Низшие растения

В матрикс хроматофора  погружены пластинчатые структуры, напоминающие уплощенные мешочки, которые называют тилакоидами или дисками. В тилакоидах сосредоточены фотосинтезирующие пигменты. Тилакоиды водорослей могут быть одиночными или собираться в пачки, но при этом они не образуют правильных стопок — гран, как это характерно для высших растении.

В состав хроматофоров у водорослей могут входить следующие пигменты: хлорофилл а, b, с, d, e, каротин, ксантофилл, бурый пигмент — фукоксантин, синий — фикоцианин и красный — фикоэритрин. Отделы водорослей отличаются друг от друга разным набором пигментов.

В хроматофорах водорослей присутствуют пиреноиды; обычно они погружены в хроматофоры или, реже, располагаются на них (например, у красных, некоторых родов бурых водорослей и др.). Это особые тельца белковой природы. Число пиреноидов в клетках может быть различным (один, два или много). У большинства водорослей вокруг пиреноидов откладывается крахмал, у других — воднорастворимый полисахарид ламинарии, у красных водорослей — багрянковый крахмал, есть и другие исключения. Веществами запаса, кроме крахмала, у водорослей служат так/лс масло,  волютин, гликоген. Пиреноиды — это специфические образования водорослей, у высших растений они, как правило, отсутствуют.

Помимо перечисленных  органоидов, у монадных клеток водорослей присутствуют также красный глазок — стигма, и пульсирующие вакуоли. 

Вследствие наличия  пигментов основным способом питания водорослей является автотрофный способ питания с помощью фотосинтеза. Однако многие водоросли обладают способностью ассимилировать готовые органические соединения и осуществлять гетеротрофный 
способ питания. Наконец, некоторые водоросли сочетают оба названных способа, питаясь миксотрофно, или смешанно. Таковыми, например, являются многие сине-зеленые водоросли, хлорококковые из 
отдела зеленых водорослей и др.

Размножение у водорослей существует вегетативное, половое и 
бесполое. Вегетативное размножение происходит делением клеток, 
распадом нитей или колоний, фрагментацией талломов. Реже про 
исходит специализированное вегетативное размножение.

Бесполое размножение  осуществляется подвижными зооспорами или неподвижными аплано- или автоспорами (хлорелла), тетра- или моноспорами 
(красные водоросли). Зооспоры разных групп водорослей могут отличаться числом и характером жгутиков, а также способом их 
прикрепления к клетке. Зооспора после непродолжительного 
движения сбрасывает жгутики, одевается оболочкой и прорастает в 
новую водоросль.

Половой процесс у  водорослей состоит в слиянии  двух специализированных половых клеток, называемых гаметами. Гаметы всегда гаплоидны, после их слияния образуется новая диплоидная клетка, называемая зиготой. Зигота прорастает в новую взрослую особь. Прорастание зиготы может происходить с редукционным делением, как у большинства зеленых водорослей, или без него, как у большинства бурых водорослей, когда из зиготы развивается диплоидная особь.

У водорослей различают разные формы  полового процесса. Если сливающиеся  гаметы обе подвижны и одинаковы  по величине, происходит изогамия. Копуляцию крупной подвижной гаметы и такой же подвижной маленькой называют гетерогамией. Оогамией называют такой половой процесс, при котором крупная неподвижная женская гамета — яйцеклетка — оплодотворяется маленькой подвижной мужской — сперматозоидом. У примитивных водорослей монадной структуры при половом размножении могут копулировать не гаметы, а две взрослые особи. Такой тип полового процесса называют хологамией. Наконец, существует так называемая конъюгация у водорослей. При этой форме полового процесса сливаются протопласты вегетативных клеток, соединенных поперечными выростами.

При половом размножении могут  сливаться гаметы, образовавшиеся на разных особях (гетероталлизм) либо развившиеся  на одном и том же талломе (гомоталлизм).

В жизненном цикле ряда водорослей может происходить чередование поколений. В этом случае в цикле развития водоросли существуют две формы: гаплоидное растение — гаметофит и диплоидное — спорофит. Спорофит представляет собой бесполое поколение, на котором в особых клетках (зооспорангиях) происходит редукционное деление и вслед за этим образуются зооспоры. Гаплоидные зооспоры прорастают в гаплоидные растения — гаметофиты. Гаметофит является половым поколением, на нем образуются гаметы, после копуляции которых развивается зигота. Зигота без редукционного деления прорастает в диплоидный спорофит. 

Растение-гаметофит и растение-епорофит могут быть внешне одинаковыми, в этом случае смену поколений называют изоморфной. Если гаметофит и спорофит отличаются друг от друга, например, формой, размерами, продолжительностью жизни, то чередование поколений будет гетероморфным.

Подавляющее большинство водорослей, как уже указывалось, обитает  в воде. Мелкие, преимущественно  микроскопические, водоросли, свободноплавающие в толще воды, образуют фитопланктон пресных и морских водоемов. Планктонный образ жизни ведут все водоросли, обладающие в вегетативном состоянии жгутиками (воль-воксовые), многие представители диатомовых, сине-зеленых и зеленых водорослей.

Водоросли, растущие на дне или  эпифитно на других водных растениях, входят в состав бентоса. Фитобентос морей и океанов состоит в основном из бурых и красных водороспей. Бентосными морскими формами могут быть также сифоновые, ульвовые; бентосными пресноводными — диатомовые и разнообразные зеленые водоросли (ушприксовые, конъюгаты, харовые и др.).

Водоросли живут не только в водоемах. Обширную эколо-гическую группировку составляют наземные, или воздушные, водоросли. Они образуют налеты на сырой земле, на коре деревьев, на поверхности влажных скал и камней. Большинство из них относится к сине-зеленым и зеленым водорослям. Водоросли могут жить в толще почвы (почвенные водоросли), развиваться в водах горячих источников, в сильно засоленных водоемах, могут поселяться на поверхности снега или льда. Водоросли — одни из древнейших организмов, населяющих нашу планету, приспособленные к жизни в самых разнообразных внешних условиях.

Повсеместное распространение  водорослей определяет огромное значение этих растений в природе и жизни  человека. В водоемах, особенно морских, они являются основными созидателями органического вещества. В процессе фотосинтеза они выделяют свободный кислород, необходимый для дыхания водных организмов, как животных, так и растительных, Велика их роль в биологическом круговороте веществ в природе, в создании и накоплении органического вещества (биомассы) на Земле.

Фактическое значение водорослей связано  с использованием их в качестве сырья  для ряда отраслей промышленности. Они служат непосредственно и  как продукт питания. Из морских  водорослей в результате промышленной переработки получают различные органические соединения и минеральные вещества. В последние годы широко развивается искусственное культивирование водорослей (например, хлореллы) в производственных целях. Водоросли сыграли огромную роль в истории Земли. Древние водоросли способствовали обогащению атмосферы кислородом, что повлияло на развитие животного и растительного мира нашей планеты. Они участвовали в образовании горных пород, явились родоначальниками растений, заселивших сушу. Водоросли подразделяются на 10 отделов, отличающихся друг от друга характером окраски и рядом перечисленных выше признаков.

2.2 Отдел  сине-зеленые водоросли

Сине-зеленые водоросли  вместе с отделом бактерий относят  к группе прокариотов, т. е. организмов, лишенных типичного ядра. Это древнейшая группа растительных организмов, следы существования которых находят в отложениях протерозойской эры (2,5 млрд. лет назад). Водоросли этой группы могут иметь сине-зеленую окраску, темно-синюю, иногда почти черную, а также красноватую и оливково-желтую. Такое разнообразие тонов связано с набором пигментов, из которых у сине-зеленых водорослей обязательно присутствуют хлорофилл а, каротиноиды, синий пигмент фикоцианин и красный фикоэритрин. Талломы одноклеточные, нитчатые или колониальные. Распространены сине-зеленые водоросли по всему земному шару и имеют чрезвычайно широкую экологическую амплитуду. Так, они являются обитателями пресных и морских водоемов, могут жить в почве на глубине до 1 м и в горячих источниках. Например, в гейзерах Камчатки обнаружено 28 видов сине-зеленых водорослей. Некоторые виды встречаются в снегах и льдах Арктики и Антарктиды, а также в пустынях.

Характерной особенностью этой группы растений является строение их клетки. Протопласт клетки не имеет оформленного ядра, нет хроштофоров и митохондрий, отсутствуют вакуоли с клеточным соком. В цитоплазме клетки различимы две зоны: периферическая окрашенная, называемая хроматоплазмой, и центральная бесцветная — центроплазма. Электронно-микроскопическое изучение клеток сине-зеленых показало, что в хроматоплазме находятся фотосинтетические мембраны, или тилакоиды, которые являются носителями пигментов и характерны для хроматофоров водорослей объединяемые в класс хроококковых, размножаются делением клеток пополам. Примерами могут служить хроококк или колонии глеокапсы и микроцистиса. Это микроскопические водоросли, распространенные в воде и на суше. У глеокапсы дочерние клетки после деления вырабатывают свои слизистые обертки, но при этом остаются связанными под общей слизистой оболочкой колонии. Микроцистис, вызывающий нередко «цветение» воды в стоячих водоемах, представляет собой комочки слизи с погруженными в нее шаровидными клетками.

Ко второму классу — хамесифоновых  — относятся нитевидные, ложнопаренхимные и колониальные водоросли. Представители этого класса размножаются эндоспорами, образующимися в материнских клетках в больших количествах, или экзоспорами. Живут хамесифоновые почти все прикрепленно, как эпифиты, на камнях, раковинах, растениях, предпочитая чистые реки и горные ручьи. Некоторые виды обитают в морях.

Большинство нитчатых сине-зеленых  водорослей относится к классу гормогониевых. Размножение гормогониями, реже спорами. Гормогониями называют короткие участки, отделившиеся от материнской нити, которые после некоторого периода движения" вырастают во взрослые особи. К этому классу относятся осциллятория, лингбия, анабена. Осциллятория образует сине-зеленые пленки или слизистые налеты на влажной земле, на подводных камнях или плавает на поверхности стоячих водоемов в виде слизистых лепешек. Однорядные нити ее, составленные из одинаковых, вытянутых

поперечно клеток, обладают .характерным  поступательным движением, сопровождающимся одновременным качанием кончика  нити. Лингбия сходна с осцилляторией, но отличается от нее плотным трубчатым влагалищем.

Анабена имеет свободноплавающие  нити с шаровидными или бочонкообразными вегетативными клетками. В нитях  анабены имеются особые толстостенные  клетки с прозрачным водянистым содержимым — гетероцисты. На поперечных стенках  гетероцист, обращенных к вегетативным клеткам, находятся закупоренные «пробками» поры. Распад нитей происходит часто по гетероцистам. Возможно, гетероцисты играют определенную роль в процессе связывания свободного азота атмосферы, т. к. все известные до сих пор азотфиксирующие сине-зеленые водоросли имеют гетероцисты. Помимо гетероцист, в нитях анабены развиваются споры. Это разросшиеся толстостенные клетки, заполненные запасными питательными веществами в виде зернистого содержимого. Споры способны переживать неблагоприятные условия и прорастать в новые нити.

Сине-зеленые водоросли имеют  определенное хозяйственное значение. Некоторые виды с высоким содержанием протеинов  используются в пищу населением Африки и Японии. Азотфиксирующие виды используются для повышения плодородия почв на рисовых полях. Виды, выделяющие токсины, имеют отрицательное значение, так как могут быть токсичными для животных. Летом, развиваясь в планктоне пресных водоемов, сине-зеленые водоросли делают воду непригодной для питья. Иногда их массовое развитие служит причиной так называемого замора рыбы. Многие донные формы служат показателями степени загрязненности воды при ее биологическом анализе.

Сине-зеленые водоросли  обитают преимущественно в пресных  водоемах, в морях видовое разнообразие их невелико. Однако число особей в  морях может быть огромным. Например, Красное море получило свое название от массового (иногда) развития в нем планктонной сине-зеленой водоросли триходесмиум , имеющей красноватую окраску.

2.3 Отдел зеленые водоросли

Водоросли этого большого отдела имеют, как правило, зеленую  окраску Хроматофоры их содержат в качестве пигментов хлорофиллы а и b. Это самый обширный отдел водорослей, насчитывающий 13 000—20 000 видов.

В этой группе представлено все разнообразие структур морфологической дифференцировки талломов, известных для водорослей: монадная, пальмеллоидная, коккоидная, нитчатая, пластинчатая, сифональная. Клетки зеленых водорослей могут быть одноядерными или многоядерными, хроматофоры имеют самую различную форму.

Размножение вегетативное, бесполое и половое. Бесполое размножение происходит посредством дву- или четырехжгутиковых зооспор, либо апланоспорами. Формы полового процесса разнообразны: хологамия, изогамия, гетерогамия, оогамия и конъюгация. Зигота, как правило, прорастает после редукционного деления, поэтому большинство зеленых водорослей в вегетативном состоянии гаплоидны. Диплоидна только зигота. В отдельных случаях встречается чередование поколений.

Зеленые водоросли обитают  чаще в пресных водоемах, реже в  морских. Некоторые группы перешли  к наземному образу жизни и  встречаются на почве, скалах, сырой  древесине, коре деревьев.  Классифицируют зеленые водоросли по-разному, выделяя 3, 5 или 2 класса.

К зеленым  водорослям относятся следующие  классы:

1. Класс собственно зеленые водоросли:

1. Порядок Вольвоксовые;

2. Порядок Хлорококковые;

3. Порядок Улотриксовые;

4. Порядок Кладофоровые;

2. Класс коньюганты (сцеплянки):