Біологія - Навчальный посібник - В. О. Мотузний 2009

Частина IІ. Ботаніка
3. Водорості
3.2. Відділ Зелені водорості. Особливості будови, процесів життєдіяльності та поширення (на прикладі хламідомонади, хлорели, вольвоксу, спірогіри та улотрикса)

Відомо близько 20 тис. видів водних та ґрунтових водоростей. Хлорофіл у них не замаскований іншими пігментами, тому забарвлення їх зелене. Є одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні зелені водорості. Оболонка їхніх клітин целюлозна, часто з домішкою пектину, здатна до ослизнення. Це допомагає їм перебувати в товщі води. Вакуоля велика (іноді багато малих вакуоль). Часто трапляються пульсівні вакуолі (у рухливих джгутикових форм). Хроматофор переважно пластинчастий. Є піреноїди. Розмноження статеве і безстатеве.

Хламідомонада (мал. 2.62) — мікроскопічна одноклітинна водорість грушоподібної або овальної форми. Поверхня клітини вкрита прозорою безбарвною пектиновою оболонкою. На передньому кінці тіла оболонка утворює невелике випинання — носик, від якого відходять два джгутики. За допомогою цих джгутиків водорість рухається. Всю внутрішню частину клітини займає цитоплазма з великим чашоподібним хлоропластом зеленого кольору. В нижній потовщеній частині хлоропласта розміщений кулястий піреноїд (зона, де найбільш активно синтезуються і накопичуються поживні речовини), який містить багато білків і оточений зернами крохмалю. На верхній частині добре помітне червоне вічко, насичене каротином. Функція його невідома. В заглибині хлоропласта міститься кулясте ядро з добре помітним ядерцем. Спереду біля основи джгутиків є дві пульсуючі вакуолі.

Мал. 2.62. Хламідомонада та її життєвий цикл:

а — статеве розмноження; б — безстатеве; 1 — пульсівна вакуоля; 2 — ядро; 3 — цитоплазма; 4 — хроматофор; 5 — піреноїд; 6 — фотосинтезуючі мембрани; 7 — вічко; 8 — джгутики; 9 — утворення зооспор; 10 — зооспора; 11 — утворення гамет; 12 — копуляція гамет: 13 — зигота; 14 — проростання зиготи; 15 — зооспора

Хламідомонади розмножуються статевим і безстатевим шляхом. За безстатевого розмноження клітина втрачає джгутики, ділиться її ядро, хлоропласт і цитоплазма на 4 (рідше 8) клітин — зооспор. У кожної дочірньої клітини виростають по 2 джгутики, оболонка материнської клітини руйнується і зооспори виходять у воду. Таким чином водорості розмножуються дуже швидко. Вже за добу дочірні клітини знову діляться.

За статевого розмноження (воно частіше спостерігається за несприятливих умов існування) у материнській клітині утворюються гамети. Вони подібні до зооспор, але кількість їх значно більша: 32 або 64 в одній клітині. Після дозрівання гамети виходять із материнської клітини і попарно сполучаються, утворюючи зиготу. Вона вкривається захисною оболонкою і переходить у стан спокою. Через деякий час зигота виходить із оболонки і ділиться мейотично з утворенням 4 гаплоїдних зооспор.

Хламідомонади живуть у невеликих, дуже забруднених водоймах, що добре прогріваються (калюжі, стічні канави). Тут вони швидко розмножуються і зумовлюють «цвітіння» води. Оскільки водночас із автотрофним способом живлення клітини хламідомонад поглинають розчинені органічні речовини, вони тим самим сприяють процесу самоочищення забрудненої води. Це можна спостерігати у відстійниках, очисних спорудах міської каналізації.

Вже через кілька діб після чергового викиду забруднених вод водойма очищається. Вода стає чистою і прозорою до дна. Водоростей — активних санітарів уже немає в товщі води, їхні зиготи опустилися на дно і там «відпочивають» до чергового забруднення, яке знову активує їх.

Хлорела одноклітинна зелена водорість, яка має вигляд мікроскопічної нерухомої (без джгутиків) кульки до 15 мкм у діаметрі. Зовні її клітини вкриті твердою двоконтурною оболонкою з целюлози. В цитоплазмі один чашоподібний хлоропласт з одним піреноїдом у потовщеній його частині. Ядро одне, але в живій клітині без спеціальної обробки його не видно.

Розмножується тільки нестатевим шляхом. При цьому в материнській клітині утворюється 4—8 апланоспор, які через розрив оболонки виходять у воду і набувають будови дорослої особини.

Хлорела невибаглива до умов існування і здатна до інтенсивного розмноження, тому трапляється всюди: у прісних водоймах, морях, ґрунті. Вона може вступати в симбіоз із різними організмами, входити до складу лишайників.

Клітина хлорели — зручний об’єкт для різних досліджень. Це основний об’єкт масового культивування водоростей для практичного використання. Значну роль у формуванні підвищеного інтересу до цієї водорості відіграв її хімічний склад. У перерахунку на суху речовину хлорела містить 40 % і більше повноцінних білків, до 20 % ліпідів, до 35 % вуглеводів, до 10 % зольних речовин. Є вітаміни групи В, аскорбінова кислота (віт. С) і філохінони (віт. К). Виявлено речовину, яка має антибіотичну активність, — хлорелін. У деяких країнах хлорелу використовують у їжу після спеціальної обробки, що поліпшує її засвоєння. Для споживання використовують свіжу біомасу хлорели або спеціальну пасту з неї.

Вольвокс це колонія водоростей у формі кулі діаметром до 3 мм. В одній колонії може бути 50 тис. клітин, кожна з яких загалом подібна до хламідомонади і має по два джгутики. Ці клітини розміщені суцільним шаром на поверхні і з’єднані між собою цитоплазматичними містками. Всередині колонія заповнена драглистою речовиною. Деякі клітини за розмірами значно більші від сусідніх. Занурюючись у порожнину колонії, вони поділяються, утворюючи дочірні колонії. Після загибелі материнської колонії дочірні клітини переходять до самостійного життя, тобто колонія може розмножуватися нестатевим шляхом. Вольвокс здатний і до статевого розмноження. Всередині окремих клітин формуються сперматозоїди та яйцеклітини. Із зиготи утворюється нова колонія.

Спірогіра (мал. 2.63) — одна із найпоширеніших у прісноводних басейнах зелених нитчастих водоростей. Довгі нитки слані утворюють сплетення (баговиння) яскраво-зеленого кольору, до субстрату вони не прикріплюються і вільно плавають у воді.

Мал. 2.63. Життєвий цикл спірогіри:

1 — частина талому; 2—4 — послідовність кон’югації; 4—5 — зигота; 6 — відмирання трьох гаплоїдних ядер; 7 — функціонуюче ядро; 8 — проростання зиготи; 9 — клітинна стінка; 10 — хроматофор; 11 — піреноїди; 12 — ядро; 13 — цитоплазма; 14 — вакуолі

Нитки спірогіри з довжиною від кількох міліметрів до 8—10 см не галузяться і складаються із одного ряду однакових видовжених циліндричних клітин. Кожна клітина має двошарову оболонку, яка зовні вкрита слизовим чохлом. Целюлозна оболонка оточує цитоплазму, в якій містяться спірально закручені один-два зелені стрічкоподібні хлоропласти з численними піреноїдами. Велике ядро з добре помітним ядерцем розміщене в центральній частині клітини, оточене шаром цитоплазми, який сполучений з пристінним шаром тяжами. Проміжки між тяжами заповнені вакуолями. Спірогіра розмножується вегетативно і статевим шляхом, спор ніколи не утворює. Вегетативне розмноження її відбувається у разі випадкового розриву ниток або розпадання на окремі клітини за несприятливих умов. Із кожної частини нитки або окремої клітини утворюються нові особини поділом клітин.

Статеве розмноження відбувається кон’югацією. При цьому зовні подібні дві нитки зближаються. Із клітин ниток, що розміщені одна проти одної, утворюються вирости. При стиканні цих виростів перегородки їх зникають і вміст «чоловічої» клітини переливається в «жіночу». В результаті цього злиття утворюється зигота, яка вкривається товстою оболонкою і через певний період спокою проростає. При цьому вона ділиться мейозом, утворюючи 4 гаплоїдні клітини. Три із них (дрібні) відмирають, а одна (велика) разом із вмістом зиготи утворює проросток нової особини, який дає початок новій нитці.

Улотрикс багатоклітинна зелена водорість. Талом нитчастий (до 10 см), прикріплений до підводних предметів. Улотрикс дуже поширений у прісних річках, живе, прикріплюючись до підводних предметів, утворює яскраво-зелені обростання. Баговиння улотрикса складається із нерозгалужених ниток різної довжини, які на початку росту прикріплюються до субстрату безбарвною видовженою клітиною — ризоїдом. Клітини ниток циліндричні або бочкоподібні, короткі. Кожна клітина має ядро, пристінний хлоропласт у вигляді неповного кільця з одним або кількома піреноїдами.

Розмноження вегетативне, безстатеве і статеве (мал. 2.64). За вегетативного розмноження нитка улотрикса розпадається на короткі сегменти, кожний із яких росте, й утворюється нова нитка. Безстатеве розмноження відбувається за допомогою зооспор, які формуються у клітинах. Зооспори — яйце- або грушоподібні клітини з 4 джгутиками на передньому кінці, червоним вічком і двома пульсівними вакуолями. Кожна зооспора, вийшовши назовні, через деякий час прикріплюється до субстрату і проростає в дорослу особину.



Мал. 2.64. Життєвий цикл улотрикса:

а — статеве відтворення; б — безстатеве розмноження; 1 — основна життєва форма; 2 — утворення зооспор; 3 — вихід зооспор; 4 — порожня клітина; 5 — зооспори; 6 — утворення гамет; 7 — вихід гамет; 8 — ізогамія; 9—10 — зигота; 11 — проростання зиготи; 12 — зооспора


За статевого розмноження у клітинах нитки формуються гамети, подібні до зооспор, але вони мають лише 2 джгутики. Гамет у кожній клітині більше, ніж зооспор. Сполучаючись попарно, гамети однієї й тієї самої нитки, а частіше різних ниток утворюють зиготу. Вона залишається рухливою недовго, швидко осідає на дно водойми, втрачає джгутики, вкривається товстою оболонкою, яка захищає її від несприятливих умов. При проростанні зиготи відбувається редукційний поділ з утворенням 416 гаплоїдних особин.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити