Водоросли и их отличие от других растений

Последующим развитием растительной клетки следует признать появление на её поверхности покрова в виде оболочки – сначала пектиновой, а затем и целлюлозной. Преимущество этого образования состоит в том, что оно удачно сочетает в себе защитную и опорную функции с возможностью ростовых процессов и проницаемостью.

Клеточные оболочки водорослей весьма разнообразны как по своему строению, так и по химическому составу. Толщина оболочки варьируется не только от вида к виду, но и даже в пределах одного вида в зависимости от возраста клетки.

По времени заложения и особенностям роста различают первичные и вторичные оболочки. В активно делящихся клетках обычно образуется только первичная оболочка. Её рост идёт в двух направлениях: увеличивается поверхность и толщина.

Вторичная оболочка подвергается гидратации, становится эластичной и получает возможность растягиваться.

Оболочки многих водорослей снабжаются разного рода выростами в виде щетинок, шипиков и чешуек. Их роль для клетки неоднозначна: в одних случаях они выполняют защитную функцию, а в других обеспечивают оптимальные условия жизни.

В любой клетке различают два тесно связанных друг с другом компонента: ядро и цитоплазму, причём от степени их развития зависит уровень организации клетки в целом. Водоросли – единственная группа растений, где представлены все известные в настоящее время типы клеточной организации: прокариотическая – у сине – зелёных водорослей, мезакариотическая – у панцирных жгутиковых, эукариотическая – у водорослей остальных отделов. У прокариот отсутствует морфологически оформленное ядро, а его функции выполняет состоящий из микрофибрилл ДНК нуклеоид.

У большинства водорослей в клетке присутствует всего одно ядро, но известны случаи, когда их бывает два-три и больше. Клетки с несколькими десятками или сотнями ядер называют цепоидными. Примечательно, что эти водоросли возвращаются к одноядерному состоянию при образовании специализированных клеток бесполого и полового размножения.

Форма, размеры и местоположение ядра в клетке сильно варьируется у разных водорослей, а также в зависимости от фазы развития, на которой находится тот или иной организм.

Очень мелкие ядра характерны для большинства одноклеточных водорослей.

В ядре у водорослей выявлены те же самые структуры, что и в ядре других эукариотов: оболочка, ядерный сок, ядрышко и включения хромотина.

Второй компонент клетки – цитоплазма – состоит из гомогеного основного вещества и погружённых в него телец различного размера и формы: митохондрий, диктиосом, эндоплазматической сети. Этот основной набор органелл присущ клеткам не только растений, но и животных.

В интенсивно растущих клетках, помимо перечисленных органелл, можно наблюдать хорошо развитую систему пузырьков, или вакуолей.

Также у водорослей имеются хлоропласты. Они могут быть чашевидными, лентовидными, спиралевидными, пластинчатыми, звездчатыми. Как правило, в подвижных клетках у зелёных водорослей присутствует всего один хлоропласт, у водорослей из других отделов их бывает два и больше, у молодых эвиленовых от 50 до 80, а в старых 200 – 300. Хлоропласты занимают в клетке либо центральное, либо постенное положение. В строении хлоропласта, помимо пластичных структур, выявлены более плотные зоны, представляющие собой скопление ДНК, многочисленных рассеяных мелких частиц – рибосом, глобул различного размера, формы и состава, которые образуются в ходе фотосинтеза.

Существуют подвижные и неподвижные клетки. Перемещение в жидкой среде осуществляется при участии особых структур, представляющих собой либо временные, либо постоянные выросты клетки.

Ресничками называют многочисленные короткие образования, совершающие энергичные колебательные движения. Псевдоусики или ложные реснички, имеют вид длинных, очень тонких, неподвижных волосков, которые обнаруживаются чаще всего только после подкраски.

Под жгутиками понимают длинные малочисленные образования, с меньшей, чем у ресничек частотой биений и с волнообразным характером движения.

Перечисленные образования – единственные клеточные структуры, расположенные за пределами самой клетки.

Среди водорослей чаще всего встречаются формы двух- или одножгутиковые, реже четырёх-, восьмижгутиковые и совсем единичные с большим числом жгутиков. У некоторых золотистых водорослей между двумя подвижными жгутиками располагается третий – неподвижный жгутик. С его помощью клетка прикрепляется к субстрату.

Жгутики бывают гладкими или опушёнными. Опушённым обычно оказывается двигательный жгутик. Причём бывает, что у некоторых водорослей жгутики одновременно несут чешуйки, но чаще имеется какой-то один тип образований.

В настоящее время не вызывает сомнения, что водоросли дали начало наземным растениям, проложив им дорогу на сушу. Этот акт подготавливался во время всего хода развития водорослей, в котором решающая роль, по-видимому, принадлежит клетке. Большое разнообразие строения, состава и свойств отдельных клеточных компонентов свидетельствует о том, что здесь шел интенсивный формообразовательный процесс.

 

4. Основные типы морфологической структуры тела водорослей.

 

В отличие от высших растений целиком и полностью характеризующихся одним листостебельным типом строения, водоросли в пределах слоевцового типа строения обнаруживают исключительное морфологическое разнообразие. Тело водорослей, как уже упоминалось, может быть всех четырех степеней сложности, вообще известных для организмов – одноклеточным, колониальным, многоклеточным и неклеточным. Их размеры в пределах каждой из этих форм отличаются огромным диапазоном – от микроскопических, до очень крупных. Так некоторые виды зеленой одноклеточной водоросли синехотистис едва достигают 1 мкм, одноклеточные зелёные водоросли из рода хлорелла могут быть в    2 мкм, а длинна клеток, часто составляет 15 – 20 см.

Однако самыми крупными размерами отличаются многоклеточные морские бурые водоросли, слоевища которых у отдельных видов могут достигать в длину 30 – 45 см. Водоросли поражают многообразием своего внешнего облика. Вместе с тем всё это исключительное многообразие имеет в своей основе несколько хорошо обособленных типов морфологической структуры, являющихся выражением главнейших ступеней морфологической дифференциации тела водорослей в процессе эволюции. Важно отметить, что эти ступени то в большей, то в меньшей степени повторяются в разных отделах водорослей, что свидетельствует об известном параллелизме эволюционного развития в пределах этих отделов.

В настоящее время различают 9 основных типов морфологической структуры тела водорослей. Из них 4 относятся к одноклеточным формам, 1 – к неклеточным, остальные 4 – к многоклеточным.

1. Амёбоидная структура представлена одноклеточными организмами;

2. Монадная структура свойственна одноклеточным организмам;
3. Коккоидная структура характеризуется отдельными клетками;
4. Палынелоидная структура представляет собой усложнённый; вариант коккоидной структуры;
5. Нитчатая структура представлена талломами;
6. Разнонитчатая структура представлена талломами;
7. Пластинчатая структура характеризуется многоклеточными слоевищами в форме пластиков;
8. Сифональная структура представляет собой особый тип строения, свойственный только некоторым водорослям и нередко называемый неклеточным;
9. Хорофитная структура свойственна только хоровым водорослям.

 

5. Размножение и циклы развития водорослей.

 

Воспроизведение себе подобных у водорослей совершается посредством вегетативного, бесполого и полового размножения.

Вегетативное размножение одноклеточных водорослей заключается в делении особей надвое. У многоклеточных водорослей оно происходит несколькими способами. Например, делению нитей сине – зелёных водорослей на части нередко предшествует отмирание отдельных клеток.

Хоровые водоросли образуют одноклеточные и многоклеточные клубеньки, дающие развитие новым растениям. У ряда нитчатых водорослей отдельные клетки округляются, накапливают большое количество запасных питательных веществ и пигментов, одновременно происходит утолщение их оболочки.

Вегетативное размножение, в сущности, представляет собой форму бесполого размножения, осуществляемого вегетативными частями.

Бесполое настоящее размножение сопровождается, во-первых, выходом продуктов деления из оболочки материнской клетки, во-вторых, делением протопласта клетки на части. Бесполое размножение водорослей происходит посредством спор или зооспор.

Сине – зелёные водоросли являющиеся прокариотами, имеют два рода спор – эндоспоры и экзоспоры. Эндоспоры образуются по нескольку в клетках в результате дробления содержимого. Экзоспоры возникают как вырост на вершине клетки.

Споры и зооспоры обычно выходят в воду целой группой, окружённой слизистой оболочкой, которая вскоре раскрывается. На выходе, зооспоры находясь ещё в общей оболочке, начинают активно двигаться, а после разрыва оболочки моментально расплываются в разные стороны. Подобным образом выходят и гаметы при половом размножении.

Половое размножение заключается в слиянии двух клеток (гамет), в результате чего образуется зигота, вырастающая в новую особь. У водорослей половое размножение бывает нескольких типов. У одноклеточных жгутиковых водорослей половой процесс сводится к слиянию двух особей, этот процесс называют гологамией. Гораздо чаще половое размножение у водорослей связанно с дроблением содержимого клеток и образованием внутри их специализированных половых клеток – гамет. У всех водорослей, кроме красных водорослей, мужские гаметы имеют жгутики, а у гамет противоположного пола они имеются не всегда.

Зачатки водорослей в виде спор, гамет и зигот не совсем стихийно разносятся водой. Они обладают различного рода таксисами, определяющими направление их движения в зависимости от внешних раздражителей: света, температуры, химических веществ, содержащихся в воде.

Течения служат основным средством переноса зачатков на большие расстояния. Зооспоры сохраняют жизнеспособность в течение нескольких дней. Более длительное перемещение зачатков водорослей происходит плодоносящими слоевищами или их частями.

Для прорастания спор и зигот водорослей требуется комплекс условий, включающий определённые значения температуры, освещённости, содержания биогенных и биологически активных веществ. В противном случае они не прорастают. При этом зиготы некоторых водорослей сохраняют жизнеспособность в течение трех – четырёх месяцев. Воспроизведению и сохранению некоторых водорослей в неблагоприятных условиях способствует образование цист. Они наблюдаются у золотистых, жёлто – зелёных, диатомовых водорослей. В каждой клетке формируется одна циста. Содержимое клетки округляется, и вокруг неё вырабатывается твёрдая оболочка. При прорастании цист образуется одна особь, реже несколько.

 

7. Внешние условия жизни водорослей.

 

Для водорослей, как фототрофных организмов, первым условием существования является наличие света, источников углерода и минеральных веществ, а основной средой жизни для них служит свободная вода. Однако это справедливо не для всех, но для большинства водорослей и не исчерпывает всего многообразия наблюдающихся у них способов питания и мест поселения.

Кроме того, на жизнь водорослей оказывают большое влияние и другие химические и физические факторы внешней среды – химический состав субстрата, температура, весьма различные в разных местах. Физиологическая пластичность водорослей и их приспособленность к разным экологическим условиям поистине огромна.

В силу широкой приспособленности к внешним условиям водоросли в своём расселении по земному шару распределяются в разнообразные экологические группировки, характеризующиеся более и менее определённым составом слагающих их водорослей, приспособленных к определённой амплитуде экологических факторов.

Одним из важнейших факторов в распределении водорослей является общая солёность воды. Основную массу природных бассейнов, составляют бассейны морские со средней солёностью    35 г. солей на 1 л. воды и бассейны пресноводные, в которых содержится солей примерно 0,01 – 0,5 г. на 1 л. воды. Это определяет разделение водорослей на морские и пресноводные, и только очень немногие из них, могут жить как в одной, так и в другой среде. Так, например, почти все бурые и красные водоросли обитают в морях, около половины диатомовых водорослей живёт в морской, другая половина – в пресной воде.

В пределах каждого бассейна водоросли могут населять толщу воды, свободно плавать в ней, составляя группировку, называемую планктоном. Однако водоросли могут жить не только в водоёмах. При наличии хотя бы периодического увлажнения многие из них успешно развиваются на различных наземных предметах – скалах, коре деревьев. Вполне благоприятной средой для развития водорослей  служит  также  толща  почвенного  слоя. Таким образом,

здесь рассматриваются следующие экологические группировки, или сообщества водорослей:

1. планктонные водоросли;
2. бентосные водоросли;
3. наземные водоросли;
4. почвенные водоросли;
5. водоросли горячих источников;
6. водоросли снега и льда;
7. водоросли солёных водоёмов;
8. водоросли в известковом субстрате.

 

8. Систематика водорослей.

 

a). Зелёные водоросли – одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы, разнообразного строения, зелёного цвета. Продукт ассимиляции – крахмал, мука, масло. Имеются как подвижные формы со жгутиками на переднем конце клеток, так и неподвижные, прикреплённые или пассивно плавающие. Размножение вегетативное, бесполое и половое. У ряда форм имеется чередование бесполого и полового размножения. Зооспоры и гаметы с 2 или 4 жгутиками, расположенными на переднем конце. Пресноводные и морские водоросли.

 

          b). К отделу пирофитовых относятся весьма своеобразные, одноклеточные водоросли. Они представляют собой неоднородную группу. У громадного большинства представителей этого отдела в строении клеток отчётливо выражены спинная, брюшная и боковые стороны. Особо следует сказать о хлоропластах. По разнообразию их окраски пирофитовым принадлежит первое место среди водорослей. Обычно хлоропласты окрашены в оливковый, бурый или коричневый цвет. Громадное большинство пирофитовых водорослей характеризуется жгутиками. Продуктом ассимиляции является крахмал или масло, изредка лейкозин  и валютин. Размножение в основном вегетативное. Реже наблюдается бесполое размножение. Половой процесс достоверно неизвестен. Пирофитовые водоросли широко распространены в водоёмах и обитают в пресных и солоноватых водах, как и в морях.