Довідник з біології

РОСЛИНИ

НАДЦАРСТВО ЕУКАРІОТИ

ЦАРСТВО РОСЛИНИ

ПІДЦАРСТВО НИЖЧІ РОСЛИНИ

ВІДДІЛ ВОДОРОСТІ

Справжні водорості (Algae) — широка група рослинних організмів, яка включає декілька відділів і близько 30 тис. видів. Розміри водоростей залежать від рівня їх організації. Тіло їх може бути репрезентоване однією клітиною чи колонією клітин, або багатоклітинним шаром. Справжніх тканин немає. Вегетативні органи також відсутні. Розміри одноклітинних водоростей становлять від 0,25 до 30 мкм. Представники багатоклітинних видів досягають 10-12 і навіть 50 м. (бурі водорості).

Водорості поширені в морських і прісних водах, у вологому середовищі, на суші. Залежно від екологічних особливостей водорості ділять на планктонні, бентосні (донні), наземні, ґрунтові, водорості гарячих джерел, водорості снігу та льоду.

Планктонні та бентосні водорості є основними виробниками органічної речовини у водоймищах. Від їх чисельності залежить чисельність різних рослиноїдних безхребетних і хребетних тварин (молюсків, ракоподібних, риб тощо).

Біомаса водоростей у Світовому океані оцінюється в 1,7 млрд.

тон, біомаса тварин — у 32,5 млрд. тон. Таким чином, біомаса тварин майже в 20 разів перевищує рослинну. Виникає питання: як же забезпечується їжею тваринне населення морських вод? Відповідь полягає в надзвичайно високій продуктивності фітопланктону, що становить 550 млрд. тон на рік. Менш продуктивні бентосні рослини, що дають 0,2 млрд. тон на рік. Безперервне розмноження водоростей створює кормову базу для численних морських тварин, продукція котрих складає 56,2 млрд. тон на рік, тобто в 10 разів менше (ці цифри відповідають правилу екологічної піраміди, що відображає втрати енергії з метою живлення).

Наземні водорості поселяються на твердих субстратах, де є постійне або періодичне зволоження: на корі дерев, на мохах, валунах і скелях, на огорожах, дахах тощо. Протягом свого життя вони оточені повітрям, джерелом води для них є дощ і роса. Наземні місцепроживання заселяються одноклітинними, колоніальними й нитчастими водоростями. Вони утворюють порошкоподібні слизисті нальоти, войлокоподібні пласти, м'які чи тверді кірки. При пересиханні або промерзанні наземні водорості перебувають у стані анабіозу, за сприятливих умов їх зростання поновлюється.

До умов життя в ґрунті пристосувалися близько 2000 видів різних водоростей. Основна їх маса виявляється в поверхневому шарі завглибшки до 1 см. На глибині 10 см. і більш вони зустрічаються в незначній кількості. У ґрунтових водоростей широко поширене пристосування, що дозволяє переносити засуху. Воно полягає в утворенні слизистих чохлів, які складаються з полісахаридів і здатні швидко поглинати й утримувати велику кількість води.

Водорості відіграють велику роль у накопиченні органічної речовини в ґрунтах. Біомаса водоростей на різних ґрунтах складає від 0,6 до 1,5 тони на 1 га. і неодноразово оновлюється за вегетаційний період. Органічні речовини, що виділяються водоростями, живі тіла й продукти розпаду кліток водоростей служать їжею багатьом ґрунтовим організмам: бактеріям, грибам, найпростішим, черв'якам тощо.

Водорості впливають також на структуру ґрунту. Так, нитчасті водорості обплітають частинки ґрунту, склеюють слизом і тим самим закріплюють їх.

Водорості, що мешкають в гарячих джерелах і на снігу, свідчать про високу пристосовність цих організмів до життя в самих різних, у тому числі екстремальних, умовах.

У формуванні осадкових порід велику роль відіграли й відіграють одноклітинні водорості діатомеї, котрі будують свій панцир з кремнезему. Вважають, що в Світовому океані ці водорості витягують на рік від 70 до 150 . 109 тон кремнезему. Відмираючи, водорості опускаються на дно, де утворюють осад, який складається з їх панцирів.

Живлення водоростей автотрофне. Деякі одноклітинні водорості, наприклад ґрунтові, що мешкають у глибоких горизонтах, можуть переходити на гетеротрофне живлення. Запасні поживні речовини відкладаються у вигляді крохмалю, рідше — масла.

Водорості розмножуються безстатевим і статевим шляхом. Безстатеве розмноження здійснюється в двох формах. До вегетативного відноситься поділ слані на частини без будь-яких перетворень у клітинах: поділ навпіл клітин у одноклітинних, розпад колоній, фрагментація у багатоклітинних. Більш спеціалізована форма безстатевого розмноження — спороутворення, при якому в спеціальних органах або всередині вегетативних клітин виникають нерухомі спори або рухливі, забезпечені джгутами зооспори. Ті й інші утворюються у великих кількостях і, проростаючи, дають нову водорость.

Статеве розмноження полягає у формуванні спеціалізованих статевих клітин — чоловічих і жіночих гамет та їх подальшому злитті з утворенням зиготи. При статевому розмноженні у різних видів водоростей гамети бувають трьох основних типів: статеві клітини однакового розміру та форми (ізогамія); не однакові за розмірами й рухливістю чоловічі та жіночі статеві клітини (гетерогамія); велика та нерухома жіноча статева клітина й невеликих розмірів сперматозоїд із джгутами (оогамія). Чоловічі та жіночі гамети можуть розвиватися на одному організмі чи на різних. Після запліднення диплоїдна зигота проростає і утворює нову слань. У гаплоїдних видів перший поділ зиготи редукційний. Усі подальші клітини, що виникають у процесі зростання, гаплоїдні. Прикладом чергування поколінь у водоростей може бути бура водорость ламінарія.

Господарське значення водоростей неухильно зростає.

Водорості відвіку вживаються в їжу, особливо широко в Японії і на Тихоокеанському побережжі Росії. Найбільшою популярністю користується морська капуста — бура водорость ламінарія та близькі до неї види. В їжу йдуть також деякі червоні й зелені водорості. З водоростей одержують клей, що застосовується в текстильній промисловості й у будівництві як добавка до цементу. Із золи бурих водоростей отримують йод.

Зі всіх відділів водоростей розглянемо два: бурі, що мають велике господарське значення, і зелені, що включають найбільш складно організовані рослини в групі водоростей і відіграють важливу еволюційну роль.

Відділ червоні водорості, або багрянки. Червоні водорості виділили із справжніх водоростей у самостійне підцарство рослинного світу. Ця група включає близько 4 000 видів, з числа яких переважна більшість — мешканці дна морів і лише небагато форм зустрічаються в прісних водах.

Своєрідність червоних водоростей полягає перш за все в наборі пігментів. Крім звичайних хлорофілів і каротиноїдів у пластидах багрянок містяться так звані фікобіліни, які зустрічаються ще тільки у синьо-зелених водоростей. Різні співвідношення цих пігментів визначають різноманітність забарвлення — від яскраво-червоного до голубувато-зеленого й жовтого. У результаті фотосинтезу в цитоплазмі клітин відкладається особливий крохмаль, який за складом близький до глікогену. Інша важлива особливість — складний статевий процес, відмінний від статевого розмноження інших водоростей. Гамети й спори червоних водоростей позбавлені джгутиків і нерухомі. Запліднення здійснюється при пасивному перенесенні чоловічих статевих клітин до жіночого статевого органу.

Більшість багрянок мають розміри від декількох сантиметрів до 1 м., хоча зустрічаються і одноклітинні організми.

Зовнішня будова червоних водоростей дуже різноманітна. Серед них є форми ниткоподібні й пластинчаті, циліндрові та кірко-видні, у вигляді шнурів або розгалужених кущиків. Вони завжди прикріплені до каменів, черепашок тощо за допомогою ниткоподібних виростів — ризоїдів. Червоні водорості мешкають на різних, у тому числі великих, глибинах (до 200 м.). У деяких видів (так звані кам'яні водорості) в клітинах відкладається велика кількість карбонату кальцію і магнію. Такі багрянки разом з коралами беруть участь в утворенні рифів.

Червоні водорості відіграють значну роль у житті моря. Разом із бурими вони є найпоширенішими рослинними організмами в морських біоценозах. Вони є джерелом органічної речовини в морі та їжею морським тваринам. Людина використовує деякі види в їжу. У промислових масштабах із них добувають агар, який широко застосовується з харчовою і медичною метою.

Відділ бурі водорості. Бурі водорості — виключно багатоклітинні рослини. У даний час їх налічується близько 1500 видів. Загальною зовнішньою ознакою служить жовто-буре забарвлення їх слані, зумовлене великою кількістю жовтих і бурих пігментів. Розміри їх дуже різноманітні: від десятих часток міліметра й декількох міліметрів до десятків метрів. Так само різноманітна й форма слані. Зустрічаються ниткоподібні, кірковидні, кулясті, пластинчаті, кущоподібні рослини. Слані більшості видів містять газові пухирці, утримуючі водорості у вертикальному положенні. У багатьох видів бурих водоростей слань складається з декількох низок клітин, які щільно сполучені між собою по всій довжині та нагадують паренхіму вищих рослин. В багаторядних сланях можна розрізнити кору з інтенсивно забарвлених клітин, що містять велику кількість хлоропластів, і серцевину, котра складається з безбарвних клітин. Серцевина служить для транспортування продуктів фотосинтезу й виконує механічну функцію. Таким чином, у бурих водоростей намічається поділ клітин слані на тканини.

Клітини бурих водоростей мають одне ядро, вкриті слизом стінки, що складаються з внутрішнього целюлозного шару й зовнішнього пектинового шару. Запасні поживні речовини — полісахарид ламінарії та шестиатомний спирт маніт. Бурі водорості завжди прикріплені до ґрунту або інших рослин. Прикріплення здійснюється за допомогою виростів — ризоїдів. Поширені вони у всіх водах — від тропічних до приполярних. Найбільш часто їх зарості зустрічаються на глибинах до 6-15 м., але відомі випадки зростання бурих водоростей на глибині 100 і навіть 200 м.


Рис. 14. Бурі водорості.


У бурих водоростей зустрічаються всі форми розмноження. Вегетативне розмноження відбувається при випадковому відділенні частин слані, лише у деяких видів для цього існують спеціальні пупки. Спорове розмноження здійснюється шляхом утворення гаплоїдних спор, які розвиваються в гаплоїдні рослини статевого покоління — гаметофіти. Статевий процес представлений трьома формами: ізогамною, гетерогамною та оогамною. Зигота проростає в диплоїдну рослину — спорофіт. Спорофіт утворює рухливі зооспори. У ламінарій гаметофіт існує недовго, тоді як спорофіт — багаторічний.

Бурі водорості людиною використовуються більш широко в порівнянні з іншими представниками цієї групи. Вони — єдине джерело такого цінного продукту, як альгінати, котрі широко використовуються при приготуванні консервів, фруктових соків, фарбувальних і склеювальних речовин. Застосування альгінатів підвищує якість друкування книг, робить натуральні тканини невицвітаючими і непромокаючими, підвищує стійкість лакофарбних покриттів і будівельних матеріалів. З їх допомогою одержують високоякісні змащувальні матеріали для машин, мазі та пасти для фармацевтичної та парфумерної промисловості.

Широко використовується також шестиатомний спирт маніт, який витягують із бурих водоростей. У медицині він застосовується як кровозамінник при хірургічних операціях, у промисловості — для виробництва синтетичних смол, фарб, вибухових речовин. У сільському господарстві бурі водорості вживаються як кормова добавка. Не втратили свого значення бурі водорості й як сировина для отримання йоду.

Відділ зелені водорості. Зелені водорості — найчисленніший зі всіх відділів водоростей. Він налічує від 13 до 20 тис. видів і включає одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні організми. Усі вони відрізняються чистим зеленим кольором своїх сланей, що схожий на забарвлення вищих рослин і зумовлений перевагою хлорофілів над іншими пігментами.

Унаслідок різноманітності будови зелені водорості ділять на п'ять класів, у тому числі вольвоксові (основна форма вегетативного тіла — рухливі джгутикові клітини й колонії таких клітин), протококові (основна форма вегетативного тіла — нерухомі клітини із щільною оболонкою і колонії таких клітин), улотриксові (багатоклітинні нитчасті та пластинчаті форми). До зелених водоростей приєднуються найбільш складні за будовою харові водорості, що походять від зелених і виділяються нині в самостійний відділ.

До класу вольвоксових відносяться найпримітивніші представники відділу, котрі мають джгутики та зберігають рухливість протягом всього життя. Більшість вольвоксових — одноклітинні організми, проте деякі види є колонією. Клітини одноклітинних і колоніальних форм містять одне ядро. Розмноження — безстатевим і статевим шляхом. При статевому розмноженні в результаті злиття гамет утворюється диплоїдна зигота. Зигота ділиться шляхом мітозу. Подальші поділи приводять до утворення кулястого тіла вольвоксу, що складається з гаплоїдних клітин.

Унаслідок широкого розповсюдження і здатності до швидкого розмноження вольвоксові відіграють істотну роль у круговороті речовин у природі. Вони беруть активну участь в очищенні забруднених і стоячих вод, у формуванні озерного мулу — сапропелю, є джерелом їжі для багатьох видів дрібних безхребетних тварин.

Походять вольвоксові від примітивних амебоїдних форм. Велике значення мають два напрями еволюції вольвоксових. Перший — ускладнення будови слані шляхом диференціації клітин на вегетативні й репродуктивні. Це один з можливих шляхів виникнення багатоклітинних організмів.


Рис. 15. Вольвокс.

Другий — втрата рухливості у вегетативній фазі життєвого циклу. Ця лінія еволюції привела до формування протококових водоростей, а від них — через нитчасті й пластинчаті багатоклітинні водорості — до наземних зелених рослин.

Клас протококові представлений як одноклітинними (хлорела), так і багатоклітинними видами. У всіх представників класу у вегетативній фазі життєвого циклу відсутні джгутики. У процесі еволюції цей клас уважається перехідним при формуванні типово рослинної структури тіла, характеризується розвитком слані з нерухомих клітин, одягнених щільною оболонкою і надалі здібних до функціональної та морфологічної диференціації. Протококові широко розповсюджені, віддають перевагу забрудненим водоймищам та інтенсивно очищають стічні води. Деякі види прикріпляються переважно до ракоподібних, покриваючи їх суцільним нальотом. Унаслідок невимогливості до умов проживання хлорелу вирощують промисловим шляхом як додаткове джерело білків на корм худобі.

Клас улотриксових об'єднує велику кількість різноманітних зелених водоростей, загальною ознакою яких є нитчаста або пластинчата будова слойовища. Як й інші зелені водорості, розмножуються статевим і безстатевим шляхом: окремі клітини або ділянки ниток легко відриваються і переходять до самостійного зростання. Найвідоміші представники класу: рід улотрикс, який мешкає в прісних водах, і рід ульва, що живе в морських водах і відомий під назвою «морський салат». Ульвові, на відміну від улотрикса, мають паренхімну будову.

Еволюція зелених водоростей у водному середовищі не призвела до утворення складних за будовою і великих сланей з диференціацією їх на тканини. Це відбулося при освоєнні зеленими водоростями суші та розвитку вищих наземних рослин.






Personalised Essay Writing Service for You

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