Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Подтема 3: Водоросли

Читайте также:
  1. Класс собственно зеленые водоросли - Chlorophуceae
  2. Отдел Бурые водоросли – Phaeophyta
  3. Отдел Диатомовые водоросли – Diafomeophyta
  4. Отдел Зеленые водоросли
  5. Отдел Зеленые водоросли – Chlorophyta
  6. Подтема 4: Высшие растения

Общая характеристика. Водоросли (Algae) – морская трава – сборная группа низших растений, живущих преимущественно в воде. Тело их не расчленено на органы и ткани, органы размножения одноклеточные. Такое строение отличает их от высших растений.

Различают многочисленные отделы водорослей: Красные, или Багрянки, Зеленые, Золотистые, Диатомовые, Бурые, Эвгленовые и др. Подавляющее большинство водорослей живет в морях, океанах, реках, озерах и других водоемах.

Планктонные водоросли свободно живут в толще воды, бентосные – придонные формы, прикреплены к дну водоема или просто лежат на дне. Планктонные формы не способны к активному движению и имеют приспособления, позволяющие им парить в воде.

Плавучести способствуют капли жира, уменьшающие плотность, и своеобразная форма клеток с тонкими игловидными выростами и длинными шипами, которые увеличивают трение о воду.

В течение суток происходит вертикальная миграция планктонных водорослей: днем пузырьки кислорода, выделяющиеся при фотосинтезе, поднимают их вверх, а ночью, когда фотосинтез прекращается, они опускаются.

Одно из основных условий существования водорослей – наличие света. В загрязненных малопрозрачных водах водоросли развиваются только в поверхностных слоях. В прозрачной морской воде они встречаются на больших глубинах. Массовое их развитие наблюдается на глубине до 30 м.

Водоросли, обитающие глубже, или имеют специальные приспособления к измененному освещению (набор дополнительных пигментов), или отличаются высокой общей теневыносливостью. Бурые и Красные водоросли встречаются на глубине 100...200 м.

Температурные границы распространения водорослей очень широки. Насчитывается около 70 видов «снежных» водорослей, живущих на полярных льдах, высокогорных ледниках и нередко окрашивающих их в красный, зеленый, бурый и другие цвета.

Некоторые водоросли живут в горячих источниках при температурах 50...70°С. Видовое разнообразие водорослей богаче в теплых морях, но в холодных размеры и масса водорослей больше.

Содержание минеральных солей определяет различия морской и пресноводной флоры водорослей, которые почти не имеют общих видов. Уменьшение засоления сопровождается уменьшением числа видов водорослей (Каспий беднее, чем Черное море).

Виды водорослей различаются чувствительностью к содержанию азота и других соединений.

По составу водорослей можно установить степень загрязнения водоема. При загрязнении тяжелыми металлами и повышении кислотности снижаются численность и число видов водорослей.

Фукусы (Бурые водоросли) и некоторые другие бентосные способны поглощать тяжелые металлы и увеличивать их концентрацию в своем теле более чем в 60 тыс. раз.

Особую экологическую группу составляют наземные водоросли, живущие на почве и в почве. Многие из них участвуют в почвообразовательном процессе. Существует более 1000 видов почвенных водорослей. В подзолистых и заболоченных почвах широко распространены Зеленые водоросли (протококковые, вольвоксовые). В дерновом процессе участвуют диатомеи.

Водоросли – один из древнейших представителей растительного мира. Они возникли сотни миллионов лет назад и прошли сложный и длительный путь развития. Среди водорослей есть и микроскопически малые, и многометровые растения (60...100 м).

Водоросли бывают одноклеточными (хламидомонада, хлорелла) и колониальными (вольвокс). Среди одноклеточных и колониальных водорослей есть подвижные, имеющие жгутики, и неподвижные.

Тело многоклеточных водорослей может быть устроено очень примитивно (нитчатые улотрикс, спирогира) или сложно расчленено (хара, ламинария), может иметь неклеточное (сифональное) строение, когда в многоклеточном организме отсутствуют клеточные перегородки. Но никогда тело водоросли не дифференцировано на корень, стебель и лист, оно является талломом, или слоевищем.

Цитологические особенности. Характерная особенность клеток водорослей – присутствие хроматофоров – органелл, в которых происходит фотосинтез.

Хроматофор – носитель окраски (от греч. chroma – цвет, pharos – несущий) – хлоропласт водорослей. Форма хроматофоров очень разнообразна: лентовидная, чашевидная, сетчатая, зернистая.

Эволюция хроматофоров шла от примитивных зеленых пластинок, занимающих наружный слой цитоплазмы, через отдельные спирально изогнутые ленты к мелким пластинкам, а затем к зернам, сходным по форме с хлоропластами высших растений. Прогрессивное развитие хроматофоров сопровождалось увеличением суммарной поверхности без возрастания объема.

Хроматофор ограничен двух-, трех- или четырехмембранной оболочкой. В строме пластиды находятся тилакоиды, кольцевая ДНК и рибосомы, а также продукты фотосинтеза. Окраска хроматофоров зависит от набора пигментов. Тилакоиды всех водорослей содержат хлорофиллы и каротиноиды.

Кроме них в хроматофорах могут находиться и дополнительные пигменты – бурые (фукоксантины), синий (фикоциан) и красный (фикоэритрин). Набор дополнительных пигментов коррелирует с глубиной обитания водорослей.

Толща воды поглощает оранжево-красные лучи, пропуская сине-зеленые, которые могут быть использованы лишь с помощью красно-бурых пигментов. Поэтому ближе к поверхности обычно обитают водоросли, имеющие чисто зеленую окраску, а на глубине они сменяются бурыми и красными.

В хроматофорах всех водорослей имеются особые образования – пиреноиды. Пиреноид обычно не содержит пигментов. Пиреноид – активный центр синтеза крахмала, который затем вытесняется из него, образуя оболочку из крахмальных зерен (у зеленых водорослей).

Появление пиреноидов – специализированных участков хроматофора – начало функциональной специализации, которая у высших растений завершилась возникновением специализированных пластид: хлоро-, хромо- и лейкопластов. Хроматофоры отличаются от хлоропластов формой, набором пигментов, менее дифференцированной системой тилакоидов.

Цитоплазма обычно расположена тонким постенным слоем, окружая вакуоли с клеточным соком. Эндоплазматическая сеть у большинства водорослей представлена обычно каналом, огибающим хроматофор, иногда отдельные канальцы обнаруживаются также вокруг ядра.

Лишь у зеленых водорослей есть более или менее разветвленная сеть. Рибосомы, аппарат Гольджи и митохондрии обычного строения. Митохондрии, как правило, немногочисленные, располагаются у активных центров клетки: около основания жгутиков, вокруг ядра и т. п.

Ядро имеет типичное строение. В процессе деления (митоз, мейоз) у большинства водорослей обнаруживаются центриоли. Клетки примитивных подвижных одноклеточных и колониальных, а также зооспоры и гаметы водорослей голые, т.е. ограничены только плазмалеммой.

У большинства же водорослей, как и у высших растений, снаружи от нее находится клеточная стенка. Она состоит из двух компонентов: аморфного матрикса (пектин, гемицеллюлоза) и фибриллярного скелета (целлюлоза). Недостаток или отсутствие целлюлозы компенсируется минерализацией стенок: ожелезнением у вольвокса, обызвествлением у хары, окремнением у диатомовых.

Подвижные клетки имеют жгутики. Число их варьирует от одного до многих, хотя преобладают двужгутиковые формы. Наружная часть жгутика одета мембраной, служащей продолжением плазмалеммы, под которой находится матрикс с пучками микротрубочек. Система микротрубочек образует и внутреннюю часть жгутика.

Запасные вещества в клетках водорослей – это полисахариды (крахмал, багрянковый крахмал, ламинарин) или масла. Они специфичны для каждого из отделов водорослей.

Размножение. При вегетативном размножении новые особи возникают из обрывков нитей, кусков слоевищ, при распадении колоний или делении клеток одноклеточных водорослей.

При бесполом размножении содержимое одной клетки (зооспорангия) делится на две, четыре, восемь и более частей, образуя соответствующее число голых подвижных клеток – зооспор. Каждая из них дает начало новой особи. У неподвижных багрянок и некоторых других водорослей (например, хлореллы) вместо зооспор образуются неподвижные, лишенные жгутиков споры.

Половое размножение широко распространено у всех водорослей. Формы полового процесса у водорослей разнообразны: изогамия, гетерогамия, оогамия. Половой процесс, при котором сливается содержимое двух вегетативных клеток, называется конъюгацией.

Образовавшаяся при половом процессе диплоидная зигота покрывается толстой клеточной стенкой, накапливает запасные питательные вещества и в состоянии покоя способна легко переносить неблагоприятные условия. Зигота или прорастает в новую особь непосредственно, или в ней образуются зооспоры, которые, освобождаясь, дают начало новым особям.

Чередование поколений. В жизненном цикле водорослей соотношение диплоидной и гаплоидной фаз различно. Если мейоз происходит при прорастании зиготы, то водоросль гаплоидна в течение всей жизни.

Так, у многих зеленых водорослей зигота – единственная диплоидная стадия. У других водорослей, например диатомовых, фукусовых из бурых, сифоновых из зеленых, наоборот, вся вегетативная фаза диплоидна, мейоз происходит непосредственно перед половым процессом, зигота прорастает в диплоидный таллом.

У большинства багрянок, бурых и некоторых зеленых зигота прорастает в диплоидный спорофит, несущий органы бесполого размножения – спорангии. Это бесполое поколение.

После мейотического деления образуются гаплоидные зооспоры или споры, из которых вырастают гаплоидные гаметофиты. На них в гаметангиях формируются гаметы. Это половое поколение.

Таким образом, у этих водорослей происходит чередование диплоидного бесполого и гаплоидного полового поколений, спорофита и гаметофита (Рис. 8).

 

Рис. 8 Смена ядерных фаз у водорослей

 


Дата добавления: 2015-12-07; просмотров: 64 | Нарушение авторских прав



mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.009 сек.)