную форму тела в вегетативном состоянии клетки. Чаще всего имеется утолщённая клеточная стенка или панцирь, могут быть различные выросты, поры и пр. для облегчения парения в толще воды. Многим водорослям с данной структурой свойственно образование колоний. Некоторые диатомеи и десмидиевые способны к активному передвижению путём выделения слизи.

• Пальмеллоидный (капсальный)

Постоянное, достаточно крупное, как правило, прикреплённое к субстрату, образование из нескольких коккоидных клеток, погружённых в общую слизистую массу. Клетки непосредственно между собой не объединяются - отсутствуют плазмодесмы. Временную стадию жизненного цикла с аналогичной морфологией называют пальмеллевидным состоянием . В такое состояние могут переходить многие монадные и коккоидные водоросли при наступлении неблагоприятных условий, образующиеся при этом пальмеллевидные образования, как правило, мелкие и не имеют постоянной формы.

• Нитчатый (трихальный)

Клетки соединены в нить, простую или разветвлённую. Нити могут свободно плавать в толще воды, прикрепляться к субстрату, либо объединяться в колонию. Вегетативно нитчатые водоросли размножаются обычно распадом нити на отдельные фрагменты. Рост нитей может идти четырьмя путями: диффузным - делятся все клетки нити, интеркалярным - зона роста расположена в середине нити, апикальным - делением конечных клеток, и базальным - делением клеток у основания таллома. Клетки в нити не имеют жгутиков и могут быть связаны между собой плазмодесмами .

• Разнонитчатый (гетеротрихальный)

Есть две системы нитей: стелющиеся по субстрату горизонтальные и отходящие от них вертикальные. Горизонтальные нити тесно смыкаются, либо могут сливаться в псевдопаренхиматозную пластинку и выполняют, в основном, опорную функцию и функцию вегетативного размножения, вертикальные нити - преимущественно ассимиляторную функцию. Иногда может наблюдаться редукция, либо чрезмерное развитие тех или иных нитей, приводящее к вторичной утрате или нарушению характерных черт гетеротрихального строения (при редукции вертикальных нитей, например, таллом может представлять собой простую однослойную пластинку, полностью прикреплённую к субстрату).

• Пластинчатый

Многоклеточные талломы в форме пластинок из одного, двух или нескольких слоёв клеток. Возникают при продольном делении клеток, составляющих нить. Число слоёв зависит от характера образования перегородок при делении клеток. Иногда слои могут расходиться, и таллом тогда приобретает трубчатую форму (полый внутри), стенки при этом становятся однослойными.

• Сифональный (неклеточный, сифоновый)

Отсутствуют клеточные перегородки, в результате чего таллом, часто крупный и внешне дифференцированный, формально представляет собой одну клетку с большим количеством ядер.

• Сифонокладальный

Таллом представлен многоядерными клетками, соединёнными в нитчатые или иной формы многоклеточные талломы (Siphonocladales ).

• Харофитный (членисто-мутовчатый)

Свойственна только харовым водорослям . Таллом крупный, многоклеточный, состоит из главного побега с ветвями и отходящими от него, иногда ветвящимися, членистыми боковыми побегами . Боковые побеги отходят от главного в области узлов , часть побега между узлами состоит, как правило, из одной крупной клетки и называется междоузлием .

• Сарциноидный

Колонии, представляющие собой группы (пачки или нитеобразные образования), которые возникают в результате деления одной исходной клетки и заключены в растягивающуюся оболочку этой клетки.

• Псевдопаренхиматозный (ложнотканевый)

Представлен слоевищами, которые образовались в результате срастания разветвлённых нитей, нередко сопровождаемого морфофункциональной дифференциацией получающихся ложных тканей.

У части сине-зелёных, зелёных и красных водорослей в слоевище откладываются соединения кальция , и оно становится твёрдым. Водоросли лишены корней и поглощают нужные им вещества из воды всей поверхностью. Крупные донные водоросли имеют органы прикрепления - подошву (уплощённое расширение в основании) или ризоиды (разветвлённые выросты). У некоторых водорослей побеги стелются по дну и дают новые слоевища.

Размножение и циклы развития

У водорослей встречается вегетативное, бесполое и половое размножение.

Экологические группы водорослей

Водоросли - крайне гетерогенная группа организмов, насчитывающая около 100 тысяч (а по некоторым данным до 100 тыс. видов только в составе отдела диатомовых) видов. На основании различий в наборе пигментов, структуре хроматофора , особенностей морфологии и биохимии (состав клеточных оболочек, типы запасных питательных веществ) большинством отечественных систематиков выделяется 11 отделов водорослей [ ] :

Прокариоты, или Доядерные (лат. Procaryota ) Царство Бактерии (Bacteria ) Подцарство Цианобактерии (Cyanobionta ) Отдел Сине-зелёные водоросли (Cyanobacteria ) Эукариоты, или Ядерные (Eucaryota ) Надцарство Архепластиды (Archaeplastida) Царство Глаукофиты (Glaucophyta) Царство Красные водоросли (Rhodophyta) Царство Зеленые водоросли (Chlorophyta) Царство Харовые водоросли (Charophyta) Надцарство Экскаваты (Excavata) Царство Дискобы (Discoba) Тип Эвгленозои (Euglenozoa) Класс Эвгленовые (Euglenida) Надцарство Ризарии (Rhizaria) Царство Церкозои (Cercozoa) Тип Хлорарахниофитовые водоросли (Chlorarachniophyta) Надцарство Страменопилы (Stramenopila) Царство Охрофитовые водоросли (Ochrophyta) Тип Диатомовые водоросли (Bacilliariophyta) Тип Желто-зеленые водоросли (Xantophyta) Тип Бурые водоросли (Phaeophyta) Тип Золотистые водоросли (Chrysophyta) Надцарство Альвеоляты (Alveolata) Царство Динофлагелляты (Dinoflagellata) Система Хакробии (Hacrobia) Царство Криптофитовые водоросл и (Cryptophyta) Царство Гаптофитовые водоросли (Gaptophyta)

Происхождение, родственные связи и эволюция

Роль в биогеоценозах

Водоросли - главные производители органических веществ в водной среде. Около 80 % всех органических веществ, ежегодно создающихся на Земле, приходится на долю водорослей и других водных растений. Водоросли прямо или косвенно служат источником пищи для всех водных животных. Известны горные породы (диатомиты, горючие сланцы, часть известняков), возникшие в результате жизнедеятельности водорослей в прошлые геологические эпохи. Кстати, именно по диатомовым водорослям определяется возраст этих пород.

Задание 1. «Общая характеристика водорослей»

Запишите номера вопросов и пропущенные слова (или группы слов):

1. Водоросли, которые находится в толще воды во взвешенном состоянии или активно плавают, называются (_), те, которые ведут прикрепленный образ жизни – (_).
2. Тело водорослей называется (_), или (_).
3. Клетки водорослей поверх плазмалеммы имеют (_) из (_).
4. Хлоропласты водорослей называются (_), в них содержатся особые структуры, вокруг которых откладывается крахмал – (_).
5. Формы полового процесса у водорослей разнообразны – (_), (_), (_), (_) и (_).
6. Яйцеклетки развиваются в женских гаметангиях – (_), сперматозоиды – в мужских гаметангиях – (_).
7. У водорослей известны три формы редукции генетического материала – (_), (_), и (_).
8. У большинства водорослей в жизненном цикле преобладает (_) фаза.
9. Подвижные споры водорослей называются (_), неподвижные – (_).
10. Отдел Зеленые водоросли включает около (_) видов.

Какой газ поглощается и какой выделяется в процессе фотосинтеза?

2. Что происходит с органическими веществами в процессе фотосинтеза?

3. Запишите формулу фотосинтеза, подписав рядом с цифрами вещества, участвующие в этом процессе.

4. Какой газ поглощается и какой выделяется в процессе дыхания?

5. Что происходит с органическими веществами в процессе дыхания?

6. Запишите формулу дыхания, подписав рядом с цифрами вещества, участвующие в этом процессе.

Задание 4. «Размножение хламидомонады»

1. Чем строение хлореллы отличается от строения хламидомонады?

2. Как происходит размножение хлореллы?

3. Как называются споры хламидомонады?

Задание 6. «Строение и размножение улотрикса»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

Задание 7. «Строение и размножение спирогиры»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

1. Что обозначено на рисунке цифрами 1 – 6?

2. Опишите половое размножение спирогиры.

Задание 8. «Строение и размножение ламинарии»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

1. Как называется тело водоросли?

2. Что обозначено на рисунке цифрами 1 – 6?

3. Какое поколение у ламинарии диплоидное, какое гаплоидное?

4. Как называются гаметангии у ламинарии?

5. В чем выражается чередование поколений у ламинарии?

6. Когда происходит мейоз у ламинарии?

Задание 9. «Важнейшие термины и понятия темы»

1. Низшие растения. 2. Таллом (слоевище). 3. Автотрофы. 4. Хроматофоры. 5. Пиреноиды. 6. Зооспоры. 7. Конъюгация. 8. Ризоиды. 9. Гаметангии. 10. Антеридии. 11. Оогонии. 12. Чередование поколений. 13. Зиготическая редукция. 14. Гаметическая редукция, 15. Спорическая редукция.

Задание 10. «Водоросли – низшие растения»

Дайте ответ одним предложением:

1. Какие задачи решает систематика?

2. Перечислите систематические категории, на которые делится царство Растения в порядке укрупнения.

3. На какие подцарства делится царство Растения?

4. Какие растения относятся к низшим споровым?

5. Как называется тело водорослей?

6. Приведите примеры трех представителей одноклеточных водорослей?

7. Как осуществляется бесполое размножение хламидомонады?

8. Как осуществляется половое размножение хламидомонады?

9. Как осуществляется размножение хлореллы?

10. Как осуществляется половое размножение спирогиры?

11. Чем представлен спорофит ламинарии?

12. Где развиваются гаметангии у ламинарии?

13. Как называются гаметангии у водорослей?

14. Какое поколение преобладает у ламинарии?

15. Какие водоросли обитают на самых больших глубинах?

Задание 11. Олимпиадникам. «Циклы развития водорослей»

Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

1. Поясните рисунки.

Задание 13. Олимпиадникам. «Важнейшие термины и понятия темы»

Дайте определение терминам или раскройте понятия (одним предложением, подчеркнув важнейшие особенности):

1. Гомоталличные водоросли. 2. Гетероталличные водоросли. 3. Гетероморфный цикл развития. 4. Изоморфный цикл развития. 5. Соматическая редукция.

Ответы:

Задание 1. 1. Фитопланктон; фитобентос. 2. Таллом; слоевище. 3. Клеточную стенку; клетчатки. 4. Хроматофоры; пиреноиды. 5. Изогамия; гетерогамия; оогамия; хологамия; соматогамия. 6. Оогониях; антеридиях. 7. Спорическая; гаметическая; зиготическая. 8. Гаплоидная. 9. Зооспоры; апланоспоры. 10. 20 000 видов.

Задание 2. 1. 1 – оболочка; 2 – цитоплазма; 3 – ядро; 4 – хроматофор; 5 – пиреноид, крахмальное тельце; 6 – светочувствительный глазок; 7 – сократительные вакуоли; 8 – жгутики. 2. Оболочка защищает водоросль и обеспечивает обмен веществ; цитоплазма – внутренняя среда; ядро – хранит наследственную информацию и регулирует жизненные процессы; хроматофор отвечает за фотосинтез; пиреноид – за накопление крахмала; глазок обеспечивает реакцию на свет; сократительные вакуоли удаляют избыток воды; жгутики отвечают за движение.

Задание 3. 1. Поглощается углекислый газ, выделяется кислород. 2. Образуются. 3. 3 (углекислый газ) + 4 (вода) + энергия света = 2 (органические вещества) + 1 (кислород). 4. Поглощается кислород, выделяется углекислый газ. 5. Окисляются. 6. 1 (кислород) + 2 (органические вещества) = энергия + 3 (углекислый газ) + 4 (вода).

Задание 4. 1. 1 – деление хламидомонады на две клетки; 2 – деление на четыре зооспоры; 3 – вышедшие зооспоры; 4 – превращение зооспор в хламидомонад; 5 – образование гамет; 6 – выход гамет; 7 – слияние гамет; 8 – зимующая зигота; 9 – выход зооспор. 2. Бесполое размножение хламидомонады; в благоприятное время содержимое клетки митотически делится с образованием четырех гаплоидных зооспор, которые вырастают во взрослых хламидомонад. 3. Половое размножение, происходит осенью, содержимое клетки митотически делится на большое количество гамет, которые выходят и сливаются с гаметами других водорослей. Зигота зимует и весной образует четыре зооспоры. 4. Весной, при прорастании зиготы.

Задание 5. 1. У хлореллы отсутствуют жгутики и светочувствительный глазок, фора тела округлая. 2. Размножается только бесполым путем – митотическим делением, споры не имеют жгутиков. 3. Апланоспоры.

Задание 6. 1. 1 – оболочка; 2 – цитоплазма; 3 – ядро; 4 – хроматофор; 5 – выход гамет; 6 – слияние гамет; 7 – зимующая зигота; 8 – выход спор; 9 – развитие улотриксов; 10 – образование зооспор; 11 – развитие улотриксов. 2. Митотически образуются зооспоры. 3. Митотически образуются гаметы и попарно сливаются. Зигота зимует и мейотически делится с образованием спор, которые развиваются в улотриксов. 4. Зиготическая редукция, зигота делится путем мейоза.

Задание 7. 1. 1 – оболочка; 2 – нити цитоплазмы; 3 – ядро; 4 – вакуоли; 5 – хроматофор; 6 – конъюгация. 2. Нити обволакиваются слизью, клетки образуют выросты, которые сливаются и по образовавшемуся каналу содержимое одной клетки перетекает в клетку напротив, образуется зигота. Весной зигота мейотически делится, три клетки погибают, из четвертой развивается новая спирогира.

Задание 8. 1. Слоевище или таллом. 2. 1 – спорофит; 2 – образование спор путем мейоза; 3 – мужской гаметофит; 4 – женский гаметофит; 5 – копуляция гамет; 6 – зигота. 3. Диплоидный спорофит, образующий зооспоры. Гаплоидны двудомные гаметофиты. 4. Мужские гаметангии – антеридии, женские – оогонии. 5. Зооспоры образует спорофит, гаметы – гаметофит. При оплодотворении из зиготы вновь развивается спорофит. 6. При образовании зооспор.

Задание 9. 1. Водоросли относятся к низшим растениям, потому что их тело не дифференцировано на органы, отсутствуют ткани. 2. Тело водорослей. 3. Организмы, способные образовывать органические вещества из неорганических. 4. Хлоропласты у водорослей. 5. Структура хлоропласта, являющийся центром формирования крахмала. 6. Подвижные споры, имеющие жгутики. 7. Половой процесс, связанный с образование цитоплазматического мостика между разными клетками по которому содержимое одной клетки перетекает в другую. 8. Образования, с помощью которых происходит прикрепление водорослей к субстрату. 9. Половые органы у бурых водорослей, в одних образуются мужские, в других – женские половые клетки. 10. Мужские гаметангии. 11. Одноклеточные (исключение харовые водоросли) женские гаметангии у водорослей. 12. Цикл размножения с гаплоидной фазой – гаметофитом, производящим гаметы, которые, попарно сливаясь, дают начало диплоидной фазе – спорофиту. 13. Уменьшение числа хромосом, которое происходит, если первое деление зиготы происходит по типу мейоза. 14. Уменьшение числа хромосом происходит при образовании гамет. Встречается у диатомовых водорослей. 15. Мейоз происходит при образовании спор.

Задание 10. 1. По степени сходства определяет степень родства и объединяет организмы в систематические категории, классифицирует их. 2. Вид, род, семейство, порядок, класс, отдел, царство. 3. Подцарство Багрянки, подцарство Настоящие водоросли, подцарство Высшие растения. 4. Водоросли. 5. Таллом, или слоевище. 6. Хлорелла, хламидомонада, плеврококк. 7. Митотическими делениями водоросли с образованием зооспор. 8. Митотическими делениями тела водоросли с образованием большого количества гамет, их слиянием и мейозом зиготы. 9. Только бесполое размножение с образованием автоспор. 10. Происходит конъюгация клеток соседних нитей, слияние протопластов и каждая зигота после мейоза дает новую водоросль. 11. Слоевищем до 6 м. 12. На гаметофитах. 13. Антеридии и оогонии. 14. Спорофит. 15. Красные.

Водоросли — это многоклеточные, преимущественно водные, эукариотические фотосинтезирующие организмы, которые не имеют тканей или тело которых не дифференцировано на вегетативные органы (т.е. относящиеся к подцарству низших растений).

❖ Систематические отделы водорослей (различаются по струк туре таллома, набору фотосинтезирующих пигментов и запасных питательных веществ, особенностям размножения и циклов развития, местообитанию и т. п.):
■ Золотистые;
■ Зеленые (примеры: спирогира, улотрикс);
■ Красные (примеры: порфира, филлофора);
■ Бурые (примеры: лессония, фукус);
■ Харовые (примеры: хара, нителла);
■ Диатомовые (пример: ликмофора) и др.
Количество видов водорослей — более 40 тыс.

❖ Среда обитания водорослей: пресные и соленые водоемы, влажная почва, кора деревьев, горячие источники, ледники и т.д.

❖ Экологические группы водорослей: планктонные, бентосные (), наземные, почвенные и др.

Планктонные формы представлены зелеными, золотистыми и желто-зелеными водорослями, имеющими специальные приспособления для облегчения переноса водой: уменьшающие плотность организмов (газовые вакуоли, включения липидов, студенистую консистенцию) и увеличивающие их поверхность (разветвленные выросты, приплюснутую или вытянутую форму тела и др.).

Бентосные формы обитают на дне водоемов или обволакивают находящиеся в воде предметы; к субстрату прикрепляются ризоидами, базальными дисками и присосками. В морях и океанах они представлены преимущественно бурыми и красными водорослями, а в пресных водоемах — всеми отделами водорослей, кроме Бурых. Бентосные водоросли содержат крупные хло-ропласты с высоким содержанием хлорофилла.

Наземные , или воздушные , водоросли (это обычно Зеленые или Желто-зеленые водоросли) образуют налеты и пленки различного цвета на коре деревьев, влажных камнях и скалах, заборах, крышах домов, на поверхности снега и льда и т.п. При недостатке влаги наземные водоросли пропитываются органическими и неорганическими веществами.

Почвенные водоросли (в основном Желто-зеленые, Золотистые и Диатомовые) живут в толще почвенного слоя на глубине до 1-2 м.

Особенности строения водорослей

Тело водорослей не разделено на вегетативные органы и представлено прочным в упругим талломом (слоевищем) . Структура таллома — нитчатая (примеры: улотрикс, спирогира), пластинчатая {пример: ламинария), разветвленная или кустистая (пример: хара). Размеры — от 0,1 мм до нескольких десятков метров (у некоторых бурых и красных водорослей). Таллом разветвленных и кустистых водорослей — рассеченный и имеет линейно-членистое строение; в нем можно различить главную ось, «листья» и ризоиды.

У некоторых водорослей имеются специальные воздушные пузыри , которые удерживают слоевище у поверхности воды, где есть возможность максимального улавливания света для фотосинтеза.

Таллом многих водорослей выделяет слизь, которая заполняет их внутренние полости и частично выводится наружу, помогая лучше удерживать воду в препятствуя обезвоживанию.

Клетки таллома водорослей не дифференцированы и имеют проницаемою клеточную оболочку, внутренний слой которой состоит из целлюлозы, а наружный — из пектиновых веществ и (у многих видов) ряда добавочных компонентов: извести, лигнина, кутина (задерживающего ультрафиолетовые лучи и предохраняющего клетки от излишней потери воды в период отлива) и др. Оболочка выполняет защитную и опорную функции, обеспечивая при этом возможность роста. При дефиците влаги оболочки значительно утолщаются.

Цитоплазма клетки у большинства водорослей образует тонкий слой между большой центральной вакуолью и клеточной стенкой. В цитоплазме имеются органеллы: хроматофоры , эндоплазматический ретикулум, митохондрии, аппарат Гольджи, рибосомы, одно или несколько ядер.

Хроматофоры — это органеллы водорослей, содержащие фотосинтезирующие пигменты, рибосомы, ДНК, липидные гранулы и пиреноиды . В отличие от хлоропластов высших растений хроматофоры более разнообразны по форме (могут быть чашевидными, лентовидными, пластинчатыми, звездчатыми, дисковидными и др.), размерам, числу, строению, местоположению и набору фотосинтезирующих пигментов.

У мелководных (зеленых ) водорослей фотосинтезирующими пигментами являются в основном хлорофиллы а и b, поглощающие красный и желтый свет. У бурых водорослей, обитающих на средних глубинах, куда проникает зеленый и синий свет, фотосинтезирующими пигментами являются хлорофиллы а и с, а также каротин и фукоксантин , имеющие бурый цвет. У красных водорослей, обитающих на глубинах до 270 м, фотосинтезирующими пигментами являются хлорофилл d (характерный только для этой группы растений) и имеющие красноватую окраску фикобилины — фикоэритрин, фикоцианин и аллофикоцианин, хорошо поглощающие синие и фиолетовые лучи.

Пиреноиды — особые включения, входящие в состав матрикса хроматофор и являющиеся зоной синтеза и накопления запасных питательных веществ.

Запасные вещества водорослей: крахмал, гликоген, масла, полисахариды и др.

Размножение водорослей

Водоросли размножаются бесполым и половым путем.

❖ Органы размножения водорослей (одноклеточные):
■ спорангии (органы бесполого размножения);
■ гаметангии (органы полового размножения).

❖ Способы бесполого размножения водорослей: вегетативное (фрагментами таллома) или одноклеточными зооспорами.

❖ Формы полового процесса у водорослей:
■ изогамия — слияние одинаковых по строению и величине подвижных гамет,
■ гетерогамия — слияние подвижных гамет разных размеров (более крупную считают женской),
■ оогамия — слияние крупной неподвижной яйцеклетки со сперматозоидом,
■ конъюгация — слияние содержимого двух неспециализированных клеток.

Половой процесс завершается образованием диплоидной зиготы, из которой формируется новая особь или образуются подвижные жгутиковые зооспоры , служащие для расселения водоросли.

❖ Особенности размножения водорослей:
■ у некоторых видов водорослей каждая особь способна формировать (в зависимости от времени года или условий среды) и споры, и гаметы;
■ у отдельных видов водорослей функции бесполого и полового размножения выполняют разные особи — спорофиты (они образуют споры) и гаметофиты (они формируют гаметы);
■ в цикле развития многих видов водорослей (красных, бурых, некоторых зеленых) наблюдается строгое чередование поколений — спорофита и гаметофита ;
■ гаметы водорослей, как правило, обладают таксисами, определяющими направление их движения в зависимости от интенсивности света, температуры и т.п.;
■ безжгутиковые споры совершают амебоидное движение;
■ у морских водорослей выход спор или гамет совпадает с приливом; период покоя в развитии зиготы отсутствует (т.е. зигота начинает развиваться сразу же после оплодотворения, чтобы не быть унесенной в море).

Значение водорослей

❖ Значение водорослей:
■ они за счет фотосинтеза продуцируют органические вещества;
■ насыщают воду кислородом и поглощают из нее двуокись углерода;
■ являются пищей для водных животных;
■ являются родоначальниками растений, заселивших сушу;
■ участвовали в образовании горных известняковых и меловых пород, некоторых видов каменного угля и горючих сланцев;
■ зеленые водоросли очищают водоемы, загрязненные органическими отбросами;
■ используются человеком как органические удобрения и кормовые добавки в рацион животных;
■ используются в биохимической, пищевой и парфюмерной промышленности для получения белков, витаминов, спиртов, органических кислот, ацетона, йода, брома, агар-агара (необходим для изготовления мармелада, пастилы, суфле и т.п.), лаков, красителей, клея;
■ многие виды используются в пищу человеком (ламинария, некоторые зеленые и красные водоросли);
■ некоторые виды применяются при лечении рахита, зоба, желудочно-кишечных и других заболеваний;
■ ил из отмерших водорослей (сапропель) используется в грязелечении;
■ могут вызывать «цветение» воды.

Зеленые водоросли

❖ Спирогира

■ Местообитание: пресные стоячие и медленно текущие водоемы, где она образует тину ярко-зеленого цвета; распространена в Беларуси.

■ Форма тела: тонкая нитевидная; клетки расположены в один ряд.

■ Особенности строения клетки — цилиндрической формы с хорошо выраженной клеточной стенкой; покрыты пектиновой оболочкой и слизистым чехлом. Хроматофор лентовидный, спирально закрученный. Вакуоль занимает большую часть клетки. Ядро расположено в центре и соединяется тяжами с пристенной цитоплазмой; содержит гаплоидный набор хромосом.

■ Размножение: бесполое осуществляется путем разрыва нити на короткие участки; спорообразование отсутствует. Половой процесс — конъюгация. При этом две нити водорослей обычно располагаются параллельно друг другу и срастаются при помощи копуляционных выростов или мостиков. Затем оболочки клеток в местах соприкосновения нитей растворяются, образуя сквозной канал, через который содержимое одной из клеток перемещается в клетку другой нити и сливается с ее протопластом, образуя зиготу с плотной оболочкой. Зигота делится мей-озом; образуются 4 ядра, три из них погибают; из оставшейся клетки после периода покоя развивается взрослая особь.

❖ Улотрикс

■ Местообитание: пресные, реже морские и солоноватые водоемы, почва;

Водоросли относят к низшим растениям. Их более 30 тысяч видов. Среди них есть как одноклеточные, так и многоклеточные формы. Некоторые водоросли имеют очень большие размеры (несколько метров в длину).

Название «водоросль» говорит о том, что эти растения обитают в воде (в пресной и морской). Однако водоросли можно встретить во многих влажных местах. Например, в почве и на коре деревьев. Некоторые виды водорослей способны, как и ряд бактерий, обитать на ледниках и в горячих источниках.

Водорослей относят к низшим растениям, так как у них нет настоящих тканей. У одноклеточных водорослей тело состоит из одной клетки, некоторые водоросли образуют колонии клеток. У многоклеточных водорослей тело представлено слоевищем (другое название - таллом ).

Поскольку водоросли относят к растениям, то все они являются автотрофами. Кроме хлорофилла клетки многих водорослей содержат красные, синие, бурые, оранжевые пигменты. Пигменты находятся в хроматофорах , которые имеют мембранную структуру и выглядят как ленты или пластинки и т. п. В хроматофорах нередко откладывается запасное питательное вещество (крахмал).

Размножение водорослей

Водоросли размножаются как бесполым, так и половым путем. Среди типов бесполого размножения преобладает вегетативное . Так, одноклеточные водоросли размножаются делением их клетки надвое. У многоклеточных форм происходит фрагментация слоевища.

Однако бесполое размножение у водорослей может быть не только вегетативным, но и с помощью зооспор , которые образуются в зооспорангиях. Зооспоры представляют собой подвижные клетки с жгутиками. Они способны активно плавать. Через какое то время зооспоры отбрасывают жгутики, покрываются оболочкой и дают начало водоросли.

У ряда водорослей наблюдается половой процесс , или конъюгация. При этом между клетками разных особей происходит обмен ДНК.

При половом размножении у многоклеточных водорослей образуются мужские и женские гаметы. Они образуются в специальных клетках. При этом на одном растении могут образовываться гаметы обоих типов или только одного (только мужские, или только женские. После выхода гаметы сливаются с образованием зиготы. Чаще всего зигота превращается в спору, которая какое-то время находится в стадии покоя, переживая таким образом неблагоприятные условия. Обычно после зимовки споры водорослей дают начало новым растениям.

Одноклеточные водоросли

Хламидомонада

Хламидомонада обитает в загрязненных органикой мелких водоемах, лужах. Хламидомонада является одноклеточной водорослью. Ее клетка имеет овальную форму, но один из концов слегка заострен и на нем находится пара жгутиков. Жгутики позволяют достаточно быстро передвигаться в воде ввинчиванием.

Название этой водоросли происходит от слов «хламида» (одежда древних греков) и «монада» (простейший организм). Клетка хламидомонады покрыта пектиновой оболочкой, которая прозрачна и неплотно прилегает к мембране.

В цитоплазме хламидомонады есть ядро, светочувствительный глазок (стигма), крупная вакуоль, содержащая клеточный сок, а также пара мелких пульсирующих вакуолей.

Хламидомонада обладает способностью двигаться по направлению к свету (благодаря стигме) и кислороду. Т.е. она обладает положительным фототаксисом и аэротаксисом. Поэтому хламидомонада обычно плавает в верхних слоях водоемов.

Хлорофилл находится в большом хроматофоре, который имеет вид чаши. Здесь протекает процесс фотосинтеза.

Несмотря на то, что хламидомонада как растение способна к фотосинтезу, она также может поглощать готовые органические вещества, присутствующие в воде. Это ее свойство используется человеком для очистки загрязненных вод.

В благоприятных условиях хламидомонада размножается бесполым способом. При этом ее клетка отбрасывает жгутики и делится, образуя 4 или 8 новых клеток. В результате хламидомонада достаточно быстро размножается, что приводит к так называемому цветению воды.

В неблагоприятных условиях (холод, засуха) хламидомонада под своей оболочкой образует гаметы в количестве 32 или 64 штук. Гаметы выходят в воду и сливаются попарно. В результате образуются зиготы, которые покрываются плотной оболочкой. В таком виде хламидомонада переносит неблагоприятные условия среды. Когда условия становятся благоприятными (весной, период дождей), зигота делится, образуя четыре клетки-хламидомонады.

Хлорелла

Одноклеточная водоросль хлорелла обитает в пресных водоемах и влажной почве. Хлорелла имеет шаровидную форму без жгутиков. Также у нее нет светочувствительного глазка. Таким образом, хлорелла неподвижна.

Оболочка хлореллы плотная, в ее состав входит целлюлоза.

В цитоплазме присутствует ядро и хроматофор с хлорофиллом. Фотосинтез протекает весьма интенсивно, поэтому хлорелла выделяет много кислорода и производит много органического вещества. Также как хламидомонада, хлорелла способна усваивать готовые органические вещества, присутствующие в воде.

Для хлореллы характерно бесполое размножение делением.

Плеврококк

Плеврококк образует зеленый налет на почве, коре деревьев, скалах. Представляет собой одноклеточную водоросль.

Клетка плеврококка имеет ядро, вакуоль, хроматофор в виде пластинки.

Плеврококк не образует подвижные споры. Размножается путем деления клетки надвое.

Клетки плеврококка могут образовывать небольшие группы (по 4-6 клеток).

Многоклеточные водоросли

Улотрикс

Улотрикс представляет собой зеленую многоклеточную нитчатую водоросль. Обычно обитает в реках на поверхностях расположенных недалеко от поверхности воды. Улотрикс имеет ярко-зеленый цвет.

Нити улотрикса не ветвятся, одним концом они прикрепляются к субстрату. Каждая нить состоит из ряда небольших клеток. Нити растут за счет поперечного деления клеток.

Хроматофор у улотрикса имеет вид незамкнутого кольца.

В благоприятных условиях некоторые клетки нити улотрикса образуют зооспоры. У спор по 2 или 4 жгутика. Когда плавающая зооспора прикрепляется к предмету, она начинает делится, образуя нить водоросли.

В неблагоприятных условиях улотрикс способен размножаться половым путем. В некоторых клетках его нити образуются гаметы, имеющие по два жгутика. После выхода из клеток они попарно сливаются, образуя зиготы. В последствие зигота разделится на 4 клетки, каждая из которых даст начало отдельной нити водоросли.

Спирогира

Спирогира, также как улотрикс, является зеленой нитчатой водорослью. В пресных водоемах именно спирогира встречается чаще всего. Скапливаясь, она образует тину.

Нити спирогиры не ветвятся, состоят из цилиндрических клеток. Клетки покрыты слизью и имеют плотные целлюлозные оболочки.

Хроматофор спирогиры выглядит как спирально закрученная лента.

Ядро спирогиры подвешено в цитоплазме на протоплазменных нитях. Также в клетках есть вакуоль с клеточным соком.

Бесполое размножение у спирогиры осуществляется вегетативным способом: путем деления нити на фрагменты.

У спирогиры наблюдается половой процесс в форме конъюгации. При этом две нити располагаются рядом, между их клетками образуется канал. По этому каналу содержимое из одной клетки переходит в другую. После этого образуется зигота, которая, покрывшись плотной оболочкой, перезимовывает. Весной из нее вырастает новая спирогира.

Значение водорослей

Водоросли активно участвуют в круговороте веществ в природе. В результате фотосинтеза они выделяют большое количество кислорода и связывают углерод в органические вещества, которыми питаются животные.

Водоросли участвуют в образовании почвы и формировании осадочных пород.

Многие виды водоросли используются человеком. Так из морских водорослей получают агар-агар, йод, бром, калийные соли, клеящие вещества.

В сельском хозяйстве водоросли используются как кормовая добавка в рацион животных, а также как калийное удобрение.

С помощью водорослей очищают загрязненные водоемы.

Некоторые виды водорослей используются человеком в пищу (ламинария, порфира).

Процессы жизнедеятельности водорослей также будут иметь определенные особенности, отличать их от высших растений.

Питание . Большинство водорослей питаются фотоавтотрофной. Они включают в клетках пигменты, осуществляющих фотосинтез с выделением молекулярного кислорода. Много водорослей способны в определенных условиях переходить на гетеротрофное питания или сочетать его с фотосинтезом (миксотрофными тип питания ). К таким относятся виды хлореллы, хламидомонады, навикулы тому подобное. Еще одной особенностью питания водорослей является их способность усваивать азот, серу, фосфор, калий и другие химические элементы в виде ионов минеральных солей. Эти элементы поглощаются всей поверхностью тела водорослей из воды и используются для синтеза аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, ферментов, поэтому их наличие в воде достаточно существенно влияет на количественный состав многих видов водорослей.

Дыхание . По типу дыхания водоросли являются аэробными, так как используют для расщепления органических веществ кислород, растворенный в воде.

Транспортировка веществ у одноклеточных водорослей происходит с помощью движения цитоплазмы, а в колониальных и многоклеточных межклеточное транспортировки осуществляется с помощью плазмодесм.

Размножение . Для водорослей характерны все типы размножения: вегетативное, бесполое и половое. Вегетативное размножение происходит в колониальных распадом колоний, у многоклеточных - частями слоевища или образованием специализированных органов (например, пузырьков в харовых водорослей). Бесполое размножение осуществляется с помощью подвижных зооспор или неподвижных апланоспор, которые образуются внутри клеток или в особых органах-спорангиях. Половое размножение проходит при участии гаплоидных гамет, которые образуются в одноклеточных органах-гаметангиях: яйцеклетки - в оогонии, сперматозооны - в антеридиях. В водорослей достаточно разнообразные способы полового размножения: изогамия - с помощью гамет, одинаковых по форме и размерам; анизогамия - с помощью гамет, ризниих по форме и размерам; оогамия - с помощью большой неподвижной женской и подвижной малой мужской гамет. Кроме того, в зеленых водорослей конъюгат имеющийся половой процесс, который отсутствует у высших растений. Это конъюгация , которая заключается в слиянии содержимого двух вегетативных клеток, которые в настоящее время функционируют как гаметы. После слияния гамет образуется зигота, из которой развивается новая особь или образуются зооспоры, которые прорастают в новые особи. У большинства видов водорослей наблюдается чередование бесполого и полового размножения, но есть и отдельные виды, которые имеют только половую или только бесполое. Например, одноклеточная зеленая водоросль хлорелла размножается только бесполым путем, а морская зеленая водоросль Ацетабулярия - только половым.

Движение . Водоросли могут вести прикреплен, пассивный или активный образ жизни. Прикрепленность к субстрату может осуществляться с помощью особых выростов нижней части тела - ризоиды (например, в бурых водорослей) или клейкого слизи (диатомовые водоросли). Большинство водорослей живут пассивно в толще воды. Для того, чтобы удерживаться у поверхности и не опускаться в темные глубины, в этих водорослей есть разные приспособления: одни накапливают капельки масла, которые увеличивают их плавучесть, клеточные стенки других образуют разнообразные выросты, которые играют роль парашютов и пр. Почти все водоросли, кроме красных, могут образовывать подвижные клетки, которые активно перемещаются в воде. Свободный активное движение характерно для гамет, зооспор, водорослей, имеющих органеллы движения - жгутики.

Раздражительность . Основной формой раздражительности у водорослей является тропизмы. Но у одноклеточных водорослей, которые имеют органеллы движения, наблюдаются и таксисы, что является характерным признаком животных организмов. Таксисы - это двигательные реакции, обуславливающие перемещение всей клетки или всего организма в ответ на воздействие того или иного фактора. В зависимости от направления движения и действия внешнего стимула таксисы в водорослей разделяют на положительные и отрицательные, фото-, хемотаксис и др. Примером положительного фототаксиса есть движение эвглены в сторону освещения, при аеротаксису подвижные одноклеточные водоросли направляются в сторону кислорода. Итак, характерные особенности жизнедеятельности водорослей связанные с питанием, размножением, движением и раздражительностью.