Водоросли

Высшие и низшие растения

По строению выделяют две группы растений:

Низшие растения:

• Тело не разделено на органы и ткани
• Представлено одной клеткой или слоевищем (многоклеточное образование)
• К низшим растениям относятся только водоросли

Высшие растения:

• Имеют органы и ткани
• Преимущественно обитают на суше
• К ним относятся споровые (Мохообразные, Папоротниковидные, Хвощевидные, Плауновидные) и семенные (Голосеменные, Покрытосеменные)

Общая характеристика водорослей

Водоросли — низшие содержащие хлорофилл растения, обитающие преимущественно в водной среде.

Основные признаки:

• Одноклеточные, колониальные или многоклеточные организмы
• Размеры: от микроскопических до 60 м (макроцистис)
• В основе классификации — наличие пигментов (зелёные, бурые, красные)
• Тело называется таллом (или слоевище). Нет корней, стеблей, листьев и тканей
• Поглощение веществ происходит всей поверхностью тела
• Имеют ризоиды — для прикрепления к субстрату
• Клетки содержат хлорофилл, происходит фотосинтез (фотоавтотрофное питание)

Размножение: бесполое, половое и вегетативное (частями слоевища)

Распространение в воде:

• Во взвешенном состоянии — планктон
• На границе «вода-воздух» — нейстон
• На дне или на значительной глубине — бентос
• На подводных скалах — перифитон
• Наземные водоросли — на поверхности почвы, скалах, камнях, стволах деревьев, постройках

• Почвенные водоросли — живущие в почве

  

Зелёные водоросли

Общая характеристика:

• Более 7 тыс. видов (одноклеточные, колониальные, многоклеточные)
• Пигменты: хлорофиллы а и *b*, каротины, ксантофиллы (близки к пигментам высших растений)
• Органоиды движения: два гладких жгутика одинаковой длины (у подвижных стадий)
• Светочувствительный глазок (стигма) — регулирует количество света на хлоропласт
• Среда обитания: пресные водоёмы, моря, влажная почва, кора деревьев, симбиоз с грибами (лишайники)

Представители:

• Одноклеточные: хламидомонада, хлорелла, плеврококк (наземный, зелёный налёт на коре)
• Нитчатые: спирогира, улотрикс, ульва, кладофора

• Колониальные: вольвокс

  

Хламидомонада

• Одноклеточная зелёная водоросль грушевидной формы
• Два одинаковых жгутика на переднем конце (движение)
• Красный глазок (стигма) — светочувствительность
• Крупный чашевидный хлоропласт (хроматофор)
• Миксотроф — на свету фотосинтез, в темноте поглощает готовые органические вещества
• Две сократительные вакуоли — удаляют излишки воды

Жизненный цикл:

Бесполое размножение (в благоприятных условиях):

• Взрослая клетка (n) теряет жгутики
• Делится митозом → внутри образуются 2–4 зооспоры
• Зооспоры выходят в воду, растут → взрослые особи
• Обеспечивает «цветение» воды летом

Половое размножение (в неблагоприятных условиях):

• Внутри клетки образуются мелкие гаметы (n)
• Гаметы выходят в воду и сливаются попарно → зигота (2n) с толстой оболочкой
• Зигота способна переносить замораживание и высыхание (зимует)

• Весной зигота делится мейозом → 4 молодые гаплоидные клетки (n)

  

Хлорелла

• Обитает в воде, почве, на поверхности почвы или коре деревьев во влажных местах
• Жгутиков, глазка и сократительных вакуолей нет
• Внутри клетки: ядро, хроматофор, цитоплазма
• Размножение только бесполое (неподвижные споры), половой процесс неизвестен

Спирогира

• Нитчатая пресноводная водоросль
• Внутри каждой клетки: несколько нитей спирального хроматофора, ядро, цитоплазма
• Бесполое размножение — фрагментацией нитей
• Половое размножение — конъюгация:
  • Две нити ложатся параллельно
  • Между клетками образуются выросты — конъюгационные мостики
  • Содержимое одной клетки перетекает в другую → слияние → зигоспора (2n) с толстой оболочкой
  • Зимой зигоспора падает на дно
  • Весной зигоспора делится мейозом → новая гаплоидная нить (n)

Улотрикс

• Нитчатая пресноводная водоросль
• Взрослая клетка не имеет жгутиков, содержит одно ядро, хроматофор в форме пояска, вакуоль
• Бесполое размножение: зооспоры с жгутиками → выходят, плавают, оседают → новая нить
• Половое размножение: изогаметы с жгутиками → слияние → зигота → мейоз → зооспоры → новое растение

Вольвокс

• Колониальная пресноводная зелёная водоросль
• Каждая клетка колонии гаплоидна (диплоидна только зигота), содержит ядро, хроматофор, 2 жгутика
• Специализация клеток: вегетативные (окраина) и генеративные (крупные, между вегетативными)
• Дочерние колонии образуются внутри материнской, после её гибели выходят наружу
• Характерно половое размножение (оогамия)

Бурые водоросли

Самые высокоорганизованные низшие растения, почти исключительно морские.

Общая характеристика:

• Все представители — многоклеточные
• Размеры: от микроскопических до 30–60 м (макроцистис)
• Таллом часто расчленён на части: листовидные пластинки, «стволик», ризоиды (прикрепление)
• Воздушные пузыри — удерживают пластинки и «стволы» в вертикальном положении
• Окраска: желтовато-бурый из-за пигмента фукоксантина (маскирует хлорофилл)
• Запасные вещества: ламинарин (углевод), маннит (спирт), большое количество йода
• Клеточные стенки содержат альгиновую кислоту (альгинаты — загустители для пищевой промышленности)

Основные представители: ламинария (морская капуста), фукус, саргассум, макроцистис

Жизненный цикл (чередование поколений):

• У ламинарии преобладает спорофит (2n)
• Спорофит развивается из зиготы
• В спорангиях → мейоз → гаплоидные споры
• Из спор → гаметофиты (n) (половое поколение)
• На гаметофитах — гаметангии → гаметы

• В воде → копуляция (слияние гамет) → зигота

  

Красные водоросли (Багрянки)

Наиболее древние водоросли. В основном многоклеточные морские растения, обитают на самых больших глубинах.

Общая характеристика:

• Пигменты: хлорофилл + фикоэритрины (красные) и фикоцианины (синие)
• Позволяют поглощать свет, проникающий на большую глубину
• Запасное вещество — багрянковый крахмал (близок к амилопектину и гликогену)
• В жизненном цикле полностью отсутствуют подвижные стадии (споры и гаметы без жгутиков)
• Таллом: нитчатый, пластинчатый или кустистый
• У некоторых стенки клеток пропитываются известью (коралловые водоросли)
• Из красных водорослей получают агар-агар (кондитерская промышленность, микробиология)

Представители: порфира, бангия, филлофора, делессерия

Адаптация к глубине

Проникновение света в воду:

• Солнечный свет состоит из спектра разных цветов
• Вода работает как фильтр: красные и оранжевые лучи поглощаются первыми, не проникают глубже 10–20 м
• Синие и зелёные лучи проникают на глубину до 100–250 м

Особенности пигментов:

• Зелёные водоросли: хлорофилл поглощает красный свет. На глубине красного света нет → зелёные водоросли погибают

• Красные водоросли (багрянки): фикоэритрин поглощает синий и зелёный свет → передаёт энергию хлорофиллу для фотосинтеза

  

Значение водорослей

1. Выделяют кислород при фотосинтезе
2. Продуценты — образуют фитопланктон, служат пищей для водных обитателей
3. Убежище для животных
4. Пищевое значение: ламинария содержит много йода (входит в состав гормонов щитовидной железы — тироксина и трийодтиронина, регулирует обмен веществ)
5. Кормовое значение: фукус, хлорелла
6. Промышленность: агар-агар (загуститель для желе, мармелада), красители (зелёный из хлорофилла)
7. При массовом размножении вызывают «цветение» воды (хламидомонада)
8. Используются на космических кораблях и подводных лодках для очистки воздуха от углекислого газа